浅析建筑结构设计一些问题论文_陈德英

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摘要:随着经济的发展人民生活水平的不断提高,对建筑的使用不断提出新的标准,对结构设计也提出更高的要求。而结构设计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。作为设计人员,要掌握结构设计的过程,保证设计结构的安全,还要善于总结工作中的经验。

关键词:建筑;结构设计;原则;注意问题

一、建筑结构设计坚持的基本原则

现阶段我们对建筑提出“三水准设防目标”(小震不坏,中震可修,大震不倒),概念设计应贯穿整个设计过程。

1、抓大放小,重概念轻精度。在日新月异的发展中,建筑师会提出很多奇怪各异的布局及造型,而结构设计就要满足建筑要求的前提下发挥创造,让不规则的建筑变成规则以达到概念设计的要求;如凹凸建筑可通过分缝变成规则的结构体系;调整局部建筑布局,让不落地剪力墙变成落地等。建筑体型的规则程度是建筑与结构不断协商调整的产物,在二者间寻找最佳方案,是一个化繁为简的过程,不能过于追求细部结构的构造而忽略了整个体系的把控。

2、刚柔并济。科学的建筑结构体系需要坚持刚柔并济,结构太刚其变形能力差,若建筑受到巨大的破坏力时,则应具备的承受的力更大,经常会发生局部受损以至于全部毁坏;而太柔的结构尽管能够限制外力,但经常因为变形过大而难以正常运用,让使用人恐惧。

3、层层设防。安全的结构体系在设计过程中必须要层层设防,尤其是当灾难发生时将会在抵抗外在破坏中发挥有效作用。若仅仅将抗风险的希望都集中寄托在建筑的某一个构件上,这将是一场悲剧。对容易遭受偶然作用影响区域增加冗余约束,如多肢墙好于单片墙,设置结构缝,控制可能发生连续倒塌的范围等等,这些都是层层设防的设计思路的重要表现。

二、建筑结构设计的具体原则

建筑结构设计的目的在于确保建筑物的安全性与实用性,在实际设计过程中应遵循以下几个方面的原则:

第一,重视构件关键部分。建筑结构设计过程中,应当遵循强剪弱弯、强柱弱梁、强节点弱杆件及强柱根等原则。对于建筑结构体系而言,其包括的组件有很多种,而且每一个组件结构作用也存在着较大的差异性,一些组件在使用中有着重要的作用,一些组件则起着辅助性的承重作用。当建筑遭受到突然的外力作用时,各组件通过协作发挥其整体作用,从而降低破坏程度。对于某些重要构件,其破坏可能引起整个建筑的倒塌,故应对这些构件及节点进行中震、大震设计,提高其安全储备。

第二,结构中设置多道防线。建筑结构中的安全体系采用的是多层防线设置方式,当建筑结构遭受破坏时,内部结构通过共同的合作可减小破坏程度。如果只依靠某个构件实现结构的承载,则建筑的安全系数就会更低。可设置耗能连梁的抗震墙结构、框架-抗震墙等,避免采用抗震能力较低的柱-抗震墙结构、单跨框架结构等。

第三,保证结构中节点的延性。在建筑结构中,节点为建筑的稳固性提供有力的保障,节点的分布较广,几乎涵盖了结构中的每一个环节。在以往出现的建筑结构的变形和倒塌的事故中,节点遭受破坏是重要的原因之一。因此在进行结构的设置过程中就要保证节点和结构能够有着较高的强度和延性,对性能化设计提出要求:高承载力低延性或低承载力高延性。

保证结构中节点的相通就要对外力在结构中的受力分配进行有效地解决,在各个构件中分配到的力量要在构件的强度能够承受的范围之内,减少在结构中出现不合理的应力集中,保证结构的静态平衡性。保证节点的相通目的就在于保证结构能够保持原始的状态,如果力量不能够得到有效传递,各个构件之间的平衡状态就会受到破坏,内部结构也会产生变化。在设计时,设计者要做好充分的协调工作,保证各个不相关的构件在进行共同使用的过程中能够保持自身的常态。

三、建筑结构设计的一些建议

1、提高设计质量,具有施工的可行性。第一,制定合理设计周期、建立工程设计各级行政和技术人员责任制,工程设计签字制度统一规定,提高自身素养和责任心。第二,推行工程设计过程咨询和强化设计审查。在设计期间,把握施工可行性,不能天马行空、随意而作,不合理的构造反而会影响建筑本身安全;在施工过程中,紧密与现场联系,做好设计交底,把设计意图准确告知;在建筑竣工后,应做好阶段总结,了解新的施工工艺,与时俱进。

2、多专业协调工作,防止不必要的专业交叉,留下施工隐患。如对于大范围无地下室建筑进行基础及地梁设计时,应与各专业做好协调,特别是给排水专业。当排水管从上部穿越楼板到首层后,通过地面埋管及放坡等措施通往室外,此时应注意基础及地梁的埋置深度,以免二者发生冲突而无法安装。

3、对软件计算结果必须核查,不能全信。如有一个多层公建项目采用某软件计算,其中有一条走廊三~天面层为倒L型悬臂结构,如图(一)所示;经计算,轴C处结构柱经软件空间分析计算弯矩(工况为:1.0恒载+1.0活载,下列同)如图(二)所示。经分析,该结构柱平面外无支撑,应按悬臂柱考虑,在层间不可能有反弯点存在,软件计算有问题。取一品框架复核,所得结构柱弯矩应为图(三)所示,故图(二)计算有误。在软件不断发展更新换代的今天,作为设计人员更应有自己独立判断和专业知识。

5、关注整体抗浮的同时,也要重视局部抗浮。现阶段,建筑的整体抗浮已得到设计人员的足够关注;但工程中却经常出现承台漏水、地下室顶板柱头开裂、顶板变形过大等等工程问题,大部分原因对局部抗浮不够重视的造成的。对于纯地下室,可以通过筏板加宽加大配重,采用抗拔桩、抗拔锚杆等措施增加整体抗浮能力;当某个柱子抗拔措施不足时,会造成该区域上浮、变形、开裂,这是我们需要警惕的。又如,某露天深水游泳池项目采用筏板基础,通过筏板外扩增加覆土重量来平衡地下水浮力,设计人员通过整体计算恒载与土配重抗浮稳定系数达到1.3,满足设计要求;且本项目施工时为冬季,施工后放水营运,项目一直运行良好。但在一个雨季的时候,甲方放水清洗游泳池并空置了几天,发现泳池中部的底板起拱且板面伴有裂缝;后经现场勘察,翻阅相关资料判断为局部抗浮不满足要求,造成底板承载力不满足要求。此事告诫我们在把握整体的同时,局部也要得到足够的重视。

结束语:

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑也提出了更高的美观和使用要求。在此过程中更应发展先进设计理论,加强先进技术的应用,辩证地看待结构问题,从概念设计入手,发现问题,解决问题,使建筑更加安全、适用。可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。

参考文献:

[1]朱炳寅. 建筑抗震设计规范应用与分析(第二版)

[2]姜牛.建筑结构设计中应注意的问题浅析2017.06.

[3]卢怀江.浅议高层建筑结构的若干关键设计2016.02.

论文作者:陈德英

论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期

论文发表时间:2019/7/5

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