时间:2023-07-27 16:22:23
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇房屋结构设计方法,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

【关键词】建筑结构;结构设计;优化方法
一、建筑结构设计优化方法的现状
随着人们对生活品质的追求不断提高,对于建筑而言已经不仅仅停留在满足实用性和安全性方面,而是追求经济性和美观性等其他因素综合方面的更高水平。
(一)设计优化方法的现状
由于近年来经济的快速发展,人们的居住水平越来越高,对于高品质的居住环境需求越来越大。设计师在设计环节时需要考虑到各方面成本的因素,兼顾房屋结构的科学性和合理性。 现代的设计师不仅要有专业的设计方面知识,而且还要结合当今社会推出新颖别致的设计,才能保证设计出来方案更加的合理,更加的具有可操作性。结构设计优化工作的灵魂就是科学合理的结构优化方案设计。结合当今飞速的科学技术,科学技术水平以及设计理念,融入到房屋设计的结构中,充分考虑到房屋结构周围的配套诸元,对周边环境因素进行全面的了解,尤其是对人文环境进行实地考察,这样就能将房屋结构的各项数据进行精确控制,并对房屋结构的设计进行优化,使房屋结构更具人文性和实用性。
(二)建筑设计优化过程中存在的问题
在房屋设计的过程中,很难把握的一个问题就是,对诸多元素的一个平衡,不能一味的追求低成本,而忽略对美观性的设计和安全性的把控,避免出现顾此失彼的结果,找到兼顾各种元素的最佳平衡点,这才是设计优化方法的初衷。另外在设计过程中,需要注意很多细节的问题,针对细节差错要进行逐一的筛选、审核,避免影响整体房屋设计的观赏性和实用性。再有像前文提到的,由于人们生活水平和生活质量逐步提升,人们对住房的要求具体到每一个设计的细节,这对于房屋设计的实用性、观赏性、新颖性的考验越来越严苛,结果就导致房屋的设计优化人员不得不发散思维,激发灵感,才能更好地设计规划房屋结构和内部布局,使设计方案更加的精准,让人们更满意房屋结构的设计。
二、建筑结构设计优化策略
(一)构建设计模型
在构建模型时,将设计的限制性条件提前规划好,比如建筑结构的规划尺寸、建筑物的整体强度、预应力参数的临界点等方面。在设计的前期工作中,应当熟知这些限制条件,按照设计优化方法来优化设计方案,从而才能保证各项限制条件符合建筑构造标准,符合实际操作的具体要求。结构优化的具体数据主要是通过构建结构优化的模型计算出来的,通过一定比例的换算,使用精确地函数模型,提炼其中的相关变量,从而得出最佳的结构设计方法。
(二)优化计算方案
一套完整而且合理的设计方案主要就是依靠科学的设计优化方法,在优化过程中个汇总各项参数,而且各项参数也是复杂多变的,在优化设计方案时,常常将约束性数据转化为无限制的问题,综合多种计算方法优化出更为合理的设计方案。结合房屋具体实际应用情况,从房屋的整体结构出发,既要考虑到设计完成后的功能性要求,还要兼顾到平面布局的规模进行优化,合理地设计建筑整体布局和占地,精确计量建筑的质量中心和刚度之间差距,确保均衡力度的承载方向。
三、建筑结构设计优化方法的运用
在房屋结构设计中合理的运用建筑结构优化设计方法既实现了降低成本的目标,又能使建筑结构达到更为合理的初衷,有利于将经济效益与社会效应相结合,满足人们居住的多方面要求,达到最优的设计理念。一般来说,建筑结构设计优化方法一般运用到建筑结构设计的前期设计环节、基础地基设计、节能指标设计、对已有建筑的整体改造方案、结构的抗震效果设计等等。
(一)前期的设计环节
能够对建筑物产生决定性作用的环节就是前期的设计环节,它是决定方法的总体规划的前提,也影响着建筑物的总投资资本,是定位建筑服务功能的基本依据。然而目前的设计方案,很少在前期的建筑设计环节中运用设计优化方法,在前期的设计中往往会忽略结构设计的合理性和科学性,这些失误会对建筑结构的设计造成很多负面影响,甚至会影响到建筑的实用性和安全性的重要需求。在前期设计中运用较为合理设计方案、选择可行的结构形式,规划合理的设计方案,为科学、使用的建筑打下坚实的基础。
(二)建筑地基的结构设计优化
加强建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用,希望能够设计出更加符合以人为本的科学房屋结构。建筑物的地基是整体结构的关键部分,也是优化设计的关键部分,只有完成好地基的结构设计实现最优设计,才能保证后续的施工设计优化。根据其建筑物的整体规划、服务功能不同,地基的施工优化法法也不同,结合实际建筑特点,精确测量地形数据,在优化时首先考虑建筑物稳定性作为前提,再兼顾人文形态,其次还要兼顾工程的成本造价,从而优化出最佳的施工方案。
(三)节能指标的结构设计优化
建筑结构设计方法在房屋结构设计中的运用主要是为了提升房屋建筑的整体效益,满足人们的建筑需求,降低工程造价,实现观赏性和实用性的最佳平衡。选择节能指标较高的结构设计是比较明智的选择,一般的建筑结构形式分为三种,即框架结构、短肢剪力墙结构和框架与剪力墙相结合的结构。抗震效果最好的就是框架结构,选用的材料不是很多;柱截面较多的是第二种短肢剪力墙结构,但是这种结构会影响建筑物内部家具的选用和布局;即抗震效果好又不影响家具布局的就是第三种结构设计,综合适应性比较强。这三种方案结合成本因素进行考虑,各有优劣,这就需要建筑设计的优化方法根据实际情况决定最佳的设计方案。
结语:
将建筑结构优化方法应用于房屋结构设计中,能够实现提高建筑结构的经济性、降低工程总造价的目标。选择科学合理的建筑材料,将优化设计方法运用前期设计、建筑地基设计、节能指标选择等诸多环节,不仅能节约建筑工程成本,而且还能使建筑物实现美观性与功能性的统一,实现更好的经济和社会效益,更加符合科学发展观、可持续发展理念的要求。
参考文献:
关键词:建筑结构设计优化 房屋结构设计 大开间剪力墙
目前,我国房地产行业的快速发展,使得人们对房屋结构设计的应用效果需求越来越大。然而,在实际工作中,相关建设人员并没有将建筑结构设计优化方法重视起来,这就使房屋建筑工程的施工建设水平始终处于瓶颈阶段。基于此,相关建设人员应从设计优化的要点出发,来找出具有实际应用效果的结构设计优化方法。只有这样才能体现房屋建筑结构设计的水平,为现代化经济建设提供相应的助力。
一、研究房屋建筑结构设计优化方法的重要性
随着现代化建设水平的不断提高,房屋建筑企业要想在激烈的市场环境中生存下来,必须通过保证经济效益来提升自身的核心价值。而建筑结构设计的优化方法,能够在很大程度上减少在房屋结构设计方面的资金投入。因此,相关建设人员应将这一内容重视起来,以降低工程建设的经济成本[1]。
二、房屋结构设计中建筑结构设计的优化要点
1.统计结论的分析
设计者对所需要的数据计算结果进行分析,可以找到不同设计方案之间存在着相同之处和不同之处,进而选择出最佳的方案。对这些结果进行分析,需要设计者站在多个角度对其进行思考,从而得到最佳方案。站在客观的角度进行分析,房屋建筑的成本较高,所涉及的利益方也是多方面的。因此,设计者在对房屋结构进行设计的过程中,还需要对经济性以及经济含量等多加考虑,对这些内容进行妥善处理,尽可能的实现多方利益达道一个平衡状态。
2.结构模型的设计
房屋机构设计当中的建筑模型设计,通常被分为三个阶段,分别为选择变量――确定函数――衡量条件。首先,是对变量进行选择,和工程目标相类似的参数包括房屋的价格参数、预期生产损失参数等。一般情况下,一个工程的实施和多个数值有联系,设计人员往往将这些数值作为依据。因此,一个变化幅度比较小的参数对设计人员具有重要意义,这些数值会导致建筑设计等和计算相关的而工作难度被有效降低,能够帮助设计者很快找到和这次设计目标相符合的数据组。当这一数据找到之后,从而对最佳方案进行选择,进而使我们的房屋结构设计得到优化。其次,确定相应函数,在进行工程设计过程中,需要对房屋的横截尺寸以及钢筋的尺寸进行预先确定,相关设计人员需要在众多函数中找到和这些尺寸相符合的函数组,并进行不同性质的分析,从而能够在最大限度上降低房建费用。最后,是衡量条件阶段,这一阶段的条件主要指的是在房屋结构设计过程中,设计者借助工程目的,并结合实际施工情况对其进行分析,从而得出多种束缚条件,进而保障工程和相关规定相符合。通常情况下,这些条件中有房屋尺寸、构架的稳定性、墙体裂缝限度以及结构刚性等[2]。
3.计算方法和最优程序的选择确定
对房屋建筑结构进行设计和优化的过程中,所涉及到的内容有相对复杂的变量和对各种设计条件的计算。针对这一内容,当设计者进行演算的过程中,需要选择相对合理的计算方式,尽可能的使运算更加简便。针对一些附加条件的问题进行演算的过程中,将附加条件进行忽略,可以更加容易得到计算结果,从而帮助设计者节约更加的时间和精力。
三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用实践
1.建筑主体优化
对于房屋建筑的上部结构设计,相关建设人员应通过建立相关的模型来实现系统优化。首先,应通过合理设置剪力墙来保证剪力墙结构整体质量的均匀性。即将房屋建筑楼层中平面刚度的中心点与楼层整体结构的重心相重合,这就降低了地震、风力等不可控的自然因素给剪力墙造成的影响。其次,在进行房屋结构设计时,要尽可能的采用大开间的剪力墙构造,这就可以加长剪力墙的墙肢长度,从而减少墙肢的数量。在此情况下,工程建设就能减少混凝土材料的用量。再次,由于剪力墙内部的暗柱是由普通的钢材铸造而成的,采用大开间剪力墙的结构设计,还能有效减少钢筋材料的使用量。最后,如果房屋建筑工程的结构设计条件不足以提供大开间的剪力墙设计,而且设计的抗震抗压等级较高,那么则不能采用大开间的结构设计[3]。
2.局部与整体优化
房屋建筑工程的结构设计具有层次性和复杂性的特点。因而,在层次性设计方面,相关建设人员要根据工程项目的结构体系、设计体系以及安装建设体系等,来实现局部与整体的设计优化。此过程,由于各个体系内部存在许多下属体系,这就要求设计人员要逐一冲破布局间的横向关联,进而实现叠加。而从复杂性的设计方面来看,设计人员的要从零部件的选取、建筑材料的选择以及结构类型的对比等来进行设计优化。由此可见,房屋建筑结构的设计人员,应着眼于工程建设项目的整体,只有这样才能达到设计优化的目标效果。
