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房屋结构设计论文实用13篇

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房屋结构设计论文

篇1

钢筋混凝土多层框架房屋结构设计看似简单,但如果设计不当,将会给建设单位带来浪费或不安全的种种问题。本文就钢筋混凝土多层框架房屋结构实际设计中应注意的问题作了简要的分析探讨。

1.关于多层框架基础类型的选择问题

多层框架类型多层框架基础类型的选择,取决于地质条件,上部结构荷载的大小。上部结构对地基不均匀沉降及倾斜的敏感度及施工条件等因不。设计时应做技术经济比较,综合考虑后确定。对于框架结构的受力分析和辅助设计。可借助PKPM进行,其主要步骤:厚度:双向板为1/40板跨,单向板为1/35板跨。然后进行挠度和裂缝计算。最后确定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a为轴压比,fc凝土压强度设计值。受荷面各及经验系数确定。初选梁截面:粱高为跨度的l/lO一1/15,粱宽通常为1/2—/3梁高。输入荷载:楼面荷载,梁上荷载,柱节点荷载,风载及地震信息。用PKPM中的SATWE内力分析程序进行计算。框架柱首先要满足轴压比限制,对超筋和构造配筋的梁柱进行调整,直至配筋,截面大小适中为止。另检查结构的自振周期,以名产生共振。基础选型:常用的基础型式有柱下独立基础。柱下条基,柱下筏板及柱基。

2.关于多层框架结构的参数选取问题

《抗震规范》中指出,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。论文大全。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、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移)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、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架——抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。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十分重要的。

多层框架结构房屋有时也设置地下室。由于隔墙少,常采用筏板式基础。在电算时,应将地下室层数和上部结构一起输入,并在总信息中按实际的地下室层数填写。这样,计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成,并且在抗震计算时,程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时通过对层侧移刚度比的分析比较,还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置,并采取相应的抗震构造措施。保证楼板有必要的厚度和最筋率等等;当结构表现为竖向不规则时。不仅要验算薄弱层,而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数。如果在结构总体计算时。论文大全。总信息中填写的地下室层散少于实际输入的层数,弯矩设计值增大系数将会乘错位置,从而在发生地震时,会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。

3.关于框架计算简图的问题

无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在一0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。以某学生宿舍楼为例,该项目为层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为II类;层高3.3m,基础埋深4.Om基础高度0.8m,室内外高差0.45m。根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m处的基础拉梁顶面:基础拉梁的断面和配筋按构造设计:基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》—2002)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。论文大全。这样,计算剪力的首层层高为Hl=4—0. 05=3.95m,层2层高为3.35m,层3、4层高为.3m。根据《抗震规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

综上所述,以上的几个问题在钢筋混凝土框架结构设计中经常遇到,也经常被忽略。所以,我们设计工作者应按规范和相应的构造要求,严格执行,从根本上消除设计隐患,确保设计质量。

【参考文献】

[1]林岳峰对多层框架房屋结构设计相关问题的分析 [J],广东科技2006(10).

[2]苑大欣.于镇.多层框架房屋结构设计中的几点思考[J] ,房材与应用,2006,34(4).

[3]李强.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中常见问题分析[J] ,开封大学学报2006,20(2).

篇2

使用优化建筑结构的方法,能够使房屋在整体结构上更加科学、合理。在实际的房屋施工建设中,房屋的层数对房屋的成本造价产生了直接的影响。在一般情况下建筑物的单位面积造价会随着层数的增加而降低,但是在超过一定的层数之后(即超限建筑物),房屋单位面积的造价反而会增加。因为随着建筑物楼层的增高,房屋中的承重墙和柱等结构将会受到更多的荷载,房屋的稳定性也将受到一定的影响。为了确保建筑结构的稳定性,增强建筑物的抗震性能以满足现行规范的要求,结构形式将会发生大的变化,从而房屋的单位面积造价也会进一步增加。想要在相同的用地面积内,达到理想的房屋设计效果,提高建设单位的经济效益,就需要合理的控制建筑物的层数,并且确保房屋良好的设计效果。使用建筑结构优化技术不仅能够实现对房屋结构的优化,还能够在有限的用地面积内实现最大化的利用效果,促进对建筑用地的合理使用。

3建筑结构设计优化措施

3.1优化结构设计模型

建筑结构的优化可以分为以下几个阶段:

(1)是对变量的选择。

一般情况下,建筑师决定的最终建筑设计方案起到重要的作用,这些重要的建筑数值均可以作为变量供建筑设计人员进行选择。例如:工程参数的参考,包括对房屋价格的参考、对于其损失的参考等等。设计人员若能够将变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考,建筑结构的设计和编程难度将会大大降低,设计人员也能够更快的找到最符合设计目标的数据。

(2)是对函数的确定。

设计人员要选择出最符合配筋率和房屋结构构件尺寸的一组函数,进而在最大程度上降低建设成本。

(3)是对施工条件的衡量。

想要进一步确保建筑结构的稳定性,就需要从房屋的受力限度、变形限度、结构的稳定性、房屋结构构件的尺寸、结构构件裂缝的限度、房屋的结构体系等方面考虑。在实际的建筑结构设计过程中,设计师应该结合建筑使用方案和房屋的施工条件,分析出实际设计中存在的约束性条件,并且要确保解决这些约束性条件的方案要符合我国现行的规范规定,以保证建筑结构的设计结果达到最优。

3.2确定合理的计算程序

设计师在对房屋结构进行设计的过程中,需要用到很多设计程序,而建筑结构优化的本质就是进行一个复杂繁琐的计算过程。设计人员在对各种数据进行分析计算的时候,要注意将附加约束条件转换成不带约束的条件,这样就更容易地得到更为精确的结构计算结果。此外,还要优化许多建筑结构的技术模式,因为这些模式有利有弊,所以设计人员需要根据实际的施工情况来选择最合适的计算方案。

3.3选择最优的程序

设计人员在设计好房屋的结构模型,且选择了最为合适的计算方法后,就可以进入选择最优设计程序的环节。对最优设计程序的选择需要具备以下几个条件:具备完整的功能、程序运转较高以及程序用途齐全。

3.4对统计结论进行分析

设计人员在进行了各种计算之后,要对统计结果进行认真的分析,并且找出各个设计方案中不同点和相同点,并且结合总体的设计情况和进展选择最佳的设计方案。设计人员在进行结论分析的时候,要注意不要遗漏一些细节问题。房屋的建设与设计是一项耗时长、成本高的项目,它不仅涉及到建设单位的利益,也涉及到了房屋使用者的利益,设计人员在把握细节的基础上,要注意从宏观上把握住当事人的利益,这样才能够有效的节约建设成本,进一步优化建筑结构。在进行建筑结构优化的时候,设计人员不仅要避免追求片面的利益,还应该避免为了追求设计创新而忽略了建筑实际情况。

3.5积极应用信息优化技术

由于建筑结构设计是一些比较复杂的工程,需要的资料也比较多,这为建筑结构优化带来了一定的难度。这时设计人员就需要利用先进的信息化技术对建筑数据进行整理。例如,合理的利用一些参数定义的软件,这样就可以大大减小设计人员的工作量,提高其工作效率和工作质量。

篇3

1.屋面活荷载取值

框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年,但屋面结构,包括屋面板和檩条,其活荷载要提高到0.5kN/m2.《钢结构设计规范》规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2,但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6.门式刚架一般符合此条件,所以可用0.3kN/m2,与钢结构设计规范保持一致。国外这类,要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载,而我们无此规定,遇到超载情况,就要出安全问题。设计时可适当提高至0.5kN/m2.现在有的框架梁太细,檩条太小,明显有人为减少荷载情况,应特别注意,决不允许在有限的活荷载中“偷工减料”。

2.屋脊垂度要控制

框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180,除验算坡面斜梁挠度外,是否要验算跨中下垂度?过去不明确,可能不包括屋脊点垂度。现在应该是计算的。一般是将构件分段,用等截面程序计算,每段都要计算水平和竖向位移,不能大于允许值,等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度,刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小,脊点下垂后引起屋面漏水,是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小,第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡,使屋面变形。本人有此想法,刚架侧移后,当山尖下垂对坡度影响较大时(例如使坡度小于1/20),要验算山尖垂度,以便对屋面刚度进行控制。

3.钢柱换砼柱

少数设计的门式刚架,采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成,斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连,形成刚接,目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中,的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架,但此时梁柱只能铰接,不能刚接。多高层建筑中,钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料,虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力,但在连接部位,它的抗拉、抗冲切的性能很并,在外力作用下很容易松动和破坏。有些设计,在门式刚架设计好之后,又根据业主要求将钢柱换成砼柱,而梁截面不变。应当指出,砼柱加钢梁作成排架是可以的,但将刚架的钢柱换成砼柱,而钢梁不变,是不行的。由于连接不同,构件内力也不同,要的工程斜梁很细,可能与此有关。

