常见的结构设计范例6篇

常见的结构设计

常见的结构设计范文1

关键词:房屋结构;设计工作;常见问题

中图分类号:TU758.1 文献标识码:A

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)

[3]邬丹.浅谈房屋结构设计常见问题与解决对策[J].大观周刊,2012(25)

常见的结构设计范文2

关键词:高层建筑;超长;不设缝;框剪结构;嵌固端

中图分类号:TU318 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)03-(页码)-页数

建筑结构设计是一项严谨而科学的工作,需要结构设计人员在满足国家规范的前提下,设计出既能满足业主和建筑功能要求、又尽可能地做到经济合理的建筑;本人在设计院从事建筑结构设计多年,碰到了一些形形的问题,同时也见到了其他一些结构设计同仁在设计成长过程中的一些经历,现就结构设计中一些新手比较难以定义的问题做一些探讨,并提出自己的一些初浅建议和看法。

1.关于结构超长又不设缝的问题

《混凝土结构设计规范》GB 50010—2010第8.1条对钢筋混凝土结构伸缩缝的最大间距做出了相关规定(以常见的现浇式框架结构为例,室内或土中55m),实际工程设计中经常碰到一些建筑功能上要求不设缝的情况,规范在8.1.2条和8.1.3条也允许在条件满足的情况下有所突破,但具体能突破到什么程度,要采取什么样的措施呢?规范在这上面没有明确,比较模糊,所以各个设计人员自己把握的尺度不一样,图纸审查人员也是审查意见也不尽一致,出现有的设计600多米也不设缝,采用多道后浇带或膨胀带来解决;

1.1关于后浇带能不能取代伸缩缝

笔者认为,不能完全取代;这一点在规范条文说明中也已经明确“应该注意的是:设置后浇带可适当增大伸缩缝间距,但不能代替伸缩缝。”为什么呢?因为,实际上后浇带是避免施工期收缩裂缝的,对于减少施工期间早期混凝土硬化收缩产生的裂缝是很有效的,甚至可以等效伸缩缝;但间隔期及具体做法不确定性很大,难以统一规定时间;而且,后浇带浇筑后,对于后期混凝土徐变以及正常使用期间的比如气温变化引起的温度应力裂缝基本上就就没有作用了;另外,由于施工人员的素质参差不齐,在实际工程中,笔者甚至见到过有些工程由于后浇带混凝土与主体混凝土衔接不紧密,反而在后浇带位置出现通缝的想象;所以,设计人员一定要清楚这个概念,有后浇带可以适当放宽设缝间距,但不能完全代替伸缩缝;

1.2采取相关措施后设缝间距能突破到什么程度呢?

由于现在建筑工程有大型化、复杂化的趋势,所以规范也没有给予确定的说法,且相对老规范,甚至有所放松;在实际设计过程中,笔者与有关专家也进行过探讨,基本上大家认为,能够按规范设缝的尽量按规范来,如果要有所突破的话,在采取必要的措施的情况下,建议不要超过20%,超过太多的,往往图纸审查的时候就会有阻碍,而且,实际工程中也会容易出现裂缝的可能;特殊的超长结构如果一定要突破的很多,建议作多方面研究,并征求相关各方面专家意见,并一定要采取适当的措施;比如,本人见过300多米的纯地下室工程,不设缝的,采取了一些措施也没有出现问题的;

1.3超长结构设计应该采取什么样的措施来减少裂缝呢?

笔者认为,实际设计工程中宜根据实际情况综合采取以下措施:

1)采取跳仓浇筑、后浇带、控制缝等施工方法减少施工期间早期裂缝;这种裂缝是主要的裂缝,影响较大,是必须避免的;2)建议进行结构温度应力计算,这个现在的程序也能够实现,计算下来,一般情况下配筋都会有所加强;实际上是靠加强钢筋来抵抗裂缝;3)构件的配筋率适当加大,比如楼板配筋加大配筋率宜不小于0.35%;增大的钢筋是为了抵抗温度应力,减少裂缝;4)采用合适的建筑材料,如采用水化热小,收缩小的混凝土;细骨料砂宜采用中砂,而不是细砂;钢筋宜采用细而密的而不是采用粗而疏的布置方式;5)在保证混凝土强度的前提下,适当的掺入外加剂,以减少裂缝;外加剂参量必须合适,且要选取合适的品种,如以前工程中人们喜欢用UEA的外加剂,实际上这种外加剂只有在水养护下才能起膨胀反应,所以有些情况是不太适应的;6)对护结构采取适当的保温隔热措施,减少温度应力变化,减少裂缝;7)设计文件中对施工工艺提出要求,特别是养护等,如地下室结构超长时宜在养护结束后尽快回填覆土,使结构及早进入正常使用之恒温状态;笔者见过,超长结构采用全水养护的,效果不错;所以,施工质量和工艺对裂缝的影响也是相当大的,设计人员必须对施工提出要求;

