房屋结构设计论文范文

时间:2023-03-18 11:19:10

房屋结构设计论文

房屋结构设计论文范文第1篇

【关键词】房屋;结构设计;对策

中图分类号:TB482.2 文献标识码:A 文章编号:

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.

[2]郑建辉.论房屋结构设计常见问题分析[J].广东科技,2007,03:41-42.

[3]孟凡慈,徐艳华.房屋结构设计的常见问题分析[J].科技致富向导,2011,27:286+330.

房屋结构设计论文范文第2篇

关键词:工程能力;培养;教学改革;课程

Reform and practice on course of building structure design facing engineering ability training

Liu Jianping, Jia Zhirong, Shi Jun

Shandong university of technology, Zibo, 255049, China

Abstract: College students' engineering capacity cultivation of higher engineering education is the important part. Articles combining CDIO engineering education concept, to building structure design course students' engineering capabilities in the process of teaching and improving students' creativity as a starting point, from reforming course system, optimization of teaching contents, improving teaching methods, strengthening practice teaching, attention to teacher training for project explores ways and means of building structure design course construction.

Key words: engineering capacity; training; teaching reform; course

重视学生工程能力的培养已成为世界各国高等工程教育的共识和趋势。CDIO是国际上先进的教育教学理念,也是近年来国际工程教育改革的最新成果。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[1]。随着现代科学技术的学科交叉、渗透与综合,现代工程的社会性、复杂性、实践性、创新性等特点更加突出。土木行业的发展对人才的素质和创造能力提出了越来越高的要求。在这样的环境下,如何以工程能力培养为主线,进行教学改革,调动学生学习的积极性、主动性,重视学生的个性发展,提高学生的创新意识和探索精神,是值得我们深入研究的课题[2]。

房屋结构设计是土木工程专业建筑工程方向的专业课,是混凝土结构基本原理的后续课程,在土木工程本科培养计划中有着举足轻重的地位。该课程内容包括绪论、梁板结构、单层厂房结构、多层框架结构和砌体结构等五部分,内容丰富,理论性、实践性和综合性强,从改革课程体系、优化教学内容、改进教学方法、加强实践教学、重视教师工程能力的培养,尤其是注重学生工程能力的培养等方面探索了房屋结构设计课程建设的途径和方法。

1 面向工程实际,改革课程体系

基于CDIO培养大纲要求,以强化学生工程素质和创新能力培养为主线,按照房屋结构设计课程知识的内在逻辑结构,将房屋结构设计课程的教学分为结构概念设计、结构分析、结构设计和新结构新技术四大模块,对其知识模块进行优化组合。将土木工程传统知识与最新技术进展相结合,将专业知识与现代信息技术相结合,将书本知识与教师的科研成果相结合,将基本概念与工程案例教学相结合。同时,对课程设计、生产实习、毕业设计和课外实践教学等环节,按“分阶段、递进式”模式进行了研究和改革,形成了“多模块、多类型协同发展”的课程体系。

2 优化教学内容,增强工程意识

CDIO教育模式重视培养学生的工程能力,因此知识的连贯性、承接性和互补性变得非常重要,在教学中要紧贴工程实际,优化教学内容,适时、适量地补充新技术、新方法、新规范、新标准等,充分体现教学内容的适应性和时效性。

2.1 整合教学内容,优化知识结构

在教学中以“结构布置―计算简图―截面设计―构造处理―施工图绘制”为主线,避免重复,重讲概念、讲思路、讲动向,剔除或减少与力学、高层房屋结构设计等课程内容重复或相近的成分。如框架结构的内力计算方法(分层法、反弯点法、D值法)、肋梁楼盖结构连续梁按弹性理论的内力计算方法、单层厂房排架结构的内力计算方法,其基本的计算方法在结构力学中已经学习,再将理想状态下的力学方法引入具体的结构中来,需要一个过渡和熟练应用的训练。因此,将此内容安排在房屋结构设计课程中,只讲计算要点,过程不重复,遇到建筑抗震设计、高层房屋结构设计等此类问题,就可略去不讲。