4.檩条计算不安全

檩条计算问题较大。檩要是冷弯薄壁构件,受压板件或压弯板件的宽厚比大,在受力时要屈曲,强度计算应采用有效宽度,对原有截面要减弱,不能象热轧型钢那样全截面有效。有效宽度理论是在《冷弯薄壁型钢构件技术规范》(GB50018-2002)中讲的,有的设计人员恐怕还不了解,甚至有些设计软件也未考虑。但是,设计光靠软件不行,还要能判断。软件未考虑的,自己要考虑。再有,设计人员往往忽略强度计算要用净断面,忽略钉孔减弱。这种减弱,一般达到6-15%,对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面,如果强度计算不用净截面,实际应力将高于计算值。《规范》4.1.8、9条规定:“结构构件的受拉强度应按净截面计算;受压强度应按有效截面计算;稳定性应按有效截面计算。变形和各种稳定系数均可按毛截面计算”。有的单位看到国外资料中檩条很薄,也想用薄的。国外檩条普遍采用高强度低合金钢,但我国低合金钢Q345的冲压性能不行,只有用Q235的。国外是按有效截面计算承载力的。如果用Q235的,又想用得薄,计算时还不考虑有效截面,荷载稍大时檩条就要垮。二。施工方面

1.柱子拔出

有的刚架在大风时柱子被拔起,这是实际中常出现的事故。主要原因不是刚架计算失误,而且设计柱间支撑时,未考虑支撑传给柱脚的拉力。尤其是房屋纵向尺度较小时,只设置少量柱间支撑来抵抗纵向风荷载,支撑传给柱脚的拉力很大,而柱脚又没有采取可靠的抗拔措施,很可能将柱子拔起。,因此,在风荷载较大的地区刚架柱受拉时,在柱脚应考虑抗拔构造,例如锚栓端部设锚板等。

2.没有柱间支撑

这种情况最近较多,这样肯定不行。目前没有任何一本规范允许不设支撑。特别是柱间支撑,受力较大,绝不能省略。

3.端板合不上

端板连接是结构的重要部位。由于加工要求不严,而腹板与端板间夹角又,有的工程两块端板完全对不上,合不起来。强行用螺栓拉在一起,仍留下很宽缝隙,严惩影响工程质量。

4.锚栓不铅直

框架柱柱脚底板水平度差,锚栓不铅直,柱子安装后不在一条直线上,东倒西歪,使房屋外观很难着,这种情况不少。锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平,再用用无收缩砂浆二次灌浆填实。

5.保温材吸水超重

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1 房屋结构设计中存在的问题

目前,对于房屋结构设计中存在的一些问题主要有:

1.1 房屋设计者对设计理念重视不足。房屋设计者对房屋结构设计的重要性把握不够,对设计方法和设计规范理解片面,一些工程设计涉及的内容思考不全面。有的甚至抄袭别人的设计成果,或者对实地没有做足够的调查和分析。

1.2 忽略地基变形计算。地基在荷载作用下, 由于建筑物压缩使得土层发生不均匀沉降,因而必须根据现行规范实行地基变形计算。另外,在判断地基是否进行变形验算时,应把持力层范围内土层是否均匀变化,有无软弱土夹层等因素考虑进去。

1.3 房屋结构基础设计不当。①房屋基本的地质详勘报告不详细,仅凭借建设单位口头或简单的基础资料作为唯一材料进行施工。②仅分析地基土冻胀和融陷因素的影响,而忽略了综合因素的分析。对于无特殊构造要求,多层及低层房屋建筑的基础是地基要突破冻结线,而对于是否产生冻胀和融陷则往往被忽略,另外对水文、地质等因素没有相关调查或资料不足,导致了房屋基础工程造价费用高昂。③房屋基础结构设计荷载取值不准确。如多层框架的钢筋混凝土建筑常采用柱下独立地基。在设计独立基础时,作用在于建筑基础顶面上的外荷载取值不当,其主要在于设计和计算的不尽合理。而其主要承受力范围不在软弱粘性土层,故可以不必考虑地基和基础的抗震承载力计算,但应考虑风荷载的影响。④建筑基础拉梁层的计算模型脱离实际情况。基础拉梁层由于无楼板的特点,在用电算程序进行计算时,在考虑定义弹性的影响外,其楼板厚度应取零,结合总刚分析方法来进行分析、计算。否则就会与实际情况不符,如果房屋平面不规则,则更要特别注意这一点。

1.4 房屋框架结构设计中不应只注意横向框架的设计,还要重视纵向框架的设计。现行房屋建筑的抗震设计要求, 水平地震作用应考虑横向和纵向方向分别计算, 其地震作用应由抗侧力构件来分析。一些结构设计者对非抗震建筑结构的设计,只关心纵向的、普通的连续梁延伸设计,而没有关注横向发展的设计,导致在实际设计中出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。

1.5 框架计算简图及模型不合理。对于无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋建筑,由于独立基础埋置较浅,在设有基础拉梁的前提下,考虑基础拉梁的断面与配以钢筋按构造设计以及基础按中心受压的计算。第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,框架结构底柱的高度应取基础项面至首层楼盖顶面的高度。

2 房屋结构设计中的对策

针对当前出现的有关房屋结构设计中出现的问题,我们也提出来一些相应的措施和决策。首先遵照相关部门的有关规定,提高房屋设计者的责任心。由于设计者在设计过程中考虑问题不全面,或者对新规范的学习和认识不足,加之对现场环境的调研不充分,很多问题的存在使得设计单位对设计人员要求和上岗培训更加紧迫。而从长远的角度出发,定期地安排设计培训,提高设计人员的总体素质,防止设计与实践脱钩。其次要讲究经济、安全、高质的基础设计理念。不管是工业用房还是民用的房屋,高层结构的追求是现代社会的发展趋势,这对设计者在地基和基础设计方面上提出更高的挑战。地基与基础设计要做到即经济合理,又安全适用,设计人员应该多借鉴地质勘察资料,并综合多方面因素进行考虑来提出设计方案。再次应用科学技术来设计框架结构。①应尽量避免在框架结构中设置钢筋混凝土楼电梯小井筒的设计。②在框架结构参数的选取上,要考虑电算用的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值等指标。③在结构的配筋上,注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。④对于建筑物顶层的特殊性,严格遵循国家及当地标准来设计、实施,防止屋面温度应力引起的墙体开裂、变形。

参考文献

[1]闫世成、赫英福,谈谈房屋结构设计中应引起注意的几个问题,林业建设,2002年第4期(26-29)

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引言

从传统意义上来说,轻质钢结构都是一些小角钢和圆钢组成的钢架或小型或小跨度屋架结构,一般是用作仓库或小型的厂房。随着新型钢材的出现,相继出现了冷弯薄壁型钢和彩色压型钢板,这使得轻型钢结构发生了根本性的变革。这种新型的钢材不仅具有传统钢结构的优势,对于轻的优势很是明显,具体优势表现在:造型新颖,即外观造型轻巧美观,对于建筑的表现力强,对于一些单多层工业、民用建筑和大中小跨度尤为适合,同时可以配合间距柱网,使得布置更加灵活;劳动强度比较轻,即在施工时可以使用小型机吊装,这样降低了劳动强度,减少了施工时间;构件轻,即通过设计后,这种高强度钢材承受相同重量时截面积小,用钢量相对较低;恒荷载较轻,即由于钢材较轻,所以恒载荷和地震作用减少明显,同时对地基的要求也较低。

此外,轻型钢结构符合环保和可持续发展的要求,还可以代替砖石和木材结构。但是轻型钢材是一种技术新、科技含量高的材料,所以对于施工和设计人员的要求就相对较高,还要进行一些专业的培训。这样一来,在生产线的建立上就会投入很大。此外,这种刚才还需要防火和防腐的处理。

大概在20世纪初期才开始形成装配式轻质钢房屋体系,当时主要应用于车库的建设。到了20年代,定型化生产的厂房开始出现在人民的视野。在二战期间,轻质钢房屋的建设如喷井之势飞速发展,那是多用于军事飞机库的建设。二战结束后,面临着重建的问题,轻质钢房屋需求量更大,这进一步的刺激了轻质钢房屋的发展。到40年代时,门式钢结构开始出现,60年代得到了大批量的应用。就目前来讲,一些发达国家也是使用轻质钢结构进行建设。美国在门式钢架上的设计不仅在理论上,而且在制造工艺上都比较先进。

2.门式钢架房屋机构存在的问题

2.1 屋面活荷载取值

根据2008年《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》的规定:在使用压型钢板轻型房屋时,按照水平投影的面积来算,在屋内的竖向均布活载的标准值应为0.5kN/m2。但是并不是所有都是这个要求,当钢架构件的受荷水平投影的面积是60m2时,竖向均布活载的标准值为0.3kN/m2。对于载荷效应来说,必须符合以下原则:a、将雪载荷、积灰载荷或屋面均布载荷同时考虑,得到最大值;b、雪载荷和屋面均布载荷不能同时考虑,把两者比较选出最大值;c、当使用多台吊车时,应当符合《建筑结构荷载规范》的国家标准规定来执行;d、不能把地震作用和风载荷同时考虑;e、由施工或者检修带来的载荷不和屋面材料及檩条自重以外的其它荷载一块考虑。在应对各种载荷的计算时,应该把各种载荷按照载荷的组合原则进行计算,这样能够避免因重复计算带来的浪费问题。