总之对超长结构特别是恒温情况下的超长地下室结构,如果从材料、设计构造、计算、施工及养护等方面综合采取措施,是可以考虑适当放宽伸缩缝间距甚至不设缝的;

2.关于关于框剪结构设计的一些问题

现在常见的30层以下的办公楼等公共建筑经常会用到框剪结构,这种结构克服了纯框架结构抗侧刚度小的缺点,又可使建筑平面灵活布置,具有较好的适用性;那么结构设计中剪力墙布置多少合适呢?

框架-剪力墙结构中,剪力墙作为主要抗侧力构件,具有较大的刚度,承担了建筑受到的大部分水平剪力;而框架柱与剪力墙相比,抗侧刚度较小,承受的水平剪力也很小,所以,应该对框架-剪力墙结构中的剪力墙数量进行优化,确定较为合理的剪力墙数量;如果剪力墙布置得太少,则结构可能会由于抗侧刚度不足而导致侧移过大,甚至出现一些构件承载力的不足和破坏,影响结构安全;如果剪力墙过多,会使结构刚度过大,从而加大了地震效应,甚至出现构件越来越大,但一直计算不满足的情况,因为地震力是根据刚度分配的,局部剪力墙刚度约大,刚度越不均匀,剪力墙吸收的地震力越多,则需要越大的构件来承受,所以陷入一直加大构件一直不满足的怪圈;而且太多的墙体也会使建筑自重加大,施工工程量相应增加,也是不经济的;

通常的框剪结构设计中,剪力墙数量的控制一般通过计算机软件进行计算,根据结果计算调整,满足以下条件的剪力墙相对较好:

(1)结构在水平荷载下的侧移限制和舒适度必须满足规范要求,这就确定了剪力墙的最小数量;

(2)结构在基本振型地震作用下,剪力墙所承担的地震倾覆力矩占整个结构的总地震倾覆力矩的比例宜控制在50%~80%较好;

3.高层建筑底层嵌固端的处理

3.1高层底部嵌固端的一般要求

1)嵌固端楼板平面不宜开大洞;2)作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖或相关范围现浇梁板结构应采用梁板结构。裙房与主楼相连的相关范围,一般可从主楼周边外延3跨且不小于20m,相关范围以外可做无梁板或蜂窝板什么的,但实际工程中比较少用到这种做法;3) 嵌固层楼板楼板厚度不宜小于180mm; 混凝土强度等级不宜小于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%;4)嵌固层结构上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙;5) 地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外,还应满足《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第6.1.14条要求;6) 控制嵌固层楼板平面高差大小,高差不宜大于0.8~1.0m,一般不宜大于0.8m;并且高差处加梁板腋,以传递水平作用力:

3.2嵌固端常见高差大于0.8米的处理方法

实际工程中,主楼往往与周边的大底盘地下室(如纯地下室汽车库)相连,由于车库顶景观绿化及管道排放等要求,上面一般有较厚的覆土,而主楼的地下室顶层高度往往由于防水的需要比室外车库顶的覆土面还要高300~450左右,因而地下室顶板与主楼楼板高差较大,通常都超过了1米。对于这种情况,工程设计中已经有了一些常规的解决方案,主要有如下方式:

a.降低塔楼室内楼板结构标高,楼板,然后塔楼室内回填土或采用其他轻质材料如泡沫混凝土回填到正常标高;这种方式较为简单好用,但回填材料特别是回填土增加了主楼嵌固层楼面的荷载,引起构件加大、配筋增加,造成一定的浪费;并且需要处理好楼梯踏步与室内楼板的标高关系;