3.桩基础优化
房屋建筑的桩基础结构设计,要根据业主提供的相关地质勘察报告。这样一来,就能结合工程项目的实际情况来进行结构设计优化方法的实践。以某房屋桩基础结构的设计建设为例,结构设计人员依据业主提供的地质勘察结构,设计采用钻孔灌注的施工方式,并将桩径设计为700mm。为节约桩基础结构的设计应用成本,在建筑方案的成形阶段,设计人员应通过桩基静荷载试验来预估柱下荷载,这是确定最终抗拔桩、承压桩承载力特征值的有效方法。对于该工程的地下结构,由于地下室的埋深较大,且具有地下水丰富的设计特点。相关建设人员采用了抗拔桩设置,来降低地质条件对桩基础结构设计实践的影响。
4.结构与电气专业优化
当房屋建筑结构的电气管线是以导线的形式设置在金属管或是楼板暗装内,这就会给预制结构的作用发挥带来一定影响。因此,设计人员在设置穿过梁管线的过程中,应预留出相应的孔洞。此过程,不仅要保证梁宽与墙厚的一致性,还要孔洞预留的合理性。对于条件限制的不一致问题,结构设计人员可通过墙侧面与梁侧面保持平齐的方法,来确保穿梁管线不会露出墙外。
5.与排水系统的协调优化
目前,房屋建筑排水系统房间存在许多机械设备,由于其荷载强度与荷载能力较大,这就会给系统与结构的运行带来安全隐患。针对这一问题,设计人员可通过确保管道的预留深度和预留尺寸,来优化结构的设计应用效果。具体来说,可通过加固楼板的钻孔位置,来提高排水系统的运行效果。此外,还要注重水平方向系统管道的设置,即水平管线是否贯穿梁柱[4]。
结束语:
综上所述,房屋结构设计的优化方法要想实现其应有的目标效果,需从工程建设的实际情况出发。事实证明,只有这样才能使房屋建筑工程的各部分结构实现设计内容的优化。具体优化方法的实践可从建筑主体、局部与整体、桩基础、结构与电气专业等方面入手,这就能够在很大程度上降低房屋结构建设的成本。
参考文献:
[1]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居(下旬刊),2013,10:18-19.
[2]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播,2010,19:139-132.
关键词:建筑结构设计、优化方法、房屋结构设计、应用
中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
1 结构设计优化方法的理论体现
在从事项目设计过程中,不仅要考虑其美观实用,还要讲究安全可靠。也就是在突出其适用的同时,还要紧紧抓住美观这个环节,这就是结构的优化。这种优化的方法,站在建筑理论的角度,这种设计优化,分为项目分部结构和项目总体结构的优化等两个方面。而项目总体优化包括了系统方案的设计、围护结构方案以及结构的细部设计等。其中,也包括了选型、整体的结构布置、受力和造价分析等。因此,在项目施工过程中,要本着一切从实际出发为原则,结合现场实际情况,以效益为第一原则进行设计优化。
作为项目建筑师,必须在保证安全的前提下,进行设计优化。并且,对于一些新的模式以及结构,要敢于尝试。在设计时,建筑师,既要满足自己的设计意图,平面部分要对称、规则外,还要尽可能地缩小中心度的差异;纵向部分,要满足其使用功能,承重的部件要上下均匀贯通,尽可能减少设计上以及结构上的困难,纵向的刚度要循序渐进,避免应力过于集中。
2 建筑结构设计优化方法的应用及实践价值
2.1 结构设计优化方法的应用
结构设计优化,分为项目分部结构和项目总体结构的优化等两个方面。其中,分部结构优化包括了基础方案的优化、房盖系统的优化、围护部分的优化以及细部设计的优化等。以上部分也包含了造型、受力以及造价的分析等。并且在规范设计以及满足其使用功能的基础上,结合现场施工情况,争取最大化的经济效益。
2.2 结构设计优化方法的实践价值
本文经过研究与实地考察得出,作为建筑不仅要满足其长远的经济需求,在建筑投资上,也要尽可能减少支出,并且在建筑的结构以及安全性和合理性上,做出长远的规划。按实际来说,采用结构设计优化的的项目,不仅可以大大降低工程的造价,一般比原有预计可降低15%到30%。[1]可以依据合理的材料及性能,让建筑在各个结构层面与空间内,达到统一协调和安全的目的。同时,依据优化方案,还可以对整体建筑进行决策等。因此,工程结构的优化技术,是我们实现既经济又安全,既美观又实用的唯一途径。
3 房屋建筑结构设计与经济性的关系
在用地方面,很讲究用地面积。一般来说,用多少地皮和房屋的设计结构有着很大的关系,特别是对于高层建筑而言,其总的建筑面积可以被算作是各层的面积之和。由于层数的增多,其间距也必须加大,必须按照一定的比例,进行递增。
③由于层数的关系,对建筑面积的影响也很大,但影响的程度也根据结构的不同而不同。随着房屋层数结构的增加,对于接触的载荷量要求增大,出于安全的考虑,在其承重的结构方面,墙的厚度,柱和梁的粗细等,随着层数的增加,在承载等级以及抗震方面,都会相应提高。这就会令房屋的造价提升。
③由于层数增高,在各个方面的投资都要相应增加,在其结构的设计以及经济性上,不仅要注重安全,也要设计合理。比如,层高需要增加的基础抗震能力以及承载能力,相应水卫以及电气管线的增加等。房屋层面的高度,决定了材料、能源等的费用,这些都会造价产生影响。[2]
4 结构设计优化方法
任何一项工程要做到美观实用,是设计以及建筑的完美结合。首先在设计上要求安全适用,在施工过程中,要经济美观,同时,在建筑过程中,便于施工。而这种结构优化设计,不仅从技术层面解决了建筑中遇到的难题,也提高了结构设计的方法。使房屋达到了真正意义上的经济适用。在建筑结构设计的优化上,主要体现分部的设计优化和工程结构中整体的优化。
4.1 结构优化设计模型
有关于结构设计上的优化方法,主要从在各种影响因素中,找出主要的变量参数,并以此建立函数模型,结合科学的方法,得出最优的答案。其模型的建立主要遵循以下步骤:一是对主要变量的选择。在通常环境下,对变量的选择,都是基于影响较大的因素。对工程中涉及到的所有参数,按照其重要性划分出各个等级,先进性预定参数的制定,那些影响力小的都划到预定参数中,以便减少编程中的工作量。二是确定其目标函数。运用函数计算,找出符合条件的答案。按照条件来确定最优方案。对于房屋结构设计优化中,在约束条件的选择上,包含了很多的内容,比如要考虑应力的影响、裂缝宽度、尺寸和一级强度等,在正常条件下,极限状态到最后的终极状态,其弹性的约束力以及约束条件等,都要符合工程项目的设计以及施工的整体要求。
4.2 结构优化计算方案
由于在房屋设计以及结构优化中,涉及的变量较多,约束的条件也很多,因此,对于这个非线性问题,要求我们在做这个方案过程中,要能以繁化简,把有约束条件化为无约束条件,在此基础上进行各种的计算。在这方面,常用到符合型法、以及Powell法等。[3]我们只要在完成计算方案的基础上,进行编程就会得到最终的优化答案。
5 结构设计优化技术的实践应用
房屋结构设计的优化,由于其涉及面广,目前来说,应用比较广泛。利用这种优化的方式,在不改变房屋各种性能的条件下,起到了降低成本的作用。这种房屋结构设计优化方法,在项目整体设计中,都可以得到广泛的应用。也可以作为前提的设计,也可以用于旧房屋的改造等各种项目的各种环节。但是,在实际的应用中,也有几点需要注意:
5.1 结构设计优化应注意前期参与
由于项目的设计方案,都会影响总的投资金额。在前提方案中,这种影响尤甚。但是,由于前期方案在设计的过程中,对其结构的可行性以及合理性,考虑的并不全面。但其设计的结果,却可以直接影响到下一步对结构的设计,这在很大程度上,增加了结构设计的难度。因而增加了项目的总体投资。假设在方案拟定的初期,就加进来结构的优化设计,作为结构设计者,就可以根据建筑的不同类别,来拟定合理科学的结构,出具完备的设计方案,从而形成一个良好的开始。
5.2 概念设计结合细部结构设计优化
在结构设计优化中,对于一些概念性的设计,由于缺乏具体的量化指标,就如抗震以及防裂度等,由于其参数的不确定,在进行计算的过程中,就会出现与现实不符的情况。因此,面对这样的问题,就需要采取概念设计,用以往的数据作参考,把人的灵活性以及智能充分发挥出来,达到最优化的结果。
作为设计者,在对宏观进行把握的同时,也不要忽略细部的设计。比如异形板的裂缝现象。在钢筋的选择上,也要充分考虑到它们的极限抗拉力等因素,在满足其塑性的基础上,选择适合建筑施工用的钢材。比如,因考虑到现浇板的受力,作为设计者在冷轧带肋钢和一级钢进行选择的过程中,就要选择冷轧带肋钢。在房屋内里的设计,也要满足其最基本的要求,这样,才能既经济又安全。[4]
5.3 下部地基基础结构设计优化
在地基基础的设计上,首先要对方案进行选择。如果是桩地基,就需要根据施工现场的地理环境来选择类型,以便节省造价。在桩端的持力层,由于影响着灌注的桩长,因此,需要因地制宜选择适合的方案。
6 结构设计优化的现实意义
(1)优化设计,对于高层建筑以及多层建筑,多层相对于高层来说,在造价上以及占地面积上都有所降低。比如,屋盖部分,一栋楼仅需要一个,和层数没有关系。对于基础,虽说是公用的,会因为层数的增加会因为承受力的加重而增加投资,但是,相对于整体造价,远没有房屋整体效果那么明显。
(2)降低层数,不但可以节省物料,其抗震性能也会大大增强。此外,在对房屋平面形状进行设计时,选择圆形或者接近于方形的设计,其的周长也会相应减少,在其基础以及表面装修上,都会相应减少。而同时,其受力性及其经济性上,也会明显增加。
7 结束语
建筑物不但是实用而且还要坚固美观,这就需要建筑师发挥其长处,进行优化设计,让实用性与艺术性达到完美的结合。既要保证其质量,又要节省成本,这就需要完成设计结构的优化。在其设计上,既要美观又要兼顾,在其对称性上,也要避免发生扭转。纵向的设计要保持贯通,在其结构及其设计上,避免重复以及僵化,做到艺术性与实用性的完美统一。
参考文献:
[1]裘继飞.浅谈建筑结构设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010年05期.