2.2 斜梁设计时,计算长度取值的问题:

a、对于屋面坡度较小的情况,根据GB50018的规定,在钢架平面内计算其强度时,按照压弯构件计算。但是对斜梁轴力小的情况时,把钢架的计算长度近似为竖向支撑点间的距离。b、对于屋面坡度较大的情况,不论是在钢架的平面内还是在平面外,轴力的稳定性都不能被忽略;c、从原则上来讲,平面外计算长度一般是侧向支撑点间的距离。但是,钢梁的上下翼的边缘都会有约束,一般有以下约束:①屋面系杆的支撑系统对其的约束作用;②檩条和屋面板对上翼缘约束作用;③檩条和隅撑的共同作用对下翼边缘的约束。在计算时,我们一般把隅撑的设置作为钢梁平面外长度,并不是将檩条的间距作为钢梁平面外长度。然而,隅撑的位置设置又得根据钢梁平面外长度作为量度。然而有些设计师将钢梁的平面外长度定位3m,但是在制造的过程中却省去了隅撑位置,最终造成了整个设计具有安全隐患。

2.3 构件的挠度问题

根据门式钢架规程的规定,当钢架斜梁只用于支撑冷弯型钢檩条和压型钢板屋面时,则钢架构件的竖向挠度限制是L/180;对于有吊顶的构件,竖向挠度限制是L/240;对于有悬挂起重机的构件,竖向挠度限制取L/400。对于具有一定载荷并且跨度较大的轻型钢结构厂房的设计,挠度值将控制着构件的截面积的大小。很多的设计师在进行这方面的设计时,往往会忽略挠度对结构的控制,仅仅为了能够满足强度的设计做法是不对的。然而,在实际应用中,梁挠度的影响是非常大的,它不仅会影响到建筑物的正常使用,还会造成屋内积水,甚至出现漏水的情况,这些都会加大屋面的载荷,给整个结构带来很大的安全隐患。我们可以加设摇摆柱的方法来应对那些跨度大、挠度难控制的钢架,这样做可以使挠度起不到控制的作用,而且还能把因挠度控制造成的截面过大的问题降到最低。

2.4 钢梁高厚比问题

门式钢架一般都是全钢结构的,由于檐口位置和钢柱的连接位置的弯矩较大,所以一般将钢梁做成变截面型钢梁。由于使用了这种变截面的钢梁,所以在设计的过程中可能会造成高厚比招标的问题,所以对设计结构的就算需要最终检查。根据2008年版CECS102:第6.1.1条规定,对于腹板高度的变化高于60mm/m时,将不考虑受剪板幅屈曲后强度对腹板高度比的控制,所以计算时不能将幅屈曲后强度考虑进去。具体的解决办法如下:a、可以在构件的腹板设置一个横向加劲肋,这样做可以更加不考虑屈曲后强度,还可以提高其容许的高厚比;b、为了满足高厚比,可以增加腹板的厚度,但是这样可能会较大的使用钢量;c、通过调节构件端部的高度和调整梁的变截面长度来使腹板的高度变化不超过60mm/m。

2.5 结构形式及布置方面

对于门式钢结构房屋,冷弯薄壁型钢檩条和压型钢板屋面板作为屋盖和外墙最合适,而变截面实腹钢架作为主钢架最合适。同时我们还可以根据载荷、跨度和高度的不同,而采用等截面或变截面的焊接工字型或轧制H型的截面来设计门式钢架的柱和梁。在设计吊车梁时,最好把等截面作为门式钢架的柱。对于门式钢架的柱脚,我们通常采用支撑设计来铰接,一般用一对或两对螺栓作为平板支座。这样设计柱脚铰接,不仅可以避免弯矩过大的问题,而且还可以减少基础混凝土的造价问题。钢接柱脚通常用于有吊车的厂房,这样设计有利于吊车的平稳运作。采用一些隔热卷材作保温层和隔热层,还可以用具有隔热效果的板材做屋面来解决对房屋或厂房的隔热要求。

2.6 屋盖铰接问题

在进行钢结构屋盖厂房的设计中,有些设计人员会把钢梁和砼柱相连接的位置用刚接的计算方法来计算,所以在施工之后,连接处的受力是不是真正的刚接,这会带来很大的安全隐患。为了安全起见,我们把砼柱面和钢梁的链接用铰接的形式来计算。

2.7 抽柱问题

有时由于空间原因,在某些厂房的设计中往往采用抽柱的屋架形式,即通过一些托或支撑来架梁。有些设计人员在对抽柱进行计算时,认为抽柱榀屋架就是直接把标准榀屋架删掉柱子,然后加上托梁和铰接的接点这么简单。如此做法会出现梁截面严重不足的现象,这是由于弯矩是靠钢梁在檐口的钢柱约束传递的,而对于托梁,托梁和屋面梁是按铰接的形式受力的,所以这样会造成屋脊的弯矩最大,而截面却最小的问题。此外,在对抽柱屋架进行计算时,托梁对屋架的弹性约束是必须要考虑的,具体的说就是把托梁和屋面梁的连接作为弹性支座,然后计算其对钢梁的约束作用,并非是简单的按照铰接来进行计算。对厂房的抽柱计算时,建议从整体上把握,利用整体建模计算,结构的受力情况,最后选出最优截面。

2.8 有吊车设计图纸的标识问题

对于有吊车的厂房设计,设计的图纸中不仅要有构架的设计,还要表明吊车的型号、台数、吊重重量和跨度能数据。防止因为标注不明确带来安全隐患的问题。

2.9 其他

除以上问题外,可能还会有焊缝质量、涂装、保温隔热防水的问题。其中,《钢结构设计规范》中对焊缝质量做出了明确规定,值得注意的是要把评定等级,检验等级和焊缝质量等级区分开来。对于涂装,对于钢材都需要做一些防火或防锈涂层,《建筑设计防火规范》( GBJ16—87)第 7.2.8 条做出了规定。对于保温隔热防水问题,室内的温度要求可能会比较高,所以要对冷桥接点做一些处理,例如选用一些高档保温材料能够较好的减轻结露和冷凝的现象。

3. 结语

由于现阶段钢结构厂房的日益增多和广泛使用,对其安全问题提出了更高的要求。所以在门式钢架设计中要避免以上问题的同时,做到规范、实用和美观相结合。

参考文献

[1] 赵建成 ,周观根 ,鲁永贵.轻钢结构中屋面挠度对屋面防水影响[J].第三届全国现代结构工程学术研究会,2003,3.

[2] 仝迅 .抽柱门式钢架的设计计算[J].工程建筑与设计,2004,12.

[3] 陈章洪.建筑结构选型手册.北京.中国建筑工业出版社.2000.

篇6

关键词 :残疾人;残疾人公共文化服务体系;结构;功能

中图分类号:G127 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1665-2272.2015.11.039

*基金项目:2014年国家级大学生创新创业训练计划项目资助(项目编号:2014049719003)

收稿日期:2015-04-16

1 结构功能主义方法论与残疾人公共文化服务体系

在2006年“公共文化服务”这一重要概念被国家提出以后,无论是政府还是个人都越来越意识到公共文化服务对于文化生活的重要性。加快残疾人公共文化服务体系建设的步伐,明确残疾人公共文化服务体系应该具备的各项功能,对当前我国残疾人公共文化服务体系的建设具有不可忽视的指导作用。

结构功能主义,是现代西文社会学中一个发展历程较短,但受重视程度较高的理论流派。它认为,社会是具有一定结构或组织化的系统,各组成部分以有序的方式相互关联,并对社会整体发挥着必要的功能。整体上它是以平衡的状态存在着,任何组成部分的变化都会趋于新的平衡。

残疾人公共文化服务体系内外结构所具有的功能不是单个的分割开来的,它们的功能是相互作用、相互连接的,只有各个功能获得最大程度的整合,残疾人公共文化服务体系的整体价值和功能才能实现。可以说,作为整体社会结构的一个必不可少的组成结构,在它的建设和长远的发展过程中,结构功能主义都应作为重要的理论和方法论贯穿始终。

2 残疾人公共文化服务体系建设的结构体系

根据结构功能主义的理论和方法,结合现有的社会资源和社会经验,残疾人公共文化服务体系要建设的结构体系由残疾人公共文化服务政策保障体系、产品生产运营体系、信息集成体系、资金保障运行体系、人才体系组成。

2.1 残疾人公共文化服务政策保障体系

在这一体系中需要政府承担主要的责任,积极为残疾人制定和实施基本文化权益保障政策。为了确保政府出台的相关政策切实有效,就要尽可能地征求各方面的意见,特别是残疾人自己的意见,最好是能够开通一个征集各方意见和收集相关信息的渠道,这样既方便了群众发表意见,也方便了政府收集信息。各级人大、残联等相关的组织或单位应充分发挥自己的作用,积极履行自己的职责,使出台的相关政策都能有效施行。与此同时,政府应该重视相关理论研究人才的培养,可以对残疾人公共文化服务体系进行行之有效的理论研究,使政策实践能够获得深厚的理论支撑。

2.2 残疾人公共文化服务产品生产运营体系

残疾人公共文化服务产品生产运营体系是指专门针对残疾人进行文化服务的包括产品选择、产品设计、产品生产、产品营销等环节的体系。这一体系的关键作用在于相关企业能够长期为残疾人提供丰富的文化产品供给。这一体系在产品选择和产品设计方面,应有效地与政策保障体系和信息集散体系相结合,时刻关注国家颁布的相关政策,了解信息集散体系收集的有关残疾人文化需求方面的相关意见,同时也能听取相关专家的建议,做到产品选择契合残疾人的文化需求,产品设计吸引残疾人的文化兴趣。在产品生产方面,要做到保质保量,让残疾人能够买时放心,用时舒心。在产品营销方面,要使用合适的宣传手段,积极开拓销售市场,让尽可能多的残疾人享受到文化产品服务。

