随着我国国民经济的飞速发展,房屋建筑逐渐由单层、多层向高层发展,房屋结构形式也由简单的砖混结构变得日趋复杂和多样。
建筑结构设计直接关系到房屋的安全与质量,因此设计人员应具备扎实的理论基础、严肃认真的工作态度以及勇于创新的逻辑思维,对于常见的问题认真研究和分析,从而保证建筑工程的整体质量。
本文针对当前建筑结构设计中的重点问题进行了分析研究。
关键词:抗震设计;底层框架;结构计算
Abstract: with the rapid development of the national economy, housing construction gradually from single-layer, multi-layered to high-level development, from simple brick structure building structure form is becoming increasingly compl
广东深圳专业医疗仪器器械外观工业产品设计医疗器械说明书不得吹嘘包治根治icated and varied. Building structure design is directly related to the safety and quality of the building, so the designer should have a solid theoretical foundation, serious working attitude, as well as innovation of logical thinking, careful study and analysis for common problems, so as to ensure the overall quality of construction projects. This article in view of the current, this paper analyzes the key problems in the design of building structures.
Key words: seismic design; The underlying framework; Structural calculation
中图分类号:TU318文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、地下结构与基础设计问题
1、无地下室的框架结构,对于底层框架柱的设计,仅在基础顶面上设置箍筋加密区,未对±0.00刚性地面上下设置箍筋加密区,不符合抗震规范第6.3.10-2条要求;应按规范要求增设箍筋加密区。
2、桩基础设计,单桩承台未在两个互相垂直方向上设置联系梁;有抗震要求的柱下独立承台未在两个主轴方向设置联系梁;一般情况下宜按地基规范第8.5.20条要求增设承台联系梁。
3、当地基梁底面设置在冰冻线以上,且梁底土为冻胀性土时,设计应采取构造措施避免土体冻胀后使地基梁产生反拱影响。
设计可根据地基土的冻胀性,对地基梁下一定厚度冻胀土采用非冻胀性的砂、砂石换填夯实;也可在地基梁与其下的冻胀土之间预留50~200mm的空隙,空隙两侧采用砌体封堵。
4、在设计独立柱基础,当基础宽度≥2.5m时,基础钢筋长度宜按0.9基础宽度交错布置,为开发商节省基础投资。
5、在设计基础防水板时,应注意防水板配筋除满足抗浮要求外,应满足抗弯构件最小配筋率要求,依据混凝土规范9.5.2条,配筋率应不小于0.15%
二、剪力墙的设计问题
(一)高层剪力墙中连梁的抗震设计
连梁是与剪力墙墙肢相连的梁,当遇到水平地震作用时
广东深圳专业医疗电子产品外观工业产品设计国内医疗器械性能及安全的基本要求,连梁可以耗散水平地震作用能量,减轻墙肢的破坏程度。
在墙肢和连梁的协同作用中,剪力墙应该具有足够的刚度和强度。
在正常的使用荷载和风荷载作用下,结构应该处于弹性工作状态,连梁可以产生塑性铰。
因此,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。
在连梁设计中,刚度折减后,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况,这时可以增加洞口的宽度,以减少连梁的刚度。
减少了结构的整体刚度,也就减少了地震作用的影响,使连梁的承载力有可能不超限。
如果只是部分连梁超筋或超限,则可采取调整连梁内力来解决。
调整的幅度不宜大于20%,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。
(二)剪力墙的数量选择不合理
框架剪力墙结构中,剪力墙的抗侧移刚度往往比框架要大的多,因此剪力墙抗侧移能力的大小往往决定了整个结构的稳定。
在设计中,除了要考虑结构强度外,还要考虑结构的整体刚度。
因此在开始设计时,合理的选择剪力墙的数量,无论对于后期设计还是结构的合理性,都是必不可少的。
地震作用是房屋破坏的主要原因之一,对于一些高层建筑来说就不得不考虑用剪力墙结构。
因此需要设计人员设计出剪力墙的合理数量。
剪力墙数量过多固然结构抗侧移刚度越大,抗地震作用也就相对的较强一些。