[2]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程.2010年09期.
【关键词】建筑结构;设计优化;房屋结构;应用
随着近年来社会的迅速发展,土地制度也在不断健全与完善,伴随着土地资源需求量的增多,为缓解土地资源紧张的局势,其土地价格也在迅速上涨。此种资源背景不仅给房产开发工作带来了一定的压力,同样也在一定程度上影响了建筑成本的控制。当前,人们对房屋建筑设计的要求也越来越高,建筑产品的质量成为了大多数社会群体广泛关注的问题。房屋结构设计的主要设计理念是在保障房屋实用性、安全性、经济、美观的前提下,来达到空间的最优配置,实现资源的最佳利用。以下主要介绍建筑结构优化设计的方法及其在房屋结构设计中的应用。
1建筑结构设计优化在房屋结构设计中的具体应用方法
一个集功能与审美一体化的成功建筑必须是将结构设计与外观设计相结合的产物。其中建筑结构设计则是设计工作中的重中之重,建筑结构优化设计主要包括房屋的基础结构的优化设计、房屋顶盖系统的优化系统、房屋周围护栏方面的方案优化设计及其他结构细节部分的优化设计。在对房屋结构进行优化设计时,首先需要从房屋建筑的实际情况出发,从整体效应方面去考虑,在确保设计满足功能性要求后,对平面布置的规模进行设置,将建筑质量中心与其刚度之间的差距缩小,均衡力度的承载方向。以下主要简单地介绍建筑结构设计优化的模型及其具体的优化计算方案。
1.1设计模型
建筑结构优化设计的模型建设主要是将影响结构最优设计的具体参数发掘出来,并将相关变量的参数提炼出来,建立出初步设计的函数模型。并将其通过合理性的计算方案,规划出最佳的设计方案。建筑结构优化设计的模型建立第一步,首先需要选择选择影响整体设计的主要因素作为设计变量,将影响并不大的变量作为预定参数,从整体上减少设计程序的工作冗余。其次,将预定参数中建筑切面的尺寸及涉及到其截面积的相关数据函数表示出来,以控制总费用成本为目的。
1.2优化计算方案
建筑结构优化方法主要是一种根植于可靠度的房屋结构设计方案。其中变量较多,各类数据比较复杂。一般而言,在规划计算方案时常习惯将限制性的问题转化为无限定性的问题。在房屋结构设计中的优化计算方案一般可以采取拉氏乘子法、Powell算法等。
2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用
将建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中,不仅能够降低工程投入成本,同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置,体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说,建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。
2.1前期设计环节
房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面,它会对项目的总投资资金造成影响。当前,在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中,在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性,甚至部分情况下,会对房屋结构设计造成负面影响。因此,必须在前期设计环节将建筑结构优化设计方法应用其中,选择较为合理、可行的结构形式,策划合理的设计方案,在设计初始时期保障设计的合理性,为整体设计创造较好的开端。
2.2抗震概念设计
在房屋结构设计中,建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例,正是由于其发生具有较大的不确定性,实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异,因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据,在具体设计过程中,将建筑结构优化设计方法灵活运用于设计中,以期达到最佳设计值。另外,在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求,若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况,设计时则需要考虑钢筋选择的范围,在投入成本相当的情况下,选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的,此时为保障塑性要求,则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时,现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件,不仅能够为建筑安全设计提供保障,同样也可以达到经济性控制的目的。
2.3房屋基础地基优化设计
房屋地基作为其结构设计的关键,为达到优化设计的目的,首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展,房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同,其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异,基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发,设定好地基实际勘测计划,在结构优化设计时,秉承节省工程造价的原则,若地基设计主要以地桩为基础,则需要根据实际受力情况,对不同材质的地桩进行考察,选择最佳的设计方案。
2.4选择节能指标较高的结构设计类型
将建筑结构设计方案应用于房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上,提升房屋建成后的整体效益。因此,需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式,分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高,且并不需要较多材料的选用,第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置,而第三种结构综合适应能力较强,抗震效果好,且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点,在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发,将造价与后期效益均纳入考虑的范畴,据实际情况选择最佳设计方案。
结束语
总之,将建筑结构优化方法应用于房屋结构设计中,主要是为了达到降低工程总造价、提高建筑结构的经济性的目的。在房屋结构设计中,选择最为合理、科学的建筑材料,在前期设计、概念设计、下部地基基础设计中应用最优设计方法,不仅能够使建筑物实现审美价值与功能性的统一,同时能够从整体上节省房屋工程建造成本,实现良好的经济、社会效益,较好地迎合了当前科学发展观、可持续发展理念的要求。
参考文献
[1]郑智,乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2011(02).
[2]孙有果.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用探讨[J].科技致富导向,2011(08).
[3]曲浩.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业,2013(04).
1木结构房屋结构设计要求
轻型木结构房屋设计的过程中要把握好房屋建筑环境,要依照城镇建设内容形成对应结构体系,依照城镇建设需求构建对应指标,从而提升木结构房屋结构的系统性、规范性和科学性,其具体设计要求包括:
1.1木结构房屋结构高度不得高于三层:我国城镇建设中的木结构房屋结构发展非常迅速,尤其是近年来,技术体系已经得到了非常好的完善。但在上述发展过程中,其整体技术水平与欧美国家相比仍有一定差距,房屋建筑高度只能够达到三层左右。一旦超过上述高度,木结构房屋安全性将无法保障,这对城镇建设发展具有一定的限制。
1.2木结构房屋结构要与环境相协调:木结构房屋结构设计的过程中要做好对城镇建设环境的分析,要把握好周围环境状况,确保设计内容与自然环境一致,真正实现建筑与生态的统一,提升城镇建设木结构房屋结构美感。
1.3木结构房屋结构要符合可持续发展观:木结构房屋结构设计过程中要对其材料、构件等进行科学选取,要保证材料、构件等内容能够与生态建设需求相同,从而提升房屋结构的生态效益和经济效益。当前木结构房屋材料过程中主要从温度、湿度、养分等方面进行防腐控制,通过结构设计完成木结构材料的保护。而在构件设计过程中主要从截面、尺寸等方面出发,通过该内容改善材料使用效益,提升材料经济价值,提升木结构房屋结构可持续发展效益。
1.4木结构房屋结构要符合力学原理:城镇建设木结构房屋结构需要具有良好的抗震性及抗风性,要能够承受外力的冲击。在该结构设计过程中要做好力学原理分析,要对力学内容进行对应把握,从力学结构出发形成对应力学体系,如高次超静定结构体系、次要结构受力体系等。由该力学内容出发进行合理设计,最终确定木结构房屋结构刚度、整体性等。
2木结构房屋结构设计方法