2.3 残疾人公共文化服务信息集成体系

这一体系的主要作用是面向不同的人群收集、、传播公共文化、文化服务相关方面的有效信息,这些人群包括残疾人群体、文化服务相关的工作人员、专门从事文化服务研究工作的有关专家、企业人员以及一般的非残疾人群体,在这些人群中残疾人群体的相关信息的收集、和传播是重中之重。相关的机构或组织可以借助互联网、新闻媒体、电视、广播等媒介进行公共文化、文化服务信息的收集、、传播。同时,其他非残疾人群体也要充分发挥自己的作用,积极配合政府、残联等做好相关信息的集成工作。

2.4 残疾人公共文化服务资金保障运行体系

这一保障体系主要包括资金投入和资金运行两个方面。关于资金投入主要是政府的财政投入,政府在进行财政投入的时候应该进行合理的考量,比如在建设文化服务设施、投资文化产品的生产、培养文化服务人才等方面要进行合理分配,分清轻重缓急,比较重要的方面在财政投入方面可以放宽,不是特别重要的方面则可以缓一缓,从而做到张弛有度,有的放矢,另外从中央到地方的资金投入比例也要合理分配,而不能有所偏颇。在资金运行方面,要建立保障资金安全运行的有效机制,从上到下的资金能够足额发放、及时到位,并有效监督各级政府能够将资金用到实处,确保资金保障运行体系能够支撑其他体系的正常运行。

2.5 残疾人公共文化服务人才体系

这一体系是培养残疾人公共文化服务各方面的人才。不仅包括高素质的专业干部、技术人员等,还包括能够走向基层的人才队伍。目前,我国的残疾人公共文化服务体系建设还没有全面完成,还需要从各方面加以完善,人才体系的建设还存在很多不完善的方面。因此,应未雨绸缪,确立明确合适的目标,竭力提高各方面、各层面的人员素质,使残疾人公共文化服务人才体系逐步完善。

3 残疾人公共文化服务体系的整合功能

残疾人公共文化服务体系的整合功能事实上是由它自身所具备的结构体系决定的,共包含三部分的内容,分别为残疾人公共文化服务体系的显功能即公共文化服务功能,残疾人公共文化服务体系的正功能即社会管理功能,残疾人公共文化服务体系的潜功能即弘扬和创新文化的功能。

3.1 残疾人公共文化服务体系的显功能——公共文化服务功能

积极发展残疾人公共文化服务事业,有利于维护残疾人的文化权利、丰富残疾人的文化生活、培养残疾人的文化兴趣、开阔残疾人的文化眼界、加深残疾人的文化内涵。积极建设残疾人公共文化服务体系是对残疾人公共文化服务事业的大力支持,它对政府、对残疾人等最明显的作用就是面向残疾人所具备的公共文化服务功能。

就残疾人的公共文化服务功能来说,相关人员应该在文化服务理念上,树立想残疾人所想,急残疾人所急的社会主义服务理念,并结合当今社会,为残疾人提供多元化的文化服务内容,比如服务产品的多元化、服务设施的多元化、服务方式的多元化等等。同时政府、残联、企业等机构能够积极宣传和践行公共文化服务,在全社会的范围内营造为残疾人进行文化服务的良好氛围,并积极拓宽为残疾人提供文化服务的途径。现在常见的提供文化服务就是通过博物馆、文化馆、广播这样的途径为向残疾人提供文化服务,但是在全社会快速发展的今天显然是不足以全面满足残疾人的文化需求的。

3.2 残疾人公共文化服务体系的正功能——社会管理功能

残疾人群体本身属于弱势群体,他们各方面的合法权益仅凭借其自身的能力很难得到基本的保障,尤其是他们的文化权益更容易被忽略。但是,残疾人的文化权益也是残疾人应该获得的重要权益。残疾人公共文化服务体系在建设过程中会为残疾人提供健全的公共文化服务、公共文化活动场所、文化产品等健康向上的文化内容,在政策、资金、人才、技术等方面向残疾人群体倾斜,使文化资源能够均衡布局、合理配置。

除此之外,残疾人由于相对于非残疾人而言较少接触社会,从而也比较缺乏维权意识和法律意识等。残疾人公共文化服务体系具备的文化服务性质,不仅能在潜移默化的过程中逐步培养残疾人长久性地、积极主动地参与社会活动的能力,在积极参与社会活动的过程中充分发挥残疾人潜在的创造力和自我约束力,并且能够有效的向残疾人传播一些法律知识和社会行为规则,这可以说是传播法律知识的一条捷径,使残疾人不仅提高了内在文化素养、培养了残疾人必要的维权意识,也从一定程度上提高了残疾人抵制犯罪的能力,降低残疾人犯罪的概率,从而维护社会秩序和社会稳定。

3.3 残疾人公共文化服务体系的潜功能——弘扬和创新文化的功能

面向全体残疾人所建设的残疾人公共文化服务体系可以针对残疾人群体,提供一个民族文化的传承与发扬的平台。这个平台可以为残疾人群体提供丰富多彩的文化服务,吸引更多的残疾人对本土文化的兴趣,在提升他们的文化修养的同时培养他们的文化自豪感和责任感,让残疾人群体感受到我国本土文化的优越性,积极推动本土文化的传播并努力发展本土文化。

现在,人们的整体生活水平越来越高,与此同时对文化的要求也越来越高,其中就包含对文化创新要求的提高。关于文化的创新,可以从我国传统文化和世界文明两方面入手,既要去粗取精吸收优秀传统文化,又要海纳百川借鉴世界其他文明,从而形成不仅可以满足人们的文化需求,还可以体现自身特色的文化内容和形式。不过,文化的内核一般来说是比较稳定的,而文化的形式则会随着历史的变化而变化。所以,当今的文化创新主要体现在文化形式上的创新。建设残疾人公共文化服务体系,利用当今的网络技术、电子技术等手段,面向残疾人群体提供文化内容的多种表达和传播方式,在创新文化形式的基础上创新文化,实现文化的现代化。在现在的生活中,人们对于传统文化越来越少的接触或者了解,比如书法、剪纸等。对于残疾人群体来说,他们比非残疾人更少的接触这些优秀文化。所以,残疾人公共文化服务体系就要在稳定的文化内容的基础上创新出有吸引力、易于接受的文化表达形式,以此传递深层文化内涵,让更多的残疾人受益于本国文化,热衷于本国文化。

参考文献

1 J.H.特纳.社会学理论的结构[M].杭州:浙江人民出版社,1987

2 周怡.社会结构:由“形构”到“解构”——结构功能主义、结构主义和后结构主义理论之走向[J].社会学研究,2000(3)

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引言:

近些年来,建筑行业异军突起,一个城市的建筑行业直接标志着该城市的城市化水平,同时又对该城市人们居住和生活质量产生了直接影响,然而,当前建筑施工企业又不能够保证建筑工程的施工质量,这也就对人们的生命和财产安全产生了很大威胁。笔者认为,房屋结构设计直接决定了建筑物最终的施工质量。但是,在当前房屋结构设计领域中,存在着很多问题。下面论述了房屋结构设计中的常见问题。

1. 房屋结构设计中存在的问题1.1 一体化计算机程序的广泛应用并没有显著提高结构设计质量。(引1)

随着计算机辅助设计(CAD)技术的发展,计算方法日益精确化,制图方法中采用的平面表示法和各种标准图相继得到完善,建筑结构设计中存在的热点问题也随之发生了诸多变化,比如,结构整体内力计算和分析非常容易实现,而且出图速度快,节点及其他。

细部表达图纸量大为减少,长期困扰建筑结构设计的一些问题已经得到较好的解决,同时以前不那么重要的问题则上升为困扰结构设计师的热点和难点问题。一体化的计算机程序屏蔽了计算的过程,许多设计软件并没有明示软件内部的简化方法和软件的缺陷,使得一些计算和设计错误更难发现。

1.2 部分结构设计不合理如《建筑抗震设计规范GB50011-2010》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误,导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都达不到;有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,存在漏算错算现象;有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计存在严重安全隐患。1.3 设计深度达不到规定要求由于设计人员没有对一般房屋尤其是多层房屋设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;或是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解.因此在设计人员制作图纸中存在“偷工减料”,设计粗糙,过于简单。

2. 结构设计中要遵循的基本原则

房屋结构设计的主要目的是使建筑物安全和房屋能够适应使用的要求,所以设计人员房屋在结构设计时要保证并遵循这四个基本原则:

(1)抓大放小;(2)多道防线;(3)刚柔相济;(4)打通关节。

前三道原则很容易理解,对于原则四,所谓关节,是指变化相聚之处,或变化出现的地方。 不同类型的构件相接处,同一构件截面改变之处,是关节。广义上,诸如结构错层之处,体量改变之处,转换层亦是关节。对于复杂的结构体系,关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度,但因关节的普遍存在,力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断,破坏由此而发生。历次灾害表明,从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。所以理想的结构体系当然是浑然一体的----也就是没有任何关节的,这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。

3. 房屋结构设计地基与基础

3.1 纵观近些年的房屋结构设计质量,不难发现,很多低层房屋,(例如单建的物管用房、设备房等)并没有地质的详勘报告,只是单纯的依靠建设单位进行口头阐述或者是笼统的对附近建筑物基础设计资料进行参照就进行了施工图的设计,房屋结构的地基与基础设计必须要做到安全、合理、适用,要求设计人员必须要依据相关的地质勘察资料,统一的考察多个方面的易损,从而进行房屋结构设计上部结构方宁和基础类型的设计,单纯的凭地耐力这一个数据时不安全和不全面的,要求我们更加不能够盲目的认为将耐力容许值取小一些就万无一失了。