但是,当结构刚度过大时,由于周期过短,地震作用反而有可能会更加强烈,而且浪费了一定的材料。
因此只从抗震方面来看,剪力墙并不是越多越好,选取合理的剪力墙数量才能达到结构稳定的优化。
在地震作用中一直存在着刚性与柔性的说法,为满足结构稳定性的要求,对于框架剪力墙结构来说底部的抗震墙所承受的弯矩值应大于总地震弯矩值的50%。
按照《抗震规范》的要求,高层建筑的弹性阶段的侧移角应小于1/800,同时应满足顶点侧移角的要求。
三、阁楼层结构处理问题
目前住宅楼的建筑设计中普遍设置了阁楼层,阁楼层根据使用功能一般分为两种:一是用来居住使用的,二是用来仓储储藏使用的。
两种不同的使用功能决定了结构设计时不同的结构处理方式:即是以阁楼层为本还是以阁楼层的下一层为本。
如果阁楼层用来居住,那么结构处理时尽量要按正常的楼层来处理不要影响居住的功能。
反之,则要尽量把阁楼层的下一层按正常的楼层处理,不利居住的处理尽量放在阁楼层。
由于阁楼层的设置,通长
广东深圳专业医疗设备器材外观工业产品设计房屋建筑结构设计情况下建筑的设计中会出现部分的屋顶露台。
这样就会使部分墙体不上升到屋面,而部分上升到屋面的墙体无根,必须要以梁来台的。
下面分三个部分来说明此情况下的结构处理:一是板,按正常情况,屋顶露台的板顶标高就是建筑标高的,没有必要减建筑做法的。
而室内的板顶标高是要减建筑做法的,如此造成下层室内顶板不平,故建议屋顶露台的板顶标高同室内的一样,统一减去建筑做法,这样的好处还有就是利于钢筋的拉通,方便施工。
再一个建议就是板内钢筋要双层双向拉通,板厚适当加厚,板配筋率适当提高。
(原因就是此层上下的刚度有变化及此层板应当认为是无根墙体的嵌固端)二是梁,主要是指抬无根墙体的梁,此梁的设计应当按托梁的设计和构造更为合理。
不应该按简单的简支梁设计,当梁上的墙体有门窗
广东深圳专业电磁式体外冲击波治疗机产品设计公司手持式医疗器械的设计要点分析洞口时建议梁的箍筋全长加密。
三是构造柱,主要是指不是从基础延顺上来的构造柱,是由于无根墙体的存在而设置的构造柱,此构造柱的截面和配筋建议加大,另外此构造柱建议向下延伸一层向上要锚入屋面的圈梁内。
能清楚这些关系对于下一步的设计是有益无害的。
四、结构布置不合理、不规则结构设计问题
结构布置不合理、不规则结构尽可能规则,结构的布置才能更趋于合理,这是结构设计中十分重要的环节,这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承
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力分布等诸多因素的综合要求。
由于引起结构不规则的因素太多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。
由于缺乏规范依据及相应的设计规定,加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解,有些设计人员往往对结构规则性把握不准确,导致工程中出现了规则性较差、对结构抗震十分不利的建筑。
这主要体现在以下几点:
1、最常见的一种情况就是平面凹凸不规则。
2、平面扭转不规则问题。
如框架-剪力墙结构中,纵横剪力墙布置过分集中或仅布置在房屋的一端,使结构刚度中心严重偏离质量中心。
有时甚至是结构整体计算的第一振型为扭转振型。
3、楼层错层问题。
高层建筑中带有较大范围的错层,使楼层的楼板不连续,对结构抗震十分不利。
4、高层建筑结构中,同时采用两种以上的复杂结构。
诸如带转换层结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等,均属于复杂结构形式,根据抗震对高层建筑规则性的要求,高层结构不宜同时采用两种以上的复杂结构。
5、高层建筑带有明显薄弱层,又没有采取有效的抗震加强措施。
2.5.6高层建筑楼板,特别是首层和转换层楼板开洞过多过大,有的楼板开洞率甚至超过了30%。
在工程设计中应尽量避免采用不规则的结构,不应采用严重不规则的结构。
在设计不规则结构时,应采用符合结构实际受力状态的力学模型进行计算分析,并采取有效的抗震加强措施。
五、风荷载的基本风压取值问题基本风压W0是以当地比较空旷平坦地面上离地面10米高平均最大风速
广东深圳专业医用器材设备外观工业产品设计优化机电设备设计实现建筑机电节能为标准。
荷载规范规定,基本风压应按规范附录中给出的50年(n=50)一遇风压采用,但不得小于0.3 KN/㎡,对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压应适当提高,并应由有关的结构设计规范具体规定。
对于特别重要的高层建筑,目前尚无统一明确的定义,一般可根据《建筑结构可靠度设计统一标准》规定的设计使用年限和安全等级确定,设计使用年限为100年的或安全等级为一级的高层建筑可认为是特别重要的高层建筑。
对风荷载是否比较敏感,主要与高层建筑的自振特性有关,如结构的自振频率和振型等。
对于前几阶振型频率比较密集和振型比较复杂的高层建筑结构,高振型影响不可忽视,因此应适当提高风压取值。