木结构房屋结构设计内容较为复杂,需要依照环境状况对设计方法进行对应选取,只有实现上述方法的合理运用,木结构房屋结构设计才能够真正符合城镇建设需求。我国城镇建设中的轻质木结构房屋结构设计方法主要为有限元分析法。有限元分析法主要通过数学微分完成木结构房屋结构设计的分析及运算。该方法计算准确性和科学性较高,逻辑关系紧密,分析效益明显高于其他数学分析方法,是轻质木结构房屋结构设计的核心计算内容。有限元分析法在进行木结构房屋结构设计时依照数值分析内容及差分分析内容对设计中的数据进行处理,由该处理内容确定结构之间的关系,建立数学模型,形成对应模拟体系,从而明确木结构房屋结构的设计性质及设计效益。在设计数学分析过程中人员要做好以下四方面内容:第一,对设计内容进行划分。人员要依照具体木结构房屋结构状况进行分析划分,将结构划分为形状规则、内容单一的标准受力单元;第二,对单元内容特征进行分析。人员要依照有限元分析法对单元结构进行处理,由有限元分析处理确定单元之间受力状况及特征;第三,对单元进行组装,确定结构状态。人员要依照上述单元性质对其整体结构刚度进行明确,将初始状态及受力状况数据带入到微分方程中进行处理,确定最终设计结构效果;第四,实施CAD构图。由关系内容及数据内容确定CAD构图,以CAD系统确定最终设计方案。除此之外,在木结构房屋结构设计的过程中人员还常使用边界元分析法及有限差分析法进行设计结构分析。上述两种方法也是主要通过数学建模及CAD系统进行分析,主体分析方法与有限元分析一致。
3木结构房屋结构设计的其他注意事项
在木结构房屋结构设计的过程中人员要做好木结构材料设计单元的选取,要依照有限元分析结果及数学模型分析结果对单元类型进行对应优化,保证木结构房屋结构与建设性能需求一致。人员要对单元进行对应连接,依照木结构房屋状况形成系统化、规范化单元体系,从而改善系统受力分析状况,提升系统设计的有效性和规范性。在木结构房屋结构设计的过程中,人员要对木结构材料属性进行明确,要在SAP2000系统中对其材料类型进行合理选取,形成最优设计方案。我国木结构房屋结构设计的过程中,部分人员常忽视结构材料属性,对其标注不够完善,部分系统中材料性质标注不全面,这均在一定程度上影响了木结构房屋施工质量。因此,在今后设计过程中要加大该问题的重视程度,要不断丰富SAP2000系统,提升设计材料标注效益,改善城镇建设木结构房屋结构经济效益。
4结语
关键词:结构设计;优化;探索
1、前言
结构设计优化是近年发展起来的一门新型技术,它能够使设计者从被动的分析、核验转而进入主动的设计角色,是结构设计领域新的发展。与传统设计相比,结构设计优化能够更合理地利用材料的性能和局部空间,使结构内部得到最好的协调,并达到设计要求的安全规范。
2、房屋结构设计优化技术应用中存在的问题
一般来说,房屋结构设计人员在进行房屋设计过程中,需要利用适宜的设计理念与设计方法,对房屋结构的形势、构件尺寸、布局等进行科学地设计,从而满足房屋结构的设计需求。在建筑方案阶段结构设计就要进入配合,结构设计的经济性是否合理在方案阶段就决定了大部分。经济性不是“抽”钢筋,不是为省钢筋而省钢筋,也不是牺牲结构的安全性和耐久性,是在保证结构的安全,合理受力的前提下,并满足规范要求的“低值”配筋。随着设计技术的发展,房屋结构设计优化技术的应用越来越广泛,但是却存在着一些问题需要设计人员提高重视。
第一,房屋结构设计受到多重因素的影响,致使设计人员在设计过程中,所优化的目标只能够满足一个或者几个方面的要求,不能同时满足整个工程的需求。设计人员利用计算机软件来优化房屋结构设计,同样受到设计进度、建筑功能等因素的制约,使房屋结构设计优化目标无法达到最佳。
第二,一些房屋结构设计人员在进行技术优化过程中,通常是从小处着眼,即对房屋结构的尺寸与构件截面进行优化,从而忽视了结构尺寸与构件截面在结构整体中的作用。因此,在房屋结构设计优化技术应用中,不能仅仅优化结构的尺寸与构件截面,还要考虑结构的整体性,比如房屋周边的梁柱截面有时候不是单纯的为了满足计算配筋的要求,而是保证结构整体更好的抗扭能力,以保证房屋建筑整体的稳定性与可靠性。
第三,随着人们对房屋结构设计要求的不断提高,房屋结构设计中的变量也在不断增加。因此,房屋结构设计人员必须提高重视,以提高优化设计技术应用的效率。但是,传统的设计算法已经不能满足房屋优化设计的要求,需要设计人员针对问题,提出创新的设计算法,以提高房屋结构设计优化技术应用的有效性。
3、结构设计优化技术的原则
结构设计优化要求我们从工程的设计和价值角度去思考方案。结构设计优化是追求最合理地利用材料的性能,使各构件或各设计专业得到最好的协调。它不仅具备了传统设计方案所要求的规范以及规范所要求的安全度,而且也具备了现今价值学和审美学的成分。结构设计优化是对结构设计进行深化、调整、改善与提高,也就是对结构进行高质量再加工的过程。结构设计优化不是以牺牲结构安全度与抗震性能为代价,而是经过结构设计优化的过程,使建筑功能更协调,成本更低,结构更安全。
房屋结构设计中建筑结构设计优化的内容主要是通过对基础结构、屋盖系统结构方案、维护系统结构方案等其他结构综合进行设计的过程。在整个过程之中强调的是一切从实际出发,紧贴工程进度、发展的实际情况,以控制工程造价成本为中心的结构优化设计理念。
在进行工程项目的结构设计过程中,除了要考虑设计对象的基本使用功能和兼顾其安全适用性以外,还应尽可能将设计对象设计的更加完美,这就是结构设计优化问题。定义为工程结构在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。随着我国社会精神文明建设的不断发展,人们对于居住环境精神领域的追求已然形成一种时尚。对于人居环境的改善,其根本主要体现为美观与结构之间的协调、配合,使得建筑工程满足美观的同时也能实现在经济规划方面的实际意义。
4、结构优化设计的方法
一个优秀的建筑不仅仅是美观与优化结构设计的紧密配合,更是满足了人们对房屋结构安全性能、经济性和设计合理的要求,所谓的结构优化设计方案,就是结合原来的设计方案、新的工艺和设备、新材料的投入,对局部的设计进行改变,不仅要满足技术和功能可行性的要求,还要节约材料使工程造价明显降低。
4.1.建立结构优化设计的模型
结构优化设计是在各种变量参数中选择主要的参数,并为其建立函数模型,运用合理科学的方法计算出最优解。建立优化结构模型的步骤大致如下:一是,选择合理的设计变量。因为各种设计变量的选择对设计要求的影响是比较的大,在设计的过程中可将所涉及到的变量按照其自身重要性进行区分,将一些变化不大的参数定为预定参数,通过此项工作能减少计算和编程的工作量。二是,确定目标函数。房屋结构可靠度优化设计的约束条件,包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计的过程中,要保证各种约束条件必须符合要求,找到满足条件的最优解,并确定约束条件。
4.2房屋结构设计优化中计算参数的优化
所有的计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下,计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层问位移(包括最大位移与平均位移比)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、墙和柱的轴压比、柱底内力设计值、地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值及超筋超限信息等等。为了分析判断计算机计算结果是否合理.结构设计计算时.除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外,正确填写抗震设防烈度和场地类别,合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是非常重要的,这些参数要按照电算程序软件的有关规定设置.使结构设计更加合理。
4.3概念设计结合细部结构设计优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况,例如地震设防烈度,因为它的不确定性,计算式难免与现实有较大的差异,在进行设计的时候就要采用概念设计的方法,把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法,达到最佳的效果。
与宏观把握相对应的,设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化,比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝,可划分为矩形板。注意钢筋的选择,I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多,但是他们的极限抗拉力却相差很大,所以在塑性满足要求的情况下,现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候,外立面上的悬挑板及配筋,满足基本的规范要求即可,达到既安全又经济的目的。
4.4结构构件配筋计算的优化设计
在计算建筑物构件尺寸及配筋的过程中,多次反复调整构件尺寸并进行计算,从中总结出最优化的结构尺寸,使得在一个固定荷载常数下,得到最为经济的计算结果。计算结果应满足两个重要的指标:a、计算结果应首先确保结构的安全性,这是重中之重。b、在满足安全的前提下,使配筋量大致控制在结构计算配筋的范围内,使得构件内的钢筋量切实地发挥其受力作用,而并非作为仅仅起到支架作用的构造配筋量。
【关键词】房屋结构;设计;常见问题;解决措施
前言
随着我国经济的快速发展,社会的进步,人民生活水平的提高,对房屋建筑结构提出了更高的要求,已经由过去只注重质量过渡到不但对质量提出更高的要求,而且对房屋建筑的外型、结构也提出了很多要求。近些年来,虽然我国的房屋建筑有所发展,有所提高,但同发达国家相比,还存在很多不足之处,在房屋设计中还存在一些问题,亟待解决。因此,本文主要对房屋建筑结构设计中常见的问题进行探讨。
一、房屋结构设计的基本方法
房屋结构设计的基本方法指的是设计图,如何设计房屋的图纸,对于房屋建筑是十分重要的,不可马虎。首先是结构平面图的绘制,需要考虑的是是否输入结构软件进行建模是由建筑地处抗震设防的烈度决定的,当建筑地处抗震设防的烈度为6度区时,可以输入也可以不输入,这是因为依据建筑抗震设计规范,只要符合有关的抗震措施,并在设计中注意受压和局部受压的问题,是完全可以不用在软件中建模的。但是需要知道的是,如果时间允许,相对来说,输入建模是较好的,它能够用来进行荷载导算。当建筑地处抗震设防的烈度为7度及以上时,这就没有考虑的必要了,必须要输入软件建模计算的。