4. 楼板设计常见问题 楼板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。 4.1 设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。 板承受线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼板、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计为图省事或对板受力认识不足,而取两个方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,使结构构件存在质量隐患,甚至出现开缝的现象。

5. 抗震结构设计房屋设计用从抗震要求出发,进行合理的结构设计。

5.1 一定要重视概念设计,这是抗震设计的首道防线。

5.2 对一般多层砌体住宅结构,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。

5.3 对钢筋砼多高层结构住宅,力求做到:框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接;结构布置应尽量采用规则结构,对复杂结构,可以设置防震缝。

6.构造柱的设计

6.1一般来讲,在砖混结构中,构造柱除可以提高墙体的坑剪能力之外,还可以与圈梁联结在一起形成对砌体的约束,这样的设计不仅可以限制墙体裂缝的开展,同时还可以维持竖向承载力,提高结构的抗震性。应避免在结构设计中,将构造柱作为承重柱使用的作法。这是由于如果构造柱一般生根于地梁中,没有另设基础,如果将构造柱作为承重柱使用,会造成构造柱提前受力,降低了构造柱对墙体的约束作用,柱底基础的局部承压强度必然不能满足整体设计要求,柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏,就会出现裂缝。尤其是在结构遭遇地震作用时,应力会集中早构造柱位置,导致构造柱首先遭到破坏,这样一来,构造柱不但起不到应有的作用,反而会成为房屋结构中的薄弱部位。因此,设计人员必须保证承重大梁下的柱子应按承重柱进行设计,若遇特殊情况,如梁上荷载较小,也可将构造柱布置在承重梁下方,但构造柱对下墙体的承压和抗弯强度作用都不应考虑在柱承范围之内。

7.结束语

综上所述,房屋结构的设计工作需要设计人员和建筑工程中所有的工作人员全力配合,才能从根本上消除设计质量的隐患。建设工程是一种特殊商品,工程投资大、建设周期长,其工程设计质量不仅关系到工程的投资效益、使用要求,而且直接关系到人民群众的生命财产安全。针对当前设计质量状况,设计单位应加强内部的质量管理,设计管理部门要加大对设计质量的监督管理,结合施工图设计审查、专项检查、质量抽查等工作,加强对业主、勘察、设计单位的市场监管力度。特别是设计单位在进行房屋结构设计时必须在满足国家设计规范要求的前提下,加强房屋结构的概念设计和地基设计,才能提高房屋结构设计水平,确保房屋设计质量不断提升,以使房屋的结构设计工作做到更安全、更合理。

参考文献:

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Key words:multi—story masonry house,structural system,seismic design,longitudinal cross wall,seismic joint

【关键字】多层砌体房屋结构体系 合理性抗震设计防裂缝

中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:

一、多层砌体房屋抗震设计中的合理性

1、采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系

墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。由于横墙开洞少,又有纵墙作为侧向支承,所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递地震作用的能力。而纵横墙共同承重的房屋既能比较直接的传递横向地震力,也能直接或通过纵横墙的连接传递纵向地震作用。所以,从合理的地震作用传递途径分析,宜优先采用纵横墙共同承重的结构体系,尽量避免采用纵墙承重的结构体系。

2、合理布置平、立面,适当设置防震缝

多层砌体房屋的平、立面布置应规则对称,最好为矩形,这样可避免水平地震作用下的扭转影响。然而对于避免水平地震作用下的扭转仅房屋平面布置规则还是不够的,还应做到纵横墙的布置均匀对称。砖墙沿平面内对齐、贯通,能减少砖墙、楼板等受力构件的中间环节,使震害部位减少,使震害程度减轻;同时,由于地震作用传力路线简单,中间不间断,构件受力明确,其简化的地震作用分析能较好地符合地震作用的实际。

大量的震害表明,由于地震作用的复杂性,其对不对称的结构的破坏较均匀对称的结构要严重一些。但是,由于防震缝在不同程度上影响建筑立面的效果且增加工程造价,应根据建筑的类型、结构体系、建筑状态以及不同的地震烈度等区别对待。规范的原则规定为:当建筑形状复杂而又不设防震缝时,应选取符合实际的结构计算模型,进行精细抗震分析,估计局部应力和变形集中及扭转影响,判别易损部位并采用加强措施;当设置防震缝时,应将建筑分成规则的结构单元。对于多层砌体房屋,当有下列情况之一时宜设置防震缝:(1)房屋的立面高差在6m以上;(2)房屋有错层,且楼板高差较大;(3)各部分结构刚度、质量截然不同。

3、在多层砌体屋抗震设计应严格进行抗震计算

抗震计算是抗震设计的重要组成部分,是保证满足抗震承载力的基础。在多层砖房的抗震计算中,水平地震力作用计算可根据房屋的平、立面情况采用不同的方法。对于平、立面布置规则和结构抗侧力构件在平、立面布置均匀的可采用底部剪力法;对于立面布置不规则的宜采用振型分解反应谱法;对平面不规则和竖向不规则的多层砖房,宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。

二、多层砌体房屋抗震构造中的合理性

1、纵横墙竖向应上、下连续,不宜采用上刚下柔的结构

房屋的纵横墙沿上下连续贯通,可使地震作用的传递路线更为直接合理。如果因使用功能不能满足上述要求时,应将大房间布置在顶层。若大房间布置在下层,则相邻上面横墙承担的地震剪力,只有通过大梁传递至下层两旁的横墙,这就要求楼板有较大的水平刚度。而从房屋纵横墙的对称要求来看,大房间宜布置在房屋的中部,而不宜布置在端头。而上刚下柔的房屋也只有通过大梁传递至下层两旁的横墙,这就要求楼板有较大的水平刚度。

2、楼梯间不应设在房屋的尽端和转角处

由于水平地震作用为横向和纵向两个方向,所以在多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的四个外墙角容易发生破坏,而且平面上的其他凸出部位的外墙阴角同样容易破坏。楼梯间比较空敞和顶层外墙的无支承高度为一层半,在地震中的破坏比较严重。尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时,其震害更为加剧。

3、烟道、风道、垃圾道及配电箱洞口等不削弱墙体

墙体是多层砌体房屋承重和抗侧力的主要构件。局部削弱的墙体,不仅在削弱处率先开裂,还将产生内力重分布。因此,规范规定烟道、风道、垃圾道和配电箱洞口不应削弱墙体;当墙体被削弱时,应对墙体采取水平配筋等加强措施,对附墙烟囱及出屋面烟囱采用竖向配筋。

三、多层砌体房屋整体合理性

1、采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖

房屋是纵、横向承重构件和楼、屋盖组成的一个具有空间刚度的结构体系,其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,不但可消除预制楼板所产生的滑移、散落问题,还可以增加房屋的整体性,增大楼板的刚度,同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此,采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法。

2、合理设置圈梁和构造柱

1976年的唐山大地震及2008年四川汶川大地震震害调查表明,两次地震砌体结构破坏严重的建筑破坏主要原因在于未合理的设置构造柱和圈梁,或者是构造柱上下端箍筋应加密而没有加密。构造柱是一种约束砌体的边缘构件,它不单独承受垂直荷载。在墙体受水平地震作用的初期,构造柱的应力极小,刚度也不大,但当墙体开裂后,柱内应力逐步增大,直到裂缝贯通墙体,构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体已破碎,构造柱的约束作用使得墙体虽破碎而不至于倒塌,从而达到“裂而不倒”的目标。构造柱的设置较大幅度地增强了墙体的变形能力,使房屋取得了较大的延性,从而减小了突然发生倒塌的可能性。

构造柱作为一种竖向构件,一般沿墙高截面不变,配筋也少有变化。因此,在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点,有了二者的拉结作用。才能形成上下和左右墙段的约束作用,从而限制墙体开裂的发展,并减小裂缝与水平面的夹角,保证墙体的整体性和变形能力,提高墙体的抗震能力。除此以外,圈梁作为一种重要的构造措施。它还加强了内外墙之间、楼板与墙体之间的连接,提高了结构的整体性,并减轻地震时地表裂缝对房屋的影响,特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋竖向刚度的能力和抵御地基不均匀沉陷的能力。

总结

多层砌体房屋是我国居住、办公、学校和医院等建筑中最为普遍的结构形式。总结多层砌体房屋的震害经验,房屋结构体系不合理性或存在缺陷是多层砌体房屋产生震害的主要原因之一。因此,多层砌体房屋合理的抗震结构体系合理性,对于提高房屋的抗震能力是非常重要的,也是房屋抗震设计中应考虑的关键问题。因此在进行多层砌体房屋抗震设计时,应充分结构体系的合理性。

【参考文献】

[1]民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨[期刊论文]-山西建筑2009,35(29)

[2] 伍世添 浅谈砌体房屋抗震结构设计[期刊论文]-广东建材2011,27(7)