2.2 教学内容与现行规范相结合,注重知识的融会贯通

作为一个土木工程师,必须掌握国家的有关规范、规程。本课程的教学涉及了混凝土结构设计规范、建筑结构荷载规范、建筑地基基础设计规范等,学生学习本课程的基本原理有助于理解这些规范。因此,教学中既要对结构设计方法进行重点讲解,又要介绍规范条文,引导学生对规范条文在理解的基础上灵活运用,培养学生正确运用规范的能力。

2.3 加强概念设计内容,注重学生概念设计能力培养

结构概念设计不是某种具体方法[3],它贯穿在结构设计的整个过程中,包括结构方案的选定和布置、荷载传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判断和加强以及承载力和结构刚度沿高度的均匀分布等,它是结构工程师的基本功。一个合理的结构设计往往是结构概念设计、结构计算分析、构造措施三部分内容的有机结合,概念设计是结构设计的灵魂。因此,教学中应重视概念设计,引导学生从整体上把握结构布置和细部构造的关系。

2.4 增设新结构、新技术模块,拓宽学生的工程视野

从CDIO的角度上改造房屋结构设计课程的教学内容和体系设置,除了要大力加强课程间的横向联系和交叉综合外,还要考虑根据房屋结构设计课程的工程应用背景,增设新结构、新技术教学模块作为该课程的延续和深入,如增加了现浇混凝土空心楼盖、混凝土叠合箱网梁楼盖、新时代下的办公建筑、商业建筑、多功能综合建筑的概念设计等新技术专题,并给出相应典型实例,既提高了学生的学习兴趣,又拓宽学生的工程视野。

3 改进教学方法,培养工程思维能力

3.1 基于工程实际的案例教学

在教学中将大量的工程图纸、图片和资料引入课堂,在教学中增加工程因素、工程内容,使理论知识具体化、实体化,培养学生工程意识和工程思维方式。同时,介绍国内外典型的建筑结构设计实例,开展课堂讨论,引导学生积极参与,主动学习,通过多方案比较解决问题,提高学生主动学习能力、交流能力和创新能力。

3.2 基于项目的“做中学”教学方法

在课程教学过程中,全面探索基于项目的教学方法,采取以问题为导向,以大作业、课程论文、文献综述报告等为载体的探索式学习模式,培养学生从工程全局出发,综合运用多学科知识和工具解决工程实际问题的能力,培养学生的自学能力、创新能力、动手能力、协作能力和探索未知的能力。

3.3 基于问题的启发式、讨论式和讲评式教学

积极实践启发式、讨论式和讲评式的教学方法,注重发挥学生在教学中的主体地位,调动学生学习积极性、主动性和创造性,按照“提出问题、分析问题、解决问题、结论和讨论”的思路,组织课堂教学[4]。

4 加强实践教学,强化工程能力培养

4.1 将CAD/CAE软件引入实践教学中,提高学生计算机软件应用能力

实践教学环节是培养学生综合素质和工程实践能力的重要阶段,在课程设计、毕业设计阶段,开展专项训练和引导,培养学生综合运用专业基本理论和基本技能,使学生受到结构工程师所必需的综合训练,如查资料、结构方案布置、结构分析、结构施工图绘制等,并将PKPM,天正建筑CAD,ANSYS等CAD/CAE软件引入课程设计、毕业设计、课外科技活动中,提高学生工程素质和计算机软件应用能力。

4.2 搭建结构设计大赛平台,提升学生工程实践能力与创新精神

积极引导学生参加学科前沿讲座和学术交流活动,不断开阔视野,激发学习兴趣,增强活力;鼓励学生积极参加结构设计大赛、大学生创新立项等第二课堂活动,培养学生的工程意识、科学思维、合作精神、实践能力、创新能力。

4.3 通过参与教师的科研项目,提高学生研究问题的能力

学生参与教师科研项目,是我们培养学生应用能力和创新意识的另一有效途径。通过把在课内实践性教学环节中表现出研究兴趣和潜质的学生组织起来,有针对性地指导他们参与教师科研课题的研究,进一步培养他们研究问题的能力,提高他们的创新意识。