其次,是屋顶结构图的绘制,绘制这部分的图纸时,需要设计人员具备一定的空间概念,并且能够正确理解建筑图纸和意图,这样有助于加强施工人员对图纸的理解。当建筑是坡屋面时,结构的处理方式分为梁板式(主要用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面)和折板式(主要用于建筑平面规整,板跨度较小,屋面坡度及屋脊线转折相对简单的坡屋面)两种。两种形式的板都是偏心受拉构件。其中,梁板的折角处钢筋的布置还需要大样示意图,而坡屋面板的平面画法,则需要剖面示意图和大样示意图两种表示方法。
最后,是楼梯示意图的绘制,对于楼梯的绘制需要注意的细节较多,一是梯梁的梁下高度要尽量符合建筑物的要求。二是梯梁的位置,要确保上下楼层的位置是统一的。三是折板楼梯,不可以使局部的应力过于集中,要将钢筋在内折角处断开,并分别锚固。四是梯板基础的沉降,这是需要注意的,不可以突然进行,如果需要应该设梯梁。
二、房屋结构设计中常见的问题及解决措施
1. 房屋建筑的地质勘测较少
对于房屋机构设计中存在的一个问题是,多层房屋建筑的地质勘测较少,更谈不上是详细。设计人员往往依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料来进行施工图的设计,而且有时仅凭地耐力这一数据作为参考依据,并私自认为将地耐力的容许值取得小一些就可以达到要求。由此可见,设计缺少详细的资料,适用程度较低。
解决措施:对于地基与基础的设计必须要做到合理,设计人员在进行图纸的设计前,必须要依据详细的地质勘察资料,并且要进行统一考察,将应该考虑的因素进行全方面的考虑,在一切准备妥当之后,才可以进行基础类型和上部结构的设计。
2. 承重柱截面高度设计过小
承重柱截面高度设计过小多发生在六度抗震设防区。一些结构设计者仅仅考虑受力分析的方便,而错误地认为六度设防不是设防,从而按照这种理念设计出的柱子的截面高度过小,梁柱的线刚度比加大。这种做法对于房屋结构是非常不利的,因为它不但忽略了梁柱间的刚结作用,而且也未曾考虑这种做法后所带来的安全隐患。柱对消化酶的约束弯矩被忽略,再加上柱截面的配筋都较小,如果受力较大,就会造成柱子附近出现裂缝。这不仅仅会影响房屋的耐久性,也会使房屋的使用寿命降低,严重时甚至会出现倒塌现象。
解决措施:首先,设计者要遵循抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。其次,要重新考虑六度抗震设防的概念,不能只为了分析方便,而设计出一些违背设计原则的建筑结构。在设计时,设计者应该将能考虑的因素进行全面的考虑,从而提高房屋结构设计的安全性与实用性。
3. 结构布置不合理
房屋的结构主要包含建筑的平立面外形尺寸、质量分布、抗侧力构件布置以及直至承载力分布等多方面因素,但是由于多种因素造成以上这些方面出现问题。一是设计人员对结构抗震概念设计的了解甚少,但在设计之前,并没有进行自主学习,加强对结构抗震概念的理解,而是一意孤行,继续设计,结果可想而知,为房屋结构设计埋下安全隐患。
二是设计人员对结构规则性把握不准确。三是在设计时,缺乏规范依据及相应的设计规定。由于这些原因,造成房屋结构规则性较差,结构抗震能力十分弱等问题。
解决措施:结构布置是结构设计中十分重要的环节,并且容易出现问题,这就需要设计人员对结构抗震概念有一个全面的了解,从而加强他们对结构规则性的把握。同时设计人员在设计时,需要有规范的依据和相应的设计规定,不可以按照自己的理解随心所欲的进行错误的设计。如:对于超长结构的设计时,由于这些超长结构不能或不便设置温度伸缩缝,因此不能只进行留设施工后浇带这一项措施,还要增加一些辅助措施。就像可以加强顶层屋面的保温隔热措施;而对于受温度变化影响较大的部位:一是可以考虑适当的配置间距较密、直径较小的温度筋。二是可以通过采用预应力混凝土结构来达到自己的目的。
三、结束语:
综上所述,房屋建筑结构设计之所以会出现一系列的问题,主要是由于设计者的设计出现问题所引起的,这就需要结构设计者,具有扎实的理论知识功底,灵活的、创新的思维以及认真严肃的工作态度。如果在设计中出现问题,设计人员要进行研究与辨识,在不断总结与探索中提高自己的设计能力与水平。而且建筑人员在建筑时发现问题,要及时与设计人员沟通,并及时的想出切实可行的方法加以解决。相信通过这样的方法,我国的房屋结构设计的问题会逐渐减少,房屋建筑的质量也会有更大的提高。
参考文献:
[1]祝华纯,王有权.房屋建筑结构设计中常见问题分析 [J]. 中国新技术新产品,2009 年 03期.
[2]陈伟源.房屋结构设计常见问题探讨中的几个重点[J].四川建材,2007 年 02 期.
[3]于桂萍.关于多层建筑结构设计中的主要问题分析[J].中国高新技术企业,2008(22).
[4]纪荣洋,王文可,潘可明.建筑结构设计经验探讨[J].低温建筑技术,2008(5).
【关键词】房屋结构;安全;设计
随着社会的发展,经济的增长,城市化进程的加快,近几年,大量的工业与民用建筑拔地而起,多层建筑已占据了相当的比重,并且在这当中出现的问题也是屡见不鲜。科学合理地设计房屋的结构是每个设计人员必须认真细致分析和推敲的问题,因此设计人员在整个建筑工程中将担负重大的责任。设计者在设计概念方法中存在差错、对房屋结构设计重视不够、对设计方法和设计规范不够理解、盲目的使用其他设计方案以及计算方法不够科学都有可能导致不应该发生的事情,因此,本文将对房屋设计中存在问题进行逐一分析,避免更多类似的事情发生。
一、房屋结构设计中的常见问题
(一)房屋结构设计人员对设计规范理解不足:房屋结构设计是设计者的作品,由此,在房屋结构设计中所存在的问题很大程度上来自于设计者对其重要性认识不足、对房屋结构设计中的规范及设计方案的理解不够透彻、结构选型考虑不够全面,有的设计者对施工实施的可行性及实地没有做好充分的了解和分析,没有看清设计与工程直接的重要联系,这些都会导致设计质量不达标、工程无法顺利的进行与完成。
(二)基础设计不恰当:基础设计不当是房屋结构设计中的常见问题,主要原因在于在基础设计时所截取的数值不准确、基础拉梁设计和计算不合理。通常情况下,钢筋混凝土多层框架房屋,根据地质的不同,大多都采用柱下独立基础及桩基础,当地基的主要受力范围内没有软弱粘土层的时候,可以不用进行地基的抗震承载力的验算,但这并不代表,在房屋基础设计时不用考虑外荷截的影响。还有一种情况是在对基础设计的时候,作用于基础顶面上的外荷截取值不当,甚至忘记了地面荷载对基础的作用。基础拉梁的设计和计算如果不够合理,将成为基础设计不当的另一个因素。如果用总刚分析法来计算,虽然楼板厚度取零,也定义弹性节点,采用程序计算结果,又会常常忽略独基或桩基承台支承约束刚度过大的问题。在基础拉梁的设计上,通常会受到框架底层高和埋置深度的影响。适当的调整拉梁的计算跨度,认真分析电算结果,调整用钢量,使拉梁的设计更符合实际使用。若在设计方案上不进行透彻的分析,也会导致结构布局设计方案的错误。
(三)框架结构设计不妥当:框架设计尽量避免单跨框架,底层房屋的框架,邻近二层的刚度最好能控制在0.8以内。设计在框架结构带的楼电梯小井筒是一种不合理设置,因为井筒的存在将会吸收很大的地震剪力,从而减少框架结构本能承担的地震剪力。因此,在框架结构的设计中应该尽量的避免设置钢筋混泥土的楼电梯小井筒。另外,由于在框架结构的设计中会设置填充墙,在结构计算过程中,所选取的指标也影响着设计的质量,在参数的选取上不够完善,最终会导致周期折减系数选取不当,其计算周期将会大于实际周期,算出的地震剪力通常会偏小,这样结构的安全系数则会下降。可见,对结构的计算周期进行折减是非常有必要的,但对于框架结构的折减系数常常取得太大。
二、常见问题的防范与解决措施
(一)严格遵守《规范》及相关规定,提高设计者的责任心:从近几年在工程中出现的问题来看,大多都是由于设计人员的设计考虑不全,或是对新规范的学习不够充分。如果能够严格的按照《规范》进行设计,在对现场实地做了必要的研究之后再做设计方案的话,就可以避免很多的问题。为使设计方案更合理,就要求设计单位对设计人员加强培训度,从长远的角度考虑,定期为设计人员提供新的学习内容,经常交流在设计中碰到各种问题,并对每项工程的设计进行多方案比较,以防设计与实施脱节,提高设计人员的责任心。
(二)以经济、安全、高质量为前提进行基础设计:目前,高层建筑已经成为城市中最常见的建筑,这就对基础设计上提出的更高更严格的要求。地基与基础的设计既要做到经济合理更要做到安全适用,要达到这以目标,设计者必须根据地质勘查的资料,在对多方面因素进行统一的考虑之后才能进行基础类型和上部结构的设计。在进行荷截计算的时候,最好要考虑施工的超厚给结构带来的不利影响。确定地耐力设计值,不要一味拿地质勘测资料提供的值就用,还应严格按照《规范》的规定进行容许承载力的修正。不同土质的承载力是完全不同的,通过土的类别组成分析,基础埋置深度不同,再进行承载力的计算、修正,确定持力层所容允的承载力。如不认真分析,容易造成达不到设计强度要求,那样会带来潜伏的安全隐患。最好的方法是通过静荷试验获取数据。在基础计算的过程中,对于采用电算的结果,不要断然相信,而是应该根据模型,参考已有的并成功的实践经验,精心对数据进行校核,通过多种方式进行比较和验算,从而减少计算偏差,到达基础设计的要求。
(三)科学的设计框架结构:首先,从上述可得,框架结构中设有填充墙,因此应该尽量避免在设置钢筋混凝土楼电梯小井筒,如实在是需要设计,那么应当将井筒墙壁的厚度减薄,并且应该以开竖缝与开结构等方法对其进行刚度弱化,其配筋也不宜配太多,少量的单排钢筋即可,其作用在于减小井筒的作用。其次,在选取框架结构的参数时,不仅仅需要选取电算的自振周期、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数等,还需要在综合全面考虑其余各项指标进行电算的结果。再次,在对结构配筋时,要注意构件最大配筋率与最小配筋率的限值,在保证建筑结构在发生地震时能具有一定时间的延性同时满足强度要求,严格的按照规定进行设计,使钢筋在各个部位都能满足锚固、搭接长度及延伸性,材料的选用也需要慎重,使其满足建筑强度的要求。
三、结论:
在当今社会,无论是工业还是民用房屋的设计中,高层建筑的覆盖率已经越来越高,怎样保证其建筑的安全性与适用性,已经成为建筑行业必须正视和思考的问题。而在房屋结构的设计过程中,所遇到的问题则是导致建筑本身出问题的关键性因素,本文将房屋结构设计中所存在的普遍问题进行了阐述,并给以了预防和解决措施,望有关人士借鉴。
参考文献:
[1]于利国.浅论房屋结构设计中几个常见通病的控制[J].中国科技博览,2011,(1 3):145-145.