篇9

房屋的抗震性能最大程度上取决于房屋的抗震设防标准,抗震设防标准越高,房屋的抗震性能就越强。目前,已有数百位专家在研究讨论新的房屋抗震设防标准,以期修改沿用多年的房屋建造抗震标准,增强新建房屋的抗震能力。北京地区近日已率先将农房抗震要求提高到了能抵御8级地震的高标准。据测算,抗震设防标准每提高一级,建筑成本将随之提高8%-10%。 房屋的选址是房屋抗震性能的外部主要条件,初步总结四川地震的经验和教训可以发现,遭遇同等强度地震的不同位置的房屋,其抗震性能有所不同。位于地质断层附近的房屋比其他房屋更易被震塌。我国是一个地震多发国家,发生过破坏性地震的城市占全国城市总数的10%以上。因此,各地今后在房屋建筑设计与施工之前,必须充分重视房屋的选址应远离地质断层,防患于未然。 房屋结构设计与施工质量、房屋装修是决定房屋抗震性能中受人为影响最大的两个因素。在房屋结构设计中,一般而言,剪力墙结构的抗震性能优于框架结构,框架结构优于砖混结构。在施工质量中,建筑物必须严格根据抗震设计规范施工。 居住者在房屋装修时不得随意更改房屋结构,尤其是不可随意更改房屋承重墙等一些关键部位,更改结构时应得到专业人士的指导或相关许可,任何擅自改动都有可能降低房屋抗震性能,造成致命隐患。

1 建筑物的重要性决定了其不同程度上的抗震性能

不同结构型式是不同建筑物功能需求和性价比所决定的,不能单单片面的说地震来临时,哪种结构型式就一定好哪种结构型式就一定不好;因为按目前的抗震设防标准,它们有一个共同的设防目标:小震不坏 、中震可修 、大震不倒。

国家按建筑物发生灾害时对人民生命财产可能造成损失的程度,按建筑物分为甲乙丙丁四类。主要的、重要的水电站、医院、电力、通讯等生命救援保障和人员密集建筑被定为甲类或乙类,一般的住宅、办公等均定义为乙类,设防的目标也不同:丙类建筑在设计时按设防目标进行;甲乙类建筑设计时至少要提高1度,请注意,这里均指是烈度而不是震级,这也很好理解,好的地基要比差的地基抗震性能好,处在地震活动带的建筑自然发生地震的几率大,抗震性能也很难保证。

2 建筑物得抗震性能首先取决于建筑物的抗震设防标准

国家根据地震发生的可能性和震害的严重性确定各地区基本设防烈度,这是各地区抗震设计的基本参数,主要代表地面加速度的大小。设防烈度一般分6~9度,上海地区设防烈度主要为7度,崇明、金山为6度。对具体建筑物,需要结合建筑使用功能的重要性确定建筑的抗震设防标准,即确定设计烈度和抗震等级。对一般建筑,设计烈度就是本地区设防烈度。设计烈度愈高,抗震能力愈强,但建筑物造价也愈高。

2.1 房屋结构的抗震性能与合理的抗震设计密切相关。

抗震设计就是要选择合适的结构形式,确定合理的抗震措施,保证结构的抗震性能,确保建筑物满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震目标。所谓中震,指设防烈度,小震比中震小约1.55度,而大震则比中震增加约1度。合理的抗震设计主要基于先进的抗震理念、系统的分析计算和恰当的抗震措施。既要注意控制抗震指标如轴压比、相对变形等,又要采取合适的抗震构造措施。

目前高层住宅主要采用现浇剪力墙结构、框架-核心筒或框架-剪力墙结构,具有较好的强度和变形能力,抗震性能相对较好。因此,无论板式住宅还是点式住宅,只要设计合理,都可满足抗震要求。多层住宅大部分采用砖混结构,目前多采用现浇楼板,并采取设构造柱和圈梁等抗震措施,或者采用框架结构,大大增强了抗震能力。部分建筑外形怪异,平立面不规则,传力体系复杂甚至需要多次结构转换,这既增加了建筑物造价,也影响了建筑物的抗震性能。

2.2 房屋抗震性能还与施工质量等其他因素有关。因此加强施工质量监督,规范既有建筑的使用管理是十分必要的。

3 建筑物抵抗地震的能力不确定性

为了搞好抗震结构的施工,首先要了解地震力对建筑物可能引起的破坏作用。因为地震时不确定性和复杂性,我们很难用“数值设计”来有效控制结构的抗震性能,因此不能完全依赖于计算。根据目前对地震规律的认识,抗震设计的指导思想是:房屋在使用期间,对不同强度的地震应具有不同的抵抗能力,一般小震发生的可能性较大,因此,要求做到结构不损坏,这在技术上,经济上是可以做到的。近几年台湾发生三次地震,福建沿海受其余震波影响,没有造成建筑物严重损坏。如果要求结构遭受大震时不损坏,这在经济上是不合理的,因此可以允许结构破坏。但是在任何情况下,不应导致建筑物倒塌,概括起来说,抗震设防的一般目标就是要做到“小震不坏,大震不倒”。从另一方面看,一个地区的基本地震烈度也是难以准确估计的,要根据当地的地址,地形和历史地震情况等确定,因此房屋抗震能力很难确定。那就要在结构强度上和构造上下功夫,才能做到建筑物裂而不倒。这种危中脱险的工作主要依赖于良好的结构设计和施工质量。

4 施工质量和房屋抗震性能的关系

在强烈地震的作用下,要使建筑物裂而不倒,关键在施工过程的控制,以保证结构本身具有足够的强度和各部件间有可靠的连接。对混合结构来说,一是砌体强度,也就是砖块本身和砂浆标号。二是内外砖墙的咬槎以及构造柱,圈梁和墙体的连接构造。对钢筋混凝土结构来说一是混凝土和钢筋本身的强度。二是节点间的连接构造,两者都和施工的质量密切相关,强度和构造连接的施工质量好,建筑就能抵抗地震,否则建筑物就要遭到严重破坏,以致倒塌,人民生命财产遭到严重损失。

5 目前影响建筑物抗震的施工质量问题

对于砖混结构的建筑物,在材料选用、施工质量上应当引起足够重视。砌体强度不足,砂浆不饱满,砂浆标号低,砌筑前砖块不湿润,冬季施工不浇水都会降低砂浆的粘结力和砌体的抗剪强度;加之砌体结构通常采用单块的材料和砂浆砌筑,抗拉压力低,且主要以手工操作,容易丧失承载能力。圈梁和构造柱的配筋不合理:圈梁和构造柱依靠其中的钢筋将建筑上下各层,各片墙体连在一起,哪里连接不好,哪里就容易出问题。我们在施工现场经常发现钢筋搭接长度不够,钢筋接头该错开的不错开,该弯钩的不弯钩,钢筋位置偏差大等等,都会直接影响到结构整体连接。 构造柱与墙体拉接筋放置不准确,构造柱混凝土振捣不密实,都直接影响构造柱的抗震能力,关系到砖混结构建筑物能否满足抗震要求。

对于混凝土结构的建筑物,当前钢筋混凝土结构的施工存在问题比较多,对结构的抗震性能极为不利。首先混凝土强度问题,混凝土水泥用量,水灰比和含砂率控制不严,对混凝土湿润养护不重视,振捣不密实,柱头施工缝遗留木屑、焊渣等造成柱的断层,这些都是削弱结构支撑竖向荷载能力的重要因素,严重影响房屋抗震能力。

6 总结

前面谈到影响房屋抗震的施工质量问题,这些都不是很难做到,只要我们在施工过程中认真负责,引起重视,发现问题及时整改,严格按照施工规程操作,控制好每一个分项、分部工程,绝不片面追求施工速度不顾工程质量,对人民的生命财产要有高度负责的态度。只有这样,才能使建筑物的抗震安全性能得到进一步保证,人民生命财产免遭损失。

参考文献:

[1]杨佑发;邹银生 底部框剪砌体、房屋空间弹塑性地震反应分析 [期刊论文] -振动与冲击2003(01) .

[2]杨佑发 底部框剪砌体房屋抗震及隔震性能研究 [学位论文] 1998 .

[3]杨佑发;魏建东 结构动力分析的非线性拟动力方程法 [期刊论文] -世界地震工程2002(02) .

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一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:

(一)水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

(二)侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(=qH4/8EI)。

另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:

1.因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏。

(三)抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。

(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。

(五)轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时,此种轴向变形的差异将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁中间支座沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

(六)概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的,尽管分析手段不断提高,分析的原则不断完善,但由于地震作用的复杂性和不确定性,地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性,可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多,尤其是当结构进入弹塑性阶段之后,会出现构件局部开裂甚至破坏,这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明,在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

(一)高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

(二)高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。 转贴于

剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。

剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中,底层柱的刚度小,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有:

(1)框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构,目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

(2)筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成,内筒为剪力墙薄壁筒,外筒为密柱(通常柱距不大于3米)组成的框筒。由于外柱很密,梁刚度很大,门密洞口面积小(一般不大于墙体面积50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空间整体作用,类似一个多孔的竖向箱形梁,有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦(88层、420.5米)、广州中天广场大厦(80层、320米)都是采用筒中筒结构。

(3)成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体,每个筒体都比较小,这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

(4)巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱(通常由电梯井或大面积实体柱组成)以及巨梁(每隔几层或十几个楼层设一道,梁截面一般占一至二层楼高度)组成一级巨型框架,承受主要水平力和竖向荷载,其余的楼面梁、柱组成二级结构,它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小,使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外,还有其他一些结构形式,也可应用,如薄壳、悬索、膜结构、网架等,不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

[参考文献]

[1]GB50011-2001建筑抗震设计规范.

