建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研討

時間:2022-04-17 02:39:00

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建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研討

1關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的概念

從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目的,是在一定的經(jīng)濟條件下,賦予結(jié)構(gòu)以適當?shù)陌踩?,使結(jié)構(gòu)在預(yù)定的使用期限內(nèi),能滿足所預(yù)期的各種功能要求,一般來說,建筑結(jié)構(gòu)必須滿足的功能要求是:

1)能承受在正常施工和使用時可能出現(xiàn)的各種作用,且在突發(fā)事件中,仍能保持整體穩(wěn)定性,即建筑結(jié)構(gòu)需具有的安全性;

2)在正常使用時具有良好的工作性能建筑結(jié)構(gòu)需具有的適用性;

3)在正常維護下具有足夠的耐久性。上述安全性、適用性和耐久性,是建筑結(jié)構(gòu)安全與否的標志,總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性,對這些性能的度量,即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的概率,稱為結(jié)構(gòu)的安全度。

2關(guān)于我國結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的現(xiàn)狀分析

我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度已不適應(yīng)當前國情的需要。自2o世紀5O年代以來,我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法,經(jīng)歷了容許應(yīng)力設(shè)計法、破損階段設(shè)計法、極限狀態(tài)設(shè)計法和概率極限狀態(tài)設(shè)計法的重大變化。在結(jié)構(gòu)設(shè)計標準中,安全度主要表現(xiàn)為安全系數(shù)(容許應(yīng)力法、破損階段法)、分項系數(shù)(極限狀態(tài)法)和可靠指標(概率極限狀態(tài)法)同時還與其它許多因素有關(guān),如結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定、荷載標準值與材料強度標準值的取值、構(gòu)件承載力計算公式及結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的精度等。從50年代到現(xiàn)在,我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計標準不論在方法或具體內(nèi)容上都有了很大的發(fā)展和提高,但在結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度要求上,卻一直沒有大的變動,與國際通用設(shè)計標準相比始終處于低水平的安全度。這并不是一個單純的技術(shù)問題,從根本上說,結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的高低,是國家經(jīng)濟和資源狀況,社會財富以及設(shè)計施工技術(shù)水平與材料質(zhì)量水準的綜合反映。提高結(jié)構(gòu)的安全度,必然會增加結(jié)構(gòu)造價和耗費更多的材料,但能相應(yīng)降低結(jié)構(gòu)失效的風險。所以確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度,還應(yīng)體現(xiàn)投資者或業(yè)主的利益,在結(jié)構(gòu)造價與結(jié)構(gòu)風險之問權(quán)衡得失,尋求較優(yōu)的選擇。我國建筑結(jié)構(gòu)安全度的現(xiàn)狀是:設(shè)計規(guī)范取用的荷載值比國外低,材料強度的取值比國外高,所用結(jié)構(gòu)承載力計算公式的安全度比國外低,甚至在個別情況下偏于不安全,對結(jié)構(gòu)的構(gòu)造規(guī)定又遠比國外要求低。也就是說,在設(shè)計結(jié)構(gòu)安全度的各個環(huán)節(jié)中,幾乎沒有一個環(huán)節(jié)比國外更偏于安全的。

3關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則。一個優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計往往是這五個方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就是在努力追求這五個方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的,適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員最終努力的目標,是結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳體現(xiàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計一般在建筑設(shè)計之后,“受制”于建筑設(shè)計。但又“反制”于建筑設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計不能破壞建筑設(shè)計,應(yīng)滿足、實現(xiàn)各種建筑要求;建筑設(shè)計不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力范圍,不能超出安全、經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑設(shè)計能否實現(xiàn),從這個意義上講,結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要,雖然一棟標志性建筑物建成后,人們只知道建筑師的名字,但一個適用、安全、經(jīng)濟、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是工程師們的驕傲和成就。

4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

4.1科學(xué)性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是以數(shù)學(xué)、力學(xué)為理論基礎(chǔ),借助現(xiàn)代計算機技術(shù)進行的一種應(yīng)用性技術(shù)。一個結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該善于抽象建筑結(jié)構(gòu)的理論模型,善于用數(shù)學(xué)和力學(xué)只是分析建筑結(jié)構(gòu)的工作機理,只有這樣才能具有較強的認識能力和適應(yīng)能力。

