房屋设计问题实用13篇

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房屋设计问题

篇1

1钢筋混凝土房屋结构设计存在的问题及措施分析

根据上文针对钢筋混凝土房屋结构设计的基本原理进行分析,可以明确结构设计的要点。虽然在设计工作之中,两种材料在共同的作用之下可以产生巨大的承载能力,但是往往在实践的操作当中还存在有上部结构设计缺陷以及基础设计薄弱等严重问题,所以,要想全面的增强房屋结构设计的水准,还应当从以上两个方面着手加强改进。1.1房屋结构设计基础与地基的问题首先是地基设计之中的相关问题。当前在房屋结构设计之中,基础部分的设计存在的缺陷较大,对于有地下室的建筑来讲,地下的独立基础设计形式往往会导致建筑由于沉降而出现一系列的附加应力,并且进一步的造成地下室由于承载能力的缺失而出现混凝土裂纹的情况。而对于使用天然类型的地基结构基础的建筑来讲,上述问题更加突出。虽然地基的沉降现象往往不可避免,但是对于一些沉降量比较小的建筑来讲,可以在持力层与地下班之间设置一层褥垫来改进上述的缺陷。另外,对于有地下水的房屋建筑来讲,当水位较高之时应当重点的关注建筑防水性能,对于下承接台类型的建筑结构来讲,更加应当重视上述问题。由于承接台结构的影响,并且整个模型和基槽的设计非常复杂,所以有很多放坡以及阴阳角,这样的现状也在很大程度上增加了设计与施工的防水难度,为防水措施的施行带来了不小的阻碍。所以,为了进一步的避免地下水对房屋建筑产生影响,提升防水性能,还应当在防水施工开始之前尽可能的不考虑到由于水位而带来的影响,根据整个建筑的平面设计图纸以及包络图,结合水位的情况以及地下水的勘察数据,综合地下水的流动规律及特征,加强防水的设计,另外也应当减少承接台中的放坡和阴阳角,降低后续防水施工的难度。对于天然地基等独立式的基础设计,通常情况之下地基基础的坡面坡度较大,上述情况会对混凝土的振捣产生巨大影响,所以往往需要采用人工振捣的方式,但是人工振捣又不能够确保混凝土的强度,所以,应当尽可能的减少独立椎体地基的设计,优先选择阶梯型的地基结构设计模型。1.2房屋上部结构设计的相关问题在框架-剪力墙设计中,剪力墙有时会出现布置不均匀,单肢刚度过大的问题,连带着影响梁板等构件的设计。以致于应力过于集中,一旦发生应力破坏,将会产生严重的后果。因此,在进行框架-剪力墙结构设计的时候,全面考虑上述问题产生的原因,避免产生这种问题。采用第一级别刚度的剪力墙时,其墙肢数应该大于4,避免应力过于集中。遵守框架结构“多层设防”的设计原则,层层设防。使剪力墙在共同抗外力作用下,增强防御能力,抵抗外来的破坏力。同时,还需要遵守“做大放小”的设计原则。将剪力墙的梁和柱的结构设计成“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的形式。倘若遇到地震等自然灾害的破坏,这样的结构设计可以为人们争取更多的逃生时间。为了避免采用“强柱强梁”和“强剪强弯”结构设计带来的巨大破坏力,采用了“强柱强梁”和“强剪强弯”的结构设计原则。可是在实际社会中,这种结构设计方式的延性设计理念很难实现。一旦发生大地震,钢筋混凝结构中的梁和柱在地震巨大的作用下,是很难保证梁先倒塌,柱后倒塌的。因此,有必要进一步修订我国《建筑抗震设计规范》。制定更为完善的建筑抗震设计要求,进一步研究如何使“强柱强梁”和“强剪强弯”的结构设计原则,更加满足于高震级地震的防御和应急需求。由于钢筋混凝土结构局部受力太大,造成出现挑梁变形,墙体外闪问题。针对这种问题,可以在悬挑的挑梁端头设置构造柱,通过构造柱将每层的挑梁连接在一起。这种结构设计产生直接效果,就是有效消除了挑梁的变形和墙体外闪问题。因为,即使某局部位置受力过猛,也可以通过挑梁将力量传到其他各层结构中,达到了分散压力的效果。除了上述分析到的一系列问题,在实践的结构设计之中还有一些细节方面的问题应当引起重视。诸如在混凝土的结构构件设计之中,钢筋保护层的厚度不符合标准,会对实践的施工个影响,另外,梁柱框架的纵向设计会受到钢筋配筋率的影响。所以,除了对重点的问题进行防治,还应当加强对细节部位的管理与控制,在设计的过程之中充分的了解到结构设计的要求,避免出现缺陷。

2结束语

综上所述,根据对现代化的房屋建筑结构设计之中钢筋混凝土的相关问题与缺陷进行探讨,从实际的角度出发论述了改进的措施与加强的方案,旨在促进现代化工作的进步与发展,促进整体设计水准的提升。

作者:崔鹏 单位:邯郸市大友建筑设计有限公司

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引言

良好的结构设计是房屋建筑的灵魂所在,同时,房屋建筑整体质量的提升也离不开结构设计。近年来,钢结构在房屋结构设计过程中得到广泛运用的同时,国家利用宏观调控的手段针对钢结构在建筑行业领域的运用也提出了很多政策方针以保障其正常运行。但是,在房建设计上的创新性与多元化并非轻而易举就能实现,首先要考虑到房建施工中钢结构设计本身的安全与实效,就需要创新的融入,否则建筑的质量与安全就会受到影响,人们的正常生活起居、生命财产安全也会受到不同程度的威胁。因此就要求建筑设计师在具备原有设计能力的同时,弥补自身不足,将自身所拥有的专业知识与运用钢结构技术建设实践相结合,增加对各种结构技术的新知识与新经验,创新思维,与时俱进,从而促进我国在房屋建设过程中钢结构技术的发展。

一、钢结构在房屋结构设计中应用概述

钢结构住宅技术是一种先进的建筑技术,是社会经济发展和科技进步在建筑业的产物,符合住宅产业化以及建筑资源可持续发展的要求。钢结构具有抗震性能好、施工速度快、可循环再利用的优点,属技术密集型产业,结合保温隔热、废旧利用的新型墙体建材的开发,能够做到“节能省地”和环保建筑的要求。在粘土砖被禁用以及每年数亿吨钢产量的国情下,加上钢结构住宅的相关标准规范逐步齐全,开发钢结构住宅建筑体系是可行的和必要的。

1、钢结构具有许多特点:量轻、强度高。用钢结构建造的住宅重量是钢筋混凝土住宅的二分之一左右;可满足住宅大开间的需要,使用面积比钢筋混凝土住宅提高百分之四左右;抗震性能好,其延性比钢筋混凝土好。从国内外震害调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少;钢结构构件及有关部品在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,钢结构住宅在工地的施工实质上是工厂产品的组装和集成,再补充少量无法在工厂进行的工序项目,符合产业化的要求;钢结构工厂制作质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合;钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。符合推进住宅产业化,发展节能省地型住宅的国家政策。在经济层面上看,钢结构住宅可消耗目前国内钢产能过剩问题,从而带来社会效益。

2、一般来说,建筑设计的实现主要取决于结构设计,建筑钢结构设计是受制于建筑设计,必须重视结构设计重要性。一项标准的钢结构设计,能够带来经济、合理、安全、舒适的设计方案,服务人们的生活居住,就成为了建筑质量的决定环节中不可缺少的一部分。所以,作为房屋建筑结构设计人员,要懂得转换陈旧的设计理念,不断地开拓出满足现代化发展要求的结构设计方案,就成为新时代下每一个房屋建筑结构设计人员的必修功课,从而针对性地制定合理的方案来解决房建结构设计中的问题,提升房建钢结构设计的整体质量。

3、钢结构相较于钢筋混凝土而言在房屋设计中得到越来越多的应用,此结构拥有如下特点:钢结构这种建筑材料自身的重量比较轻便,对房屋建设中的其他结构产生的负重量小,这就避免了繁琐的地基处理的面积,降低了房屋建造的工作量及成本、缩短了施工周期;面对现如今地震活跃度高的现状,钢结构具有硬度高、密度大、负重力强度大的特点,有利于抗击地震,减少因地震带来的房屋破损,也给建筑投资商降低了投资风险,带来了良好的经济效益;在房屋建设过程中钢结构自身的抗压力强、结构断面小、应用覆盖面积小,这样就实现了房屋布置的灵活性和美观性。

二、房屋结构设计中钢结构设计应注意的问题探讨

1、构件设计

构件的设计首先是材料的选择。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理,经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面,这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级,并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量

2、节点设计

连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前,就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是,最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致,这必须避免。按传力特性不同,节点分刚接,铰接和半刚接。

3、图纸编制

钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段,设计图为设计单位提供,施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制,有时也会由设计单位代为编制。由于近年钢结构项目增多和设计院钢结构工程师缺乏的矛盾,有设计能力的钢结构公司参与设计图编制的情况也很普遍。设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制,目前比较混乱,各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。初学者可参考他人的优秀设计并参考相关的工具书,并依据规范规定编制。

4、钢结构的抗震设计

结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则,地震时易损坏,而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求。住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布置不规则,主要是平面不规则。如平面形状不规则,L形等,特别是支撑剪力墙偏置,明显不对称等。若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的1.2倍就属于平面不规则此时需对支撑剪力墙的配置进行调整。

钢结构的抗震性能远比钢筋混凝土结构优越。但是,由于设计特别是构造上的不当,也发生了一些破坏,构件节点的连接破坏更为突出。抗震设计的基本原则是“强剪弱弯,强柱弱梁,强节点弱构件”。由此可以从一个侧面看出,对于抗震结构而言,节点设计构造的合理性,直接关系到整个结构的抗震性能。梁柱节点是整个结构传力的中心枢纽,是整个结构得以发挥作用的“主关节”。因此,若是能研究设计出一种受力明确合理、构造简单、施工方便、抗震性能优越、经济实用的梁柱节点,将会使得整个钢结构的档次和使用范围得到扩大。