5 重视教师工程能力的培养

教师工程素质的高低是工程教育成败的关键因素之一。课程组每个青年教师都制定了相应的培养计划,实行指导教师责任制,青年教师通过组织、指导学生的设计竞赛、课外科研及其他实践性环节,使自身的知识面得以扩大,并提高了工程实践能力;积极鼓励专业教师取得相关的执业资格证书,在理论知识达标的基础上,检验教师工程实践能力是否达标;鼓励教师到国内相关行(企)业参加工程实践、科技开发或兼职,在搞好技术服务的同时使得自身的工程实践能力得到提高。

6 基于注册考试制度的试题改革

土木工程行业已实行注册师执业制度,结合国家一级注册结构工程师专业考试大纲要求[5],本课程考试中,试题题型、覆盖率接近注册工程师考试试题,且大幅度增加连锁计算题、综合概念题的比例。比如混凝土结构的设计,涉及计算简图、内力计算、内力调整、内力组合、正截面承载力计算、斜截面承载力计算、钢筋直径、间距、根数等构造要求的确定等方面,每个题目涉及内容广泛,需要综合知识和技能,注重对学生综合能力的考察。

7 结束语

房屋结构设计课程在土木工程专业本科生工程能力的培养中起着至关重要的作用,通过以上各种途径的教学改革,激发了学生的学习兴趣,使学生在理论知识、综合应用、工程能力等方面得到了很好的训练,提高了教学效果。

参考文献

[1] 郝智秀,季林红,冯涓.基于CDIO的低年级学生工程能力培养探索―机械基础实践教学案例[J].高等工程教育研究,2009,5:36-40.

[2] 吴鸣,熊光晶.以工程能力培养为导向的桥梁工程教学改革[J].广东交通职业技术学院学报,2010,4:83-86.

[3] 谢群,胡伟.将概念设计融入高层建筑结构教学的必要性与方法[J].高等建筑教育,2008,3:70-73.

[4] 韦爱凤,付赣清,管民生.高层建筑结构抗震与设计课程教学改革与实践[J].广东工业大学学报:社会科学版,2010,7:130-134.

房屋结构设计论文范文第3篇

论文摘要:本文主要针对当前房屋建筑结构设计中一些常见却又常被人们忽视的错误进行了剖析,指出了错误的原因和后果,并给出了一些设计建议和构造的要求。

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.

[2]戴国莹,李德虎,建筑结构抗震鉴定及加固的若干,建筑结构,1999(4).

房屋结构设计论文范文第4篇

Abstract:By combining with the earthquake disaster experience of the multi—story masonry houses,the paper from the layout of the longitudinal a wall and the design of seismic joints,explores some aspects in the structural system for the seismic design of the multi—story masonry

houses,so as to achieve the purpose of improving the seismic capacity of the masonry houses.

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)

[3] 康兆光 校舍建筑抗震能力分析与结构改造加固[期刊论文]-建筑 2010(4)

[4]周乃武.王群汶川大地震中四川民居抗震能力分析与重建建议[期刊论文]-吉林农业2009(10)

房屋结构设计论文范文第5篇

一、课题的来源、目的意义(包括应用前景)、国内外现状及水平

1)课题的来源

根据指导老师布置的《浙江大学毕业设计(论文)任务书》。此次毕业设计来源于工程实际:南方某市沿街道地段新建一旅馆;地基面积80m×60m=4800m2。

2)目的意义

目的:此次毕业设计资料来源于工程实际:南方某市沿街道地段新建一旅馆,通过毕业设计全面掌握建筑结构设计、结构设计图、建筑施工图及施工图概预算的原理,编制施工组织是设计和概预算;

意义:1、巩固本人三年来在校期间所学的基本理论和专业知识;巩固、深化、拓宽所学过的基础课程、专业基础课和专业课知识,提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力;以及锻炼自己画图、识图能力;

2、解决土木建筑工程设计中各方面问题所需的综合能力和创新能力,达到初步了解与掌握一个建筑方案设计和结构工程的实际工作内容和设计工作的方法与步骤;

3、充分理解和正确掌握多层房屋结构的受力特点和内力分析计算方法,熟悉建筑及结构设计方面相应的规范和规程,以及掌握方案设计和结构设计软件中天正及cad的性能及其操作使用方法。

4、通过毕业设计全面掌握建筑设计的基本原理,绘制建筑结构施工图.全面掌握建筑中旅馆设计的基本原理、功能组合,完成一栋建筑的结构设计,绘制建筑结构图和建筑施工图,并进行相应的机构布置.。