为了便于执行,《高规》说明指出,一般情况下,房屋高度大于60m的高层建筑可取100年一遇的风压值;对于房屋高度不超过60m的高
广东深圳专业医用器材外壳工业产品设计IT驱动工业设计二次创新层建筑其风压值是否提高,根据结构的侧向刚度确定,侧向刚度较大的就不用提高。
对房屋相互间距较近的建筑群,由于旋涡的相互干扰,房屋的某些部位的局部风压会显著增大,设计时宜考虑其不利影响。
群体效应情况比较复杂,荷载规范未给出具体计算方法,一般可将风荷载体型系数进行放大。
六、结构计算问题
从结构计算角度,看结构计算应注意的问题:
1、避免荷载计算的错误。
诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。
2、底框砌体结构验算时就应注意:①底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1.2—1.5的增大系数。
②底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。
因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力。
框架按刚度比例承担剪力。
刚度计算时。
框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20%一30%。
③应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
3、避免楼板计算中不正确方法。
①连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替。
②双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。
4、以电算结果的正确性不能作出鸽蝗评价。
目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。
必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作施工设计的依据。
七、砖混机构设计问题
(一)底框上砖房房屋的计算、绘图问题存在误差
由于底框上砖房结构上刚下柔的特点,其对抗震的能力是十分有限的,这就要求建筑设计人员应在方案设计阶段就根据这类工程的具体特点,考虑下部柱网的布置并按要求进行平面布置。
而实际设计施工过程中有些建筑设计人员却仅按普通住宅来进行平面布置,这就会给结构设计人员带来很大的难度。
实际配筋时板顶筋,主梁、次梁上部筋的布置由于底框结构托墙梁受力大,配筋率高,钢筋直径比大等问题容易导致梁实际受力截面较计算截面出现削弱,这种情况下设计人员就应该根据建筑施工的实际情况来决定是否应在计算后进行手工调整。
在画梁图时则应着重注意梁顶底面每层钢筋的排放数量,从而保证施工的质量,结构的安全。
(二)忽视了纵向框架只考虑横向框架
现行建筑抗震设计规范应按两个主轴方向分别计算水平地震作用,各方面所有的地震和用力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地位。
一些结构设计人员仅纵向地按普通的连续梁进行建筑设计,却忽视梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置不符合框架的构造要求。
由于不考虑地震时的纵向作用力,在实际设计工程中经常会出现梁的支座负筋、跨中纵筋及箍筋的配筋置都出现不足。
(三)承重柱截面高度设计过小
许多结构设计人员误认为六度设防地震结构就是不设防,就图受力分析方便,故意将柱子的截面高度设计过小,使加大梁柱的线刚度。
这样就把梁简化为铰支梁,柱就按轴心受压计算。
虽然这种做法易于进行结构受力分析,但却忽略了梁柱间的刚结作用,加之柱截面的配筋都较小,这种结构一旦受力后,必然导致柱顶抗弯强度不足,柱子梁底附近就会出现一条或多条水平的裂缝,这样不但影响房屋的耐久性,也会引起住户的心理恐惧。
当这样的结构一但遭遇地震时,毫无疑问将会倒塌,这就违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。
(四)构造柱设计问题
砖墙基础埋深较大,构造柱是否应伸至基础底部?较大洞口两侧要设构造柱加强,一般多大的洞口算较大洞口?
新规范7.3.2条第4款规定:构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或锚入浅于500mm的基础圈梁内,两条满足其中的一条即可。
但需注意此处的基础圈梁是指位于基础内的,不是一般位于相对标高±0.0m的墙体圈梁。
构造柱的钢筋伸入基础圈梁内应满足锚固长度的要求。
对于底层框架砖房的砖房部分,一般允许将砖房部分的构造柱锚固于底部的框架柱或钢筋混凝土抗震墙内(上层与下层的侧移刚度比应满足要求)。
新规范表7.3.1要求较大洞口两侧要设构造柱加强。
一般说,内纵墙和横墙的较大洞口,指2000mm以上的洞口;外纵墙的较大洞口,则由设计人员根据开间和门窗洞尺寸的具体情况确定。
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