建筑结构设计存在的常见问题及对策
本站 2022/1/7 11:11:05
近些年我国经济高速运行,大量的资本流入各行各业,建筑需要设计施工。建筑结构设计又是建筑设计中重要的一环,建筑设计者在设计过程中不得不面对很多比较棘手的问题。文章介绍了什么是结构设计、探讨了建筑结构设计中常见的问题、提出了有效的解决措施,通过这些来帮助结构设计者更好的进行结构设计。
关键词:建筑结构设计;问题;对策
引言
近些年来,人们的生活水平有了很大的提升,就对建筑物的要求上升了一个层次,既要求其具有很强的实用性,外部形状也要美观,这样在进行工程施工之前,一定要根据实际情况做好结构设计。但是在进行结构设计的过程中,时常出现一些问题,从而就需要针对存在的问题采取相应的解决对策,确保建筑产品的安全性,促使社会不断向前发展。
1、建筑结构设计中的典型问题
1.1、结构建模与实际结构不符合
结构设计基本都用软件设计,软件在提高效率的同时也使设计人员对结构力学概念越来越不重视,同时由于对运用软件的前提条件理解不充分,导致设计人员建模时,力学模型与实际不符合。例如对坡屋面的简化,楼梯间在模型中的布置。
1.2、抗震设计不重视
我国大量工业与民用建筑结构设计者采用了不利于抗震的结构形式,例如 民用建筑异形柱结构设计,一些异形柱结构高度过高影响建筑安全性、还有一些异形柱体型不匀称、结构布置不当导致建筑抗震性能变弱。虽然有异性柱结构设计规范,目前我国对异形柱结构设计中出现的问题进行科学论证研究的还不多,没有科学的数据来证明异形柱结构抗震性能的高低。因此异形柱结构设计,要严格控制结构高度、体型规则度,且结构布置得当,抗震效果好。
另一方面工业建筑结构布置受工艺流程限制,结构布置平面和竖向均不规则,结构质心与刚心不一致,例如电厂的主厂房和户内变电站综合楼。其多项不规则指标不容易满足建筑抗震规范。结构形式对抗震十分不利。
1.3基础设计考虑不周全
地基是岩土工程和结构工程的结合点,结构设计人员对地基的特性理解没有岩土人员深入。结构设计人员容易忽视地基与基础的设计。例如基坑回弹对沉降的影响和基础底板挑板的设置对基础的优化等问题。
2、优化建筑结构设计问题的应对措施
2.1、做好建模之前的准备工作
对于建筑工程,在进行结构设计的过程中,一般要对PKPM等软件进行充分的应用,且在构建模型之前要从多个方面对问题进行分析,采取相应的对策进行完善,首先要对楼面、墙体以及梁柱等地方的荷载值进行确定,要根据实际的数值对其进行计算。对于各种类型的建筑部位,要从建筑的实际情况来对固定荷载、活荷载的取值进行确定。
此外,对于一些比较复杂的部分,在对其进行荷载计算的时候,应使用尽可能简单的力学模型,进而对工作量进行减少。例如坡屋面折梁简化平面梁需要考虑水平推力对边梁的影响,楼梯也应按实际情况在模型中反映。
2.2、优化建筑的抗震性能
针对近几年地震灾害频繁发生,给我国的建筑造成较大的危害。因此,针对地震多发地区,在抗震计算时应首先控制结构的规则性,尽量减少异性柱的布置,对工业建筑结构与工艺专业充分配合,尽量减少结构的不规则性。此外适当的提高抗震设防烈度,提高建筑结构的抗侧向刚度。我国的建筑结构抗震设计,不仅需要提高抗震设防烈度,还需对建筑结构的抗震设防计算方法进行改进,同时对结构的构造规定的安全度也要相应的提高,同时在结构的轴压比、配筋率、剪跨比等均需要减少与国外结构计算的差异,比如同等情况下抗震设防为8度时,国外对相关参数的要求就明显比我国要求严格。
普通的建筑物都是矩形平面,它的横向刚度要比纵向刚度小很多,所以有充裕数量的横墙模式满足结构抗震性的主要方法。通过了解地震危害可知,墙体大多数是剪切破坏,所以,为了满足建筑横墙结构的抗震性能,需切实增强其抗剪性。主要方法是增强建筑材料的强度等级,提高横墙压力。基于此,需尽量保障横墙成为隔断与承重合二为一的墙体。建筑房屋若是比较大,需将沿进方向的梁支布设在纵墙之上,确保纵墙承重。建筑楼板需朝着纵向搁置,从而构成横墙承重,横墙间距较小,通常满足抗震需求,另外,纵墙会因含有轴压力,而使抗剪能力加大。另一方法为横墙与竖墙的承重沿着竖向交叉布设,此种方法在实际运用中并不常见。混合承重结构主要由不同结构材料的动力性能与弹性模量相差较多的结构所构成,所以并非是一种较好的抗震结构。但因其可以满足建筑实际运用需求,提供的应用空间比较大,并且结构比较经济,实际施工方便,因此运用其比较多。总之,不管是利用哪种抗震结构,都需要从抗震的概念出发,对建筑应用性能、施工以及技术等方面进行综合选择。
2.3、重视基础沉降计算并优化基础设计
在对基坑进行挖掘时,坑边的基底土会受到一定制约,不反弹,而出现反弹的是坑中心的基底土,在回弹时主要基于弹性为主,一般情况下,回弹的部分会被人工清理掉。当基础较小时,坑底受到的制约会变大,回弹便能忽略不计,在对沉降进行计算时,需依据基底的附件应力展开计算。当建筑坑底比较大时,所受到的制约变形,比如箱基,在对沉降进行计算时需要依据基底压力展开计算,对于坑边土制约的部分可当作安全储备,这是实际沉降小于计算沉降的主要因素之一。
基于结构的层面而言,基础底板若是可以出挑板,保证底板钢筋的均匀性,在底板钢筋常规布设下,不会受边跨钢筋所影响,而导致整个底板通长筋加大,比较节省材料;出挑板以后,可减小基底的附加应力,在基础形式处于天然地基的坎上时,添加挑板便能应用天然地基;能减小整体沉降,在荷载偏离中心时,需在固定的位置设置挑板,这样不仅能够调整整体倾斜与沉降差。尽管在进行计算时,此处结构不能依据挑板进行计算。当然其不是绝对的,在多层地下室中,有较密的窗井横隔墙,并且该墙体与内部墙体相通时,能够灵活利用;在地下水位比较高时,添加基础挑板,能够切实优化抗浮问题;基于建筑层面而言,有利于柔性防水方法。
结束语
在进行建筑结构设计的时候,由于结构设计是一个设计系统,具有很强的复杂性,并且耐久性比较低,这样就促使工程的安全性能不高,促使结构设计存在很多方面的问题,所以需要对这些问题进行全面和深入的研究,就现行的技术和规范落实到实处。同时还要遵循相关原则,采取相应的对策对所有的环节进行完善,从而就可以确保建筑的安全性和实用性,促使我国建筑行业得到健康稳定的发展。
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