结束语

现代化社会,建筑工程施工技术水平也随着新技术的发展而不断地提高。这也进一步为钢结构的发展创造了更多有利的空间。因此,只有在不断发挥钢结构积极作用的同时,对钢结构在房屋结构设计过程中比较频繁发生的难题进行分析、讨论,并根据实践经验解决问题,建筑行业才能获得长足发展。作为房屋建筑结构的设计人员,就应该严格执行构造的规范标准,才能够将设计质量隐患从根本上消除掉。结构设计人员的理论基础与灵活思维不可少,并且保持严谨的工作态度,认真、仔细地分析建筑结构设计中存在的问题,不断地提升设计人员自身的水平,使设计能够高于现阶段其余的建筑标准,确保其经济性、合理性始终保持在最前沿。

参考文献

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Key words: layers; Brick structure; Layout; Earthquake; The reduction

中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)

砖混结构的优点

由于砖是最小的标准化构件,对施工场地和施工技术要求低,可砌成各种形状的墙体,各地都可生产。它具有很好的耐久性、化学稳定性和大气稳定性。可节省水泥、钢材和木材,不需模板,造价较低。施工工艺与施工设备简单。砖的隔音和保温隔热性要优干混凝土和其他墙体材料,因而砖混结构在低层住宅建设中广泛采用的结构形式。

目前砖混结构抗震设计中存在的问题

(一)高度超限

城市住宅多层砖混结构房屋建设中,房屋超高或超层时有发生,尤其是底层为“家带店”的砖混结构房屋,高度超过限值1m以上。

(二)结构布置不合理

住宅砖混结构房屋为追求大客厅,布置大开间和大门洞,有的大门洞间墙宽仅240mm,并将阳台作成大悬挑延扩客厅面积;住宅砖房中限于场地或“造型”,布置成复杂平面,或纵、横墙沿平面布置多数不能对齐,或墙体沿竖向布置上下不连续等等。在“综合楼”砖混房屋中,底层或顶层有采用“混杂”结构体系的,即为满足部分大空间需要,在底层或顶层局部采用钢筋砼内框架结构。有的仅将构造柱和圈梁局部加大,当作框架结构。

(三)设计中不作抗震承载力计算

多层砖房抗震设计中,未作抗震承载力计算的占多数,加之缺乏工程经验,使相近的多层砖房采用的砌体强度等级相距非常的远。

多层砖混结构设计中的几个问题

(一)科学布局建筑的平面和立面

建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中,建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则,结构质量中心与刚度中心相一致。

对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合,在地震作用下会产生扭转效应,大大加剧地震的破坏力度;对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。

建筑立面应避免头重脚轻,房屋重心尽可能降低,避免采用错落的立面,突出屋面建筑部分的高度不应过高,以免地震时发生鞭梢效应,同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。

3、建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,即使不可避免时,也应尽量在适当部位设置防震缝,将体型复杂,平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中,应尽可能兼顾建筑造型,又满足使用功能要求的前提下,将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方,同时又能有效地提高工程的抗震性能。

(二)基础的设计要点

住宅为价值高、使用期长的耐用消费品,为了增强房屋整体性,提高其抗震能力,多层砖混结构住宅一般都需设置圈梁和构造柱或芯柱,因而房屋造价较高。为了充分利用地基承载能力,发挥基础与墙体之间的协同工作能力,在地基承载力不变的条件下改进基础设计,用独立基础代替条形基础,发挥墙体与独立基础之间的拱作用效应,适当增设墙下地梁,使地梁在一定程度上发挥墙梁的功能,从而减少场地开挖土石方量和基础砌体量,降低工程造价。以下从条形基础与独立基础的砌体用量比较上作一探讨。

1、条形基础砌体量

设条形基础的断面如图1所示。为了简化计算,忽略刚性基础的台阶部分,则条形基

础的核心为一梯形,其体积为:

式中,b--条形基础顶面宽度;

B--条形基础底面宽度;

H1--条形基础高度;

图1基础剖面图

独立基础砌体用量

设独立基础的断面如图2所示。为了简化计算,忽略独立基础的台阶部分,则独立基础的核心为一棱台,其体积可表示为:

式中,n=

A0—独立基础顶面面积;

A—独立基础底面面积;

H2—独立基础高度。

基础砌体量比较

当用两个独立基础代替某段条形基础时,若设地梁视为独立基础的扩展部分,考虑它们之间的协同工作,计算可得两个独立基础砌体量仅占原条形基础砌体量的47.4%。当房屋平面尺寸较大而采用较多墙体时,基础砌体用量可大幅度减少,其综合经济效果是很显著的, 这样就可以从基础工程节省的资金中拿出一部分加强墙体与独立基础的构造措施,使它们能有效地协同工作。

对于五层、六层砖混住宅楼的计算结果分别如图3、4所示。由此可见,基础砌体用量的减少幅度约为42~53%,此外,独立基础比条形基础的场地开挖土石方量少,施工方便,工期也可相应缩短。

图3五层砖混结构基础砌体减少率

图4 六层砖混结构基础

(三)构造柱的设置

1、外廊式和单面走廊式的多层房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。

2、教学楼、医院等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按要求设置构造柱;当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,应按要求设置构造柱,但不超过四层、不超过三层和不超过二层时,应按增加二层后的层数对待。

3、构造柱最小截面可采用240mm×180mm,纵向钢筋宜采用4φ12,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱上下端宜适当加密;超过六层、超过五层,构造柱纵向钢筋宜采用4φ14, 箍筋间距不应大于200mm;房屋四角的构造柱可适当加大截面及配筋。

4、构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500mm 设2φ6 拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于1m。

5、构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应穿过圈梁,保证构造柱纵筋上下贯通。

6、房屋高度和层数接近的限值时,纵、横墙内构造柱间距应符合下列要求:

(1)横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍,下部1/3楼层的构造柱间距适当减小。

(2)当外纵墙开间大于3.9m时,应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。

由外墙尽端到门窗洞边最小尺寸当外墙为240mm时不得小于500mm,当外墙为370mm时不得小于630mm,墙角处应改用L形构造柱加强,L形构造柱两肢端面均不小于500mm×240mm,并按角部构造柱配筋。

(四)合理布置纵墙和横墙

多层砖混房屋的主要承重构件是纵、横墙体,在地震中主要由于承重纵、横墙在地震力作用下产生裂缝,严重者会出现倾斜、错动、倒塌等现象,使房屋破坏,所以合理布置纵、横墙对提高房屋抗震性能起很大的作用。

1、多层砖混房屋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,同时轴线上的窗间墙宽度宜均匀。

2、墙体布置时,应尽量采用纵墙贯通的平面布置,当纵墙不能贯通布置时,可在纵横墙交接处采取加强措施,也可在纵、横墙交接处增设钢筋混凝土构造柱,并适当加强构造配筋;必要时还可以每隔一定高度放置水平拉结筋,以加强房屋整体性,防止纵、横墙交接处被拉开。

3、在地震中多层砖混房屋的横向地震力主要由横墒承担,不仅要求横墙有足够的承载力,而且楼盖必须具有能将地震力传给横墙的水平。

4、当横墙间距过大时,纵向砖墙会因过大的层间变形而产生平面的弯曲破坏,使楼盖失去传递水平地震力的能力,从而导致地震力还未传到横墙,纵墙就已先破坏,所以有效地控制横墙间距能提高房屋的抗震能力。

(五)楼梯的设计

楼梯梯板要注意挠度的控制,梯梁要注意的是粱下净高要满足建筑的要求,梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一,局部不合适处可以采用折板楼梯。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题,必要时应设梯梁。

(六)增加墙体面积,提高砂浆强度

历次震害表明,多层砖混房屋的抗震能力与墙体面积大小及砂浆强度等级高低成正比,提高墙体面积、砂浆强度等级能有效地提高房屋的抗震能力,是减轻震害的有效途径之一。

在6层砖混房屋的抗震验算中,上面几层的地震作用较小,容易满足抗震承载力的要求,而底部1层、2层两层特别是第1层的地震作用力较大,是薄弱层,往往不容易满足要求;但若改变部分墙体的承载面积或适当提高砂浆的强度等级,如将部分240mm宽的承重墙改为360 mm宽的墙,或将砂浆强度等级由M5提高到M10,则在抗震结果中屁示满足抗震要求。可见在进行6层砖混房屋的抗震验算时,适当增加底部1层~2层墙体面积或提高砂浆强度能有效地提高房屋的整体抗震能力。

(七)砌体房屋的总层数及总高度不应该超限值

楼盖重量占房屋总重的一半左右,房屋总高度相同时,多一层楼盖就意味着增加半层楼的侧向地震作用,同时加大对底部的倾覆力矩。在中、强地震作用下,因倾覆力矩过大,使得底部墙体产生过大的压力或剪力而被破坏。故减轻自重、减少层数、降低层高是削弱地震影响的有效途径之一。

结语

综上,多层砖混结构房屋可以通过建筑上的合理布局,结构上的构造措施等多种方法来弥补砌体房屋脆性材料在抗震方面的不足,从而满足抗震要求。要通过精心设计,精心施工减轻地震灾害,做到多遇地震时不坏,设防烈度地震后可修,罕遇地震时不倒,以最大限度地减少灾害给人类造成的损失。

参考文献

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当前,随着建筑设计理论的不断更迭发展,越来越多的新型建筑材料及设备开始广泛应用于钢筋混凝土房屋设计范畴,尤其是计算机技术在钢混结构房屋设计中的应用,进一步促使了房屋结构、节点的设计更为科学精准,同时也为房屋功能性、实用性提供了客观保障。所以如何在高技术水平更迭的当下,着重针对钢筋混凝土房屋设计的需求,做好各个设计节点问题的关注把握,糅合前沿设计理念,强化应用科技元素贯穿设计全程,也是现代钢混建筑设计中所应致力的根本所在。