b.在室外(车库顶景观绿化范围)台阶式分级降低高差;如近主楼部分覆盖较薄的土,种草皮等根系浅的植物或设置道路等,离主楼较远处覆土加厚,种植适宜的高大树木景观;台阶式分级高差不宜大于0.8米,并且每级宜有至少两跨以上,有条件的话最好满足外延3跨且不小于20m的相关范围要求;

c.用斜坡过度;这个实际上市台阶式的变式;是用斜坡代替台阶式分级的一种方式,该方式放坡不宜太陡;放坡范围宜参照台阶式要求执行;

d.条件许可的情况下,减少嵌固层主楼和裙房的高差,减少至0.8m以内;同时设置集中深管沟;这种方法仅适于管沟引起的楼面高差,适用性不是太大;

综上,结构设计中会碰到形形的问题;结构设计人员要做出优秀的作品,一定要有清楚的概念,知道何处需要加强、何处容易出问题,该采取什么样的加强措施;多学习、多实践,是不难设计出合理又经济的好作品的;

参考资料

常见的结构设计范文3

关键词:建筑结构;设计规范;结构设计

随着国民经济的快速增长,建筑行业也得到了巨大的发展控制,随着房屋建筑从单层、多层朝着高层建筑发展,房屋结构形式也逐渐变得多样与复杂。但是房屋建筑结构设计中常见的问题依然无法得到有效规避,至今都影响着房屋建筑结构的质量与安全。所以,解决房屋建筑结构设计问题所具有的现实意义不容忽视。

1 房屋建筑结构设计常见问题的原因分析

1.1 由于过于笼统的建筑结构设计规范,导致设计人员在理解上出现了差异

业内人士都清楚,在房屋建筑结构设计过程中,都需要参照《建筑结构设计统一标准》、《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等规范标准进行系统的研究分析。但是在实际的操作过程中,却发现这一类型的纲领非常笼统,没有将规范表达细致,导致设计人员在进行房屋建筑结构设计时由于对设计因素的量化从而产生困难。特别是随着现代化理念的改革以及科学技术的飞速发展,这一类属于纲领性的规范就很到满足结构设计面面俱到的要求。对于这一类规范标准的理解,设计人员也是“仁者见仁,智者见智”,使得理解上出现了过多的偏差,这样对设计出来的作品质量也会产生不同程度的影响。

1.2 设计人员盲目的结构设计,从而导致恶性循环出现

在房屋建筑结构设计中,由于设计人员自身的主观原因或是客观原因,就很可能造成结构设计上过于盲目,从而出现恶性循环。考虑到社会大众对房屋建筑结构要求的提升,及房屋建筑结构设计的特殊性,科学、合理的设计理念就显得尤为重要。但是,在实际的设计过程中,大多数设计人员在设计中常常会用到“大约”二字。比如:在使用附加钢筋时,出于对建筑整体牢固性的考虑,很多设计人员会设置附加钢筋。但是在设计过程中却没有在脑海中内化科学的设计理念,由于只有通过力学的分析之后,才能够科学地设置附加钢筋。如果没有通过力学分析,仅仅依靠自身的经验,就会大大提升设计的盲目性,这样不仅会导致附加钢筋出现不必要的浪费现象,同时还会出现意识上的错误,影响到后续的设计。

2 地基与基础方面

由于多层房屋建筑没有是事先进行地质勘察,无法取得详细的勘察报告,在施工图纸设计仅仅是依靠建设单位的口头阐述或者是参照附近建筑物的基础资料。想要做到地基与基础设计的合理性、安全性、适用性,设计人员就需要对地质勘察资料进行系统分析,对基础与上部结构进行综合统一的分析,仅仅凭借地基承载力这一项数据不仅缺乏安全性,而且也欠缺完整性。当然,也不能盲目地认为将地基承载力的特征值取小一点就可以做到没有缺陷了,这些都是需要规避的。

对于软弱地基通过换土垫层法进行处理,完全凭借经验,没有考虑到换土垫层的设计。由于设计人员没有认识到软弱地基所造成的危害,在承载力的提升上仅仅是简单地采用砂石垫层。因此,首先需要对垫层的厚度与宽度加以计算,验算软弱下卧层,才能确保其安全性与经济性。

