摘要:在建筑物整个系统中,房屋结构作为建筑物的“骨架”,其可靠性、安全性是建筑物有效抵抗重力、风力、地震力等荷载效应的重要保证,是房屋得以长期使用的基础。因此,对建筑物的结构进行设计和分析,是保证建筑安全性的必要手段。本文主要对于我国现阶段建筑结构设计中存在的问题,提出一些在设计过程中可以提高建筑安全性的具体策略。
关键词:建筑结构设计;建筑安全性;提高策略
近年来,国家和人民越发重视建筑的安全性。如果建筑缺乏安全性,将可能发生安全事故,危害人们的生命财产安全。而结构设计是保证建筑安全性的关键手段。所以,在设计过程中,设计者应重视结构设计对建筑安全性的重要作用,尽可能全方位、多角度地保证结构的合理性,从而提高建筑物的安全性。
一、建筑结构设计中的建筑安全设计
建筑结构根据结构破坏产生后果的严重性划分为三个安全等级(一级:重要的建筑物;二级:大量的一般建筑物;三级:次要的建筑物)及四个抗震设防类别(特殊设防;重点设防;标准设防;适度设防)。为此,建筑安全设计要求结构设计人员根据建筑的使用功能、地震分区、地质场地等条件确定建筑物的安全等级及抗震设防类别,选择合适的设防水准及可靠而经济的结构类型,依据现行的国家规范及行业规程,对建筑结构进行分析和设计,使之满足规范要求的各类安全设计指标。
二、现阶段在建筑结构设计中存在的问题
1.抗震设计中存在的部分不合理性
近年来,我国部分建筑物在地震灾害中出现倒塌、结构构件脆性破坏等问题。这在一定程度上反映了现阶段建筑结构设计中在抗震性能设计上存在不足之处。具体方面有:(1)平面特别不规则的建筑物没有设置抗震缝,没有考虑双向地震作用的扭转影响;(2)竖向刚度不规则的的建筑物没有设置薄弱层放大内力进行计算分析及采取抗震加强措施;(3)建筑结构中没有考虑强柱弱梁、强剪弱弯的设计概念;(4)对于建筑结构中短柱、角柱、转换柱、转换梁、细腰等薄弱部位,没有采取有效的抗震加强措施;(5)结构中构造柱、圈梁、轴压比、箍筋间距、配筋率、配箍率等抗震措施没满足规范要求等。
2.基础设计中存在的部分不合理性
建筑基础是房屋的根本,一旦基础出现问题,将会导致上部结构构件开裂破坏,严重时房屋倾斜、倒塌。在现阶段设计行业中,不少工程项目基础设计存在一定的问题。具体有:(1)地质勘察时,钻孔间距太大,不能全面准确地反映地基的实际情况和土性指标;(2)建筑地基中存在淤泥、液化、溶洞等软弱土层时,地基加固方案和基础设计方案选择不合理,不能满足上部结构与荷载要求,导致出现较大沉降;
3.高层建筑结构嵌固端选取的不合理
高层建筑结构嵌固端是结构设计的一个重要概念。嵌固端选取的不合理,影响着结构计算模型的参数选择及各方面的设计指标,严重时将导致建筑在水平荷载作用(风作用、地震作用)下发生倾覆倒塌。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在当前结构设计中,关于这方面存在的问题具体有:(1)部分工程项目没有嵌固端的设计概念或没有满足作为嵌固端的条件;(2)地下室顶板作为嵌固端时,塔楼周边楼板结构形式的选择及相关加强措施处理不当,导致楼板开裂等问题。
4.结构设计图纸质量的不足
在目前的设计图纸中,仍然存在许多不满足规范及图集标准的地方。如在设计图纸中,未能够明确标识出对层高、地上、地下结构标高、梁柱编号等方面的关键信息,最后导致整个建筑施工现场作业混乱随意,严重使项目质量受到影响。
三.提高建筑结构设计中安全性的策略
1.做好建筑结构的抗震设计
建筑抗震概念设计、抗震措施、抗震构造措施是确保和提高建筑结构抗震性能的重要内容。建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性,不规则的建筑应按规定采取改善措施。平面不规则的建筑,结构计算模型应计入偶然偏心和双向地震力作用下的扭转影响,局部楼面凹凸及大开洞时应适当考虑楼板局部变形的影响。竖向不规则的建筑,对于转换构件、薄弱层及薄弱部位,应根据规范对其内力进行放大,及提高其抗震等级等措施提高其抗震能力。体型复杂,平立面不规则致使设计指标难以满足经济和安全性,应结合建筑设置抗震缝。