二、钢筋混凝土房屋设计原理释意及重要性研究

现实中,钢筋混凝土房屋的主要承重构件主要为混凝土及钢筋原料,二者共同受力钢筋具有着较为理想的抗拉性能,而混凝土则有着较高的抗压性能,通过遵循相应规格配比,增强钢筋混凝土房屋的楼板、梁柱、剪力墙等建筑节点承载能力,创造较好的力学作用,是一种具备时代意义的房屋结构设计形式。

但客观层面来讲,钢混结构具有着较强的统一性与不可分割性,房屋一旦落成即不可逆,假若后期因诸类原因需要修改房屋节点,那么无疑存在着较大的修正难度。因此对于钢筋混凝土房屋的建设之前,必须把所有疑难问题在前期设计环节即做出科学的处理解决,由此也即可知晓钢筋混凝土房屋设计的重要性,必须谨慎全面重视。对此,下文中,笔者将针对钢筋混凝土房屋设计所存在的相关问题及解决对策做出详细探讨。

三、钢筋混凝土房屋设计问题与处理对策分析

(一)房屋基础结构设计问题及处理方法

(1)房屋的地下室底板设计

当前,房屋使用者为利用有限的空间资源,进行钢筋混凝土房屋设计时,常选择加筑地下室扩充可用空间。但对设计有地下室的房屋而言,若设计中不考虑地下室楼板承载力,那么极可能导致房屋沉降与倾斜,产生安全隐患问题。譬如,地下室楼板设计承载力同实际承载力误差高于20%,那么混凝土底板即会产生裂缝,影响最终使用。因而为规避地下室地板承载力不足所导致的沉降问题,设计人员实施设计时,着重于持力层同地下板之间规定布置褥垫实施施工,以此降低附加应力所导致的影响情况发生。

(2)房屋的外墙配筋设计

通常,钢筋混凝土房屋设计过程中,设计人员多会采用底部固结与顶部胶结计算模型或单向板的计算方式,设计中易于忽略钢筋结构影响因素,譬如梁柱钢筋笼及双向板等方面,导致计算结果同现实情况存在较大误差,难以有效保障外墙配筋比例的科学合理性。对此,笔者认为在外墙配筋计算方面,设计人员能够先予以构建一套明确统一的配筋计算方法,通常考虑钢筋结构影响因素后,在系统应用底部固结与顶部铰接的计算模型或单向板计算方式,缩小设计计算结果与实际情况的误差。

(3)房屋的独立基础设计

钢筋混凝土房屋的独立基础多是天然地基椎体独立基础,有着相对明显的基础坡面,以往设计过程中,常出现的明显问题即是以1:3比例作坡度规划。但1:3的比例设计下,受基础坡面坡度过大影响,施工人员实施混凝土捣实时,难度较大,施工设备很难上的去,仅能采取人工捣实从而带来施工效率及捣实治疗影响。为克服此类问题,设计人员设计中可采取两类设计方法展开设计。其一,是依据1:1比例作坡度规划,促使坡度尽可能平缓。其二,则是直接予以废除椎体独立地基的设计方法,而应用阶梯性基础设计方法,有效保证钢混结构房屋独立基础的设计质量。

(二)房屋上部结构设计问题及处理方法

(1)房屋的挑梁设计

钢筋混凝土房屋挑梁部分的设计问题,主要呈现在挑梁变形范畴,此类问题多因房屋结构受力不匀,易出现局部受力过大情况。为切实规避挑梁变形问题,设计人员能够在挑梁端头设计时增设构造柱结构,即是在挑梁附近增筑一条梁柱,把每层挑梁连接在一起,以构造柱将挑梁压力分散至各层结构中,规避局部受力过大所致的上述问题。

(2)房屋的钢筋保护层厚度设计

目前,钢筋混凝土构件保护层厚度设计普遍存在取值过小问题,在旧版03G101标准图集中规定:混凝土保护层应是从纵筋最外皮至混凝土边缘的距离,而新版14G910标准图集中则规定了混凝土保护层是自箍筋最外皮至混凝土边缘的距离,因测量具置产生了较大的变化,所以保护层的实际数值也应作出对应的调整,钢筋混凝土基础宜设置混凝土垫层,基础中钢筋的混凝土保护层厚度应从垫层顶面算起,且不应小于40mm,对梁类构件应为-7― +10mm;对板类构件应为-5― +8mm,其中合理误差需控制于(1.00±0.85)之间,以此确保设计的精准度。

(3)房屋的梁柱强度设计

当前,多数设计人员设计钢混结构房屋时多存在着“强柱强梁”问题,也即是立柱及横梁的强度过大,造成房屋整体结构的硬性破坏。为降低此硬性破坏情况,设计人员应践行“强柱弱梁”设计形式,即立柱强度系数略微高出横梁强度系数,根本目的即避免梁柱同时倒塌,切实强化钢混结构房屋抗震性能。

(4)房屋的剪力墙设计

目前,钢筋混凝土房屋设计中剪力墙部分设计常见问题即单肢刚度偏大,且布置常不均匀,从而导致了梁板等构件设计层面的负面影响,剪力墙单肢刚度偏大产生的直接后果便是易出现应力破坏问题。基于此,设计人员实施第一级别刚度的剪力墙设计时,需要保证剪力墙单肢刚度处于4.5之上,同时总肢数需控制在5以上,遵循整体框架结构,合理予以设计剪力墙,切实保证剪力墙规划布局的合理性。

四、结 语

综述所述,伴随当前科学技术的不断发展,建筑使用功能也日益向着多元化发展,为以满足越来越多城市主体人群的居住、商用需求,对钢筋混凝土房屋实施设计的过程中,需着重关注地下室底板、外墙配筋、挑梁与墙体等各节点问题,做好设计处理应对,以此切实提高钢筋混凝土房屋设计整体质量,有效延缓钢筋混凝土房屋的后续使用性能及使用寿命。

【参考文献】

[1] 樊文忠.浅议房屋设计安全度[J].城市建设理论研究,2012,(12).78.

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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).

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一、房屋结构设计的作用

对于房屋结构的设计,首先一点我们要知道,无论是一个民房还是一座高楼的最初的蓝图都是从一张画稿开始的,这张图稿不仅仅关乎的房子的好与坏,更关系到今后住户的生活质量。我们暂且不提自然灾害在当今的重要性,单纯从我们的住房质量上讲,我们就能不断的发现,有些房子是值得买的有些房子住着也不放心。当一个房子的地基设计的不牢固时那么就完全会影响整个房子的质量,只要有一点点的小地震就会致使房屋严重摇晃、有的甚至倒塌。房屋结构设计当然还包括房屋的各个环节的设计,有的设计师将楼梯设计的非常不合理就会导致人们上下楼梯的时候非常累。打个比方说同样是三层的楼,有的楼梯上的时候就不会太累,而有些就会累的人气喘吁吁。对于房屋设计中除了地基还有另一大方面,那就是房屋框架。近些年来我国的楼房都采用的是框架式盖房,然而框架与框架之间还是有本质区别的。面对楼房的越来越高层,就会使设计师们都过分的关注房屋框架的纵向设计而忽略了房屋框架的横向设计。再次提起房屋的防震功能,房屋框架的横向设计就可以增加房屋防震的功能。因此在面对地球情况不稳定的今天设计师们是否应对这方面对多加考虑呢?房屋的建设初期是都需要对施工地点进行勘探的,这样的勘探就是对房屋结构设计在设计师头脑中的一个空间的设计。这样的设计基本上就能够决定以后房屋设计出的成品的模样了,因此房屋结构设计师在对于施工地进行勘探的时候一定要进行周密的计划,不能将头脑中原有的想法强加于该地的设计中。然而当设计师在勘探的过程中发现这个地方是绝对不可以进行施工的时候一定要马上与房地产商协调并提出一些有建设性的问题,只有这样的工作才是对人们负责人的房屋结构设计工作者,也只有这样才能够将房屋结构真的设计成一个结实耐用的、对人们生命与财产负责认的楼房。注重外观新颖并不是错误的想法,然而太过分的注重外表而不注重实际也必然是一个失败的设计。从当前的社会情况来看,想要成为一个优秀的设计师并不是一个难事而这个社会也并不缺少一个专业的房屋结构设计师,然而为什么在如今的社会中我国房屋的安全还是不能够得到保证呢?首先从我国对房屋设计师的培训说起,我国房屋设计师应接受一个整体的具有系统的培训才能够上岗,如今我国应届设计学院毕业生非常的多,这也就导致一些公司为了节省一些雇佣费而雇佣一些没有任何设计经验的新手,然而并不是不让企业录用新人,而是企业应对全社会负责任,对于刚接手新案子的新人来讲他们首先应该度过一个严格培训的适应期,只有他们具备了丰富的社会经验后才能够采用上岗。

二、建筑结构设计中的常见问题及解决措施

(一)地基基础设计中的问题及解决措施

(1)桩基选择不合理

对桩基施工的可行性、成桩质量的可靠性及桩基施工对周围环境的影响等方面考虑不够充分,如一些高层建筑设计采用大直径钻孔灌注桩,桩尖需穿越6~8m的卵石层进入中风化岩1倍桩径。

对于这一问题,我们按照房屋建筑项目的实际施工条件,桩尖穿越较厚的卵石层十分困难,成孔质量也较难保证,根据附近相似地质条件的工程经验,以卵石层为持力层(无软弱下卧层),并在桩端进入卵石层一定深度后进行桩底注浆,同样能达到提高单桩承载力、减小桩基沉降的目的。