在房屋建筑的中柱设计中,基础与梁的负荷都没有按照荷载规范标准进行基表。在多层房屋建筑的设计中,在计算基础、梁、柱的负荷时,只有按照现行的荷载规范乘以有关荷载组合相应的分项系数才能确保荷载值的准确性。

3 上部结构方面

3.1 梁

做好框剪结构连梁的设计对于房屋建筑整体结构而言非常重要,但是很多结构设计上却是忽略了这一点。重视程度、认识程度的不足,都是影响其设计的因素之一。简单来说,连梁就是连接两片剪力墙,一旦遇到了中大地震时,就会出现开裂现象,起到一定的耗能作用,以此让建筑物具有一定延性的梁。只有满足这一要求,才能够称之为连梁,或者说我们在设计上才能够让其按照连梁进行设计。

3.2 板

在设计上,由于对板受力状态的认识度不够或是为了方便计算,就会讲双向板当作单向板来计算。这样的计算假定就会与实际状态存在差异,就容易出现配筋不足,导致板出现裂缝的现象。因此,在设计上,不能凭借主观意愿,方便计算,避免一个方向的配筋过大,另一个方向仅仅按照构造配筋的情况出现。当板承受线荷载时对弯矩的计算。在房屋建筑结构设计中,一般都会讲一些非承重隔墙设置在楼板上,因此,在设计大楼板时就会将该部分的线荷载换算成为等效的均布荷载之后,再对板的配筋加以计算。但是在设计中,要注意避免出现将隔墙综合再除以板总面积这种情况。

双向板有效高度取值相对偏大。在两个方向上,双向板都会有弯矩产生,所以,双向板跨当中的正弯矩钢筋都是纵横叠放的。其中,短跨方向的跨中钢筋应当放置于下部位置,长跨方向的跨中钢筋就应当放置在短跨钢筋的上部,在计算时也需要应用两个方向上的有效高度,一般来说,短向方向的有效高度都要比长向方向的大。在设计中,要注意避免设计人员没有充分认识到板的受力或是图省事的情况出现,避免为结构构件埋下质量隐患。

3.3 柱

一般来说,在6 度抗震设防区常常会出现承重柱截面高度设计过小的情况。很多房屋建筑结构设计人员误以为6 度设防区域就不用考虑设防,为了方便受力分析,设计人员估计将柱子截面高度设计的过小,这样能够增大梁柱的线刚度比,在计算简图中将梁柱节点简化为铰支,将梁简化成为铰支梁,梁柱也按照轴心受压来进行计算,虽然这样对于接受受力分析很简单,但是却忽视了这样会给房屋结构埋下质量隐患,这主要是因为忽略了梁柱之间的刚结作用,也就是将柱对梁的约束弯矩忽略了,再加上柱截面配筋一般都不会很大,一旦结构受力,柱顶抗弯刚度必定就会存在不足的情况,这样在梁底附近的柱子就会出现一条又一条的水平裂缝,从而有塑性铰的形成。

4 目前高层建筑结构设计中的问题与策略

4.1 建筑物超高问题

高层建筑物最明显的特征就是楼层多,建筑物本身高。但是,随着建筑物高度的不断加大,在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要,建筑规范对建筑物的高度作出了严格的规定,在高度设计方面要确保满足抗震的实际需要。在目前的高层建筑市场中,仍然存在着严重的超高问题。针对建筑物的超高问题,建筑规范逐渐将限制的高度设为A 级高度,还在一定程度上细化了高度规则,增加了B 级高度。这种较为明细化的建筑物高度规范使得高层建筑结构设计的方法和措施有了一定的改进。

4.2 短肢剪力墙设置问题

在高层建筑结构设计过程中,需要重视短肢剪力墙设置问题。在我国新的建筑规范中,明确规定了短肢剪力墙的定义,也对短肢剪力墙的使用作出了相关限制。短肢剪力墙是指建筑物墙肢截面的高度比和厚度比在5~8 的墙,根据实际经验和相关数据,高层建筑结构设计应该尽量使用短肢剪力墙。

5 结语

在房屋建筑结构设计中,只有严格按照规范标准与构造要求,才能够避免设计出现质量隐患,才能促进房屋建筑结构设计更加趋于完善。

参考文献

[1]张磊.建筑结构设计过程中常见问题探讨[J].中国城市经济,2011(24).