3)国内外现状及水平

国内:基础国内一般采用人工挖孔桩基础:人力消耗较大,比较落后;在机械挖孔方面技术比较先进,但是推广面较窄;主体结构施工方面,大多是采用钢筋砼,在帮扎施工上,手工施工较多;砼浇筑技术在国际上比较先进的,商品砼浇筑方便、简洁;砌体结构施工与国际接轨,采用人工砌筑;但是在脚手架的安装方面采用折叠式里脚手架,安全稳定,转运灵活方便;防水工程普遍采用改性沥青防水卷材柔性防水。

国外:德国建设矿井井筒采用7层防水工艺,即混凝土、砌块、沥青石渣、不锈钢板、沥青石渣、砌块、混凝土。造价是中国自防水井筒工程4-5倍。瑞典、加拿大在渗水环境中锚喷,采用放水支护法,用钢丝和橡胶制成半圆型胶管,用粘结剂粘在渗淋水处,/tuijiankaiti/排至基础面盲沟,在管外锚喷,把管埋在喷层之内,喷层是外混凝土内部流水的现状。日本多采用改性水玻璃——水泥浆等,有计划的设计压力、输浆量、封水效果等。俄罗斯采用粘土浆,无约束注浆法施工,即不设计压力、输入量,只是把设备安好,一直注,什么时候压不进浆则停工,无帷幕防区,工期长,治水率低。

二、课题研究的主要内容、基本要求、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施

主要内容:建筑方案设计、建筑技术设计、建筑结构设计、施工组织设计

基本要求:每人独立完成毕业设计全部任务,要求每人完成一套建筑结构设计施工图和相关的建筑说明及结构计算书,编制施工组织设计,严禁抄袭。

①建筑结构施工图要求:图幅采用2号图纸,比例:1:100(节点详图,构件配筋图除外)

②建筑结构施工图表达方式:采用cad绘制,打印成图.

③图纸装订:按设计说明,建筑施工图,结构施工顺序装订.

④设计资料装订:论文建筑设计说明,机构计算书,施工组织设计文件一并严格规范要求成册.

⑤图纸的内容标注必须规范符合制图标准.

方法:1、采用砖混结构。

2、从设计的功能上根据现代旅馆的设计要求,根据现代人的生活物质条件的提高,设计多种多样住宿环境,以满足不同人的住宿要求。

准备采取的措施:通过课题研究,收集必要的原始数据和勘测设计资料,综合考虑总体规划、基地环境、功能要求、建筑经济以及建筑艺术等多方面的问题,进行设计并绘制成图纸。

四、总的工作任务,进度安排以及预期结果

1)工作任务

独立完成该旅馆的建筑结构设计,为保证设计的准确性,方便与下步工作的顺利进行,在实际工作过程中进行检查,并在每项进度安排中进行对该项的总体检查,达到预期结果。

2)进度安排

2007年3月12日-2007年3月19日完成开题报告,建筑方案设计

2007年3月20日--2007年4月4日建筑技术设计

2007年4月5日--2007年5月5日建筑结构设计

2007年5月6日--2007年5月22日施工组织设计

2007年5月23日—2007年5月底毕业设计资料整理归档,准备毕业答辩资料

3)预期结果

1)全面掌握建筑结构设计的基本原理。

2)掌握普通旅馆的结构设计与施工设计。

3)绘制施工平面图。

4)熟悉相关软件:cad、天正、神机妙算等

房屋结构设计论文范文第6篇

关键字:砖混房屋结构;抗震;设计

Abstract: the multi-layered brick houses in our country at present is most widely in building an architectural form, it has the material convenient, simple construction and time is short, the cost low characteristic. Vibration resistance for housing construction structure design is an important factor should consider when, this paper mainly discusses the multi-layered brick building structure in the seismic design process should be noted.