(2)单桩承载力计算有偏差

因成桩工艺不同,地基土对不同桩型的支承能力是不同的,即按规范经验公式计算单桩竖向承载力时,对于不同的桩型,各土层的极限侧阻力和极限端阻力是不同的。有的工程地质勘察报告仅提供了计算打入式预制桩的单桩承载力设计参数,而设计采用钻孔灌注桩,并直接引用地质报告中的设计参数,使计算的单桩承载力出现偏差。

为了解决这一问题,我们应考虑到:桩基设计时不能直接按经验公式计算单桩承载力或直接采用试桩提供的承载力数值,必须考虑上部未固结(或欠固结)土层在固结沉降过程中可能引起的桩侧负摩阻力的影响。因而在验算桩身承载力时,必须考虑施工工艺系数ψc。或桩身压曲的影响;对抗拔桩,不能仅计算桩身承载力,还必须进行桩身抗裂验算。

(三)框架柱配筋问题

房屋建筑结构设计中框架柱的配筋率一般都较低,而设计过程中电算结果所显示的又时常是构造配筋,在实际设计工作中参考意义不大。在地震作用下,地震框架柱均会受到一定的危害,其中又以角柱所受的扭转剪力最大,此外,角柱所受的双向弯矩作用较大,而横梁在工作状态中又多为双向偏心受力状态,能够发挥的约束作用有限,就造成角柱受震害威胁较大。

为了解决这一问题,我们在设计过程中应选择最不利的情况进行框架计算,在具体设计过程中计算配筋时应注意以下几个问题:1)由于角柱和边柱会在地震作用下产生偏心受拉,因而在实际设计中,柱内纵筋的纵截面面积应较电算结果大25%左右;2)框架柱的配筋应相对于计算结果适当扩大一些,框架柱、角柱、边柱和中柱一般相计算值分别放大1.2到1.6,1.4、1.3、1.2倍左右;3)为了提升框架柱的箍筋对混凝土的约束能力,应采取井字形或者菱形的箍筋形式;4)当柱的纵向钢筋总配筋高于3%时一般采用直径大于28mm,并焊接固定;5)由于房屋结构设计中,配筋率电算过程通常未将地基的沉降和温度应力对配筋产生的影响考虑在内,因而实际设计时,应考虑到这些因素并适当放大框架柱配筋。

(四)楼板刚度不够

在一些建筑结构设计中由于在建筑基本的机构布置或者是结构观念缺乏相关措施的时候,就需要进行楼板变形计算程序,虽然楼板变形计算程序从数学力学模型方面来讲是成立的,而且在计算中的准确度也是很高的,但是在实际的应用中计算楼板变形程度还是有一定的困难,这样就造成在楼板变形计算中的计算结果缺乏准确性。

在建筑结构设计中为了楼板变形计算结构与实际的受力情况相一致,在设计中要将楼层设计为刚性楼面。所以在楼面设计方案的阶段就要避免采用一些楼层大开洞、外伸翼块太长等楼面出现变形的平面。在刚性楼面的设计中要选择合适的结构布置,同时要保证楼面结构中的配筋数量要合适。在楼面刚度设计的过程中需要注意,如果建筑本身的原因的影响,导致楼面的不符合刚性楼板的要求,在设计的过程中可以通过提高联系梁板或者是采用斜向配筋等方法使楼面平面满足刚性楼板的假定,这样才能保持楼板变形程序计算结果与建筑结构的真实受压情况相一致。

(五)房屋结构设计中悬挑梁的梁高不足

在建筑挑梁的设计中,往往设计者只重视对梁的倾覆和强度进行计算,但是对梁挠度的计算往往没有足够的重视,一般比较常见的是对梁高的选用过小,这样就会引起梁截面受压区的应力较大,在使用中梁截面就会产生变化,梁挠度也会不断加大,导致梁板中裂缝的出现,而且梁高过小也会使得梁的延性减小,在受到竖向的地震时就容易遭受破坏。

在常规的建筑结构设计中可以按照相关手册上的计算方法进行梁板的跨度计算,但是在一些特殊的结构设计中要根据实际的需要进行跨度计算,在扁梁结构中,如果梁高与板厚差不多的时候,应该将跨度计算长度取到梁中心,选取梁厚和梁中心的弯矩,取最大配筋值,这样的建筑结构设计中跨度计算结果才是比较准确的。

(六)房屋结构设计中应注意的其它问题

随着多层建筑的增加,现代房屋结构设计中,采用框架结构的项目越来越多,除了上文中所提到的常见设计问题外,框架结构设计中还应注意以下几个问题:

首先,在框架结构设计过程中,高低跨之间不应采用主楼设牛腿、地层屋面和阁楼梯梁搁在牛腿上的做法,也尽量避免用牛腿托梁的方式作为防震缝。这是由于在建筑物各个单元之间,尤其是高层和地层之间的受震害情况各有不同,如果采取以上设计方法很容易造成连接处拉断、压碎,严重威胁房屋建筑的稳定性和安全性。因而,凡是房屋建筑设计中需要设缝,就应确保缝分的彻底,而不需要设缝的情况下,就应使其紧密连接,要绝对避免分的不彻底或连接不紧密的情况,否则很容易受震害破坏。

其次,由于一些房屋建筑结构稳定性或动能上的需要,有时需要框架梁外挑,

且梁下需设置钢筋混凝土柱,这种设计中需要对混凝土柱的内力和配筋进行计算。而计算过程中许多设计人员对这种混凝土柱的了解不够成分,将其作为构造柱进行设计和配筋计算,同时也为按合理的方式对悬臂梁的配筋进行计算,这样一来极容易造成悬梁臂和混凝土柱的荷载力和承载力不足,严重威胁房屋建筑的结构安全。对此,在房屋框架架构整体计算中,应将这种混凝土柱视为受压构件,将其作为竖向构件进行整体分析,将柱与梁端交接部位视为框架梁、柱节点,并将悬梁臂两端的协调变形纳入设计考虑范围内。

结语

建筑结构设计就是建筑结构设计人员对所要施工的建筑的表达,本文针对建筑结构设计中需要注意的问题进行探讨,希望对结构设计者在进行具体建筑设计中,能够具备扎实的理论知识,再加上灵活创新的思维和严肃、认真、负责的工作态度,保证设计工作高质量的完成,为房屋建筑质量提供保障。

参考文献

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房屋结构设计工作是房屋施工的基础性工程,对于施工工作的进行以及房屋功能的发挥有着十分重要的作用,很多房屋设计部门都能够严格按照相应的设计理念以及设计要求兼顾设计过程中的各个细节,但是,受到利益因素的影响,部分设计部门会选择错误的设计方案,有关部门要对不同的设计方案进行引导,并做好相应的管理工作,才能进一步提升房屋结构设计水平。本文主要从地基基础设计、楼板设计以及其他环节设计工作中存在的问题进行阐述。

一、地基基础设计过程中存在的问题

房屋结构设计过程中要重视地基基础的作用,在软弱深厚淤泥土层施工环境下,进行柱下桩基础计算时,要能够兼顾桩承台水平位移可能对上部结构产生的影响,还要对桩基水平推力作用下水平承载力进行考虑,保证相关因素都能够满足实际施工需求。在选择桩基持力层时,要满足非液化、稳定、承载力高一级压缩性小的土层。粉质粘土以及粘土都可以选择作为摩擦桩的持力层,也可以选择岩层或者砂土层作为端承桩的实际持力层。[1]房屋地下室的单桩竖向承载力相关特征值若选取通过静载荷试验所确定的相关特征值,必然会导致房屋承载力与实际设计工作相比,稍微偏大,从而会给房屋结构设计工作埋下一定的隐患。静载荷试验所设置的桩顶一般都是设置在自然地坪环境中,地下室桩基的单桩竖向承载力实际特征值要根据试验结构来对地下室深度范围内部的桩侧阻力进行扣除,也就是试桩加长部分所具有的桩侧摩阻力。

二、楼板设计存在的问题

楼板作为房屋结构设计过程中的基础性承重构件,它能够将屋面以及楼面的荷载传递到周围其他梁面或者承重墙上,所以,楼板的设计对于梁、柱以及墙等构件的安全会产生直接的影响,在实际设计以及施工过程中若不能对有关因素进行充分考虑,必然会导致其出现较大的质量问题,给房屋设计工作带来安全隐患。楼板设计过程中常见的问题主要表现在以下几个方面。

在进行楼板设计时,由于不能够对版面的受力状态进行科学认识或者为了能够达到方便计算的目的,设计工作人员会将双向板的作用按照单向板来计算,从而导致计算假定与房屋楼板的受力状态存在较大出入,楼板一方配筋相对较大,另一方则可能单纯的按照构造来进行配筋,导致配筋数量达不到相应要求,从而引起楼板出现裂缝等。

在民用建筑设计过程中,一般会在楼板上方布置非承重的隔墙装置,所以,大楼板设计工作中会把具体的部分线荷载转换成同等效应的均布荷载,并对楼板的配筋进行计算。部分设计工作人员会将隔墙的总荷载量附加在总楼板面积上,在进行隔墙顶部设计以及处理时采用立砖来进行斜砌,从而导致上部楼板的中间支承点得以增加,将其转变成连续板。[4]对于支承点上方可能出现的负弯矩,在楼板设计工作中难以对其进行考虑,从而会导致楼板顶端可能出现裂缝。

三、房屋结构其他设计环节存在的问题

(一)房屋的高度以及高宽比超过规程以及规范范围

目前房屋结构设计工作中的规范以及规程所给出的房屋适用高度以及高宽比限值是保证房屋结构设计顺利进行的基础。但是,很多高层建筑房屋的高度以及高宽比值都超过了实际的规定限制,从而让设计工作缺乏可靠科学的依据。多于抗震坊社区的房屋结构设计工作也不能够采取相对科学的抗震设计,从而导致房屋结构缺乏稳定性。