常见的结构设计范文4

【关键词】建筑结构;设计;结构抗震;承载力;分析

一、建筑结构的地基以及基础建设方面

1.建筑结构物的基础设计及地基的处理措施要合理,安全适用,在大部分的多层建筑中,地质详勘报告较少,施工单位的大多数的施工技术人员都只依靠建设方的一些口头约定或较为笼统地参照相似建筑的设计图纸及相关的资料进行工程施工。建筑物接哦故的安全性需要在相关的规范或标准下,依照相应的程序,根据实地勘探,由勘察部门提供详实的地质勘察报告,全面而细致地将地基的承载力提供给设计人员,设计人员根据地质勘察报告,设计相应的地基处理措施,并提供相应的基础设计方案,这样施工单位才能安全可靠地保证工程的安全性。

2.地基处理时建筑物上部结构能否保证安全的重要工序,对于软土地基的处理措施,如果采用换图垫层进行软弱地基处理时,一般没有进行换土垫层的相关设计的工作,这对于工程质量是没有保障的。许多设计人员认为软弱地基不会对建筑物安全造成危害,单纯凭借工程经验在软土地基处理时采取加强砂垫层的做法来提高建筑物地基土的承载力,而不经过科学的计算以及垫层的稳定性验算的工作,往往导致垫层的宽度或厚度不满足设计要求,导致相关的质量事故如地基下陷、下沉等,所以软土地基处理措施需要进行科学的理论验算,方能提出合理有效的施工方案。

二、针对砖混结构房屋设计中构造柱兼作承重柱用分析

对于目前最为常见的多层建筑中的砖混结构,砌体中的构造柱对于砌体结构的抗剪性能的提高具有重要的作用,可以有效地提高建筑物的抗震能力,还能够由于其对墙体的约束作用而很好地控制墙体的开裂情况。但是在设计中多数设计人员经常设计构造柱实际用作承重柱,殊不知这样的做法极易出现一些安全问题。

三、在建筑设计中忽视承重柱截面高度

许多设计人员在建筑设计中喜欢打政策球,甚至考虑成本冒险进行违规设计。一般在六度抗震设防区,一些结构设计者误认为六度设防就是不设防,因此在设计过程中将承重柱的截面高度设计的低于国家规定尺寸,造成梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支)。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,但是给建筑后期使用中埋下较多的安全隐患,极易造成安全事故的发生。原因是这样设计的思路忽略了梁柱间的刚结作用,而在钢筋使用方面,结构柱的截面使用钢筋都较细,因此在受到强大外力的时候,整体结构抗弯强度不大,从结构柱的梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。这样情况的出现,就大大降低了建筑的使用寿命,而且也会使使用者心存顾虑,造成不良影响。如果在多震地区,这样结构经过多次地震后,将会不断降低结构的稳固性,容易造成建筑倒塌,这其实已经违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

四、针对当前使用最多的框架结构,容易重视横向框架的设计而忽视了纵向框架

我国的规范中对于建筑物的抗震设计要求,一般都是需要对建筑物的两个主轴方向进行验算,不同方向的地震作用应该由各方向的构件来提高扛侧性能。所以,对于框架结构建筑物的设计中,对于建筑物的纵向与横向的结构设计的要求应该按同等要求重视,这样才能有效地避免某些构件由于忽视了抗震设计而出现地震破坏的安全事故。而纵向结构按普通的连续梁进行设计,这样设计的后果就是梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法符合框架的构造要求。这说明设计者在设计中忽视了地震的特殊性,就是地震的纵向作用,于是在实际设计中就出现了现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。

五、在建筑结构设计中悬挑梁的梁高选用过小

设计人员在对悬挑梁的设计中,常常首先考虑到对梁的强充和倾覆进行验算,而忘记对梁手挠度的验算。梁高设计过于小,这样就会造成梁截面的受压区应力过高,随着使用时间的增长,梁挠度也随之加大,于是挑梁产生了明显的变形,这样梁板就出现裂缝现象,随着变形的不断严重,裂缝也就不断增大,这就出现了明显的质量问题,直接影响建筑正常使用。严重的梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝,竖向裂缝继续发展就成斜裂缝,这种情况的出现,预示梁已经将近完全受到破坏,当为托墙挑梁时,梁过大的挠度引起梁上境况体在梁支座附近出现裂缝,裂缝是又下至上,宽度不断加大。这种结构设计在地震较多的地区最不实用,因为悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感,当设计的梁高较小的时候,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减小,而受地震竖向作用的危害下,容易受到脆性破坏,造成结构不稳定,影响整体建筑质量。