[2]李萍.浅论房屋结构设计中几个常见通病的控制[J].科技资讯,2007,(21):84-84.
[3]杨威.浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J].城市建设,2009,(32):291-292.
[4]李永振,王剑锋,朱伟平等.房屋结构设计中建筑结构设计优化分析[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(9).
【关键词】房屋结构;建筑设计;优化技术
当今社会对房屋建设的要求不仅仅是对质量的要求,更高层次上是对房屋建筑结构方面的要求。所以作为房屋建筑公司不能够停留在陈旧的思想观念中,应该紧跟社会发展的步伐甚至超越社会的发展,引领房屋建设的发展方向。这就要求其在建筑结构设计中必须有满足人类需求有效的实施优化设计,房屋建筑结构优化设计能够使房屋具有美观、经济、实用等方面的特点,并且在建筑过程中可以节省空间,提高建筑施工的效率。
一、房屋优化设计的主要内容
居民住房与商品房在结构和用途上都不同,居民住房更加注重房屋优化设计。房屋优化设计的主要内容包括结构是否实用,布局是否合理,外形是否美观等等。房屋优化设计的目的是满足居民的需求,为居民提供满意的住房,同时也能够增加开发商的经济效益。通常情况下来讲,具体的房屋优化设计方案主要从整体布局和具体部件两个角度进行分析,考虑。影响整体布局的主要因素有房屋的尺寸,包括房屋的长度,宽度,高度等等。影响具体部件的主要因素有钢筋和混凝土的强度等等。对于这两方面的设计必须要由专业的工程技术人员进行设计,并进行规范化的审核和监督,这样才能为房屋优化设计的后续工作打好坚实的基础,以达到房屋优化设计的最终目标。
二、结构设计优化方法
结构设计优化就是指在设计建筑结构的时候,要改革设计理念,采取科学、先进的设计方案筛选方式,选择出在各方面都能达到最佳效果的设计方法。建筑结构设计优化主要包括建筑物各个部分结构的优化设计,以及对建筑物整体结构的设计。
(一)结构优化设计模型
结构优化设计就是在各种变量中选择主要参数,并且构建函数模型,采取科学、先进的方法计算得出最优解。结构优化设计模型的建立步骤主要包括以下几点:其一,变量选择。一般而言,影响设计方案的重要数据,均可以称之为变量。比如,工程目标参数主要有房屋价格参数、预期产生损失参数;工程控制级约束参数主要有房屋结构可靠性参数,等等。如果设计人员可以有效减小参数的变化幅度或者减少变量参数的参考,那么,就可以降低和建筑结构设计、计算、编程相关工作的难度,这样设计人员就能够快速的找到和设计目标相符的数据。其二,函数确定。在多组函数中,设计人员可以根据房屋横截面尺寸、钢筋尺寸等数据选择最相符的那组函数,对函数性质予以分析,进而实现降低房屋造价的目的。其三,条件衡量。根据房屋结构耐用性、稳定性的要求,房屋设计的约束条件主要有房屋尺寸、架构刚性、架构稳定性、架构体系规格、墙体裂隙限度、结构可塑程度等。
(二)结构优化计算方案
在房屋结构设计中,经常涉及很多计算过程,并且在优化设计中,计算过程将会更加复杂、多变。在进行数据演算的时候,一定要将附加约束条件问题转变为不附带约束条件问题,这样就可以更快的计算出结果。通常情况下,计算方法主要包括符合型法、拉氏乘子法等。这些计算方法各有利弊,在实际设计过程中,一定要结合房屋建筑的实际情况,选择恰当的计算方法,实现节约时间、节省精力的目的,保证优化设计的合理性与科学性。
三、结构设计优化技术的作用
(一)提升建筑的安全性
通过对房屋建筑结构的优化设计,可以对原有设计方案中的不足和缺陷进行弥补,从而提升建筑结构的合理性和安全性,在保证建筑整体质量的基础上,节省建筑材料,提升建筑的稳定性和相应的受力性能,确保建筑的使用安全。
(二)减低工程造价
相关数据显示,运用结构优化设计后,与原设计方案相比,建筑工程的成本可以节约10%―30%左右,成本大大降低。同时,通过结构优化设计,还可以充分发挥原材料的性能,确保建筑结构各个单元之间的紧密联系,提升建筑工程的经济性。
(三)结构设计优化技术的方法
之前也提到,建筑结构设计所追求的最终效果,是实现结构的安全性、经济性、美观性、实用性以及施工的便利性。在房屋建筑中应用结构设计优化技术,主要体现在建筑结构总体的优化设计以及建筑的分部结构优化设计。在房屋结构设计中的结构优化设计,主要包括基础结构、屋盖系统、围护结构、结构细部等多个方面,需要从结构受力情况、整体布局、结构造型以及成本造价等方面进行综合分析。结构设计优化技术需要从房屋建筑的实际情况出发,以确保优化设计作用的充分发挥。
四、结构优化技术在房屋结构设计中的应用
(一)工程概况
该住宅建筑整体高度30层,地下1层,采用钢结构框架剪力墙的形式。在结合实际需求和现场情况进行综合分析后,采用了结构优化设计,对传统结构设计的模式进行改进和创新,以计算机为辅助手段,对每一个施工阶段的设计进行了优化,同时针对整个建筑工程实行全局优化设计。优化后的方案与优化前相比,不仅更加科学合理,而且节省了大量的成本,与优化前相比,工程造价降低了 26%。
(一)优化设计规范
在对该房屋建筑进行结构优化设计的过程中,设计人员严格遵循了相应的结构设计规范,不仅充分了解了结构设计规范中的相关条例,而且结合房屋结构设计的实际情况,对结构优化设计的方案进行了合理应用。同时,针对结构设计规范中存在的不足,如安全性较差、要求过于宽松等,设计人员结合实际情况进行了适当的取舍,从而切实保证了设计成果的最优化。
(二)前期参与
要想做到结构的最优设计,制定出最佳的结构设计优化方案,设计人员应该积极参与到工程的前期规划中去,充分了解工程设计的实际情况,针对客观需求,有针对性地对建筑结构形式进行选择和规划,从而形成一个科学合理、行之有效的结构优化设计方案,为建筑工程的施工提供相应的指导和参考。这样,才能切实保证优化设计的成果,保证建筑工程的质量。而如果设计人员无视工程的前期规划,盲目按照自身的经验对其进行优化设计,就会由于对建筑结构体系受力情况的把握不当,出现无从下手的局面,影响设计成本的质量。
(四)概念设计
对于房屋建筑而言,在相同的建设条件下,采取不同的结构布局方式,就会产生不同的设计效果。因此,在房屋结构优化设计的过程中,应该实现细部结构优化与概念设计的有机结合,这样才能切实有效地提高结构优化设计的效果。这里的概念设计,主要是指将建筑的设计概念作为设计工作的重点,属于一种贯穿设计整个过程的设计方法,主要是针对缺乏相应数值的细节进行处理,如地震设防烈度量化等情况,如果单纯依靠相应的公式,得出的结果必然会与实际情况存在较大的差异,而采用概念设计的方法,则可以将数值作为一种参考依据,从而对结构设计中的细节进行合理把握,提升结构优化设计的质量。
综上所述,房屋结构优化设计对房屋建筑来说是非常重要的,不仅能够降低工程造价,还能满足人们的需求,提供给居民经济实用,安全美观的住房,使居民感受到自己所花的钱是非常值得的。房屋建筑商应该应用合理的结构优化设计,实现公司利润的最大化,从而提高公司的综合竞争力。
【参考文献】
[1]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居(下旬刊),2013,03
关键词:建设结构设计;房屋结构设计;常见问题;房屋安全;结构抗震
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
1. 前言
提高房屋结构设计的合理性,有利于节约工程项目的投资、提高项目的经济效益、缩短工程的施工时间,意义重大。有鉴于此,我们应该做好施工图纸的设计工作,从杜绝房屋结构设计中的常见问题入手,提高设计图纸的科学性和整体质量水平。笔者在本文中结合自己的工作经验,总结了房屋结构设计中的几个常见问题,在此处提出,希望能够为相关人士提供有益的参考。
2. 房屋结构设计中常见问题分析
2.1 房屋结构设计中地基和基础方面存在的问题
第一,缺乏地质勘察报告或者报告不详实。想要实现房屋建筑地基和基础设计的科学与合理,相关设计人员在进行设计的时候必须要依据具体详实的地质勘察报告,在综合考虑各种地质因素之后才能够设计房屋建筑的基础类型和上部结构。但是当下依然存在着一些简单参照附近建筑基础设计资料或者单纯依靠建筑单位口头指示便进行地基和基础设计的现象,如果设计所依据的数据不完全甚至不准确,那么所设计的地基和基础也是缺乏安全性的;同样的,仅仅是改小土地的耐力容许值也是不可靠的。
第二,软弱地基处理不当。目前仍然存在着一些仅仅依靠经验便进行地基处置的情况,例如,利用换土垫层的方式来处理软弱基础时,单纯依靠经验进行而不是进行换土垫层设计。更有甚者,某些工程人员没有深刻认识到软弱基础对于房屋建筑的危害,仅仅是依照以往的经验利用砂垫层进行加强处理,稍微提高一下土地的承载力便认为完成了基础处理的任务,这种不计算垫层厚度和宽度的处理方式,不仅无法为房屋建筑提供安全保障,同时也无法保证施工的经济性。