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随着市场经济的深入发展以及国家建设问题的普及,在和谐社会发展的伟大宏图下,建筑工程的质量是直接关系到百姓生命与财产安全等切身利益的重大问题,也是一个工程能否如期完成的基础。因此,工程建设越来越受到社会的广泛关注。但就目前的情况来看,建筑工程在结构设计中仍存在一些问题。

二、建筑结构设计中存在的常见问题

(一)地下室外墙的设计问题

地下室外墙的厚度、混凝土强度等级及防水要求,应根据建筑场地条件、地下水位高低、上部结构荷载与地下室层数、层高、埋深、水平荷载的大小及使用功能等综合考虑确定。高层建筑地下室外墙的厚度不应小于250mm。[1]地下室外墙的混凝土强度等级宜低不宜高,混凝土强度等级过高,水泥用量大,易产生收缩裂缝,但高层建筑不应低于C30,当地下室有防水要求时,地下室外墙的抗渗等级应由最大水头与墙厚之比确定,但任何情况下都不应低于0.6MPa。地下室外墙的配筋主要由垂直于墙面的水平荷载控制。水平荷载包括室外地面活荷载产生的侧压力、地基土的侧压力、地下水压力等。地下室外墙近似按受弯构件设计。地下室外墙在垂直于墙面的地基土侧压力作用下,通常不会发生整体侧移,土压力类似于静止土压力,工程上通常取静止土压力系数K=0.5来进行计算。

(二)连梁超筋问题

剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。某段剪力墙各墙肢通过连梁形成整体,成为连肢墙或壁式框架,使此墙段具有较大的抗侧刚度,能达到此目的主要依靠连梁的约束弯矩。连梁的超筋实质是计算剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位,在一般剪力墙结构中,竖向在总高度1层左右的楼层;平面中,当墙段较长时其中部的连梁易超筋;某墙段中墙肢截面高度(即平面中的长度)大小悬殊不均匀时,在大墙肢上的连梁易超筋。

(三)承重柱截面高度设计过小

这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误认为六度设防就是不设防,不图受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大,把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算,这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。[2]因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱对消化酶的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。这样在正常使用情况下,柱子已开始带饺工作。这不但影响了房屋的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是,这样的结构一旦遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中"强柱弱梁"的设计原则。

(四)房屋高度、高宽比超过现行规范

现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,应按超限高层建筑进行设计。同时,另一点不容忽视的问题是,房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外,还与场地类别与结构是否规则等因素有关,当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低。

三、解决建筑设计中存在问题的一般措施

(一)与其他专业配合,充分沟通

我们拿到提资图不要盲目建模计算和上机绘图。先进行全面分析,并与建筑设计人员进行勾通,充分了解工程的各种情况功能、选型等,要理解透彻建筑图的意图,平立剖的关系。必要时多组织各专业的协调会,明确各专业需要注意和配合的地方,统一做法和标准,确定原则性的方案,使各专业的条件图真正成为条件图,避免在出图后再调整方案引起重复工作,浪费时间。

(二)充分收集资料

准确确定计算参数建设工程由于其所处的地理位置的制约,设计所要涉及的参数也会具有特殊性。例如基本风压、基本雪压、地震烈度、场地土类别等参数的选取,我们就要根据《全国基本风压分布图》、《全国基本雪压分布图》及此工程的地质报告确定,再譬如墙体围护主材各地区都会有差异,根据实际采用的材料来确定墙体荷载就变得很关键。[3]而且对于某些特殊的重要建筑还要根据试验、类似工程经验来确定各种参数的取值。在着手设计前,充分收集设计所需资料、规范,根据具体的地域、工程类型准确确定计算参数,不仅可以使设计计算准确可靠,也能避免因参数不合理而造成的浪费、返工等。

(三)合理简化,做好建模前处理

建模计算前的前处理要做好。例如荷载的计算要准确,不能估计,要完全根据建筑做法或使用要求来输人悬挑构件及转换层构件是否要考虑施工活荷载的不利影响楼梯洞口的输人局部开洞的处理、飘窗部份荷载的处理等。有些复杂难处理的地方,要运用力学知识适当简化、等效处理,减少计算的工作量。

(四)运用结构设计概念,进行结构优化

在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面,造成"肥梁、胖柱、深基础、有些设计人员算不清,加钢筋和层层附加保险性"以至配成超筋梁柱。[4]要始终牢记"强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则",注意构件的延性性能,加强薄弱部位,注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直线段锚固长度,考虑温度应力的影响。

四、结语

随着经济的发展和人们对建筑物功能需求的改变,建筑结构设计最为一项系统、全面的工作,其设计质量关乎到整个工程建设的质量,关乎人民的生命和财产安全。因此,作为设计工作者应该按照规范严格执行相应的构造设计,在结构设计的各个阶段做好问题研究与预防,从根本上消除设计质量的隐患,为社会的发展和进步做出巨大的贡献。

参考文献:

[1] 钟玉云.建筑结构设计中概念设计的应用探讨[J].福建建材.2010(04)

[2] 谢伟.关于建筑结构设计过程的探讨[J].中国住宅设施.2010(11)

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中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)03-0020-02

随着现代社会发展的商业化,工业化和城市化,房屋建筑逐渐由单层,多层向高层发展,房屋的结构也由简单的混凝砖变的复杂,框架、剪刀墙、框―剪、框―筒、简体等现在已经变成现在建筑设计中的主要结构形式。虽然说这样的建筑形式已经适应现在社会的发展,但是,在具体的结构设计中,还存在着一些需要解决的问题。

一.关于设计规范的强制性问题

众所周知,我国的设计规范是强制性的,对于设计人员来说,规范就相当于法律,只要不违反规范,哪怕是设计出现了问题,也有可能不用承担任何的责任。而国外许多发达国家的设计规范都是指导性的,设计出了问题自己负责,休想将责任推向规范。所以我国规范的编制工作者有着更高的要求,同时也会遇到一些复杂的问题。我国的规范并没有明文规定设计工作者不准采用高于规范设定的安全度水平;但在过去计划经济时代的影响下,缺乏经验的设计工作者还是不善于应用具体的施工环境和条件,必要时加以灵活运用;而与此相反,某些故意钻规范空子的人则会沿着规范最低的边缘路线行事,以达到其不良目的并推卸责任!

二.独立基础设计荷载取值问题

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立结构。《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)第4.2.1条指出:当地基主要受力范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25cm以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行地基和基础的抗震载力测验,但这些房屋在设计时应考虑风荷载的影响。因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。

另一种情况就是,在独立设计基础时,作用在基础顶面上的外荷载,只取轴力设计值和弯柜设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本身和上部结构的安全。

三.结构规范设计浪费问题

作为结构设计工程师,恰到好处的选用材料是应尽的责任。就是以较少的材料完成建筑物各种功能的要求。如果将构件截面任意加大,材料用量任意增多,这个工作,建筑师也能做。当前的建筑结构设计存在的问题中,有一个不容忽视,就是设计中的浪费现象。我们有不少钢筋混凝土高层建筑的用钢量已经超过了国外发达国家的同等规格的用钢量。其不合理处可见一斑。关于建筑结构设计安全度的讨论是正常的,但会不会引起误导,使一些设计人员误以为按我国的规范设计会造成不安全,以至盲目加大构件截面,增加用钢量,造成不必要的浪费。这种可能性是不能不防的。

节约作为人类可持续发展的一种美德,应该是结构设计人员的重要守则。这里提出探讨的知识计划经济时期提出的片面的节约,但即使是那种节约在当时的社会背景下也是合理和必要的。问题是如果将它搬到今天的社会经济状况和体制下,有时就不再适宜。

四.结构计算中几个重要参数的合理选取问题

《建筑抗震设计规范》中第3.6.4.4条指出,所有的计算机计算结果,应经分析判断其合理、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、楼层弹性层间位移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、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比以及墙,柱,梁和板之间的配筋、底层墙和柱底部截面的内部设计值、框架―抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力与总地震倾覆力矩的比值、超筋超限信息等等。

为了分析判断计算机结果是否合理,结构设计计算时,除了有合理的结构方案,正确的结构计算筒外,正确填写抗震设防等级和场地类别,合理选取电算程序总信息中的各项参数也是十分重要的。

五.楼板设计的荷载计算问题

板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面、屋面的荷载传到其周围的墙或梁上,所以楼板的设计问题必将连带梁,墙,柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。设计板中有以下一个常见的问题:

1.为了计算方便或者是对板的受力状态认识不足,只简单的将双向板作为单向板来计算,使得计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另外一个方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。

2.线荷载时弯矩计算问题。在民用建筑中,常常在楼板上设置一些非承重隔墙,在楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板得配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积作为转换结果。另外,板上隔墙顶部常采用立砖斜砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上面的一个板增加了一个支撑点,使其变为连续板,支撑点上部出现了负弯矩,而在板得设计中又没考虑板得影响,导致顶板出现裂缝。

3.有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此向双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,弯矩方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小D(D为短向钢筋的直径)。如果不注意这一点,两个方向取同一有效高度进行配筋计算,会导致长跨有效高度偏大,配筋偏低,使结构构件存在质量隐患。