六、在建筑结构中连续梁按单梁进行设计

现在建筑提倡舒适性和观景要求,因此阳台设计就越来越多,阳台面积也越来越大,但是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,许多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。这样容易在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进一步发展就是引起梁上部拦板出现竖向裂缝。如果阳台设计较大的时候,边梁较长,裂缝问题就极易出现和严重。另外由于边梁一般是设计在外面,春夏秋冬四季变化,受太阳暴晒,受风雪吹打,温度影响较大,在温度出现变化时,尤其是一些地区昼夜温差较大的时候,热胀冷缩,梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束,在梁内产生收缩应力,如果该力作用于原本产生的裂缝上的时候,就会加大裂缝的出现面积,降低了边梁的承载力,使用中留下安全隐患。

七、在建筑结构设计中楼板设计容易出现的问题

楼板既是建筑物中重要的平台,更是一个重要的承重性的构件,楼板作为框架结构建筑物中传递荷载的重要媒介,通过楼板可以将屋面荷载传递给墙体和梁柱并最终传递到基础上,所以楼板的设计问题对于建筑物的结构安全具有重要意义。首先设计者在进行结构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。导致计算的结果和实际受力情况严重不符,这样就会导致偏某一方向配筋过多,而另一方面出现配筋的严重不足,受力不均匀,出现裂缝的情况。其次,在当前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,一些设计人员则错误性的将隔墙的总荷载附以板的总面积,进行板的配筋计算,导致实际情况中裂缝的出现。

结 语

不同建筑物的结构设计的合理性与科学性都对建筑结构的安全性和耐久性具有关键性的影响作用,更是对全社会中广大的人民群众,居住在那些没有经过认真的地质勘察、科学合理的工程设计的建筑物中生产生活时,对于他们的人身财产安全是一个罪恶性的错误。只有工程设计人员严格遵守自己的职业操守,严格按照国家及地方所提供的相关的规范和标准进行工程设计,才能够确保我们所使用的建筑物具有良好的安全保障。

【参考文献】

常见的结构设计范文5

关键词:结构设计、施工、经济、安全、抗震、地基承载力

一、引言

改革开放以来,我国的社会和经济都在快速发展。随着城市化浪潮的加速推进,建筑业便成为了国家经济的支柱产业之一。随着社会和经济的发展,人们的生活水平也在不断的提高,对房屋的结构也提出了更高的要求。房屋建筑逐渐由原先的单层和多层建筑向高层建筑发展,房屋的结构形式也由原先简单的砖混和框架结构变的日趋复杂和多样。这样,对结构工程师和施工人员的要求也就在不断的提高。因此,不断的发现和改进房屋结构设计和施工中的新问题可以使建筑更加安全、适用和经济,这便成为结构工程师和建造师面对的重要问题之一。

二、结构设计方面的问题

1、基础设计方面

1.1、我认为一栋建筑物的设计,基础的设计是最为重要的。基础不仅是建筑的安全之基,而且投入巨大,其往往可能会占到整个建筑投入的三分之一或更多。而且建筑物基础的工作环境复杂,设计前和工程完成后人们都难以完全掌控。因此基础的设计必须要引起所有结构工程师高度的重视,要做到合理、经济且安全适用。有的结构工程师单凭地基承载力这一数据就确定和设计了基础,还有的结构工程师盲目地认为只要把地基承载力的数值取得小一些就万无一失了。甚至有的结构工程师因无正式的地质勘察报告,就仅仅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就进行了基础的设计。我认为这是不全面,也是不安全的。我觉得设计人员必须以地质勘察报告为依据,仔细分析地质勘察报告所提供的各地层信息及该建筑物周边的情况,统一考察多方面的因素后方可进行基础类型的确定和设计。