第三,民用房屋建筑的基础、梁和中柱荷载数值计算失准。依照相关设计要求,设计人员在计算民用房屋建筑的基础、梁和中柱荷载数值的时候,为了获得更加准确的荷载数值,需要依照现行的设计规范来用相应负荷乘以折减系数;但是在实际中,有些设计人员没有执行好该项规定。
2.2 房屋结构设计中承重柱截面高度方面存在的问题
在六度抗震设防区存在着房屋建筑承重柱截面高度过小的问题。导致这种问题的主要原因是,有些设计人员认为六度抗震设防区便是等于不设防,同时由于某些结构设计手册当中规定如果梁柱的线刚度比超过4,则可以将简图中梁柱节点简化为铰支进行计算,将梁简化为铰支梁之后便可以依照轴心受压进行计算,使得受力分析和数值计算更加简便,所以存在着人为减少房屋建筑承重柱截面高度的现象,进而增大梁柱的线刚度比。这种做法存在着严重的安全隐患,降低了房屋建筑结构的整体安全性。主要原因是,故意导致承重柱截面高度设计过小忽视了梁柱之间的刚接作用,而且柱截面的配筋直径均相对较小,结构受力一旦超过一定程度,便会导致承重柱出现裂缝,影响房屋结构的耐久性和安全性。另外,因为存在着这样的设计缺陷,一旦发生地震,房屋建筑出现倒塌的几率便会大幅度上升。
2.3 房屋结构设计中悬挑梁方面存在的问题
悬挑梁这种结构形式在目前的房屋建筑当中属于比较常见的结构形式。因为在受力方面,梁外挑部分所承受的荷载通常要小于梁内所承受的荷载,所以在截面尺寸方面,梁外挑部分和梁内部分存在着一定的差异。有些设计人员在设计悬挑梁时只是把梁内的上层主筋向挑梁延伸一下便认为完成了设计任务,但是两侧主筋完全没有办法伸进到挑梁内。这些问题在设计时或许不容易发现弊端,但是在施工的时候其弊端便显现的非常明显,到时已经有不少钢筋被截断成型,既会导致一定的经济损失,同时还会对施工产生不利影响。
根据以往经验,普通梁箍筋接口位置需要在梁上部两角进行交替绑扎处理,相关规定和构造图集没有详细规定悬挑梁箍筋接口位置的处理方法,仅仅要求弯钩平直段长度≥10d、弯钩≥135°,并要进行加密处理,其他的没有进行明确规定。箍筋抵抗外力作用的方式主要是通过约束纵筋与混凝土之间的磨阻和粘结作用,作为封闭箍筋的位置,箍筋接口处比较薄弱,它一般依靠混凝土的抗剪强度来抵抗外力作用,如果混凝土抗剪强度不够,便需要增设横向钢筋来提高结构的抗剪能力。所以,在在施工过程中必须要严格依照相关要求来制作箍筋,否则箍筋所具备的对结构的约束作用便会别严重弱化。由于悬挑梁的主要功能是上部受拉与下部受压,所以在构件底部受压区安置箍筋接口,能够有效发挥出锚固作用。建议悬挑梁箍筋接口施工最好设计为在梁的底部交替进行。
2.3 房屋结构设计中砌体强度方面存在的问题
通常我们对于有碱性介质作用的砖砌体,处在潮湿环境中的墙体,地面以下或防潮层以下墙体及基础等我数选用纯水泥砂浆砌筑。此时,我们在验算砖砌体的强度时,常误认为用水泥砂砌筑的砖砌体抗压、抗拉、抗弯或抗剪强度与同强度等级混合砂砌筑的砌体相应强度相等,这必然影响到建筑物的安全和耐久性。由于水泥砂浆是无塑性和料的砂浆,它的保水性及和易性均比混合砂浆差。因此,《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)规定,当砌体用纯水泥砂浆砌筑时,砌体的抗压强度应按同强度等级混合砂浆砌筑的砌体抗压强度乘以0.85(即减少15%)计算。同理,砌体用纯水泥砂浆砌筑时,沿灰缝破坏地砖砌体抗拉、抗弯和抗剪强度等级混合砂浆砖砌体相应强度乘以0.75(即下降25%)计算。
2.4 注意区别多层结构设计与高层房屋结构设计
多层房屋由于其高度一般不大,受水平力影响较小,主要承受竖向荷载的作用,多选用砌体结构体系或框架结构体系。而高层房屋主要承受水平荷载的作用,多选用侧向刚度较大、抗侧移性能较好的框架一剪力墙结构或剪力墙结构体系。就执行和遵守的规范类别而言,多层房屋应执行GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008年版),高层房屋应执行JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程。
3. 结束语
工程师需要通过施工图来表达自己的设计语言,传达自己的设计思想,因而施工图在整个建筑建设过程中占有着非常重要的地位,同时也是工程施工、工程监理以及经济核算的重要依据。房屋结构设计是一门专业性很强的学科,我们只有不断提高业务素质和技术水平,重视设计中存在的相关问题,特别是容易被忽略的地方,不断积累设计经验,优化设计。
参考文献:
[1] 王宝儒. 浅谈房屋结构设计中应注意的几个问题[J]. 山西建筑,2010,(01):154-155.
[2] 李雪峰. 结构设计软件应用中应注意的问题[J]. 山西建筑,2007,(17):214-215.
[3] 屈俊峰. 房屋建筑结构设计内容与存在问题分析[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊),2009,(07):85-87.
[4]彭延标. 探究房屋建筑结构设计的原则与方法[J]. 山西建筑,2012,(29):48-49.
关键词:抗震技术;房屋结构;设计;措施
1、抗震性对于房屋结构的重要性
地震作为一种常见的自然灾害,具有破坏力大、不易预测的特点,一旦发生如果房屋没有抗震技术的应用,很可能会遭受毁灭性的打击,给人们的生命和财产安全带来重大影响。因此,抗震性对于房屋结构的重要性不言而喻。国家抗震规范中对于建筑的抗震要求是“小震不坏、中震可修、大震不倒”,按照这个要求我国的房屋结构设计在抗震性上有了很大的发展,抗震技术的应用也越来越成熟,有效的降低了地震所带来的损害,但在现如今人们对生活质量要求越来越高,房屋装饰越来越豪华的大背景下,避免人员伤亡的同时尽最大可能的保护房屋成为了抗震技术应用层面一个新的课题。
2、抗震技术的基本原理
地震灾害发生时,巨大的能量会被释放出来,以能量波的形式向周围传递,来影响建筑物,使建筑物随之发生震动,进而遭到破坏。而建筑物在地震中震动的程度则取决于建筑物自身的阻尼,当结构设计的建筑物阻尼较大时,就能有效化解地震释放出来的能量波所引起的震动,降低建筑物的受损程度,因此,抗震技术的基本原理就是在房屋结构设计时,满足其他需求的同时,尽可能的增大房屋自身的阻尼。
3、抗震技术在房屋结构设计中的应用
1) 房屋结构水平和垂直布局设计。构件的水平和垂直两个方向上的合理布置,是房屋结构设计中的一项基础性内容,因为抗震性能很大程度上受墙、柱的水平和垂直位移的影响。所以,在房屋结构的设计中,要想提高其抗震性能,则应当遵循以下原则: 水平和垂直方向上的构件都要简洁整齐,且其质量与刚度的中心应当重合。在垂直方向的设计中,应当尽可能的使构件的中心靠下,杜绝上重下轻的情况出现,同时严格控制其刚度和均匀性。
2) 提高房屋结构整体抗震性的设计。a.科学合理的选择地基。地基的好坏是影响房屋结构抗震性的基础性因素,在设计初一定要经过充分的调查研究,科学合理的选择地基,特别注意避免地基的变形情况。b.连续性设计。房屋结构设计要想提高抗震性能,应当保证房屋结构在整体上的连续性,确保房屋的各个构件的连接可靠,使房屋结构是一个完整的整体,当发生地震时,房屋依靠其结构上的整体性,能有效的化解和分散地震产生的能量。c.规则性设计。房屋结构的设计中规则性对于抗震性的影响也很大,在实际设计时应当最大可能的采用规则设计,凭借对称性的结构来抵御地震,避免一些损害。尽量不采用一些不规则的设计方案,如考虑到美观等方面的因素,无法避免一些不规则结构时,应当科学合理的设置抗震缝,让不规则结构单独成为一个整体,最大限度的提高房屋整体结构的抗震性能。
3) 减小地震对房屋结构破坏作用的设计。a.隔震层。隔震层是减小地震对房屋破坏作用的有效手段。一般来说,隔震层都会安装在地基与结构主体的连接部分,使用诸如摩擦隔震元件和橡胶隔震支座等构件,地震发生时能够起到有效的缓冲作用,同时还能有效减小房屋内部物体移动、倒塌带来的二次破坏。b.反摆。反摆设计是一种比较新型的减少地震破坏作用的设计,目前还不是十分的成熟,一般设置在房屋结构的顶部,当发生地震时,反摆会产生阻尼运动,能够减小地震所引发的房屋的加速度,使房屋结构的震动变小,从而降低地震对房屋结构的破坏作用。
4、房屋结构的刚度设计
房屋的刚度对于房屋结构的抗震性来说是至关重要的,因此在选用建筑材料时应当充分考虑钢筋和混凝土的型号。尤其是用于双层加固的钢结构,应当事先确定已有结构的强度,保证上下两层结构在阻尼比和刚度上的一致性。另外需要注意的就是房屋结构设计时不让房屋整体结构的刚度过大,因为过大的刚度会使房屋在地震中承担过多的外力,一旦超越其承载力,后果会不堪设想。而如果刚度不足,则会导致房屋整体结构容易发生变形,地震中也会遭受很大破坏。因此,房屋结构的刚度设计要科学,不能过大,也不能太小,要在一个合理的范围内,这样才能有效的提高房屋结构的抗震性能。