Keyword: brick building structure; Seismic; design

中图分类号:TU973+.31文献标识码:A 文章编号:

砖混房屋结构是目前我国多层建筑中应用最广泛的建筑形式,据统计,我国民用住宅建筑中有90%以上是采用这种形式。因砖混结构选材方便、施工简单、工期短、造价低,因此在农村地区,几乎所有的房屋都采用砖混结构这种建筑形式。砖混结构是指采用粘土砖和混合砂浆砌筑而成的建筑结构,属于砌体结构的一种。多层砖混房屋的建筑材料及连接方式是决定建筑抗震性能的主要因素。2008年5月12日,我国四川省汶川县发生了里氏8.0级地震。汶川地震是中国近年来破坏性最强的地震灾害,汶川地震中倒塌的学校大都是砖混结构,砌体结构材料的整体性差是导致校舍坍塌的主要原因。因此,在房屋的抗震设计过程中,我们主要是考虑建筑的整体性、抗剪能力以及结构的延性。根据现行建筑抗震设计规范、砌体结构设计规范,本人从事房屋建筑结构设计多年,我认为,多层砖混房屋抗震设计应注意以下几个方面。

一、科学合理布局建筑的平面和立面

建筑平面和立面的设计是房屋设计中的基础内容。抗震设计中,建筑平面和立面应该遵循简洁、规则的原则,要保持结构质量中心和刚度中心一致。如果房屋的平面和立面设计不规则,那么建筑的结构质量中心和刚度中心不重合。一旦发生地震,由于地震产生的扭转效应,这样会加大地震的破坏力度。对于体型不规则的房屋,结构设计时我们要注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。设计的时候,应该尽可能的降低房屋的重心,不能采用错落的立面。虽然按照人们的习惯,建设设计的造型应该力求新颖,但是考虑到抗震设计要求,通常建筑设计不应采用严重不规则的设计方案。对于体型复杂,平面又特别不规则的建筑,我们通常将建筑布局分割成几个相对规则的小单元,然后在适当的部位设置防震缝。在实际的建筑设计中,在满足使用功能要求的前提下,设计师应尽可能的兼顾建筑造型,使建筑的平面和立面尽可能设计得比较规则、简洁,从而提高房屋建筑的抗震性。

二、房屋的总层数及总高度不应该超限值

实践证明,砌体房屋的总层数与它的地震程度成正比,即房屋的总高度越高,那么发生地震时,它的破坏性也越大。因此,在建筑的设计过程中,我们要适当控制建筑的高度设计。我国多层砌体房屋的总高度及层数应满足现行建筑抗震设计规范(GB50011—2001),见表1:

建筑每增加一层对底部的倾覆力矩就会增大,如果倾覆力矩过大,就会使底部墙体产生过大的压力或剪切力而被破坏。因此,减少房屋层数是抗震性设计的有效途径之一。

三、增强房屋的刚度及整体性

多层砖混房屋结构的抗震性设计主要是考虑空间刚度结构体系的整体刚度和整体稳定性。楼板要有较大的水平刚度,尽量采用现浇钢筋混凝土楼板,不宜采用预制楼板。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖是目前应用最广泛的抗震构件,具有整体性好、水平刚度大的优点,而且可以消除滑移、散落等问题。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖可以增加房屋的整体性、增大楼板的刚度。而且采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖设计后,对平面上墙体对齐的要求也可以适当放宽。因为砌体结构是以剪切变形为主的,这种情况下,层间变形是我们可以控制的。较强的楼板及屋盖还是良好的荷载传递的良好构件,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用。总之,现浇楼板及屋盖是一种较理想的抗震构件,能够提高房屋结构整体的稳定性,从而提高抗震性能。

四、合理布置纵墙和横墙

纵、横墙体是多层砖混房屋的主要承重构件,合理布置纵、墙体是提高房屋抗震性能的有效途径。多层砖混房屋的纵、横强体的应布置均匀,使得纵横墙共同承担房屋的重量。上面我们已经说到了抗震性能的高低取决于房屋空间整体刚度和整体稳定性。但是我们看到农村地区的许多多层砖混房屋大多采用纵墙或横墙承重,非承重方向的约束墙体少,这样的房屋空间刚度和整体性较差,抗震能力低。墙体布置时,我们应在两个方向适当布置纵横墙混合承重,这样一来限制了纵、横墙的侧向变形,对抗弯、抗剪都非常有利。我们通常采用纵墙贯通的平面布置方式,某些特殊情况下,纵墙不能贯通布置时,我们可以采用在纵、横墙交接的地方适当增设构造配筋,必要的时候还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋。