1.2、有的建筑物是坐落在软弱地基土上的,为了减少房屋的沉降,可以采用换土垫层法进行对软弱地基的处理。但有的结构工程师没有进行垫层宽度和厚度的计算,就只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,这样既不安全也不经济。

1.3、所有建筑物基础的设计都是根据柱、梁及基础所受的荷载来进行计算的。根据规范规定,在计算基础时,柱、梁和基础所受的荷载按要求乘以折减系数进行折减后再进行基础的设计。但有的结构工程师对梁、柱和基础所受的荷载未按规范要求乘以折减系数就进行了基础的设计,从而造成基础的偏大、不够经济。

2、框架柱截面高度设计过小

在一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支。所以一些结构工程师为了图受力分析方便,就故意把柱子的截面高度设计的很小,使梁柱的线刚度比加大。这样就可以把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。这样做忽略了梁柱间的刚接作用,再加上柱的截面高度很小,截面的配筋也相对较小,在承受地震作用的时候,造成柱子端部将先于梁端出现塑性铰,随后在该处就出现了裂缝。这种做法虽然使结构受力分析变的简单,但却违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则,给房屋的结构埋下了隐患。不但影响了房屋的耐久性,而且产生的裂缝也会引起使用者的恐惧心理。更为严重的是,这样的结构一旦遭遇地震作用,很可能会造成建筑物倒塌的严重后果。

3、在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架

现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别进行计算,各方面的地震作用应由该方向的抗侧力构件来承担。也就是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有着同样的重要性。但一些结构工程师只注意了横向框架梁的的设计,而纵向的框架梁他们就按普通的连续梁来进行设计。这样就造成了梁柱的节点和框架梁中的纵筋和箍筋的配置不满足框架的构造要求。

4、悬挑梁的梁高设计的过小

现在的建筑物很多都讲究立面造型简单干净,不喜欢在建筑物的立面上看见框架柱。因此很多建筑物都大量的采用了悬挑梁,例如阳台、雨棚等等。可有的结构工程师往往只注意了对悬挑梁的强度和倾覆进行了验算,却忽略了对悬挑梁挠度的验算。这样算出来的悬挑梁的高度往往会比实际要求的梁高要小。而悬挑梁的梁高选用如果过小,就会引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,由于混凝土的徐变,悬挑梁挠度随时间的推移不断加大,梁的变形就会引起梁板出现裂缝,而裂缝的宽度也会随着悬挑梁变形的加大而加宽,从而影响了房屋的正常使用。这样的结构在竖向地震作用下很容易发生脆性破坏,失去承载力而造成断裂。

5、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。由于边梁上所受的荷载相对来说一般比较小,而且也不能算做是结构设计中最重要的部分,因此往往会被较多的结构工程师所忽视。他们为了受力分析方便,把实际应为连续梁的边梁按简支梁进行设计,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。当室外环境温度变化时,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,使梁承载力降低,直接影响了使用安全。

6、楼板设计中常见的问题

板是建筑物中一个重要的结构构件,它的作用是将楼面和屋面上的荷载传给其周围的墙或梁上。所以楼板设计的是否安全必然会直接影响梁、墙、柱等构件的安全与否。楼板设计中常见的问题有如下几个:

6.1、有的结构工程师为了计算方便或因对板的受力情况认识不足,简单地将双向板作为单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致板的一个方向配筋过大,而另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。

6.2、在许多建筑物中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,因此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,再进行板的配筋计算。但有些结构工程师错误地将隔墙的总荷载除以板的总面积。另外,板上隔墙顶部常采用立砖斜砌,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,从而导致了板顶出现裂缝。

6.3、双向板在两个方向均要受力,由此双向板跨中的正弯矩钢筋是纵横叠放的,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要比短向的有效高度小一个d。

三、施工方面的问题

1、忽视结构形式对施工的要求

框架结构的建筑物,应是先浇筑好柱、梁、板后再砌筑墙体,墙体为填充墙;砖混结构的建筑物,应是先砌筑好墙体后方可进行构造柱和圈梁的浇筑,墙体为承重墙。而有的施工单位完全混淆了两种结构的施工顺序,有的框架结构的房屋,施工单位将填充墙与框架柱交接处也砌成了马牙槎,而有的砖混结构的房屋,施工单位在承重墙与构造柱交接处又不留马牙槎;甚至还有的施工单位为了省模板,将框架结构的建筑物先砌筑砖墙,后浇筑柱和梁。