六.悬挑梁以及连续梁问题

1.悬挑梁的梁高选用太小

很多时候,设计者往往只注重了梁强度和倾覆力的验算,而忽略了对梁高度的验算。梁高选用过小,会引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性徐变。梁挠度随着时间的推移不断加大。挠梁的变形引起楼板出现裂缝,裂缝宽度随着挠梁的加大而加宽,从而影响了房屋的正常使用。据调查,这种挑梁的变形发展到后期,梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时的梁就已经接近破损。当为托墙挑梁时,梁过大的挠度引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。悬挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利,悬挑结构对竖向地震作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承受力。

2.连续梁按单梁进行设计

这种情况多发生在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷载一般较小,没有引起设计师的重视。因受力分析方便,设计师把实际应为连续梁的梁按单跨简支梁进行设计,致使梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进而引起梁上部栏板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时,问题将会变的更加严重。因为该梁一般会被直接暴露在室外,受环境温度影响比较大;当环境温度变化时,梁的伸缩受到梁端柱或者挑梁的影响,在梁内产生收缩应力,该收缩应力作用于原已产生的梁上裂缝处,引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁承载力下降,直接影响了使用安全。

七 结束语

房屋结构设计是个系统,全面的工作,作为结构设计人员,需要扎实的理论知识功底,灵活的思维创新能力和严肃认真的工作态度。随着社会经济的发展,多层房屋的设计已经形成一个趋势。设计人员们应该加深对当前房屋设计规范的了解,以及对当前多层房屋设计中存在的问题和隐患有一定的认识和研究,以不断提高自我的设计水平,使设计的作品比现阶段的其他建筑具有更高的水准,更合理和更经济的结构形式。我们设计工作者应严格执行现行规范,才能从根本上消除设计质量的隐患!

参考文献:

1.《建筑抗震设计规范》

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建筑结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师所要表达的东西。建筑结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。通过多年的结构设计实践,对结构设计提出了应注意的一些问题,探讨了在结构设计工作中的基本方法。

1 平面图的设计

在绘制结构平面布置图前要需要说明一个问题,就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时(建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可。绘制结构平面图时可直接在建筑的条件图上来绘制结构图,这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层,然后再建立新的结构图层:圈梁层,构造柱层,梁层,文字层,板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率,方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。但对于墙体受压或局部受压、托梁、阳台、楼梯、楼板等构件应进行计算。除了必要的计算外,还应按规范要求采取适当的构造措施。墙体局部受压时除应按规定进行计算外还应在梁下墙体采用设梁垫或设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话,建议还是输入建模较好,建模后可以利用软件来进行荷载导算、构件的强度计算及验算等。当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时(包括规范规定需要考虑地震作用的情况),根据建筑抗震设计规范,因需要计算地震作用,所以必须要输入软件建模计算的。这样可以利用软件来进行繁琐计算工作,根据程序的计算结果再绘制结构平面图。

2 框架结构的“强柱弱梁”

根据抗震规范“强柱弱梁”的设计原则,我们希望柱的承载能力要大于梁的承载能力,也就是说当结构遭遇地震作用时应该是梁端首先出现塑性铰,梁出铰后结构产生较大的塑性变形,因此能消耗地震能量。但要真正做到“强柱弱梁”是有一定难度的。现就以下几方面的做法做简要探讨。

(1)梁端负弯矩计算。在框架结构设计中,梁的计算跨度是取两节点间的距离。梁端负弯矩的最大值出现在梁柱交点上。如用此弯矩进行截面计算所得到的配筋量肯定要比用柱边截面处弯矩计算所得到的配筋量要大,这就增加了实现“强柱弱梁”的难度。因此,在对梁端进行截面计算要考虑柱截面尺寸对构件内力计算的影响,采用柱边截面处的弯矩。

(2)梁端的实际配筋。在实际工程中,梁端超配筋的现象很普遍,这样的结果就会使梁端的实际承载能力大于计算所需的承载能力,就造成柱与梁的承载能力之间的差值减小或低于梁的承载能力。所以,我们在设计中应该合理的控制梁端实配钢筋与计算配筋之间的比例关系,梁端负弯矩不应超配筋。

(3)在计算梁的刚度时根据规范要求计算楼板对梁刚度的贡献,楼板的有效宽度取多少可以充分考虑梁与板的整体作用,还有楼板有效宽度内的钢筋对梁端的影响,这都是一些不确定的因素。楼板有效宽度取值的大小很大程度上也影响能否真正实现“强柱弱梁”的实现。现有的抗震规范通过柱端弯矩的增大系数来提高柱在轴力作用下的正截面受弯承载力,并规定柱端弯矩大于梁端弯矩,使梁端出现塑性铰的时间要早于柱。这些都是延性框架的最基本要求。

3 砌体结构中房屋构造柱与承重柱混淆不清

在砌体结构中,构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中,构造柱还经常被作为承重柱使用,这种作法将引起以下几个问题。

(1)构造柱作为承重柱使用后,使得构造柱提前受力,这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用,而且结构一旦遭遇地震作用时,在构造柱位置必然形成应力集中,而构造柱的截面尺寸与配筋均较小,混凝土强度等级一般也比较低,所以造成构造柱首先破坏。这样,构造柱不但起不到其应有的作用,反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。

(2)构造柱一般生根于地圈梁中,不需要另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏,将导致构造柱下沉,引起其周围的墙体出现裂缝,最后导致建筑物倒塌。建议承重大梁下应按规范要求设计成墙垛。这样做即安全又简单且造价合理经济。若梁上荷载和跨度都比较小时,构造柱也可布置于梁下,但此时必须按不考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足后,方可在梁下布置构造柱。像规范中规定的“楼梯斜梯段对应的墙体处,应设置构造柱”,就是属于这种情况。因为斜梯段处一般设有楼梯梁,梁上的荷载也比较小。

(3)构造柱作为承重柱使用,还能造成结构形式的混用。这种结构形式在结构设计中是最忌讳的。因为砌体结构的墙体是由砖、砂浆砌筑而成,它的特点是刚度很大而承载力相对较低。当建筑物遭遇地震作用时,吸收了很大的地震能量,但砌体的承载能力较低,所以很快就因破坏而退出工作。这时结构就将荷载全部或大部分的转嫁给构造柱来承担,很显然,构造柱由于截面尺寸及配筋均较小,是不能抵御地震作用的,所以,就容易造成建筑物的破坏或倒塌。

4 悬挑梁的梁高选用过小

现在的设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁端挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性徐变,梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁上板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽,影响了房屋的正常使用。据观察,这种挑梁的变形发展到后期,梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。梁受支座附近弯剪作用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时梁已接近破坏。当为托墙挑梁时,梁过大的挠度会引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展,当到一定高度时沿斜向延伸,裂缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。

5 连续梁按单梁进行设计

这种情况主要发生在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计,致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时,问题将会变得更加严重。因为该梁一般直接暴露在室外,受环境温度影响较大。当环境温度变化时,梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束,在梁内产生收缩应力,该收缩应力作用于原已产生裂缝的梁上,引起梁在支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁承载力降低,直接影响了使用安全。在实际工作中,多次发现类似情况出现,因此应引起设计者的重视。

6 基础设计中的方法与建议

目前,我们在结构设计中是将上部结构、基础、地基土三者分开设计的。三者在设计中互不关联。上部结构设计时不考虑基础与地基土的刚度对上部结构的影响;在设计基础时也不计上部结构的刚度对基础的贡献;只是将上部结构的荷载传递给基础;在地基土的承载力计算及沉降计算时同样没考虑基础的刚度作用,将上部结构传来的荷载简化成均布荷载按传统方法――直线分布法的原理进行计算。对于一般结构的基础设计而言,采用这种方法简便快捷,对于排架结构之类的上部柔性结构以及地基较好的独立基础,能够得到较满意的结果。但是,对地基沉降较敏感的一类结构,如框架结构,计算结果与实际情况有较大的出入,对于地基较差的软弱地基上的条形基础,按这种方法计算与实际差别也较大。同样对于高层剪力墙结构下箱形基础置于一般性质天然地基这种情况,这种简化计算结果也不能令人满意。

在建筑结构的设计中,虽然这种简化的计算方式我们已经采用了很多年,而且在一些简单的结构设计中我们还在继续采用。我们在基础设计时如何做到安全、可靠、合理、经济,很显然采用这种方法除了安全、可靠,无论如何也不可能是经济、合理。我们稍加思考就能发现这种简化的方法的不合理之处。首先任何一栋建筑物都包含上部结构、基础、地基三部分,作为一个整体,它们是即相互联系、影响,又相互约束和相互作用。把三者分开来单独计算,不考虑相互之间的联系与约束,不考虑基础的变形和位移,因此计算所得的结构与实际受力往往有很大的差异,这种现象在底层及边跨的梁柱中尤为明显。我们都知道任何一建筑物在外力的作用下,均会产生相应的变形,上部结构、基础、地基他们根据各自的刚度对相互的变形有着制约的作用,从而制约整个结构体系的内力、变形、基底反力及沉降的变化,同时满足内力平衡、变形一致。所以,最合理的设计计算方式就是应按结构整体考虑―共同作用。上部结构、基础的刚度现在可以通过程序计算得到,地基土变形特性的计算模型及参数的确定,是一个非常复杂和困难的课题,这需要我们不断的摸索和研究。一般的建筑基础设计还是可以采用传统方法――直线分布法,它的精度能满足要求。高层及同一整体大面积基础上建有多栋高层或多层等复杂建筑的基础应该采用上部结构、基础、地基同作用的方法来计算结构的内力及变形。