建筑抗震设计中应考虑强柱弱梁,强剪弱弯等设计概念,满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设计准则。对于短柱、角柱应需沿着柱全高加密箍筋。结构中构造柱、圈梁,配筋率、配箍率等抗震措施应满足设计规范要求。
2.做好建筑结构的基础设计
基础设计是在掌握地质勘察报告和相关地质资料的基础上进行的,故需基础设计前对总平面图及地勘报告进行详细了解,对存在地质复杂的土层和部位,应根据上部结构复杂程度及其传力体系增设钻孔点,探明淤泥、溶洞等软弱土层的分布情况。
基础结构的形式有许多种。因此在设计时当选择可以适应上部结构使用,又能满足工程地质、水文地质和场地地震反应等条件,并且技术上符合标准的基础结构方案。对于存在淤泥、液化土等软弱土层的高层建筑地基,为避免建筑出现较大的沉降和保证基础有足够的承载力,一般选择桩基础,以地基中承载力较大的土层作为持力层,同时应考虑负摩阻力对承载力的影响。若土层中存在溶洞,对于桩基础,则需尽量避开溶洞位置布置,否则应做地基加固或桩身贯穿溶洞到达坚实的岩层上。对于多层建筑,在地基条件允许的情况下,优先选择天然地基基础,比较能兼顾建筑的安全性和经济性。
3.正确选取高层建筑的嵌固端
高层建筑结构嵌固端的确定对结构计算结果的真实性和准确性有很大的影响,因此必须正确选取结构嵌固端,从而对结构布置和配筋构造方面给予一定的必要保障。当建筑物没有地下室时,结构一般以基础面作为结构嵌固端。这时需要在基础面上纵横方向设置刚度较大的基础联系梁,以抵抗上部结构传递下来的荷载效应。当建筑物设有地下室时,可以以地下室顶板作为上部结构的嵌固端,但应符合以下要求:地下室顶板应避免开设大洞口;地下室一层相关范围侧向刚度不小于结构地上一层的侧向刚度的2倍要求。另外,地下室顶板作为嵌固端时,楼板厚度及板筋配筋率均应加强,相关范围的顶板应采用现浇梁板结构。对于地下室顶板采用无梁楼盖结构的,其相关范围应采取梁板式结构,当不采用梁板式结构时,应通过计算分析,采取楼板加厚,钢筋加大,设置暗梁等方法进行加强,使之具备足够的刚度来承受上部结构传递的水平荷载。
4.建筑结构设计师专业能力及素养的提升
建筑结构设计师较高的专业素养和专业能力,是提高建筑结构安全性的重要因素。建筑结构设计师需在职业生涯里注重专业知识的积累,熟悉和掌握国家规范、图集、施工工艺等相关规定和要求,并严格按照规范、图集的要求进行结构设计和图纸绘制。同时,企业须对建筑结构设计师进行专业培养,对结构图纸进行校对审核。通过多种途径来不断提高建筑设计者的专业水平和设计图纸的质量。
结束语:
总而言之,建筑结构设计对建筑的安全性具有重要意义。对在设计过程中存在的问题进行分析并找到合理的解决方式,保证结构设计的科学性和合理性,从而提高建筑的安全性和实用性,促进我国建筑行业的健康发展。
参考文献
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[4]余义泽.在建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].建材发展导向,2016(10).
论文作者:林通
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/12
标签:建筑论文; 结构论文; 建筑结构论文; 安全性论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 基础论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;