(二)房屋体系不规范、结构设计不合理

房屋建筑结构布置合理能够保证房屋结构达到“规范”的相关要求,这也是房屋抗震设计结构中的基础性环节。这种规则设计包括房屋的抗侧力构件布置以及平立面外形尺寸等,还要综合考虑房屋的承载力分布等一系列因素。在实际设计过程中,能够导致房屋机构设计不规则的因素相对较多,尤其是针对一些较为复杂的房屋体型,很难通过相对简化的定量指标来对划分前期规定的限制范围以及不规则程度。[2]目前结构设计过程中所用的高层房屋钢筋混凝土建筑结构设计以及建筑抗震设计工作只对施工规程以及建筑结构只对房屋结构的实际准则进行规定,并没有对设计工作的规则以及不规则进行明确规定,设计工作人员缺乏对结构抗震概念的设计了解,也很难把握房屋设计机构的相关规则性,只一味的考虑建筑师或者业主的要求,因此,在实际设计过程中很容易出现结构抗震性能较差以及规则性较差的高层建筑。

(三)配筋构造不符合规定、不合理

房屋结构设计工作中对于配筋构造的设计很难结合相关规定来进行,屋面梁配筋数量也难以满足实际施工需求,在对房屋结构进行建模时,设计工作人员为了方便,往往直接对下层梁的具体尺寸进行拷贝。建筑房屋屋面的梁荷载相对较小,计算结果缺乏配筋,从而导致屋面梁在混凝土收缩、温度变化以及受力等相关作用下,因为其较低的配筋率很容易导致房屋裂缝有着较大的宽度。[3]对于平常的屋梁,在进行结构设计时,为了能够保证钥筋骨架的实际刚度满足相关要求,并且让其能够承受收缩应力以及温度的影响,避免在其腹部位产生较大的裂缝。

结语:

房屋结构缝设计工作作为一项系统的工程,要对相关影响因素进行综合考虑,除了上文中所提到的设计环节之外,还要对房屋结构缝设置以及房屋结构的抗震等级进行综合考虑。房屋结构设计工作人员只有具备系统的理论设计知识、创新的思维态度、认真严肃负责的工作态度,才能够保证房屋设计工作的质量不断提升,提升房屋建筑的经济价值以及社会价值,保证区域内居民的生命以及财产安全。[5]提升房屋结构设计的工作水平能够为我国建筑施工事业的发展贡献一定的力量,早日达到世界先进房屋建筑设计以及施工水平。

参考文献:

[1]李春阳.房屋结构设计常见问题与对策研究[J].城市建设理论研究(电子版) ,2013(19)

[2]王建成.房屋结构设计常见问题[J].中华民居,2014(18)

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随着钢产量的不断提高, 经济的不断发展, 对绿色环保型建筑的要求加大, 钢材应用于住宅建筑主体结构会越来越普遍。我国正在加速发展钢结构住宅产业化进程, 发展以标准化、系列化、通用化, 以专业化、社会化生产和商品化供应为基本方向的住宅产业现代化体制。目前经国内广泛研究、实验分析并钢结构住宅通用体系用于民用住宅, 具有独特的优势, 与其它住宅通用体系相比, 其主要特点是: 自重轻; 布置灵活; 可以工厂化生产, 更易实现工业化、定型化、批量化生产; 施工周期大大缩短。

一、钢结构房屋发展的前景和优势

目前, 经国内广泛研究、实验分析, 钢结构房屋通用体系(钢结构住宅05J910~ 1, 2)用于民用住宅, 具有良好的发展前景和独特的优势。

1、发展前景

(1)将钢结构体系用于房屋建筑可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点, 从而大大地提高住宅的安全可靠性。近年来的地震灾害, 尤其是台湾大地震调查结果证明了钢结构在地震中的良好表现。

(2)钢结构房屋比传统建筑更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求, 并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板提高使用面积率。

2、钢结构房屋的优势

(1)有利于构件标准化, 有利于降低成本, 实现房屋建筑技术集成化、产业化; 钢结构房屋体系工业化程度高, 现场湿作业少, 符合环保建筑施工的要求。

(2)钢结构房屋体系自重轻, 约为混凝土结构的一半, 可以大大减少基础造价; 钢结构住宅体系施工周期短, 比传统住宅体系至少可以缩短三分之一,可以大大提高投资效益, 加快资金周转。

(3)钢结构房屋所用的材料主要是绿色、可回收或易降解的材料, 在建筑物拆除时, 它的大部分材料可再生或降解, 废弃物产生少, 因此符合可持续发展的要求。

二、钢结构房屋设计中的结构形式

对低、多层住宅, 目前国内外常用的结构体系主要有:

1、冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C 形、Z 形构件, 可单独使用, 也可组合使用, 杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证, 抗侧能力较差, 一般只用于1~ 2层住宅或别墅。

2、框架

目前, 这种体系在多层钢结构房屋中应用最广。纵横向都设成钢框架, 门窗设置灵活, 可提供较大的开间, 便于用户二次设计, 满足各种生活需求。钢框架考虑楼盖的组合作用, 运用在低多层住宅中, 一般只用于4~ 6层住宅。

三、钢结构房屋结构设计中常见问题分析

1、结构布置

钢结构的结构体系包括框架结构、框架—支撑结构、筒体结构、平面桁架结构、网架( 壳) 结构、索膜结构、轻钢结构、塔桅结构等。选择结构体系时,应考虑它们不同的特点,如在轻型钢结构工业厂房中,当有较大悬挂荷载时,可考虑放弃门式刚架结构而采用网架结构; 建筑设计允许的情况下,可在框架中布置支撑来提高结构刚度,一般能取得比简单的刚性连接节点框架更好的经济性; 对屋面覆盖跨度较大的建筑,可选择悬索或索膜结构体系,其构件以受拉为主; 高层钢结构设计中,常采用钢—混凝土组合结构,来弥补钢结构本身的缺陷,提高结构性能。

结构的布置应根据结构体系的特征、建筑物荷载分布的情况及性质等因素综合考虑。一般说来,结构布置应刚度均匀,力学模型清晰,使荷载以最直接的路径传递到基础。此外,结构布置应根据具体情况灵活多变。如框架结构中次梁的布置,一般为减小截面而沿短向布置次梁,但会使主梁截面加大,因此减小了楼层净高。为避免这一问题,可根据需要调整其荷载传递方向,以满足不同的设计要求。应特别注意的是结构的抗侧应有多道防线,如有框架—支撑结构体系,框架柱至少应能单独承受1 /4 的总侧向荷载。

2、截面设计

构件截面设计是否合理直接关系到结构的安全性,工程的造价及施工是否方便。结构形式确定后,可根据经验对构件截面作初步估算。主要包括梁、柱和支撑等构件截面形状与尺寸的假设,一般钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H 型钢截面等。根据荷载与支座情况,其截面高度通常在跨度的1 /20 ~ 1 /50 之间选择。翼缘宽度根据梁间侧向支撑的间距按我国现行钢结构规范限值确定,尽量回避钢梁整体稳定的计算。确定了截面高度和翼缘宽度后,其板件厚度可按规范中局部稳定的构造来初步确定。柱截面根据长细比来估计,通常50≤λ≤80,然后考虑不同的受力情况,选择钢管或H 型钢等截面形式。

在进行钢结构设计时,应在确保结构安全,满足使用要求的前提下,使结构用钢量最省、造价最低。因此,如何选择合理截面的杆件,使其在满足强度、刚度、稳定性等要求的前提下,用钢量最小就是优化设计的最终目标。

在进行截面优化时,必须综合考虑以下几点: (1)构件强度、稳定验算。截面尺寸的优化必须满足强度、稳定性的要求,从而满足结构设计的安全性要求。(2)刚度要求。截面尺寸在优化时,结构的整体刚度必须满足有关规范规定的变形控制要求,即横梁的最大挠度、柱顶的最大水平位移、吊车轨顶处柱的最大水平位移必须满足有关规范规定的变形限值。(3)构造要求。优化截面尺寸必须满足有关规范的构造要求及使用要求。如柱翼缘的宽厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必须满足有关规定。(4)制作、安装控制条件。优化构件截面尺寸必须满足常规的制作、安装要求。

3、节点设计

连接节点的设计是整个设计过程中极其重要的环节,节点设计得当与否,对保证结构的整体性、可靠度以及建设周期和成本有着直接影响。在进行结构设计时,在结构分析过程中就应该想好用哪种节点形式,根据结构构件的选用,传力特性不同判断是选用刚节点、铰节点还是半刚节点。

对于焊接节点,焊缝的尺寸及形式应符合我国现行规范的有关规定。如焊条的选用应和被连接金属材质强度相适应,E43 对应Q235,E50 对应Q345。此外,焊接设计中应考虑焊缝的重心尽量与被连接构件重心接近。对于栓接节点,普通螺栓由于其抗剪性能差,只能在结构次要部位使用。高强螺栓的使用相对广泛,常用S8. 8 和S10. 9 两个强度等级,高强螺栓连接根据受力特点分承压型和摩擦型两种连接,在设计时应注意两者计算方法的差别。连接板可简单取其厚度为梁腹板厚度加4 mm,然后按我国现行规范进行相应验算。此外,节点设计应考虑制造厂的工艺水平、施工空间及构件吊装顺序等,尽可能让工人方便进行现场定位与临时固定。

参加文献:

[1] 高志勇.门式刚架轻钢结构设计常见问题[J]. 价值工程. 2010(08)

[2] 石玮.钢结构房屋设计中常见问题分析[J]. 中国新技术新产品. 2011(15)