五、适当增加墙体面积与合理提高砂浆强度

历次震害表明,墙体面积越大,砂浆强度等级越高,多层砖混房屋的抗震能力就越强,因此,提高墙体面积和砂浆强度能够减轻地震的破坏程度。实验证明,若是6层砖混房屋,上面几层的地震作用较小,底下一层、二层的地震影响比较大,如果改变墙体的承载面积,如将部分的240mm宽的承重墙改为360mm,提高砂浆的强度等级,如将砂浆等级从M5体高到M10,则能够满足抗震要求。同样的,高层建筑也可以通过增加底部墙体面积和提高砂浆强度提高房屋的抗震性能。

六、有效设置房屋圈梁和构造柱

圈梁和构造柱是多层混转房屋一种有效的抗震措施。在多层砖混房屋中设置水平圈梁,可增加内外墙的连接,从而提高房屋的整体性。设置圈梁和构造柱以后,可以使楼盖与纵、横墙构成整体的箱形结构,尤其对于预制的楼板,可以增加预制板的稳定性,防止预制板的散落,使砖墙出平面倒塌的可能性大大降低,以充分发挥各片墙体的抗震能力。设计的时候,圈梁一般作为边缘构件,它对装配式楼、屋盖在水平面内有约束作用,可以提高楼盖、屋面的水平刚度。圈梁和构造柱一起可以限制墙体裂缝的开展,提高墙体的抗剪能力。我国现行建筑抗震设计规范(GB50011—2001)对构造柱的设置也有相关要求,见表2:

七、在合理位置的墙段内设置水平钢筋

在抗震演算过程中,多层砖混房屋的底层往往不容易满足抗震要求,因此,我们要采取适当的措施增强底部的抗震能力。

我们常采用的方法是在抗震力不够的承重墙内配置水平钢筋,使得地震力由砌体和水平筋共同承担。而且在墙内设置水平筋可以减少墙体的脆性,增加延性,从而提高抗震能力。实验表明,水平钢筋宜采用HPB235、HRB335钢筋,配筋率不应小于0.07%,也不宜大于0.17%,间距不应大于400mm;钢筋锚固长度不宜小于180mm。

八.其他措施

以上七个内容是多层砖混房屋建筑抗震设计总体时应该注意的总体方向,下面我们再介绍一些设计过程中要注意的细节问题。例如,多层砖混房屋的楼梯间应设置在每个单元中部,不能靠近山墙处,对于突出屋顶的楼梯间设计,构造柱应延伸到顶部与顶部圈梁连接。如果需要设置电梯,电梯对楼板有较大的削弱作用,布置时应尽量避开端角和凹角。房屋的局部尺寸应满足抗震规范的限值要求。

总之,地震是破坏程度极大的自然灾害,给国家和人民带来巨大的损失,我们要吸取汶川地震的教训,防患于未然,建筑设计必须考虑房屋的抗震性。本文从八个方面,对多层砖混房屋结构抗震设计过程中应该注意的问题进行了总结,仅供同行参考。

参考文献

[1]鲍雷T;普里斯特利MJN;;钢筋混凝土和砌体结构的抗震设计[M];中国建筑工业出版社;1999年

[2]谢礼立;马玉宏;; 现代抗震设计理论的发展过程[J] ;《国际地震动态》; 2003 第10期

[3]龚思礼;建筑抗震设计[M];中国建筑工业出版社;1994年

[4]刘伟庆;王曙光;;建筑结构隔震减震设计的现状与发展趋势[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年

[5]赵丽清;; 砌体结构房屋抗震设计[J];《山西建筑》;2007第5期

房屋结构设计论文范文第7篇

[论文关键词]高层建筑;结构特点;结构体系

我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

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。

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.

[2]GB50010-2002混凝土结构设计规范.

[3]吴景祥.高层建筑设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1987.