4.2應(yīng)用性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須講究經(jīng)濟效益,一個成功的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,技術(shù)上先進合理,經(jīng)濟上效益顯著。

4.3實踐性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一種工程實踐活動,沒有一個工程師是直接從大學(xué)畢業(yè)生馬上變成一個成熟的工程師,而是必須經(jīng)過一個較長時間的工程設(shè)計鍛煉。

4.4復(fù)雜性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性首先表現(xiàn)在設(shè)計中各種因素的不確定性,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個具有多解而沒有標準答案的問題,作為一名結(jié)構(gòu)工程師。我們需要找到一個相對最優(yōu)的方案。

4.5創(chuàng)新性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為一種技術(shù)服務(wù)行業(yè),在設(shè)計市場競爭激烈形勢下,要想獲得開發(fā)商的項目,必須提供比別人更加合理經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)方案,這就需要工程師的創(chuàng)新能力。

5建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的相關(guān)問題

5.1底部抗震墻框架結(jié)構(gòu)

(1)底部抗震墻應(yīng)雙向布置,應(yīng)注意縱向抗震墻不要偏少。

(2)上部抗震墻與底部框架、抗震墻應(yīng)對齊或基本對齊?!盎緦R”要求:(對于7度設(shè)防區(qū))每結(jié)構(gòu)單元不宜多于一道或每三道抗震墻不多于一道與下部框架、抗震墻不對齊。盡量減少次梁托換的數(shù)量,減少傳力途徑。

(3)托墻梁支座處應(yīng)設(shè)柱,對于支承于抗震墻的托墻梁支座應(yīng)采取加強措施。

(4)底框結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層樓板應(yīng)適當加強,避免開大洞。避免板標高變化產(chǎn)生錯層。

5.2關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題

從結(jié)構(gòu)角度來講,如果能出挑板,能調(diào)勻邊跨底板鋼筋,特別是當?shù)装邃摻钔ㄩL布置時,不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋,較節(jié)約;出挑板后,能降低基底附加應(yīng)力,當基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基;能降低整體沉降,當荷載偏心時,在特定部位設(shè)挑板,還可調(diào)整沉降差和整體傾斜;窗井部位可以認為是挑板上砌墻,不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應(yīng)按挑板計算。當然此問題并不絕對,當有數(shù)層地下室,窗并橫隔墻較密,且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時,可靈活考慮;當?shù)叵滤缓芨?,出基礎(chǔ)挑板,有利于解決抗浮問題;從建筑角度講,取消挑板,可方便柔性防水做法。

5.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與暖通專業(yè)設(shè)計的協(xié)調(diào)

商層建筑空調(diào)設(shè)備(風道、冷熱水管、空調(diào)箱、空調(diào)機組等)通常與電梯、電梯廳、樓梯、電氣間、衛(wèi)生間集中布置在核心區(qū)。構(gòu)成維持整個高層建筑活動機能的關(guān)鍵部分。在豎向布置上又與給排水、電氣等集中布置在設(shè)備層。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分注意核心區(qū)及設(shè)備層的特點:

(1)樓面負荷大。在內(nèi)力分析及樓板設(shè)計時應(yīng)考慮。

(2)預(yù)埋管道附件多,注意局部荷載超過設(shè)計荷載。

(3)設(shè)備層層高不同于標準層層高,而且應(yīng)力集中,是抗震薄弱環(huán)節(jié),要考慮抗震加固措施。各構(gòu)件之間的協(xié)同工作對協(xié)同工作的理解,還在于當結(jié)構(gòu)受力時,結(jié)構(gòu)中的各個構(gòu)件能同時達到較高的應(yīng)力水平。在多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)盡可能避免短柱。其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時,能同時達到最大承載能力,但隨著建筑物的高度與層數(shù)的加大,巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大,從而造成高層建筑的底部數(shù)層出現(xiàn)大量短柱,為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。對于大截面柱,可以通過對柱截面開豎槽,使矩形柱成為田形柱。從而增大長細比,避免短柱的出現(xiàn),這樣就能使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下,達到最大的水平承載力。