2、忽视沉降观测点

沉降观测是用来检测房屋的基础是否能够承受建筑物荷载的一个重要参数,这对一个建筑物来说是非常重要的。可很多施工单位对这点都不够重视。很多建筑物沉降观测点的数量都不足甚至是被绿化所覆盖,更有的施工单位根本就没有在建筑物上设置沉降观测点。这些都很不利于对建筑物今后的观察。

3、砖砌体的砌筑问题

很多建筑物砖砌体砌筑的不够理想,砌筑砂浆不够饱满、有灰缝、通缝,甚至空缝等现象。这些看是细小的问题,其实会造成建筑物的整体性和稳定性变差,对建筑物的外粉刷和防渗都有可能产生负面的影响。

4、楼梯方面

很多建筑物的楼梯都存在着楼梯栏杆高度不足、楼梯立杆间距过大和顶层楼梯水平段翻边未做这几个通病。这几条在规范中都属于强制性条文。若不能达到规范的要求,则会对今后建筑物在使用过程中用户的安全造成隐患。

5、大洞口上设置过梁问题

规范规定,洞口宽度尺寸大于300mm的,洞口上均需要设置过梁。这条规范其实很多施工单位都没有实施,特别是在一些配电箱处。很多施工单位认为配电箱的宽度不大,只有几十公分,可以省略混凝土过梁,或仅仅只放了几根钢筋在配电箱洞口上后就开始在上面砌筑砖墙了,甚至有的施工单位连钢筋都没放就直接将砖墙砌筑在配电箱上。这些都是违反了规范规定的。这样随着时间的推移,建筑的变形积累,可能造成配电箱的过大变形,则会影响配电箱今后的使用。

四、结语

结构设计和结构施工是土建中两个最重要的环节。作为结构工程师,需要有扎实的结构理论知识和严肃认真负责的工作态度;作为建造师,需要有丰富的施工经验、过硬的施工技术和认真负责的工作态度。只有这样我们才能从根本上消除建筑物质量的隐患,建造出更安全更经济的建筑。

参考文献:

常见的结构设计范文6

【关键词】安全;结构抗震;承载力

1. 地基与基础方面

1.1多层房屋建筑无地质详勘报告,仅仅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就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构方宁设计,仅凭地耐力这一数据是不完全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容许值取得小一些就认为成无一失了。

1.2采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。

1.3民用建筑中柱,梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范舸用荷载乘折减系数计算其荷载值,因而荷载值准确。

2. 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用

在砖混结构中,构造不但能够提高墙体的坑剪能力,而且构造柱与圄梁联结在一起,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,构造柱经常被作为承重柱使用,这种作法将引起以下几个问题。

2.1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彻底的拉结和约束作和,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,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。

2.2构造柱一般生根于地圈梁中,没有另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯部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被出现裂缝。本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。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下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足,方可在梁下布置构造柱。

3. 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。一些结构设计得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(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支)。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。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,从而柱子而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,这样的结构一理遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

4. 在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架

现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震和用应由该方向的抗侧力构件来承担。说是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以于非抗震设计,而纵向地按普通的连续梁进行设计,梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法不答合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。

5. 悬挑梁的梁高选用过小

设计者往往只注意了对梁的强充和倾覆进行验算,而忽略了对梁手挠度的验算。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。挑梁的变形引起梁板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的回大而加宽,影响了房屋的正常使用。据笔者观察,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。受支座附近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,此时梁已接近破坏,当为托墙挑梁时,梁过大的挠度引起梁上境况体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿斜向延伸,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。

6. 连续梁按单梁进行设计

这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计得的重视,左图受力分析方便,设计得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,梁承载力降低,直接影响了使用安全。

7. 楼板设计常见问题

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。

7.1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。

7.2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砌顶紧上部分的楼、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。

7.3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)。有的设计得为图省事或对板受力认识不足,而取两上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,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。

总之,我们设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行,才得以从根本上消除设计质量的隐患。

参考文献

[1]林同炎,S.D.思多台斯伯利,结构概念和体系,建筑工业出版.