房屋结构设计论文范文第8篇

【关键词】建筑结构加固原因方法

中图分类号:TU8文献标识码: A

改革开放以来,我国建筑事业都有了很大程度上的发展,而近几年,我国自然灾害频发,尤其是地震,地震对房屋等建筑物的破坏非常的大,为了避免这些自然灾害的破坏,就必须对建筑结构进行加固。提高房屋建筑结构的刚韧程度,使其满足相关规范所允许的变形程度和裂开缝隙宽度的要求;提高房屋建筑结构的耐久性,以便改善使用功能。为了消除这类房屋建筑中的安全隐患,提高长期使用质量,在确信有加固价值的前提下,就应该对存在隐患的房屋建筑进行加固,其目的是提高房屋建筑结构构件的坚固程度,让其满足有关规范要求;本文就研究了建筑结构加固原因并提出了解决方法。

一、 房屋建筑结构加固的原因。

1. 在设计过程中使用的标准太低,不能满足用户对于房屋功能的要求。

2. 设计中出现概念性的错误,例如计算过程有误差、设计考虑不全面而出现缺陷等。

3. 由于施工水平和施工条件的限制,对于设计中的一些问题,只是通过改变参数等手段减少建筑的缺陷,根本问题并没有得到解决。或者建筑材料本身的质量就不够,在后期的使用中,建筑结构和建设构件出现问题,不能耐久使用。

4. 更改构件用途在施工中为了图方便,在某些位置使用的构件与标准不符,使得构件负荷超载。

5. 为了满足有些用途,建筑随便改造,改变了建筑原有的功能。例如增加房屋层数、增加房屋负载等。

6. 由于房屋所处的环境问题,构件或者结构的性能提前老化。最明显的例子就是木结构遭到白蚁破坏,使得结构的力学性能下降,而不得不对房屋进行加固。

二、 房屋建筑结构加固的主要程序。

1. 对存在隐患的房屋建筑进行鉴定。

2. 根据房屋现状及鉴定情况选择和确认加固方案。

3. 加固施工图设计。

4. 施工组织设计及审核。

5. 施工。

6. 验收。

三、 房屋建筑结构加固的基本原则。

1. 制定方案的总体效应原则在房屋建筑结构加固的方案制定时,不仅要考虑鉴定结论问题,还要考虑委托人或使用人要求和加固后房屋建筑的总体效应,包括形状、体量、造价、安全、工期、工艺以及施工的可能性等。要在房屋整体无损益或损益较小的前提下,消除房屋建筑结构或构件存在的隐患。

2. 加固材料的选用和强度取值原则。

3. 荷载计算取值原则。

4. 承载力验算原则。

5. 与抗震消防结合的原则。

四、 加固方法。

1. 增大截面法。这是将房屋建筑结构构件截面面积增大的一种加固方法,这种方法不仅能增加房屋结构构件的受力能力,还能改善结构构件刚韧性能。因此,被广泛应用于房屋建筑结构的加固。

2. 外包钢加固法。将房屋建筑结构构件的周围加上钢材的一种加固方法,这种方法主要有两种形式,即外包钢和湿外包钢。外包钢加固法虽然在不增截面面积的基础上可以提高结构构件的受力能力,但这种方法耗钢量较大,相对加固费用较高。

3. 预应力加固法。运用水平拉杆,下撑式拉杆或者组合拉杆,对房屋建筑结构进行加固的方法,这种加固方法是在不改变建筑使用空间的基础上提高房屋建筑结构构件的受力能力。这种加固方法效果好、经济,但对技术的要特别严格。

4. 改变受力体系法。这种加固方法是通过增加支点或托架的方法,从而改变受力体系的一种加固方法。增加支点能够减小房屋建筑结构构件的跨度,提高房屋建筑结构构件的受力能力,这种方法适用于旧式建筑的改造。

5. 外部粘钢法。这种加固方法是用具有强粘结力的粘合剂把钢材紧紧的粘在房屋结构构件外表面,钢材与结构构件共同受力而起到加固作用。这种方法的施工工期短、操作简便,结构构件加固后不会改变形状和空间。

6. 化学灌浆法。是采用专用设备将配置好的化学浆液灌入到钢筋混凝土结构构件裂缝中的一种加方法,灌入的化学浆液能很好的与混凝土融结,增加钢筋混凝土结构构件的整体性,这种方法能使结构构件的功能得到较大限度的复原。