5、进一步提高我国房屋结构抗震性能的措施
经过几十年的发展,我国房屋结构的抗震性能有了很大的发展,但是一次次的重大地震灾害让我们不能满足于此,必须进一步的提高房屋结构的抗震性能。
1) 进一步提高房屋质量。加强房屋施工质量管理,严格按照有关的规定进行施工。制定相应的施工标准,根据不同的标准要求,选择施工材料,尽量选用强度大且质量小的材料,诸如草纤维板、石棉纤维板等,确保房屋结构的强度和刚度。另外,混凝土的配制也要严格按照标准执行,严格把控浇筑过程,避免气泡和不均匀的现象产生。
2) 加强对抗震技术应用的监管力度。要加强对抗震技术实实在在落实到房屋建设当中的力度,营造良好的监管氛围,对每个环节,包括施工质量、技术以及文件资料都要认真监理审查。将抗震技术纳入监管范围,可以采取随机抽查和定期抽查相结合的方式,监督施工企业对于抗震技术应用落实的情况,发现不合格者严肃处理。
3) 开发新型的抗震材料: 弹性混凝土。弹性混凝土是一种新型的建筑材料,它是将诸如橡胶粒、纤细聚合纤维等材料添加到混凝土当中,使其张力变的很大,能够有效的缓解地震所释放出来的巨大能量,我国在这方面的研究也开展的很多。未来,随着科学技术的不断发展,弹性混凝土必将在房屋结构抗震性能上开辟出一片新天地。
结语
建筑结构抗震近几年来在我国引起了越来越多的关注,几次重大的地震灾害更是揪起了全国人民的心。因此,房屋结构的抗震性也就受到了广泛的关注。作为房屋结构设计中的关键因素,抗震性能无疑是保障房屋结构安全的基石。如今,我国的房屋结构设计基本都考虑到了抗震性,抗震技术的应用有了大幅的发展,实实在在的确保了广大人民的生命和财产安全,确保了社会的稳定发展。本文通过对各方调查研究,对抗震性的重要性、抗震技术的研究现状,抗震技术在房屋结构设计中的应用以及提高我国房屋结构抗震性能的措施,都进行了深入浅出的分析,为抗震技术的进一步发展提供了科学的理论依据。
参考文献:
[1]俞发财.钢结构民用房屋的抗震设计[J].科技传播,2010( 8) : 32-33.
[2]王勉,杜文.谈房屋建筑结构中的抗震设计要求[J].山西建筑,2012,38(25) : 45-46.
[3]庄仕锋,沙静伟,庄涛.建筑物隔震技术国内外发展状况[J].建筑技术开发,2009(1) : 198-199.
[4]侯艳斌.谈钢筋混凝土结构基于性能的抗震设计理论[J].山西建筑,2013,39(20) : 31-32.
【关键词】房屋建筑;结构分析;抗震设计
1、房屋建筑结构抗震设计规定
在我国, 房屋建筑结构抗震设计的标准一般分为特殊设防类、重点设防类、标准设防类、适度设防类等四个类别,简称甲、乙、丙、丁。在甲乙类建筑体系设计中应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,9度时应按比9度更高要求采取抗震措施。而丙类建筑应按本地区抗震设防确定其抗震措施。在丁类建筑中地震作用应按本地抗震设防烈度确定,但抗震措施(6度除外)允许比本地抗震设防烈度的要求适当降低。
在多层和高层现浇钢筋混凝土房屋的结构类型中,当平面和竖向均不规则的结构或建造于Ⅳ类场地的结构出现时,适用最大高度应适当减少。在钢筋混凝土房屋抗震等级的要求中,它的抗震设计一般要满足,如果是框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%的话,那么它的框架抗震等级应按框架结构来定。另外当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层一下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。
2、抗震技术在房屋结构设计中的应用
1) 房屋结构水平和垂直布局设计。构件的水平和垂直两个方向上的合理布置,是房屋结构设计中的一项基础性内容,因为抗震性能很大程度上受墙、柱的水平和垂直位移的影响。所以,在房屋结构的设计中,要想提高其抗震性能,则应当遵循以下原则: 水平和垂直方向上的构件都要简洁整齐,且其质量与刚度的中心应当重合。在垂直方向的设计中,应当尽可能的使构件的中心靠下,杜绝上重下轻的情况出现,同时严格控制其刚度和均匀性。
2) 提高房屋结构整体抗震性的设计。a. 科学合理的选择地基。地基的好坏是影响房屋结构抗震性的基础性因素,在设计初一定要经过充分的调查研究,科学合理的选择地基,特别注意避免地基的变形情况。b. 连续性设计。房屋结构设计要想提高抗震性能,应当保证房屋结构在整体上的连续性,确保房屋的各个构件的连接可靠,使房屋结构是一个完整的整体,当发生地震时,房屋依靠其结构上的整体性,能有效的化解和分散地震产生的能量。c. 规则性设计。房屋结构的设计中规则性对于抗震性的影响也很大,在实际设计时应当最大可能的采用规则设计,凭借对称性的结构来抵御地震,避免一些损害。d. 减轻结构重量。房屋结构设计时,我们应当最大程度的降低其重量,减小房屋整体结构对地基的压力,缓解地震发生时所释放的能量对房屋的冲击作用。
3) 减小地震对房屋结构破坏作用的设计。a. 隔震层。隔震层是减小地震对房屋破坏作用的有效手段。一般来说,隔震层都会安装在地基与结构主体的连接部分,使用诸如摩擦隔震元件和橡胶隔震支座等构件,地震发生时能够起到有效的缓冲作用,同时还能有效减小房屋内部物体移动、倒塌带来的二次破坏。b. 反摆。反摆设计是一种比较新型的减少地震破坏作用的设计,目前还不是十分的成熟,一般设置在房屋结构的顶部,当发生地震时,反摆会产生阻尼运动,能够减小地震所引发的房屋的加速度,使房屋结构的震动变小,从而降低地震对房屋结构的破坏作用。
3、房屋建筑结构抗震设计措施
3.1房屋建筑位置的选择
房屋建筑位置的选择在一定意义上来说决定着房屋质量的好坏,一般地地震可以导致房屋建筑周围地表变化,这样就会造成地基的开裂,导致房屋出现问题。因此在地理位置的选择上,设计人员要对房屋建筑进行合理化选择:如选择开阔的坚硬场地,考虑场地土的刚度大小和场地覆盖层的厚度等。表1给出的是各类建筑物场地的覆盖层厚度参照系数。
3.2 房屋建筑材料的选择
一般来说,抗震性房屋建筑材料要选择那些质量优等的材料。要综合考虑保暖、防火等多种因素的存在,比如良好的钢、铝合金结构、木质结构及轻型复合材料等建筑材料作为主体材料。
3.3 选择合适的建筑结构体系
首先结构体系要满足稳定性,其次要与建筑结构相配套。此外还要注意建筑物传力途径的明确性,同时又要注意受力计算的明确性,还要保障在建筑体系中不使用转换层,这样就会保障有地震发生时候避免建筑倾斜或局部受损等现象的发生。
3.4 做好底层框架抗震墙设计
鉴于我国的地震灾害多数发生在底层,一般突出表现为“上轻下重”的这样一个现象,所以在设计时候要突出底层的墙体比框架柱重,框架柱又要比梁重。这样的设计就会在发生地震时底层破坏的程度比房屋的底层轻得多。除此之外我们还要做到房屋的平、立面布置应规则、对称,同时还需要注意第二层与底层的侧移刚度比要控制适中,要符合:底层框架抗震墙砖房第二层与底层的侧移刚度比值在6度时不应大于3.0,当在7度时不应大于2.5,在8度时不应大于2.0,在9度时不应大于1.5;且均不应小于1.0。
表 1
注:表中系岩石的剪切波速。
3.5 钢筋混凝土框架抗震内力设计
我们尽可能做到在地震作用下的框架呈现梁铰型延性机构,为减少梁端塑性铰区发生脆性剪切破坏的可能性,对梁端的剪力适当调整,使斜截面受剪承载力高于正截面受弯承载力,做到“强剪弱弯”。 在实际运用中如不采取这个措施,柱端很可能比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋,使塑性铰首先出现在梁端,抗震性能较好。
结语
地震是人类生活面临的重要的自然灾害,危及着人民的生命与财产安全。因此,在建筑结构设计的时候,必须充分考虑抗震设计,并有采取适当的抗震措施, 尽最大可能确保房屋质量,才能减少地震的危害。
但是我们仍需要注意的是,当地震烈度大于5度时,地震对房屋等建筑结构的稳定性产生影响,也只有在当地震烈度在设防范围内时,建筑结构物相对完好。也就是说我国现行的建筑结构设计规范有能力对地震烈度为7~8度以内的地震进行有效设防。 所以说地震设防能力相对很低的普通居民房坍塌毁损与人员伤亡所占的比例是极大的,对大型建筑结构抗震深入研究的同时,应提高对普通民房抗震能力的关注。
参考文献
[1] 周定前. 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J]. 中华民居(下旬刊),2013:64-65.