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2.1大力发展节能材料

整个房屋建筑过程中都离不开建筑材料,所以建筑材料在节能环保设计上有着重大作用。选取合理的节能材料,不仅要注意节能,还要经济、高效。目前随着科技的快速发展,形形的节能材料被研发出来,设计人员可以根据房屋设计的具体情况,选择合适的、高效的节能材料,还可以选取一些常见的地方性材料。比如传统管道是金属材质,在用作水管道材料时,就容易发生结垢、渗漏、腐蚀、生锈等问题,此时使用优质塑料管就可以解决这一问题,不仅减少损耗,还不会产生二次污染,这种绿色管材既省能耗又环保,有着很好的节能效果。硅酸盐砖、烧结空心砖和烧结多孔砖、建筑砌块、建筑板材、玻璃棉制品等都是国家提倡优先使用的节能材料。硅酸盐砖主要原料是钙质材料和硅质材料,通过一定量的石膏等,经过搅拌、压制、养护等工艺而成,非烧结硅酸盐砖有蒸压灰砂砖、矿渣砖、煤渣砖、煤粉灰砖等,其中在建筑材料中广泛应用的是蒸压灰渣砖。烧结多孔砖和烧结空心砖,它们都是以黏土、页岩为原料,砂浆用量少,节能性好,保温性也不错,主要用于非承重部位。建筑砌块的自重轻,生产不用土,施工节省砂浆,造成的能耗也比较低,经常用于地基和抗震处理。建筑板材如GRC空心条板重量轻、强度高、耐水性好、抗冲击、隔音效果好,所以经常用于公用或住宅建筑的墙体。玻璃棉制品热导率小、耐腐蚀、隔热保温、隔振性能好,通常用于隔热和建筑保温的部位。

2.2将建筑结构设计与外部环境相结合

在分析建筑四周的环境及气候的条件基础上进行建筑的整体结构设计,选址、规划、建设这几个步骤都不能马虎。针对不同的地域设计结构不同的建筑,包括建筑朝向、建筑体型、建筑组合等方面。了解好其外部环境,根据当地的地质和水文等条件,改善建筑周围的小气候。比如对房屋选完确切地址后,可以建造一些人造湖、加大绿化,这种人性化的设计不仅能降低噪声、美化环境,还可以净化空气,将房屋建筑与外部环境相结合。建筑结构设计者追求的目标就是在考虑历史文化、城市规划、成本、节能环保的多种因素的情况下,选择最合适的房屋建筑结构设计方案。

2.3房屋建筑的内部结构设计

1)门窗的节能设计。门窗的保温性与气密性是房屋建筑中的重点,在传统设计中,通常使用单玻实腹钢窗,而它的气密性和保温性能都比较差,针对这种情况,目前我国对门窗保温做出了明确规定,比如要加强阳台和窗户的保温,改善门窗保温效果,降低门窗的传热系数等。因此一些弹性密封条就成了很好的节能材料。比如在窗户门框边沿都抹上密封膏,在门框与窗户之间使用一些泡沫、橡胶密封条,在扇与玻璃之间可以使用一些弹性压条来处理等等。当窗子使用的是金属窗或者钢塑复合窗时,可以利用镀膜玻璃、空玻璃等,避免其产生冷热板桥,降低辐射。并且在设计保温的同时,还要注意防火防盗,可以在门内空腹处添加岩棉板或者聚苯乙烯板,增加它的绝热性能。这些措施都可以使门窗节能性得以提高。2)屋顶的节能设计。根据需要,可以设计保温隔热屋面或者采取坡度屋顶,加强室内保温,达到节能环保。并且可以在屋顶放置太阳能热水器,使屋内的一些其他太阳能设备都能够正常使用,节约煤、电,推广太阳能,将会是房屋结构节能设计的一个重要关键点。3)墙体和绿化设计。墙体设计不仅要起到隔热、隔音、防潮、保温等作用,还要利用建设过程中的特殊构造,比如在两侧墙上设计挡风墙,使其形成喇叭形状,使风自然而然吹到阳台人家处,有效地控制通风。在周围也可以制作绿化带,不仅有效防止噪声,还可以阻挡太阳辐射,减弱其他相邻物反射过来的热量,对周围建筑环境起到一定的保护作用,减少能源消耗,并且使生态结构更加平衡。

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作为当代合格的建筑工程设计师,应该良好的把握好建筑的设计细节、建筑功能的实现、建筑质量的基础保障,具有强烈的社会责任感,职业素养。本论文根据自身经验、参考文献以及调查研究,对房屋结构设计常见且容易忽视的问题进行总结,提出了相应的解决对策,为我国的建筑工程设计贡献自己的力量。

1.房屋结构设计概述

1.1结构设计概念

结构设计是指使用结构语言传达工程师或建筑师表达的内容,其中结构语言是指从建筑及专业图纸里提炼出来的简化后的元素,如柱、板、楼梯等。结构设计主要包括基础设计、上部设计以及细部设计三方面内容。

1.2结构设计环节

结构设计环节主要包括方案设计环节、结构计算环节、设计施工图环节,三方面。

1.2.1方案设计环节

按照建筑的主要功能以及当地抗震强度、地质勘查报告、场地类别、建设高度等要求确定建筑结构的设计形式,并结合不同结构的特点要求对建筑的承重体系以及受力部分进行布置与设计。

1.2.2结构计算环节

一是计算荷载,荷载分为外部荷载与内部荷载,这些荷载的计算应该根据相应的要求规范以及相关系数进行不同工程情况的计算。二是试算构件,按照算出的荷载以及构造要求,对构件的截面进行试算。三是计算内力,按照算出的构件的截面以及荷载对内力进行计算,如扭距、拉力等。四是计算构件,按照算出的结构、内力、规范要求及限制,对结构试算进行复核,确定是否与规范的要求相符。如无法满足规范要求,应该及时调整构件截面或者布置。

1.2.3施工图设计环节

在确定好了设计方案以及核算好了结构计算,即可开始进行施工图的设计。严格按照规范比例以及核算要求进行设计[1]。

2.房屋结构设计常见问题分析

2.1地基基础方面

一是施工图设计多层房屋过程中仅仅参考建筑地附近房屋基础的设计资料或者建设单位的口头描述,并无详细的地质勘测报告作为参照,这种不科学的方式已经成为了现在建筑设计常见错误。二是设计师认识不够,不重视软弱地基所隐藏的危害。在使用换土垫层处理软弱地基时,仅仅按照经验处理,而不进行设计,简单的使用砂垫层对承载力进行加强,对垫层的宽、厚等没有进行详实的计算,最终导致浪费与安全隐患。三是进行民用建筑设计时,对其柱、梁、基础等负荷没有根据规范要求乘以相应折减系数。如设计多层的民用建筑过程中,计算负荷时未乘以折减系数,导致荷载值不准。

2.2结构设计方面

一是结构设计中出现该种情况时,会让构造柱的受力提前,降低了其对墙体进行的拉结与约束的效果,一旦出现地震,结构柱将会产生应力集中,遭受破坏。因此,该种结构的设计不仅使得构造柱不能起到承重的作用,甚至使得该结构成为了整个房屋结构设计中最为脆弱的部分。

二是构造柱于地圈梁中扎根,并未设有其他的基础,如果将构造柱还作为承重柱,则很难满足柱底基础所需要的抗弯度、抗冲切、局部承压度等要求。最终导致柱底基础出现冲切、局部承压等情况时发生裂缝。

三是对承重柱的截面设计高度太小。这种现象常常发生在6度抗震的设防区。部分结构设计者误会成不设防,对受力分析简化,有意将承重柱的截面高度值设计较小,让其线的刚度比变大,将结构中的梁用铰支梁简化计算,柱则根据轴心的受压进行计算。这对结构的受力分析进行的简化过程中也给房屋的安全埋下了隐患。主要原因是这样设计忽视了梁柱间刚接的作用,以及梁柱的截面配筋小,一旦发生受力就会导致柱顶的抗弯力度不足,柱子及梁底会产生很多水平的裂缝,造成塑性铰。因此,在平常使用时柱子里就存在铰了,对房屋的耐久性以及用户的放心度都会有很大的影响。更严重的情况是该结构在遭遇到地震时,就会造成倒塌,严重违背抗震规范中强调的强柱弱梁原则。

四是进行框架设计过程中,常常会发生忽略纵向框架设计规范要求着重横向框架设计的情况。但是水平地震的作用需要根据纵向与横向两个主轴分别进行计算,并且针对来自不同方向地震的作用需要该方向拥有的抗侧力构件进行承担。换言之,进行框架设计中,纵向和横向的框架设计同样重要。部分设计师对此类非抗震房屋设计上仅按照纵向普通连续梁设计,而造成了梁柱节点以及框架的纵筋、箍筋等配置难以达到构造设计要求。对地震的纵向影响欠缺考虑,最终导致梁支座出现负筋,配筋分配不足的情况。

五是选用的悬挑梁梁高时,设计者在结构设计中很容易犯只关注梁强度以及倾覆的验算,忽视梁挠度验算。这样会导致梁高的选用较小,梁截面受压区的应力太高,如正常使用的情况下,梁截面的受压区会出现徐变。然而梁挠度会随时间的累集不断增加,挑梁产生变形造成梁板裂缝的出现,且裂缝的宽度会随着挑梁的变形程度不断变宽,使得房屋很难正常使用。通过自身经验以及调查研究发现,挑梁变形不断发展进入后期时,梁支座的截面以及附近的受拉区会产生较宽竖向裂缝。然而由于受到支座剪弯作用,竖向的裂缝会向下进行延伸最终发展成斜裂缝,这时的梁已经快要被破坏,而托墙挑梁,选择过大绕度的梁会导致梁支座出现裂缝。随着裂缝的继续蔓延,越靠近上部变得越宽。挑梁截面太小会使得房屋结构的抗震性能很弱,粱高越小截面受压区高度越大,梁延性越小,遇到地震情况下越脆弱,尤其是竖向地震,发生坍塌[2]。

2.3楼板设计方面

在进行楼板设计时,常常为方便计算或者对受力的认识不够,将双向板简单的用单向板计算,使得计算的实际受力与假定计算状态不相符,使得配筋出现不足,板发生裂缝。此外,双向板在两个方向都会出现弯矩,因此纵横叠放双向板的跨中钢筋,而短跨方向跨中钢筋应该放在下方,长跨方向跨中钢筋放于短跨钢筋上方,并且两个方向计算时应该使用各自的有效长度。部分设计人员对板受力的认识不足,选取有效高度进行计算,导致有效高度太大,配筋太小,使得构建存在严重的质量安全问题,楼板开缝情况出现[3]。

3.针对房屋结构设计问题解决对策

一是对地基与基础设计过程中,做到有根有据,严格按照规范要求进行设计,严禁仅凭借经验做事,注重细节。二是设计房屋结构过程中承重大梁下的柱子必须按照承重柱设计。如梁上的荷载与跨度较小,可将构造柱布置在梁下,结构设计时不考虑构造柱作用验算其墙体局部承压、抗弯强度。在验算合格后便可布置构造柱于梁下。三是对结构设计各个数据的计算过程中,需细心检查,并进行反复检查计算,不要忽视细节。严格按照相关规定以及要求。四是对建筑设计人员进行培训与考核,提高设计人员自身水平与工作积极严谨的态度[4]。

4.结语

综上所述,经过对房屋结构设计常见问题的分析与阐述,房屋结构设计人员应该根据相应的设计规范以及严格的要求进行设计执行,不断提升设计人员自身素质以及严谨的态度,这样才能确实有效的对设计质量进行保障。

【参考文献】

[1]张美雁.房屋结构设计常见问题探讨[J].科技资讯,2006,27:120.