7. 水泥灌浆法。采用专用设备将水泥压入房屋结构构件裂缝中,让其与墙体等粘合的一种加固方法。

8. 加固地基法。具体有基础加固、桩式托换、地基处理等方法,可视情况而定。一般房屋建筑结构的加固都比较复杂,不仅受到建筑物原本条件的限制,而且还受鉴定者的水平、鉴定结论准确程度、加固方案的选用、施工水平、施工条件等的制约。

五、 国内房屋建筑结构的运用。

这里仅谈一谈房屋建筑抗震加固方面。汶川地震后,房屋建筑抗震越来越被重视了,很多建筑都进行了结构抗震加固。国内采用的结构抗震方法主要是耗能减震,实践证明这种方法是有效的、可行的。采用这种抗震技术可以减少地震波对建筑物的冲击,能有效减少房屋建筑结构在地震作用下的损失,达到了房屋建筑结构加固的目的。这种抗震加固方法在具体的建筑物加固时不会对现有建筑物增加受力负担,而且不用加固基础,大大的降低了加固造价,缩短了建设工期,并且方便震后的房屋建筑的修复。耗能减震主要分为位移相关型和速度相关型,耗能减震器主要有粘弹性阻尼器和粘滞流体阻尼器、耗能器支撑可单独支撑,也可组合支撑。支撑形式有人字支撑、对角支撑、十字支撑等,如北京工人体充场就是采用粘滞流阻尼器与主体结构组合支撑进行抗震加固的。在进行建筑结构设计中基础埋深问题的解决控制中,应注意从高层建筑结构设计中建筑基础埋深设置要求标准的目的上进行分析考虑。在高层建筑结构设计要求中,对于建筑埋深的设置要求,主要是为了满足建筑地基变形与稳定性的要求进行制定的,以避免建筑地基埋深问题造成的建筑整体倾斜与建筑结构倾覆滑移变化。根据相关验证计算公式,通过实际地震作用大小假设计算后,可以看出上述建筑工程结构的抗倾覆与抗滑移能力远远大于设计要求标准,这说明该工程基础埋深设置是合理的,这主要是与建筑结构设计中,结构倾覆滑移变化不仅与建筑基础埋深有关,也与建筑结构的高宽比有很大的联系。

结语:综上所述,我国建筑结构存在以上问题,并且旧房加固对于节省资源、优化基建资金、延长房屋使用寿命具有十分重要的作用,对于缓解目前的住房面积紧张、能源枯竭、环境污染等问题具有重要意义。对于建筑事业的不例外,所以,加强对建筑结构加固方法的研究,对提高我国建筑的社会效益和经济发展具有重大的作用。只有成分了解了建筑结构加固的原因和方法,才能大力提高建筑质量,为人们的生活及日常事务提供安全保障。

参考文献

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房屋结构设计论文范文第9篇

[论文摘要]文章分析高层建筑结构的六个特征,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系摘要:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼摘要:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特征及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、平安适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特征

高层建筑结构设计和低层、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。其主要特征有摘要:

(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。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,仅和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,是和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功能,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

和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,和建筑高度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摘要:

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,假如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办法,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应和建筑的重量成正比,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,不仅功能于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震功能倾覆力矩大,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)概念设计和理论计算同样重要

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,但由于地震功能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和建筑、设备和施工密切配合,做到平安适用、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和平、立面布置方案,并注重加强构造连接。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。其结构体系有摘要: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摘要:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也轻易处理,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。

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

框架结构的适用范围摘要: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,可适合多种工艺和使用的要求,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”,剪力墙的主要功能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。

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,而且程度也较稍微,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征,而且可以使房间不露梁柱,整洁美观。

剪力墙结构墙体较多,不轻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,在地震功能下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不答应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、使用方便的特征,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反抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有摘要:

(1)框架—筒体结构。中心布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特征类似框架—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功能,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外形复杂的建筑中。

(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。

房屋结构设计论文范文第10篇

关键词:建筑结构设计;方法;问题

中图分类号:TU318 文献标识码:A

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。

7 结束语

我国经济的飞速发展,城市面貌日新月异,一栋栋高楼大厦拔地而起。随之各类房屋建筑功能的不断丰富,新颖的造型,致使工程设计越来越复杂。结构设计是个系统的、全面的工作。需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行始于足下,设计人员要从每一个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其它专业来进行设计。在工作中应事无巨细,应善于反思和总结工作中的经验和教训。

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