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目前,随着社会经济水平的不断提高,土地价格也在不断上涨。同时,人民对住房条件的需求也在不断上升,因此,对开发商带来的压力也在不断加大。为了实现房屋建筑经济效益的最大化,就需要采用结构优化技术,在有限的空间内实现资源的最大利用。房屋结构优化设计是指,采取科学合理的设计理念和技术方法来设计房屋结构,以最小的工程报价来最大化整体的建筑收益,提高房屋的质量水平,使得企业也获得较高的利润等。

一、我国目前房屋结构设计现状以及实施优化设计的原因

随着我国经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,对住房建设要求也越来越高。同时,根据我国目前的基本国情,人口数量日益增长,住房面积需求量不断加大。因此,我国现阶段住房建设主要以高层为主。房屋的结构设计优化不仅能够满足当今大众的需求,更能为投资者减少建筑成本。

房屋建设结构优化必须以建筑的安全性为首要原则,然后再进一步分析建筑方案,配合科学合理的设计理念,从而有效控制建筑工程造价,实现经济效益的最大化。根据近些年的数据资料显示,优化建筑结构设计可以为整项建筑工程节省30%-50%的费用。但是,在实际的设计过程中,方案设计受自然因素的影响很大,很难发挥出其本身的优越性。例如,工程设计阶段,施工方过多的缩短建筑设计时间,从而使设计效果达不到理想的要求,在缩短工程工期的同时也降低了工程设计质量;建筑设计时,设计人员的经验不足,专业知识不完备,对一些设计软件掌握的不够精通;一些设计者在设计建筑时过度的关注部分结构而忽视了整体方案等等,这些因素都会导致建筑结构设计的不够优化。因此,房屋建筑设计者必须科学合理的分析整体建筑方案,并设计出最优的结构,才能实现经济利益的最大化。

二、房屋结构设计优化主要体现在哪些方面

房屋结构设计优化主要是采取合适的方法以及科学的设计理念来最大化的达到房屋设计标准,如:房屋结构的合理布局、构件大小、结构框架等。钢筋混凝土结构的优化设计的基本理念是将建筑的具体部件以及整体布局进行分析,而顶柱、体形、层高以及拉力构件等等都会影响建筑物的整体布局。建筑构件的布局、强度等级以及配筋构造都是建筑物具体构件的体现。综合以上因素,建筑方案结构需要专业知识丰富且熟知设计规范的工程技术人员设计,而且在设计时必须充分考虑各构件直接的受力特性,从而选取最优的设计方案。

三、房屋结构优化设计技术

(一)优化技术的基本原则

在工程设计优化过程中,必须以工程设计和工程价值为基本原则。优化结构设计的最终目标是充分利用建筑材料,实现建筑构件利用的最大化。优化结构设计不仅遵守建筑设计规范,更实现了当今建筑的审美学和价值学。通过深化改善房屋结构设计,从而实现建筑功能更加协调完善,降低建筑成本,提高经济效益。

房屋结构的优化必须从实际工程施工出发,结合房屋结构的具体情况,实现房屋建筑的结构的最优化设计。在进行结构优化时,必须依据设计意图,采用平面设计布局,降低构件质量和刚度之间的差异,减小水平负载造成的房屋扭曲,在竖直方向上采用转换层技术,有效地降低构件的集中用力。

(二)优化设计的基本的要点

1.依据设计规范

工程师在设计建筑结构时必须具备丰富的建筑设计经验以及熟知设计规范。即依据科学的设计理念,将自身的优化方案融于整个工程项目设计中去。建筑结构设计规范更多是对于工程较大的项目,因而会造成某些规定过于保守。另外,在工程设计比较特殊或复杂时,依据某些规定将会造成建筑物的不安全。因此,这就要求设计师在建筑设计过程中必须具备良好的专业素质以及清醒的思路、正确的判断力,争取将建筑结构设计做到最优。

优化房屋结构设计过程中,应注重建筑构件的细节优化,如:建筑构件的受力钢筋,在满足塑性的条件下尽可能的选择性价比较高的产品,从而实现房屋结构的经济、安全。

2.结构师主动参与建筑设计

在工程施工前期以及施工过程中,建筑结构师的主动参与对整个房屋结构优化起到关键性作用。在实际的工程施工过程中,建筑设计师往往不能够对整个结构体系进行很好的受力分析,即建筑结构师的设计理念以及其自身具备的经验不能完全代替设计师的设计思想,同时,建筑与结构上专业知识的隔阂也无法弥补。建筑结构设计师其丰富的工程设计经验以及专业设计理论,积极主动的为设计师出谋划策,只有两者的顺利合作才能设计出更加优秀的方案。

目前,我国的房屋建筑设计总是先从建筑的结构布局开始,根据结构承载负荷的不同分析所需的材料、参数等,往往这种分析方法是计算机所不能计算出的,它需要建筑结构设计师充分论证整个建筑设计方案之后做出的判断。而这些判断需依据实际工程实践经验以及结构设计所遵循的一般规律进行。

3.加强设计团队之间的合作

优化房屋结构是一项整体而系统的工作,它需要团队之间的协调合作。现代建筑主要由结构、设备、建筑三大要素组成。因此,在工程施工过程中要明细团队内部分工,并做好团队合作,只有这样才能有机的结合各个构件创造出更加完美的作品。在建筑工程设计阶段,房屋的结构设计和建筑设计是不可分割的,只有协调好两者之间的关系,才能设计出更加美观大方的建筑方案,同时,又降低了建筑成本,简化施工过程,达到既美观又实用的建筑效果。通常建筑设计师在设计建筑时,只是一味的要求设计方案的新奇,而忽略了建筑学中基本的力学关系,这样设计出的方案往往在结构设计上造成困难。因此,团队之间的协调合作是房屋结构优化的重要保障。

4.优化房屋建筑结构,解决房屋抗震问题

房屋结构的优化不仅仅能降低建筑成本、增加建筑美观、简化施工过程,更能加强房屋的抗震作用。通过房屋结构优化技术,可以增加房屋抵抗外部作用的破坏,有效地降低房屋破坏程度。因此,在房屋结构优化设计过程中,抵抗外界各种不良因素的影响成为结构优化设计工作的主要内容。在日常的外界不良因素中,地震是最难以预测且对房屋建筑物破坏最强的,所以在房屋计算及构造上必须加强抗震措施。如:房屋构件刚度的对称性以及均匀性都可以有效的缓解地震对建筑物的破坏;多道防设设计理念可以有效缓冲特大地震对房屋主构件的破坏。以上这些设计思想都是房屋结构设计的重要内容。

四、总结

工程造价对整个工程项目的经济效益起着关键性作用,因此优化房屋结构设计,不仅可以降低整个工程的造价成本,更能提升整体房屋的安全级别。结构设计与建筑设计的协调配合,充分发挥其自身的优势,设计出最优的房屋结构。在平面设计过程中,应遵循对称、均匀的原则,缩小房屋构建质量与刚度之间的差异。在竖直布置上,保证上下承重件负载的上下贯通。建筑是艺术的表现,在保证房屋安全的前提下,结构师应敢于创新,将房屋的实用性与艺术性完美的结合在一起。

参考文献:

[1]侯贯泽,刘树堂.工程结构优化设计理论与方法[J].钢结构,2009,2(8):148-150.

篇12

一、前言

随着经济的快速发展,人们对于高品质生活的需求也越来越高。房屋作为每个人居住的空间,更是人们需求的重点。但是,人们在片面追求个人居住舒适的同时也造成了建筑行业在房屋建设设计中的诸多问题。对于我国这样的一个人口大国而言,这种问题也就更加的凸显出来,因此,对于房屋建设设计中各种问题的研究就显得尤为必要。

二、我国房屋设计的状况

1、错层不合理

错层在一些情况下是一种行之有效的处理手法,但是错层住宅也存在一些弊端,如果不分对象不分场合地滥用,那就欠妥当,以下两种情况就不适合采用错层:

(1)小面积户型不应采用错层式。有的住宅,面积不大,为了做出错层,免不了踏步的设置,而踏步却占了一定的面积,这不但减少了使用面积,而且由于踏步的空间分界作用使房屋空间显得小气。

(2)在地震区避免采用错层式。根据抗震规范要求,在建筑物的整体布置上,应尽量保持体形上的对称和简单,质量和刚度的对称和均匀分布,避免平面上和立面上的突然变化和不规则的形状。

2、跃层泛滥

在多层、高层住宅中,国内近几年比较喜欢设计跃层式住宅,跃层式住宅一般是在独户式一层住宅中采用,在户内设置楼梯为垂直交通。一般每户在同层内布置房间,完全可以满足使用功能的要求。

3、厨、卫不协调

厨卫管线布置缺乏协调。由于目前国家在厨、卫管线布局等方面没有严格的统一标准,造成各工种各自为政,各种管道的配置任意性大,各专业过分强调本身的特点,而不是服从使用功能,考虑放置设备及装修的要求。特别是煤气管任意穿行厨房,造成厨房布置橱柜困难。

4、外观“欧风”

一些地区住宅外观欧式成风,造成这种现象的原因主要有两点:(1)抄袭成风,住宅设计存在“克隆”,当前的住宅设计是“大城市克隆外国、小城市克隆大城市,村镇克隆城市”,不考虑“因地制宜”,不讲是否适用,不顾及经济条件,不追求个性特色。(2)包装重于功能,把过多的精力放在追求造型的时髦、新潮上,而忽视住宅使用功能的完善和提高。

三、房屋建筑设计中的常见问题

(1)有的设计建筑住宅达不到采光标准的规定。

(2)不能满足使用功能要求或使用不便,常见的是在住宅设计中,厨房及卫生间没有直接采光和自然通风;客厅朝向不好;无直接采光,而且开门洞口过多,交叉干扰大,使用十分不便。

(3)建筑物长度过长 ,超过温度变形的允许长度 ,未设伸缩缝 ,导致建筑物的墙体产生裂缝。

(4)在公共建筑的设计中,未考虑残疾坡道及专用卫生间。

(5)建筑物的台阶、平台、窗井,地下建筑及建筑基础,除基地内连

接城市管线以外的其它地下管线突人道路红线。

(6)通道高度不够,特别是楼梯底、粱底高度不够,住宅楼梯扶手、阳台、外廊、室内回廊、上人屋面、室外防护栏杆高度不够,放置花盆处未采取防坠措施,外窗窗台距楼面、地板的净高低于 0.9m 时,未设防护设施,容易出事故。

(7)安全出入口和疏散楼梯的数量 、疏散 、防火门开启门方向 、大房间和地下室的出口设置不够,未能严格执行防火规范的规定。

(8)住宅设计有的卫生间门直接开向起居室(厅)或厨房,卫生间直接布置在下层住户的卧室、起居室和厨房的上层。

(9)有的设计消防通道洞口的高、宽不符合规范要求。 供消防车取水的天然水源和消防水池未设消防车道,高层建筑的周围未按规定设置环型防车道。汽车库、修车库贴邻近其它建筑物时,没有采用防火墙隔开。

(10)无直接采光的餐厅、过厅等,其使用面积大于 10m2。

(11)在建筑设计的说明中未能注明外门窗保温性能和气密性能的级别要求。

四、屋建筑结构设计中的注意事项及主要问题

1、屋建筑结构设计中的注意事项

(1)地基结构设计中应注意的问题。地基是房屋建筑的最根本的环节,也是结构设计的基础部分。地质因素是地基结构设计首先要考虑的条件。水文条件、房屋建筑的承载力情况以及地区抗震烈度等因素都要被结构设计综合考量。在认真比对的基础上,设计出合理经济的基础形式。

(2)承重墙结构设计中应注意的问题。在理论上,承重强越是多的房屋建筑,该建筑的安全质量就越好。但是,过多的承重墙应用不符合结构设计中美观大方的原则。结构设计者要在保证房屋建筑质量的安全性的基础上,尽可能的减少承重墙的设计,对于不可取代的承重墙,要提高其抗剪的强度,选用强度等级高的承重墙建筑材料,提升承重墙抗压、抗震能力。

2、屋建筑结构设计中的主要问题

当前房屋建筑结构设计中的常见问题主要有,桩间距过小,桩身钢筋笼长度不足,承重砖基础采用多孔砖砌筑,房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。桩间距过小,不满足规范对桩的最小中心距的规定,特别是试桩、锚桩之间的间距,往往被设计人员忽视,这直接影响了试桩结果的正确性。桩身钢筋笼长度不足,对挤土灌注桩,桩身钢筋笼长度没有穿越软弱土层的层底深度,不能满足桩基规范。承重砖基础采用多孔砖砌筑,是根据多孔砖墙体结构构造,地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值,就现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。

五、房屋建筑设计的对策

针对房屋住宅建筑存在的问题,根据实践经验房屋住宅建筑设计采用如下的方法,可使住宅建筑更适合于居住。

1、平面布局面应因地制宜

居住者层次不同,审美意向和价值取向不同,家庭结构各异,对住宅要求就不同: 同一居住者不同时期对空间的使用也有不同的要求与选择,因此,在住宅建筑设计时,除了提供丰富多样的套型平面外,同时也要求住宅的平面布局能适应这种变异性和差异性。“部分灵活”的单元大开问,虽有固定的厨房、卫生问、入口和单元的形状,但可划分成不同的平面布局,满足不同层次的斋要。

2、厨、卫应合理布局

厨房是家务劳动集中的地方,是否适用不仅取决于有一定的使用面积,而且也取决于形状和尺寸是否适合布置设备及操作。根据洗、切、烧的操作过程,厨房的台面呈 L 型及 H 型柜式布置较合理,并要求有足够长的台面能置放电饭煲、微波炉等家电。卫生间应随套型面积的扩大也相应增加,一般卫生间有浴缸、坐便器、马桶、洗脸盆等。盥洗室分设后,上部空间可设吊柜,也可与厨房入口结合,留出一个完整的墙面作为用餐空间。

3、室内外环境要协调一致

人们在生理上的需求得到满足以后,心理需求就变得愈加重要,如居住房间的领域感、安全感、私密感; 居住环境的艺术性、情感性等。室外环境设计是提高居住环境质量的另一个重要方面,一个好的外部环境: ①要有一个好的总平面布局,在总图设计时尽量避免外部空间的呆板,努力创造一个活泼、新颖、生动有机的室外空间; ②环境设计,多考虑一些人际关系、邻里交往的需要,设置必要的公共活动所和交往空间。在绿化设计时,应根据树的不同科目、不同形状、不同色彩、不同的季节变化进行有效搭配,以致增加绿化的层次感: 用水石、绿地、铺地来划分地面,配置雕塑,布置桌椅,使绿地真正融入人们的生活,促进人与大自然的和谐。

六、结束语

我国房屋建设设计中仍有诸多问题,需要我们革新设计理念,制定出合理且满足人们居住需求的设计类型。同时更为重要的是相关部门应该出台有效的设计规范,有力的规范建筑行业在房屋设计中的行为。

参考文献

[1]黄桂文,黄涛.住宅建筑结构设计常见质量问题分析[J].硅谷,2008

[2]王艳霞.建筑结构设计中的结构概念应用[J].中华民居,2010.

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1.1 防火设计问题

一些设计人员对防火规范、 规定不熟悉, 对建筑物分类有错误,导致在设计中对防火标准执行有误, 消防处理不当, 存在许多安全隐患;一些重要场所的安全疏散出口、 疏散门开启方向不正确, 影响安全疏散;有些设计中的防火分区面积过大, 防火间距过长, 设计存在随意性;有些消防设施设计不合理、不配套 ,建筑物一旦失火 , 消防设施将不能有效发挥作用。

1.2 结构设计不合理,留下安全隐患

如 《建筑抗震设计规范》 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

一些设计人员制作图纸“偷工减料” , 设计粗糙, 过于简单, 施工图中应有的系统图、 大样图、相关剖视图漏缺;一些重要的、应该用图纸反映的内容只标注 “见图集” 、 “由设备厂家确定” 等, 施工图设计表述不全, 细部大样不详, 不能反映工程的全貌;一些重要的设计依据、设计参数、 工程类别、安全等级、 耐火等级、 防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交待不全。这些问题的产生,有的是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;有的则是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊, 不能建立正确的计算模式, 对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。

2 房屋结构设计的规范要求

为避免出现上述结构设计问题, 在房屋结构设计时首先必须从结构计算和构造上满足规范的相关要求。

2.1 结构计算应注意的问题

①荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、 活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。

②底框砌体结构验算。底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以 1.2~1.5 的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底层框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的 20%~30%; 应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。

③避免楼板计算中方法不正确。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替;双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。

④对电算结果的正确性作出有效评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、 评价,是一个非常重要的方面。因此必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、 判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。

2.2 构造设计应注意的问题

①注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性, 又必须满足最小配筋的要求。

②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。

③为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂, 必须采取有效的通风融热措施。

④按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至墙压顶,下至浅于 500mm 基础圈梁,或伸入室外地面以下 500mm 的构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。

3 房屋结构设计的概念设计与地基设计

3.1 必须及早介入建筑结构的概念设计。 房屋设计无论是多层砖混或框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计, 否则将会导致建筑结构设计的不合理,给以后的结构设计带来难度。房屋结构的概念设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题,必须由工程师运用 “概念” 进行分析,作出判断,以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念、力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等。这些概念及经验贯穿在方案确定及结构布置过程中,也体现在计算简图或计算结果的处理中。房屋结构的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用,一幢建筑物的设计,如果没有事先经过全盘正确的概念设计,以后的计算模式再准确、 计算再精确、 配筋再合理,也不可能是一个经济、 合理的优秀设计工程。因此在建筑物的方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计, 对不同形式的房屋建筑掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。

①对一般多层砌体房屋结构,应按 《建筑抗震设计规范》 要求做到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。

②对钢筋砼多、 高层结构房屋,力求做到结构布置尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元。结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、 沉降缝相统一;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。

4 加强房屋地基结构设计

为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏,可以从建筑措施、结构措施、 地基和基础措施方面加以控制。 诸如:避免采用建筑平面形状复杂、 阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、 荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度; 同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。

对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏张拉施工。为了保证锚索张拉锁定达到设计吨位,进行以下控制: