房屋建筑及結構設計范文
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關鍵詞:房屋建筑;設計原則;方法
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
建筑是凝固的藝術,隨著我國國民經濟的高速增長,帶動了建筑業的快速、持續的發展。同時,隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求。房屋建筑結構設計質量的好壞,直接關系到建設使用者的生命與財產安全,高質量的建筑結構設計能夠贏得廣大人民群眾的一致好評,能夠幫助企業樹立良好的社會信譽和品牌形象。因此,房屋建筑的結構設計是至關重要的,設計人員一定要嚴格遵守相關設計規范和標準,堅持正確的設計原則和方法,尤其是對于房屋建筑物的關鍵部位要給予重點關注,確保建筑結構設計工作的水平和質量,為房屋建筑工程項目的順利開展和高質量施工奠定良好的基礎。
1 房屋建筑結構設計原則
房屋建筑結構設計的最根本目標就是要保證房屋建設項目的實用性和安全性,更好的滿足建筑用戶對建筑物的各項需求。如果無法保證建筑的結構設計水平,輕則會影響到建筑物的使用壽命,嚴重的甚至會引發不同程度的建筑安全事故,造成不必要的生命財產損失或經濟糾紛。建筑結構設計人員在實際工作中,一定嚴格遵循以下幾點:
1.1 善于把握建筑結構設計的重點和難點,做到“抓大放小”,增強設計工作的針對性,對于房屋建筑的關鍵部位,如基礎、屋頂、樓梯等,一定要投入充足的時間和精力,確保建筑物關鍵環節的設計質量。
1.2 要通過多項設計舉措,確保房屋建筑結構設計的安全性。安全是建筑結構設計過程中需要考慮的第一要素,只有在設計環節構建多條安全防線,才能更好的保證建筑用戶的人身安全和財產安全。
1.3 房屋結構設計要堅持“打通關節、保持平衡”的原則。這主要是為了使建筑長期處于原始的靜態下,因為當建筑物內部力量不均衡時,建筑物構建之間的靜態平衡也將被打破,這時建筑物的整體結構和穩定性就會發生變化,建筑結構設計人員在設計過程中一定要考慮到這種情況,通過有效的設計措施和方法,避免建筑物構件相聚后導致的靜態失衡。
1.4 房屋建筑結構設計還要堅持“剛柔相濟”的原則,這有助于建筑物綜合職能的實現和發揮。如果房屋建筑結構剛性太強的話,那么變形能力就越差,當一個強大的摧殘力(如地震)在一瞬間襲擊時,房屋建筑需要承受的應力相當的大,首先房屋建筑結構局部破壞,最后整體全部毀滅;而太柔的房屋建筑結構雖然具有很好的形變能力,可以很好地削減外力,但容易造成形變過大而無法使用甚至全體傾覆。對于一個房屋建筑結構體系而言,剛度和柔性要保持適中的比例,這需要具體問題具體分析,需要綜合考慮各種因素,如當地的地質、水文、氣候等因素。
2 房屋建筑結構設計的基本方法
2.1 結構平面圖的設計
設計人員在進行結構平面的設計與制作時,首先要做的就是對房屋建筑的施工環境和地質環境進行考察,增強結構平面圖設計的針對性和合理性。當房屋建筑位于抗震設防烈度在七度以及以上區域時,建筑結構設計人員必須通過計算機的結構軟件進行建模計算。而當抗震設防烈度低于七度時,結構設計人員可以在遵守基本抗震規范的基礎上,不進行建筑截面的抗震驗算。因此,這時建筑設計人員可以不通過計算機結構軟件進行建模計算,而是采取直接設計的方式,這有助于提高房屋建筑結構設計的效率。但是,設計人員必須對房屋建筑結構的局部受壓情況和整體受壓情況進行綜合考慮,確保結構平面圖的設計效果和設計質量。
2.2 樓梯結構設計
房屋建筑設計人員在進行樓梯結構設計時,要注意以下幾個問題:(1)對于樓梯在個別位置上的不適,可以使用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中;(2)樓梯高度的設計必須符合房屋建筑的基本要求,并保持各個樓層在位置上的一致性;(3)要確保建筑樓梯設計的擾度;(4)要避免首段梯板基礎的沉降,必要時可以增加梯梁的設計,提高首段梯板基礎的應力;(5)要重視梁下的凈空要求和樓梯梯板的寬度。
2.3 屋頂結構圖的設計
當房屋建筑的屋頂結構是坡面時,主要使用折板式和梁板式兩種結構處理方法。其中,在房屋建筑的屋脊線和坡度相對簡單、板跨度較小、建筑平面比較規整的情況下,一般使用折板式,相反的情況下一般采用梁板式,兩種結構設計方法都是偏心受拉構件結構,要注意板配筋的處理方式和板厚的設計厚度。同時,為了便于建筑施工人員對結構圖的準確理解,結構設計人員必須要有足夠的結構設計意識和空間概念,對房屋建筑的整體功能和設計需求有一個整體上的把握,注重同建筑施工人員的溝通與協調。例如,在設計梁板的折角時,鋼筋的布置應有大樣示意圖;坡屋面板的平面畫法,應盡量采用大樣詳圖和剖面示意圖相結合 的方式。
2.4 基礎結構設計
作為房屋建筑的基礎,其設計的重要性不言而喻,設計人員在對建筑施工環境進行充分調研、選擇合理結構基礎的同時,還需要做好以下幾點:(1)要根據房屋建筑結構使用壽命和結構耐力的各種要求,選擇合理的混凝土標號;(2)在建筑基礎的配筋設計環節,要合理控制基礎的配筋率;(3)在設計條基交接部位的鋼筋設置時,建筑結構設計工作人員要注重標準圖和詳圖的選用,確保建筑施工人員能夠更好的理解設計意圖;(4)不能反復利用條基交叉處的基底面積,并嚴格控制建筑基礎的寬度,尤其是在房屋局部墻體中有較大荷載時,同樣需要對基礎的寬度進行調整;(5)在對建筑基礎的構造柱進行設計時,要確保其定位的準確性和合理性。
2.5 大樣詳圖的繪制
在對建筑詳圖進行準確繪制的前提下,大樣詳圖的繪制可以以建筑詳圖為參考依據,也可以以前期的詳圖為基礎進行完善。其中,建筑結構設計人員不容忽視的問題是,一定要確保建筑結構在整體和局部上的受力合理性以及建筑施工的方便性,確保后期建筑施工工作的順利開展。同時,對外形尺寸和標高的繪制,也要確保其與建筑專業在協調上的一致性。
2.6 抗震結構設計
對一般多層砌體住宅結構,應優先采用縱橫墻共同承重或橫墻承重的結構體系:縱橫墻的布置要做到均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續。而對應鋼筋砼多、高層結構住宅,則需要注意以下兩點:(1)框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;(2)框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓、屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。
3 總結
隨著我國社會經濟的發展,城鎮化戰略的貫徹與實施,房屋建筑建設與結構設計的數量和規模還將進一步擴大,作為決定企業經濟效益和建筑物整體質量的關鍵環節,建筑結構設計人員一定嚴格遵守結構設計的相關原則、法規和標準,堅持正確的建筑設計方法,對于在建筑結構中出現的問題和難點,有及時采取有針對性的整改措施和應對策略,確保房屋建筑工程項目的正常運轉,促進房屋建筑工程經濟效益和社會效益的順利實現。
參考文獻
[1]孫玲玲, 閆金環. 淺談房屋建筑結構設計要點[J]. 科技促進發展(應用版), 2011,(04)
[2]邢貴龍. 建筑結構概念設計的優化措施分析[J]. 中國新技術新產品, 2011,(01)
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關鍵詞:房屋建筑;結構設計;問題;措施
中圖分類號:TU318文獻標識碼: A
一、房屋建筑結構設計中的常見問題
1、地基與基礎設計問題
施工之前只對地面以上建筑結構進行詳細設計,對于地基的處理只是憑借經驗進行。任何房屋建筑在進行施工之前都要進行地基處理,但是真能做到正確的進行地基處理的很少,一般都是根據周邊房屋建筑時對地基的處理方法或者建筑公司常用的對地基處理方法進行地基處理。這樣的經驗處理方法危害很大,因為不同的建筑,對地基處理的要求不同,并且不同的地方,地質不同,處理方法就更不相同。所以在進行建筑之前,應對施工現場的地質進行詳細勘測,綜合多方面的資料,詳細進行分析,最后在地基設計完成之后再進行地面以上建筑設計。
很多設計者對地基換土墊層的重要性認識不足,憑經驗處理。設計者都明白在地基設計時要注意地基承載力,所以一般在地基挖掘一定深度后鋪墊砂石,加強承載力,但期間未對砂石層的寬度、厚度以及鋪墊砂石層的深度進行確定,這樣做既不安全也不經濟。
2、樓板設計問題
樓板是建筑中主要的承重構件,通過將樓板橋接在承重墻之間,樓板就可以將建筑壓力通過板面傳送給承重墻、柱,增加房屋的堅固程度和建筑強度,所以不合理的樓板設計會造成嚴重的后果,這是必須重視的。樓板設計中出現的問題主要有:樓板需要橋接在不同的承重墻之間,但是現實施工中往往將普通墻壁當作承重墻使用,搭載樓板。樓板能承受的壓力是一定的,承載樓板的墻壁承重能力也是有限的,承重墻是專門為搭載樓板設計的,而普通墻壁只是設計美觀、方便用的,承重能力很差,如果將其和承重墻混用,均布載荷進行配筋設計,很容易使普通墻壁處開裂,墻壁上方的樓板斷裂。其次,設計時根據經驗對樓板承重進行判斷,并且為了計算方便將雙向板當作單向板進行設計,這種假設的樓板承重和實際情況存在很大的差別,因為單向板和雙向板沒有混用的可能,造成樓板一段承重很大,另外一段很小,很可能造成樓板斷裂。
3、樓層平面剛度的問題
一些設計在缺乏基本的結構觀念或結構布置、缺乏必要措施時,采用樓板變形的計算程序。結構設計存在著結構不安全或者某些部位或構件安全儲備過大等現象為了使程序的計算結果基本上能反映結構的真實受力狀況,而導致出現根本性的誤差,設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面。要做到這一點首先應在建筑設計方案階段就避免采用樓面有變形的平面,比如樓層大開洞外伸翼太長、塊體之間成“縮頸”連接、凹槽缺口太深等。其次,要從結構布置和配筋構造上給予保證,對于使用功能確實必需的,或者建筑效果十分優越的建筑設計,如果其平面無法完全符合剛性樓板的假定,那么在結構設計時,可以通過增設連續梁板、洞口邊加設暗梁邊梁、提高連系梁板或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法,盡量滿足剛性樓板的基本假設,或者彌補由于不是絕對的剛性樓板假定而產生的計算“誤差”。
4、構造柱設計問題
構造柱在磚混結構建筑中起著重要的作用,不僅能夠提高墻壁的抗剪能力,同時與圈梁的連接結構使得墻體裂縫不能進一步展開,維持了縱向承載力,使建筑具有較好的抗震功能。構造柱雖然有承重作用,作用巨大,但構造柱不是承重柱,不能將其當作承重柱用,現實中很多設計都違背了這一原則。構造柱當做承重柱以后,不但不能起到防震作用,反而會成為地震時房屋損毀的罪魁禍首。因為當作承重柱后,構造柱提前受力,降低了應有的對建筑物各結構的拉結和約束總用,一旦遭受地震,首先會產生應力集中,很容易損壞。
二、提高房屋建筑結構設計的措施
1、強化質量意識,建立健全質量保證體系
設計單位是設計質量管理的主體,必須強化質量意識,樹立質量第一的觀念,以質量求生存、以創新謀發展。用全面質量管理的思想和方法,建立健全質量保證體系,為建筑結構設計質量的提高提供程序上、制度上的保證。在質量管理中,要始終堅持“全面、全員、全過程”管理,狠抓目標管理和工序管理,扎實落實質量保證體系的各項措施,切忌浮于表面,流于形式。
2、不斷提高設計人員素質和技術水平
一方面,單位應制定出符合實際的人才成長和科研規劃及其實施措施,為設計人員提供良好的學習、設計、科研環境,促進他們成長、成材;另一方面,設計人員特別是年輕人,要加強專業理論、先進技術的學習,注重先進理念與經驗的吸取,在工程設計實踐中不斷攻克難題,推陳出新,不斷提高專業素質和技術水平,以適應越來越復雜的工程需要。
3、制定合理工期
合理的設計工期是保證設計質量的基本條件之一。過短的設計周期,讓設計人員很難對某些方面和某個環節進行深入分析和優化,施工圖往往無法保證,錯、漏、碰缺也在所難免。因此,每項工程都應根據類型、規模、復雜程度、創優目標、人員投入、建設單位要求等綜合考慮來確定工期。工期必須以確保設計質量為先決條件,當然,單位加強工序管理、抓好協調、盡量縮短工期也是必要的。
4、建立合理的薪酬與質量獎懲制度
合理的薪酬與質量獎懲是物質激勵的重要方面,它直接反映人才與勞動成果的價值定位。將職工薪酬與崗位職責、工作業績、實際貢獻以及成果轉化中產生的社會效益直接掛鉤,逐步建立起重質量、重創新,向優秀人才和優秀設計成果傾斜的分配激勵制度。
5、注重結構概念設計與方案優化
強化結構概念設計,旨在要求結構工程師應特別重視規范規程中有關結構概念設計的各條規定,不能陷入只憑計算的誤區。在設計中雖然分析計算是必須的,也是設計的重要依據,但是,僅靠分析計算往往不能滿足結構安全性、可靠性的要求,不能達到預期的設計目標,從某種意義上講,概念設計甚至比分析計算更重要。優秀的結構設計能夠滿足建筑功能要求,保證結構安全,并且有較好的經濟性。實現這一目標,首先要對結構方案進行優化。結構方案優化,應綜合各方面的因素、要求、約束條件等,要根據以人為本和可持續發展的設計原則,要體現當今建筑結構設計理念和技術發展,要兼顧經濟、社會、生態、環境效益,擇優選取結構體系。
6、對結構進行切合實際的計算分析
對結構進行內力和位移計算分析時,首先要選用與實際受力狀況相符的結構分析模型與假定,選取適合特性的計算分析軟件,并正確選取各項調整參數。要根據規范規程,對分析計算結果的合理性、可靠性作出正確判斷,對不合理的指標,通過修改結構布置和構件截面尺寸進行調整。
結束語
房屋建筑的結構設計,是整個工程展開以及實施過程中的重點內容,為滿足建筑的安全性、適用性和耐久性等要求,設計要做到平面布局和結構選型合理,因此要高度重視房屋建筑結構設計方面常見問題,在工作實踐中嚴格遵照設計規范、標準進行,嚴格遵守有關設計規范、國家標準,以保證建筑質量。
參考文獻
[1]雷春蕾,張書強.房屋建筑結構設計的常見問題[J].技術與市場,2011,(08).
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【關鍵詞】房屋建筑;結構設計;問題;探究
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
如今隨著越來越多的居民對房屋建筑需求的提高,我國的房地產業不斷升溫,從而帶動了我國建筑業飛速發展。房屋建筑設計的多樣化,居民需求的個性化,以及在現如今環保理念的推廣深入發展下,人們對建筑業發展的要求越來越高。適應社會發展,滿足人民需求,這樣才能有利于房屋建筑結構設計業的長足發展。
1房屋建筑設計常見的一些問題
1.1砌體結構方面的有關設計
我國是地震多發國家之一,為確保人民生命財產的安全,在建筑方面的抗震要求也就較為嚴格。但是由于我國的防震意識較為薄弱,在許多地方房屋的建筑尺寸大多數無法很好地達到抗震的效果。因此,砌體結構的設計尤為重要。國家有關規定指出,在抗震設防烈度為6度時,承重墻體之間要是最小的寬度,承重外墻的頂端到門窗的距離要達到最小,而非承重墻的內墻到門窗洞的距離也要達到最小。這樣設計出的墻體能夠更好的達到抗震防震效果,所以在設計時,更要注重采取相應的措施來進行彌補和完善。比方說,可以通過增強構造柱,把橫向配筋的數量增加等等。
1.2配筋的相關的使用
根據我國抗震的相關條例規定,房屋四角的構造柱應當增加大的配筋。但是在實際操作中,一些工作人員的責任意識不強,在工作中采取“一刀切,一風吹”的做法,無論什么建筑部分都采用相同的設計,最終是每個柱體都不能充分發揮它的相關作用,進而不能達到更好地抗震防震的效果。不僅僅如此,更有甚者會損壞房屋外墻部位,對建筑自身有一定的傷害,造成結構的不穩定。
1.3樁距結構布置的問題
樁距結構關乎房屋的穩定性問題,對于樁間距合理設計,更能夠提升房屋的結構安全系數。由于設計人員對相關樁距結構設計的不重視,使其間距的距離有所減小,不能夠滿足相關的規定,導致試樁結果的不準確。樁身自身長度不夠,就無法更好地穿過軟土層以滿足地基的深度。根基是一棟建筑的基礎,在地基都無法滿足國家相關的要求時,可想而知,在建筑自身安全上又會存在多么大的風險。
1.4房屋的高度、寬度的問題
隨著我國土地資源的日益緊張,以及土地價格的不斷上漲,我國的樓房建筑在逐漸向縱向擴張。一些高層建筑越來越受到設計者的追捧與親睞。在這種形勢下國家出臺了相關的房屋高度、高寬比的規范,但是在實際操作中,一些商家為了自身的利益,讓一些設計者在設計建筑的高度、高寬比例時超出規定的最大試用的高度與寬度的比值,更有甚者嚴重超出其規范以達到自身的目的。然而,建筑結構的設計對房屋的高寬比例以及房屋的體型都有嚴格的規定,這必須要遵守國家的相關規定來確保建筑質量。在進行建筑設計時,要使房屋適用高度和結構體系、抗震設防烈度相適應,并且也要實事求是,一切從實際出發,根據不同的場地類型來進行不同的設計。
1.5承重磚的使用問題
承重磚不同于以往的實體磚,它是一種輕體磚,通過在磚體上進行打孔來減輕磚的重量。同時減輕了墻體的重量。但是這種磚只能在墻面上采用,而地面和防潮層不可以使用這種承重磚,否則會造成地面的不安全以及起不到很好的防潮作用。
1.6房屋結構設置的問題
房屋結構的設置是一個房屋美觀與試用的關鍵所在,如果在結構設置和布局中存在問題的話,這將會影響房屋的質量以及房屋的承載重力的能力。在設計時,設計人員要充分考慮到建筑的抗側力的結構布置,對建筑物的平立面外形尺寸進行充分研究與論證,以確保房屋建筑的質量。增強房屋的安全系數。所以房屋結構設置需要進行規范化操作,熟悉和掌握結構的規則,把握好結構設計的相關數據,這樣會加強房屋的抗震防震能力,對于復雜的建筑結構來說更能夠增強建筑的承重能力,在進行施工時更能夠保證工程的質量。在進行結構設計時切記將指標統一化、標準化,要結合建筑物的實際情況來進行數據的變化。比如說在進行高層建筑進行建筑時常常出現的平面扭轉不規則、樓層錯層問題等。這種高層建筑在設計時容易將框架剪力墻集中到一個位置,導致房屋結構的中心偏移質量中心過多,使房屋結構整體扭轉。因為高層建筑的連續性,結構設計的整體性要求,使得這樣的建筑類型在設計時不應該出現較大的錯層問題,要不然會使房屋的抗震能力大大減弱。因為高層建筑的特殊要求,使得以上兩種設計方案不能夠同時采用,只有將建筑物的安全系數、抗震能力提高,才是對高層建筑設計時最應該重視的部分,而高層建筑的外觀美是其次。所以提升其建筑物的安全性能是是設計者工作的重中之重。必須增強設計人員該該方面的意識。
1.7 異形柱結構的相關問題
異形柱結構一般被一些中、高層建筑所采用,這種結構雖然被廣泛運用,但是它的技術設計還存在一些問題。比如我國當前還不能夠很好的進行受剪承載力、結構延性等方面的相關試驗。在對節點承載力方面的認識上還存在不足,從而造成了建筑在設計時超出相應高度,不規則體型的出現等等一些列有關建筑結構方面的問題,降低了建筑的防震系數。
2相關問題的應對策略
2.1建筑結構問題的對策
對于房屋建筑來說,建筑結構決定著房屋的質量,它是一項復雜的工作。在進行設計時必須要重視其嚴密性,要采取相應的措施來保證建筑結構的穩定性,要堅持實事求是的原則,通過收集、整理相關資料來保證數據的準確性,同時也要制定合乎規范的制度體系來約束設計人員的設計行為,增強設計者的規范意識。再設有關的結構時,要盡量制定詳細準確的數據,切不可隨意更改其數據內容。
2.2對于設計人員的相關策略
設計人員在進行設計時不僅僅要保證設計結構的合理性,而且要樹立環保節約的意識,在進行選材時要盡可能的節省資材,增強建筑結構的抗震防震能力,在操作時要符合相關的規定規范,提高了建筑質量,這更能夠確保人民的生命和財產安全。充分考慮當地的自然環境,諸如地質地質條件、當地的氣候、水文狀況等等來設計有關的建筑結構。要注重結構之間的協調性與整體性,同時也要分清各個結構之間的主次關系,要使建筑在出現問題時損失達到最小。
【參考文獻】
[1] 關度豪.試論房屋建筑結構設計的原則與方法[J].價值工程,2010, 29(15):102-103.
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【關鍵詞】:房屋建筑 結構設計優化設計方法
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
房屋工程建設中房屋結構優化設計對于整個工程的作用是不容忽視的。因為房屋建筑的目標就是用最少的資金達到提高整個工程結構的堅固性和可靠性,從而產生最大化的經濟效益。優化設計方案是控制造價和節省工程開支最有效的方法之一,通過合理的建筑結構方案優化設計方法更佳合理進行工程資源配置,以期達到房屋建筑結構設計的安全性、適用性和經濟性目標。在房屋建筑工程結構設計工作中,特別是常見的鋼筋混凝土住宅結構體系進行優化時,要綜合考慮從結構整體的布局以及具體構件兩方面的因素,也是建筑結構優化設計的主要內容所在,因此,要達到結構優化設計的目標,對當前房屋建筑工程師就提出了更高的要求,要求工程師不僅能夠對建筑結構和構件受力的特征有充分的把握,還要能夠根據構件設計的經驗提出對房屋結構設計更加合理有效的優化設計方法。
一、房屋建筑結構優化設計的措施
1、加強剪力墻的設計
影響壓彎構件的延性或屈服后變形能力的因素有:截面尺寸、混凝土強度等級、縱向配筋、軸壓比、箍筋量等,其主要因素是軸壓比和配箍特征值。剪力墻墻肢的試驗研究也表明,軸壓比超過一定值,很難成為延性剪力墻。剪力墻構造邊緣構件的配筋區分底部加強部位和其他部位,除應滿足受彎承載力要求外。底部加強部位的構造邊緣構件采用箍筋,其他部位采用拉筋,其拉筋水平間距不應大于縱向間距的2倍,轉角處宜采用箍筋。當抗震墻的構造邊緣構件的端柱承受集中荷載時,其端柱的縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應滿足柱的相應要求。
連梁是對剪力墻結構抗震性能影響比較大的構件,采用斜交叉配筋方式,可以大大改善連梁的延性。剪力墻是平面構件,在其自身平面內有較大的承載力和剛度,平面外的承載力和剛度小,結構設計時一般不考慮剪力墻平面外承載力和剛度。抗震設計的剪力墻結構,應力求使兩個方向的剛度接近。
框架一剪力墻結構設計的關鍵是剪力墻的數量和布置。在一榀很長的框架中(為縱向),剪力墻不宜集中布置在該榀框架的兩盡端,以避免在溫度變化、結構漲縮時由于兩端的約束作用而造成樓蓋梁板開裂。剪力墻的間距不宜過大。
2、加強設計中建筑結構形式的選用
不同的建筑類別和功能要求決定了戶型的選擇,當前越來越多的房屋建筑為高層建筑結構,除了要合理選擇結構抗側力體系外,要特別重視建筑體形和結構總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面;結構總體布置是指結構構件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結構總體布置對結構的抗震性能具有決定性的作用。
(1)加強結構抗震設計。結構抗震設計有許多不確定因素(地震特性、結構扭轉等),進行精確的抗震計算是非常困難的。結構的抗震設計除了進行細致的計算外,要特別注重結構概念設計。概念設計是指在結構設計中,結構工程師運用“概念”進行分析,做出判斷,并采取相應措施。根據概念設計,抗震房屋的建筑體形和結構總體布置應符合如下原則:采用規則結構,不采用嚴重不規則結構;確的計算簡圖和合理的傳力路徑;具有必要的剛度和承載力,具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力;部分結構或構件破壞不應導致結構倒塌,增加超靜定結構的次數。滿足抗震設計原則:即:“強節弱桿”、“強豎弱平”、“強剪弱彎”;置多道抗震防線,形成兩道或多道的抗震防線,增強結構抗倒塌能力。第一道防線是地震時先屈服的結構單元和構件,應是延性大、耗能力好的結構單元或構件,如剪立墻結構的連梁等。第二道防線的結構單元也有足夠的抗震能力,如框架-剪力墻結構的框架。
(2)加強底部框架剪力墻的設計。高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結構中的剪力墻為第一道防線的主要抗側力構件。為了提高其變形和耗能能力,對框架—剪力墻結構中的剪力墻墻厚、墻體最小配筋率和端柱設計等做出了較嚴格的規定:剪力墻的厚度不應小于160 mm且不應小于層高的1/20,底部加強部位的剪力墻厚度不應小于200 mm且不應小于層高的1/16。剪力墻的周邊應設置梁(或暗梁)和端柱組成的邊框。端柱截面宜與同層框架柱相同,并應符合有關框架構造配筋規定;剪力墻底部加強部位的端柱和緊靠抗震墻洞口的端柱宜按柱箍筋加密區的要求沿全高加密箍筋。剪力墻的橫向和豎向分布鋼筋,配筋率均不應小于0.25%,并應雙排布置,拉筋間距不應大于600mm,直徑不應小于6mm。框架—剪力墻結構的其他抗震構造措施,應符合對框架及剪力墻的有關要求。
二、結構設計優化技術在房屋建筑結構設計中的應用
1、房屋建筑結構設計中的概念設計方法
在房屋建筑工程中,對于同一個建筑方案可以有不同的實現途徑和結構設計;這是由于房屋建筑結構的參數、荷載、所用的建筑材料的不同和差異都會導致各項的取值不盡相同的,因此,對于房屋建筑結構設計的細節處理方法也不是唯一的,而是需要工程師們根據多年設計經驗和實際操作理論和工程進展情況自行判斷,計算機無法解決諸多不確定問題。工程師們的判斷根據房屋結構設計規律的指導下進行主觀的概念設計,而這種概念設計是工程師在多種備選方案中的必要的選擇過程。
2、概念設計處理的實際建筑設計問題
概念設計幫助工程師使房屋建筑工程結構不受來自自然和人為不確定因素影響和破壞,即使產生破壞概念設計也可將這種破壞程度降至到最低點。因此,概念設計為了達到這一目的。就要首先考慮如何使房屋建筑不受這些不確定的外力因素的影響作為設計的主要內容。而綜合所有不確定的因素中,地震是最為常見的,因為一旦發生地震其由于沒有活動規律其破壞力是極大的,所以在房屋建筑結構設計過程中應該充分的考慮到地震的破壞作用,要盡可能采取有效的抗震措施,通常房屋高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類:板式建筑平面兩個方向的尺寸相差較大,塔式建筑平面兩個方向的尺寸接近。對抗震有利的建筑平面形狀是簡單、規則、對稱、長寬比不大的平面。
三、總結
近年來,隨著我國高層建筑的發展,在其房屋建筑結構設計中會經常遇到一些問題,這就需要我們建筑結構設計人員通過自身經驗進行自主創新,要不斷通過正確的概念方法進行房屋建筑結構的優化設計。
【參考文獻】:
[1]史曼柏.住宅建筑結構優化設計的探討[J].科技創新導報,2009,(21):36-36.
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【關鍵字】房屋結構;設計;建筑結構;優化
在進行建筑工程施工之前,均需要依據工程實際及周邊環境,合理進行布局設計,安排具體施工辦法,通過合理施工控制與竣工驗收實現工程質量及功能。一般而言,質量良好,性能完善的房屋建筑,屬于建筑設計人員將建筑功能價值與建筑美學價值的整合與統一成果。房屋結構設計,以實現房屋建筑結構功能、美觀及應用價值為目標。采取建筑結構優化設計方法,是在房屋設計基礎上,進一步優化資源配置,最大限度實現房屋現實需求。本文結合某工程實際,探究建筑機構設計優化重要性及其具體辦法。
一、工程概況
本建筑工程位于廣東省揭陽市,屬于商業住宅建筑,其建筑面積為32680O,地上設計32層,地下設計2層,建筑主體商業部分層高設計為4.9m,住宅部分層高設計為3.0m,建筑總高度為98m。該工程建筑基礎持力層屬于稍密卵石層,設計為平板式樁筏基礎,建筑結構體系應用剪力墻結構。為確保該房屋建筑結構設計質量,提出應用房屋建筑結構設計優化方法,對該建筑工程進行設計優化,以實現建筑工程質量及功能,實現其整體效益。
二、房屋建筑工程結構設計優化所依托的理論基礎
房屋建筑工程結構設計,其行為本身屬于技術含量高,專業性突出的活動。設計工作人員在執行房屋結構設計任務時,需要綜合考慮房屋建筑地質水文、周邊環境、建筑功能需求及其各項性能指標,包括建筑工程的功能指標、美學價值指標。功能指標,即建筑工程作為人們生活辦公的場所,其應具備的基礎性應用功能,建筑審美指標,指的是建筑結構外形表現,給人一種結構協調,外觀美感的視覺享受。在房屋建筑設計過程中,需要綜合考慮房屋性質所要求的基礎性能,考慮其結構搭配與外觀表現。在這種房屋結構設計理念下,要求設計工作人員,從多種建筑結構設計方案中選擇出最佳方案,通過方案優化,完成房屋結構設計綜合目標。換一種角度而言,通過科學化方法進行表述,則為:結合數學知識與相關建筑學知識,在多種設計方案中選擇出與整體設計目標相符,最適宜的設計方案。
房屋結構設計中建筑結構設計優化,指的是建筑結構設計過程中,需要進行設計理念更新,選擇應用具備先進性與科學性的設計篩選方案,優選出各方面達到最佳效果的一種設計方法。建筑工程其內部結構錯綜復雜,所涉及的系統較多,為實現建筑工程結構完美協調,發揮最佳功能優勢,需要重視并應用建筑結構設計優化方法。一般而言,建筑結構優化,主要以房屋頂部、房屋、房屋細節結構設計優化為中心,依據實際需求,合理優化布局,在優化結構過程中,實現建筑工程的整體效益。建筑設計要求,房屋平面結構表現應平整,盡量降低平面建造質量與房屋剛性結構之間所存在的差異,彰顯出建筑工程對稱美感,確保在出現較大水平作用力狀況下,建筑結構不會出現扭曲及不安全狀況。在確保房屋建筑基礎功能前提下,需要采取豎直貫通方式的承重結構,以提高建筑工程承受豎直作用力的承受能力。依據漸變規律,進行房屋豎向剛性程度指標設計,防止出現剛性結構角度突變。
三、房屋結構設計中的建筑結構設計優化的現實意義分析
在房屋結構設計過程中,綜合應用建筑結構設計優化方式,有助于實現建筑工程現實應用功能、外觀美感與整體經濟效益,通過結構設計優化,還可以實現建筑成本節約,加強建筑生態環境保護,簡而言之,采取建筑結構設計優化,有助于實現房屋建筑整體效益。在市場經濟大環境下,建筑商在進行房屋建筑設計施工中,要求確保建筑工程基礎應用能力的基礎性,最大限度降低房屋建筑設計成本,降低施工成本,從而降低建筑投資。確保房屋建筑結構合理穩定,滿足用戶不同層次需求,是實現建筑工程整體效益的基礎性保障。
社會實踐證明,與傳統的建筑結構設計方式相比,建筑結構設計方案優化,能夠降低房屋30%左右的成本,且通過結構優化,可以更好實現建筑工程資源合理配置,實現建筑材料的充分利用,更好協調建筑單元,發揮建筑功能優勢;通過創新設計,在保證建筑安全性基礎上,實現更高標準,通過結構優化,實現最佳效益。
四、基于工程實例的建筑結構設計優化策略
該建筑工程位于廣東省揭陽市,屬于商業與住宅建筑,為實現更好效果,決定對該建筑工程進行結構設計優化,其結構設計優化具體策略如下:
(一)結構模型設計
房屋建筑整體設計優化可以分為三個環節,分別為變量的選擇與確定、確定函數與條件衡量。其中,變量的選擇與確定,指的是對設計方案存在著重要影響因素的參數值,作為變量為設計人員所選擇應用。如該建筑工程的目標參數主要包括建筑價格參數,預期損失參數,工程控制參數、房屋結構可靠性參數等。在房屋結構設計中,設計人員選擇變化幅度較小的參數作為重要參考指標,會降低建筑結構設計難度系數。在結構設計眾多相似函數中,需要選擇出與房屋橫截面尺寸及鋼筋尺寸面積函數最適應函數,選擇該函數并分析函數性質,通過函數優化,降低房屋建筑成本。條件衡量,重點表現為房屋結構設計約束指標,具體而言為建筑房屋尺寸、架構剛性、受力限度、結構確定性、變形限度、組建規格等。在進行結構設計優化過程中,設計人員結合該工程實際情況,明確工程約束性條件,確保該工程條件滿足相關要求,實現設計結果最優化。
(二)合理選擇計算方法
房屋結構設計中會應用到較多計算程序,而建筑結構優化的過程,則屬于建筑工程復雜變量、約束性條件及其他設計條件的計算過程。在進行數據驗算過程中,多將約束性條件進行轉變,設置為不附帶約束條件問題,從而確保計算精度,減少計算時間。如該工程筏基礎優化數學模型為:
Min A=F(XAi,YAj)
S、T,P≤f
Pmax≤1.2f
其中,XAi與YAj代表自變量,p代表基礎底面平均壓力設計值,f代表地基承載力設計值,采取漸進搜索法進行模型求解,實現結構優化。
(三)選擇應用最優程序
在房屋結構模型設計后,科學選擇計算方法,在此基礎上,進行模型程序最優化處理。最優設計程序,需要表現出功能完善,運轉高效,其程序多是由多個分程序相組合構成的綜合程序,從而發揮作用。
(四)分析統計數據,確定最佳方案
在完成數據計算后,設計人員需要統計數據分析,研究并獲取不同建筑結構設計方案之間存在的異同,通過綜合分析與綜合衡量,最終確定出符合工程實際的最佳方案。在統計數據分析過程中,要求設計人員多層思考,綜合考慮細節,科學處理工程技術與工程經濟效益之間的關系。
五、結語
為實現建筑工程經濟效益、社會效益,提出對房屋建筑進行結構設計優化。結合工程實例,從房屋建筑工程結構設計優化所依托的理論基礎出發,探究房屋結構設計中的建筑結構設計優化的現實意義,社會實踐證明,通過建筑結構設計優化,有助于實現建筑工程整體效益,研究其結構設計優化具體策略,通過結構模型設計、合理選擇計算方法、選擇應用最優程序、分析統計數據確定最佳方案,實現建筑結構設計優化,實現建筑工程整體效益。
參考文獻
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關鍵詞:房屋 建筑 結構 設計 基礎
中圖分類號: TU2 文獻標識碼: A
正文:
一、 房屋建筑結構設計原則
建筑結構設計是一個全面和系統的工作,設計人員在對房屋建筑工程進行結構設計時需要遵循幾個原則,首先設計人員在進行結構設計的過程中一定要從整個房屋建筑工程的整體著手,需要與業主進行良好的、有效的、及時的溝通,確保房屋建筑結構設計既符合客觀方面的需要,也符合主觀方面的需求;其次,設計人員在設計過程中要提前做好準備,現代的房屋建筑工程在進行基礎設計的過程中,將重點都放到了房屋建筑工程的地基、基礎、以及一些上部結構的構件(例如梁、板、墻柱等)方面,但是還是有一定的弊端,因為很多的房屋建筑結構設計中的基礎設計并沒有完全地結合實際情況,所以在施工過程中很容易遇到設計與實際情況不符的問題。
二、 房屋建筑常用的幾種基礎形式
1. 墻下條形基礎
普遍應用的是混凝土剛性基礎,它可以起到承受抗壓、抗拉、抗剪強度的功能,不過效果不是很好。一般來說這種基礎適合建設 5 層以下的建筑。它的優點是價格低,方便,可因地制宜的改造整體的剛度。此外,較好的墻下條形基礎還有鋼筋混凝土柔性基礎,它能夠很好地解決上部結構荷載較大,地基承載力又較低,且地基又不很均勻的問題,在6 層以上的建筑中這種基礎使用較多。
2. 獨立基礎
獨立基礎可分為剛性獨立基礎和柔性獨立基礎,他們在柱下基礎中使用較多,基礎的斷面有方形和矩形,主要依據是不同的柱荷載偏心距。當有比較大的柱距時,獨立基礎相較于其他基礎明顯性價比更高。在多層建筑的上部結構作為框架體系的時候,如選擇獨立基礎比較合適。此外,獨立基礎較普遍地應用在民用建筑的中柱,目前看來效果是不錯的。
3. 柱下條形基礎及十字交叉基礎
當上部結構荷載較大、地基土的承載能力差的時候,一般的基礎形式無法滿足要求,往往會選用柱下條形基礎的形式。它的剛度較大,能夠調整沉降的均勻度,不過柱間距較大時這種設計則不可以采用,因此,采用這種設計要在柱間距不能過大的前提下。十字交叉基礎比較適合地基的承載力比較小但柱荷載卻比較大的時候,它能夠較好地完成目標。不過雖然它的空間剛性較大但不能隨意地使用。
4)鋼筋混凝土筏板基礎
當地基的承載力不夠,地基土質不均勻,上部結構荷載較大時,可采用十字交叉基礎。但有的基礎之間空隙不夠,有的基礎底面積已出現重疊情況時,再提供足夠的基礎底面積是不可能的,在這種情況下就可采用筏板基礎。另外,對于地下室的結構,筏板基礎恰好就是其地板結構。
5)樁基礎
樁基礎的特點表現為承載力高、沉降量小。當建筑物上部結構荷載較大,地基上部承載力不強,下部又有堅實的土層時,可采用樁基礎;當天然地基上有過大的淺基礎沉降量時可采用樁基礎。
三、地基基礎設計的依據———工程地質勘察
對于建筑場地的勘察布孔,一般應由設計單位根據擬建建筑物上部結構及基礎設計要求提供。對于一般場地,可按勘察規范規定提供,遇地質條件復雜時,勘察部門應結合具體情況加密布孔。基坑、基槽開挖后,一般要進行驗坑、驗槽,遇地質條件復雜時還要補鉆;勘察、設計要密切合作,使地基基礎設計同實際地質條件相吻合。工程地質勘察不但為設計提供必要的、正確的、可靠的依據,而且還可根據勘察資料對地基基礎設計和施工中存在的及可能出現的問題進行探討、論證、分析,并提出解決問題的措施和建議。
四、房屋建筑結構設計中的基礎設計應注意的幾個問題
1. 充分考慮各種因素對地基與基礎設計的影響
在地基與基礎設計當中,設計人員應該充分考慮各種因素對設計方案的影響,一方面,設計人員應該利用地質勘查中所收集的各種地質數據資料,了解當地的地質構造、地震災害情況,并通過其他途徑獲得氣候、環境等方面的資料,在這些資料的基礎上進行結構設計,這樣能夠最大程度地減少不良因素的影響。另一方面,運用換土墊層方法處理軟土地基的時候,應該在地質勘查的基礎上,了解土層構造及軟土層的厚度,在此基礎上計算墊土厚度,使墊層的寬度與及厚度符合安全性和經濟的雙重要求;需要注意墊土的選擇,一般選擇硬度、強度較好的砂礫,保證墊土層的穩定性。
2. 充分考慮環境溫度對建筑結構的影響
在建筑結構設計上,應該考慮環境溫度對混凝土基礎的影響。經常出現的混凝土基礎裂縫有很大一部分是由于受到外界氣溫的影響而產生的,比如氣溫驟降、保溫層失效、暴雨侵襲等,都可能造成環境溫度下降,使混凝土表面與環境產生溫差,由于溫差驟然形成,溫度應力時間短,極易造成表面裂縫。因此要嚴格按照設計標準設置伸縮縫,不能為了設計上的簡便和施工的便利用后澆帶代替伸縮縫,這設計的過程中要詳細計算環境溫度對建筑結構的實際影響,在此基礎上確定伸縮縫的寬度,保證能夠達到環境溫度影響的范圍內。要選擇合適的伸縮縫設施安裝方案和合適的填充材料,這些需要在設計方案中體現出來。同時加強對于頂層屋面的保溫隔熱措施,對于受溫度影響較大的部位來配置直徑小一點的溫度筋。
3.對軟弱地基基礎設計的探討。
局部軟弱地基的基礎設計,采用不同的處理方式時應在滿足地基承載力及土層不發生整體破壞的前提下,以基礎的沉降量為控制條件,滿足使用要求和地基規范允許的沉降量是可以做到經濟合理的。在改變地基條件的情況下,還需配合改變基礎的設計,一般情況下,變更基礎的尺寸,可以有效地調整基底附加壓力的分布和大小從而改變地基變形值。當基底附加壓力相同時地基的變形是隨基底尺寸的增大而增大,而在確定的荷載下若增大基底面積,將會使地基的變形量減小。當然在驗算地基變形,調整基底尺寸時還應考慮其它因素的影響。在軟弱粘性土中采用卵石樁可以提高地基承載力,加速固結沉降,改善地基的整體穩定性。有關軟弱土地基,處理的方式方法也有多種,同樣又受各種諸多因素的影響很難用一種固定模式確定某種處理形式好,因此在場地條件不同的情況下,須經過分析研究再做決定。
4.地基基礎設計中的地基土與結構共同作用問題分析。共同作用概念源于高層建筑與地基基礎共同作用,即是把高層建筑、基礎和地基三者看成一個整體,并要滿足地基、基礎與上部結構三者在接觸部位的變形協調條件。而地基基礎的共同作用是指:地基土與基礎(各種類型的樁,包括:柔性樁、半柔性樁、剛性樁等)共同承擔上部結構荷載。地基與基礎之間的荷載分擔比是根據基礎變形協調條件確定的。由此可以看出:用沉降控制來設計地基基礎正是地基基礎共同作用概念的具體運用,地基處理或基礎加固就是視基礎沉陷量大小的控制要求確定地基補強的程度和發揮原地基土承載力的程度。影響地基土與基礎的荷載分擔比因素主要有:基礎(包括加固體)剛度的大小、地基土的土性、基礎型式等。
五、結語
房屋建筑工程結構設計及基礎設計的根本出發點主要是為了保證工程建筑物結構的安全性、可靠性,在能夠保證工程建筑物的使用功能的發揮的同時保證工程建筑物的使用壽命,提高工程建筑物的性價比。
參考文獻
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關鍵詞:房屋;建筑;結構;方法;設計;優化
對于房屋建筑的自身結構而言,只有保證其結構的合理性,房屋建筑的整體質量與使用性能等才會得到顯著提高,并且可以有效避免建設資金等的浪費。如果房屋建筑的自身結構存在嚴重不合理之處,不僅會增加相關的建設成本,房屋建筑的整體質量也無法達到相關要求,這樣就會給用戶帶來安全隱患等。基于上述背景,對房屋建筑的結構設計予以優化就變得尤為重要。
1房屋建筑結構設計優化的相關要點
第一,模型的確立。在房屋建筑結構優化設計當中,模型的確立是基礎環節,相關人員只有對具體變量參數進行提取分析,才能根據相關參數建立模型,以此求出最佳答案。相關人員需要科學選擇變量并且對目標函數進行確定分析,以此滿足后續相關需求。第二,程序的設計。在房屋建筑結構的設計優化中,相關人員需要科學確定優化程序,并且將具體程序導入計算機內部,利用計算機就可以將相關數據求出。第三,結果的分析。相關人員在利用計算機等進行計算之后,就要對相關的結果進行分析,并且根據結果中的具體信息等制定后續的設計方案等。
2房屋建筑結果設計優化方面的具體方法
2.1上部結構的優化處理
對于房屋建筑的結構設計優化而言,上部結構優化十分重要,特別是剪力墻結構的建筑,需要相關人員對這一部分的結構進行優化布置。相關人員需要保證剪力墻的重量均勻性,這樣才能確保每層建筑的重心與平面剛度的中心位置完全一致,這樣就可以有效避免外界的風力及自然災害等給房屋建筑帶來嚴重的影響。如果房屋建筑的剪力墻結構為大開間形式,相關人員就可以盡量減少混凝土的使用量,并且盡量減少墻肢的數量。如果房屋建筑的所處環境地質條件相對較差,就需要有更強的防震性能等,相關人員在上部結構的優化處理當中就盡量不要采用大開間形式的剪力墻。
2.2框架結構優化
在很多房屋建筑的施工當中,都會選擇鋼筋混凝土結構,這種類型的框架結構優化也會成為房屋建筑結構優化設計的重要組成部分。相關人員在實際的框架結構優化當中,可以選擇準則法來進行操作。相關人員也可以根據房屋建筑自身結構的截面大小情況,選擇有限單元法等進行優化分析,這樣就可以有效保證房屋建筑的結構優化得到順利進行。
2.3建筑平面優化
在房屋建筑的結構優化設計當中,平面優化也是重要的組成部分。首先,相關人員需要針對樓面量進行科學的控制。樓面是房屋建筑的重要結構之一,樓面量減少或者是樓板的開洞量出現過大,都不利于樓面整體結構的穩定。所以,相關人員在實際工作當中應當針對天井或者樓面的開洞量等進行嚴格、細致的計算分析,這樣才能對房屋建筑的樓板面進行科學控制。與此同時,相關人員應當適當提高房屋建筑內樓板的配筋量,以免出現嚴重的預應力損失等,并且保證不同結構之間的連續性,做好樓層之間的支撐等。其次,相關人員在房屋建筑的結構優化設計當中,還需要做好平面布置方面的外形優化等。相關人員在實際工作當中需要仔細考慮風壓帶來的影響,對房屋建筑的外形結構進行科學的優化設計,這樣才能有效避免外力帶來不利影響。在具體操作當中,相關人員可以根據房屋建筑所處的環境及地理位置、氣候特點等進行分析。比如,如果房屋建筑位于沿海地區環境,在其自身的外形方面,相關人員就要避免其外形凹凸面積較大,以免給整體結構帶來較強的不穩定性。相關人員一定要根據外形合理化的基本原則進行優化設計,特別是要重點考慮風壓因素,這樣才能有效保證房屋建筑平面得到明顯優化。
2.4建筑階段性及相關壽命的優化
對于房屋建筑結構的設計優化而言,階段性優化及整體壽命的優化也十分關鍵,這一部分的的內容不僅僅在于正式施工至建筑工程的使用年限之內。房屋建筑的設計人員等需要根據其自身不同階段出現的特點等進行分析,并且參考相應的實際情況進行處理。這樣才能在保證建筑自身質量的基礎之上,實現建筑企業的整體效益。此外,在房屋建筑的壽命優化方面,相關人員還需要切實按照建筑自身的使用年限、具體的施工方式等進行綜合性分析,確保在建筑房屋的使用年限當中不會出現嚴重的意外問題,這樣才能有效保證房屋建筑相關結構的優化。
3結語
目前,人們的生活水平與過去相比出現了明顯的提高,其自身的安全性、實用性等也得到了普遍的關注,除了房屋建筑的自身質量需要相關單位及人員給予高度重視之外,房屋建筑的經濟性、美觀性也成為了人們關心的重點問題之一。所以,在房屋建筑的設計當中,針對其自身結構方面的優化設計就成為房屋建筑建設的重要組成部分。相關單位及人員等需要切實把握房屋建筑結構設計優化的具體要點,并且從多方面選擇科學、有效的方法等保證房屋建筑的結構優化順利進行,以此保證房屋建筑的質量與美觀性、經濟性及實用性等。
參考文獻:
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關鍵詞:建筑結構設計;常見問題;應對措施;
中圖分類號:TU3文獻標識碼: A
引言
在現代消費觀念的影響下,房屋不再僅僅是供人居住辦公,遮風擋雨的場所,同時還被賦予了滿足人們審美觀念的新功能。建筑設計師在設計房屋時,不僅要考慮房屋的使用功能,更要從美學角度考慮更多的內容。隨著物質文明和精神文明的進步,人們對建筑結構設計的要求越來越高,這就使得建筑結構設計工作逐漸復雜和困難,設計過程中出現的問題也就越來越多。當前,除了最基木使用功能外,建筑正在被開發出越來越多的新用途,同時也是人們實現審美追求,提高生活格調重要途徑。
一、房屋建筑結構設計遵循的相關原則
建筑結構設計的原則對于房屋建筑結構的設計原則,總的來說,主要包括以下四個方面:設計要顧全大局,抓大放小;設計要設置多道防線,保證安全;設計要剛柔并濟,保證穩定;設計要將結構中的各個關節打通。
1、設計要顧全大局,抓大放小
在房屋建筑結構的設計中,對于設計中非常重要的概念,如強剪弱彎、強柱弱梁等要牢記于心,要將全局觀念深深的牢記于心,雖然在房屋建筑結構的設計中,各個構件在整個結構中擔任的角色不同,但是它們是作為整體一部分出現的,缺少一個,都會釀成大禍。在房屋建筑結構設計中,一定要抓大局,對于那些細小的環節也不能放松。
2、設計要設置多道防線,保證安全
在對房屋建筑結構進行設計的過程中,要重點考慮結構的多道防線,考慮它們的安全系數,在房屋建筑中,由于多肢墻比單片墻的抵抗力大,因此在建筑設計中要充分考慮多肢墻的位置設置。在對房屋建筑結構設計過程中,要知道結構的安全體系就是靠多道防線來進行設計的,在突發災難時,寄希望于某一單體結構是很危險的。
3、設計要剛柔并濟,保證穩定
在設計結構過程中,要充分考慮結構的剛柔對比,因為如果結構的剛性太強,就會使得建筑的變形能力變小,當突然發生災難時,瞬間強大的破壞力會讓建筑損傷嚴重。如果在結構中適當的加入一些柔軟的結構,就能彌補剛性結構的不足,做到穩定、安全。
4、設計要將結構中的各個關節打通
在房屋建筑結構的設計中,房屋建筑的關節無處不在。(具體哪些關節深入些闡述)在房屋建筑結構的體系中,變化的統一是最終目標,雖然在結構的理想模型中是一體的,沒有任何的關節出現,這樣的渾然一體能夠讓外力迅速地分散、傳遞、消減。將建筑結構中的關節打通,就可以讓建筑保持平衡,使其處于穩定的靜態模式下,保證建筑的穩定和安全。
二、房屋建筑結構設計中的常見問題
1、地基與基礎設計不合理
在部分房屋建筑的地基設計中,往往只是根據附近建筑物的地基情況完成設計的,對地質勘察不仔細,導致地基與基礎設計出現不合理現象,容易對房屋施工質量造成影響。目前,我國人部分的房屋為多(高)層框架結構,主要為柱下獨立基礎,由于獨立基礎的外部荷載取值不正確,特別是當地基的受力層中無軟弱粘性上層而對地基與基礎進行抗震承載力驗算過程中。另外,在基礎設計中,由于基礎拉梁的計算及設計不合理,容易導致整個設計方案出現錯誤。
2、建筑結構設計人員的問題
在建筑結構設計過程中,設計人員對于設計結構的原則和規范理解不夠深入,對于建筑工程結構設計內容考慮不全面,缺乏職業技能,有的設計人員甚至直接照搬別人的設計成果,并沒有完全結合自己建筑工程的實際情況,從而導致建筑結構設計的質量不符合施工要求。
3、構造柱同時作為承重柱
構造柱在磚混結構的房屋中的作用,不僅表現在能將墻體抗剪的能力提高,而且在砌體約束力的形成上也有所體現,所以構造柱的作用也就顯而易見了,那就是維持豎向承載力、有效控制房屋墻體開裂、提升房屋抗震性。但是在我國日前建筑行業發展中,示主往會把構造柱“兼職”作為承重柱來使用,這樣帶來的危害就是構造柱對于拉結和約束的作用就會人打折扣,而且構造柱在地震的時候,會因為受到應力集中的影響而最先遭到損壞。如此一來,構造柱自身的作用不僅沒有發揮出來,反倒成了最薄弱的結構。
4、安全問題
安全問題貫穿著整個施工,它也是房屋施工中一個比較關鍵的問題。一般情況下,安全問題包括施工財產安全和施工人員的人身安全。財產安全主要包括工程物資的材料管理和機械設備管理方面,由于房屋建筑工程一般工程規模都比較大,所有對應的物資材料和機械設備也比較多,而在實際工程中,缺乏對嚴格的管理,這就造成了房屋建筑工程施工現場出現施工材料的浪費和機械設備的損耗特別嚴重。
三、房屋建筑結構設計方法
1、大樣詳圖
繪制人樣詳圖時可以在保證精確、無需修改的建筑詳圖的基礎上直接繪制,除此之外還有一種常見的方法就是局部改進以前做的詳圖。在建筑外形保持不變的基礎上,結構受力盡量合理、施工盡量方便,這個是在此階段最值得注意的地方。
2、承重墻結構的設計
現代房屋多屬矩形平而,其橫向剛度往往要小于縱向剛度,這就要求必須要有足夠的橫墻,才能有效保證房屋建筑結構的抗震性能。從地震災害可知,房屋墻體一般都是剪切破壞。因此,在進行房屋建筑設計時,必須要提高建筑的抗剪強度,以提升房屋橫墻的抗震能力。以提高建筑的抗剪強度,就要求提高材料的強度等級,并相應增加橫墻的軸壓力,因此需要將橫墻盡量成為承重與隔斷相結合的墻體。當房屋建設中的房間比較人時,設有沿進深方向的梁應支撐在縱墻上,以使縱墻承重。同時,建筑樓板應沿縱向擱置,因此形成橫墻承重,再加上縱墻因存在軸壓力而增加其抗剪能力。
3、規范、優化房屋結構設計
設計人員在對房屋進行設計規劃時,對房屋的高度、寬度、體型等復雜的房體進行設計時,應該按照超限高層建筑方式進行設計,同時房屋的使用高度除了和結構體系類型以及抗震性能有關外,還與場地的類別,地下土質等因素有關。所以在進行設計前應該對工程區域進行嚴格的考察。設計結構盡可能的合理、科學。
4、設計人員方面
對于設計人員技能水平低,設計考慮不周全以及對新建筑結構規范理解和學習不夠深入等問題,應加強設計人員培訓力度,定期安排實習人員學習新的建筑結構設計規范,并且做到理論結合實踐,對每個設計好的建筑結構進行分析和考核,吸取其精華,同時還應設獎勵機制,給予優秀設計人員獎勵,從而提高設計人員的責任心,激發工作熱情。管理部門應加大監管力度,杜絕水平不合格的人員上手操作。人是施工過程的主體單位,只有提高了工作人員的基本素質,才能提高整個房屋工程的質量。
結束語
綜上所述,我國經濟的迅速發展,使得建筑行業取得了巨大成就,人們對建筑行業的結構設計和施工要求越來越高,建筑結構設計作為建筑工程中的重要內容,需要在設計中進行科學合理的規劃,才能滿足人們日益增長的住房需求,因此要求建筑設計人員在設計過程中不斷吸取國內外建筑結構設計的精華,優化和創新我國建筑結構設計,才能保證建筑結構的合理性,安全性和可靠性,推動我國建筑行業攀登新高峰。
參考文獻
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篇9
關鍵詞:房屋建筑;結構設計;節能環保
中圖分類號: TU318文獻標識碼: A
前言
在現階段房屋建筑結構設計中,節能環保已經成為建筑設計發展的趨勢,依據當前我國房屋建筑結構設計存在的問題,進行科學的規劃、建造,必須充分考慮當地的環境以及節能、人文、建筑等各方面的因素。節能環保的房屋建筑不僅能緩解我國的能源緊張的情況,還有利于實現社會的可持續發展,全面落實科學發展觀,保障國家和人民大眾的利益。
節能環保對現代房屋結構設計的作用
目前我國經濟建設的步伐正在加快,這就要求建設與之相適應的注重以人為本的節能建筑,房屋建筑節能包括照射、采暖和利用空調等方面,并在房屋設計、建造和使用過程中采用新型的節能環保材料、施工設備和技術、產品等,執行節能標準,加強對可生能源的再利用,減少供熱供應、照明、熱水等能耗,加強對自然光利用的同時提高空調的制冷、制熱系統的效率等措施。這不僅要注意建筑的便利性和舒適性,還要提高能源的利用效率。節能環保對房屋建筑施工有著重大的意義,加強對可生能源的利用,提高能源利用效率,可以緩解目前資源緊張和環境污染的局面,保護生態環境,保障國家能源安全。隨著房屋建造工程的日漸火熱,減少能耗,實施節能,就成了城市化建設過程中必須要解決的問題,這不僅有利于可持續發展,而且具有很強的社會意義。
二、建筑結構設計中節能環保的現狀及問題
現在很多房屋建筑使用一次性能源,技術很少來自國內,說明國內在節能材料供應上嚴重不足,具有技術、主流產品和擁有自主知識產權的骨干企業少之又少,市場的供需之間就產生了矛盾,節能市場就成了薄弱環節。現階段,很多房屋建筑在節能方面,驗收和檢測方法也并不標準,多使用現場測量的施工方法,測試時只是采取幾個代表性的測點,所以測得的傳熱系數值并不準確,而且也不能對建筑物的屋面和建筑墻體得到全面的認識。建筑用材、熱環境用設備和本體技術等許多方面都包括在房屋建筑節能范圍內,所以改善這些技術也是解決房屋建筑能耗問題的重要突破口,并且房屋設計其本身也存在著很大的困難性和復雜性,所以進行節能改造并不是件容易事,20世紀80年代,國家就開始重視房屋建筑節能的問題,并且提出了一系列的規范標準和設計理念,但是實際上這些規范和理念并沒有得到確切的落實,所以與發達國家的差距會越拉越大。
(一)對于節能技術和傳統措施不能科學的運用
節能設計講究的就是自然通風、建筑遮陽,但是隨著人類生活水平的提高,審美理念的不斷提升,卻忽視了傳統的建筑措施,導致許多房屋建筑不能達到有效節能的效果,對節能高科技十分的注重,對低成本的節能技術卻忽略不提,導致整個房屋建筑工程的造價十分的昂貴,由于設計的標準太高,不能結合房屋建筑的實際情況,只在一味的追求理想化,使得整個建筑最終達不到建筑設計的標準,達不到節能環保的效果,若在以后的設計中,還是不能權衡好節能高科技和傳統節能措施,只注重技術和速度,那么,我們房屋建筑事業就很難持續的發展下去。
建筑結構設計不對節能環保不夠重視
要想建筑設計達到節能環保的功效,就必須使整個房屋建筑具備良好的通風效果。然而,實際情況告訴我們,建筑設計人員對房屋建筑的實用面積、結構安全、美觀時尚較為重視,很少去考慮房屋建筑性能、品質及環保等因素,經過審查才發現施工設計圖中對這些因素的反映情況還不能完全達到房屋建筑的需要,可此時建筑設計方案已經確定下來,接著設計人員就只能對施工設計圖進行微調,為了爭取時間,設計人員就只是對整個設計簡略的計算了一下,草草的調整了一下,效果可想而知是不理想的,既不能節省資源,而且很難實現。
(三)建材選用不合理
建材是房屋建筑的重要資源之一,在經濟利益的關系下,我們的結構設計應用的金屬材質很容易生銹及腐蝕,還容易結垢或產生滲漏,而且金屬材質的耗損量十分嚴重,還會生成二次污染物。除此之外,在房屋建筑設計的過程中,建筑的形體在不斷地發生變化,對建材消耗量的預測還不夠重視。
(四)建筑節能理念和技術不先進
許多建筑設計師沒有節能的意識,更談不上節能技術應用,在進行建筑設計時,建筑設計師不能只是一味的去套用標準圖,要結合房屋建筑的實際情況,分析其建筑的環境及條件來實施房屋建筑的設計,設計時,要明確節能環保對房屋建筑的重要意義,使建筑結構設計能夠達到節能環保的目的。另外,有些建筑設計師十分注重建筑的獨特性,完全沒有節能的理念,使得許多房屋建筑達不到相應的設計效果。
房屋建筑結構設計問題改善措施
(一)推行建筑綠化
運用綠化來減少和防止噪聲,調節建筑物溫度,尤其是可以降低房屋建筑夏季的溫度,樹木枝葉形成濃蔭可以遮擋太陽輻射和地面,墻面以及相鄰物的反射熱、在噪聲源與建筑之間的大片草坪或是種植由高大常綠喬木與灌木組成的足夠寬度且濃密的綠化帶,是減弱建筑噪聲干擾的措施之一,在建筑綠化布置方法上,臨街綠化對減噪的作用比較大。合理的建筑綠化,不僅對社區環境有巨大的優化作用,而且對改善城市的生態環境起到關鍵作用。
(二)門窗結構的節能設計
門窗的保溫性與氣密性是房屋建筑中的重點,在傳統設計中,通常使用單玻實腹鋼窗,而它的氣密性和保溫性能都比較差。針對這種情況,目前我國對門窗保溫做出了明確規定,比如要加強陽臺和窗戶的保溫,改善門窗保溫效果,降低門窗的傳熱系數等,因此一些彈性密封條就成了很好的節能材料,比如在窗戶門框邊沿都抹上密封膏,在門框與窗戶之間使用一些泡沫、橡膠密封條,在扇與玻璃之間可以使用一些彈性壓條來處理等等。
(三)屋頂結構的節能設計
施工人員在選用適宜的保溫材料時,要結合房屋建筑的實際應用情況,選用的材料通常要具備導熱系數較低,強度較高,吸水率較低的保溫材料,然后再將選取的材料合理的置入防水層和屋面板中。另外,施工應用的保溫材料有很多的類型,例如輕骨料混凝土板、聚苯乙烯板等。要想在實際的施工中實施澆筑工作,就要合理的應用散料及水泥膠結料等,例如爐渣、浮石等。另外,要保證材料具有防水防潮性能,再調整材料的配合比,從而達到保溫效果,還可以應用倒置式屋面,調整保溫層與防水層的位置,因為在防水層上設置保溫層能夠加大保濕力度。
(四)墻體結構的節能設計
我們可以在墻的內側或外側設置墻體保溫層,此設置可以在抹灰、粘貼或復合法的方式下進行,此外我們還應有效地去結合實際所需的保溫材料,使整個施工效果達到合理的狀態。施工人員在調制砂漿時,可以在輕骨料當中添加一定比例量的石膏、石灰、水泥或化學聚合物,使砂漿具有保溫的功效,然后再采用抹灰技術,在保證基層潔凈、干燥的情況下進行噴涂,并注意涂層時的均勻性,層面不要太厚或太薄,要符合涂層的實際標準,施工中若想墻體達到外保溫的效果就必須采用干掛工藝,此工藝既能很好的保證墻體的溫度,也能達到節省空間的目的,為了實現隔熱效果,我們可以應用空氣層,達到防水的效果,但是在此方法下卻不能很好的去節省成本,比較適用于公共建筑。
結語
綜上所述,房屋建筑結構設計中,必須對其技能環保設計,才能節約原料、節約能源、結構重構和重復利用為手段,實現房屋建筑節能環保的目標,從而推進可持續發展戰略目標的完成。
參考文獻:
篇10
關鍵詞:房屋建筑;結構設計;節能環保
中圖分類號: TU318文獻標識碼: A
引言
隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求 ,越來越注重建筑設計形態的多元性、創新性。然而要想實現建筑設計形態的多元性和創新性,就必須考慮到建筑結構設計的安全性和時效性,否則將直接影響到建筑工程的質量,對人們的生命財產安全造成極大的威脅。
一、我國房屋建筑結構設計中應用節能環保現狀
房屋的建設不僅和整個社會進步程度,經濟發展程度有關,它更關系著國計民生,目前城市住宅的數量和質量都在不斷增長,促進了城市化進程的加快。
1、房屋建筑在設計時一般都把重點放在建筑外觀造型和綠化設計上,而往往忽略了建筑與環境的整體協調性。比如房屋在設計時要注意選擇一定的通風性和光照方向,一些材料的保溫設計規劃上,雖然我國出臺了相關節能標準和法律規范,但是對于防火設施和隔離等措施并沒有按規范實行,并且技術也不到位,設計粗糙,這樣不僅在節能設計上力度不夠,而且還會造成損耗過大,使房屋造價升高,甚至建筑的時候不加注意,有可能使房屋結構建筑出現一些安全隱患。
2、現在很多房屋建筑使用一次性能源,技術很少來自國內,說明國內在節能材料供應上嚴重不足,具有技術、主流產品和擁有自主知識產權的骨干企業少之又少,市場的供需之間就產生了矛盾,節能市場就成了薄弱環節。
3、目前很多房屋建筑在節能方面,驗收和檢測方法也并不標準,多使用現場測量的施工方法,測試時只是采取幾個代表性的測點,所以測得的傳熱系數值并不準確,而且也不能對建筑物的屋面和建筑墻體得到全面的認識。建筑用材、熱環境用設備和本體技術等許多方面都包括在房屋建筑節能范圍內,所以改善這些技術也是解決房屋建筑能耗問題的重要突破口,并且房屋設計其本身也存在著很大的困難性和復雜性,所以進行節能改造并不是件容易事。20 世紀 80 年代,國家就開始重視房屋建筑節能的問題,并且提出了一系列的規范標準和設計理念,但是實際上這些規范和理念并沒有得到確切的落實,所以與發達國家的差距越拉越大。
二、節能環保對現代房屋結構設計的作用
我國的建筑新建面積每年都在 20 億 m2以上,建筑行業是用能大戶,并且很多建筑都存在著資源浪費的情況,使得我國在世界上成為建筑消耗量最大的國家,所以發展節能建筑被越來越多的人所關注。目前我國經濟建設的步伐正在加快,這就要求建設與之相適應的注重以人為本的節能建筑。房屋建筑節能包括照射、采暖和利用空調等方面,并在房屋設計、建造和使用過程中采用新型的節能環保材料、施工設備和技術、產品等,執行節能標準,加強對可生能源的再利用,減少供熱供應、照明、熱水等能耗,加強對自然光利用的同時提高空調的制冷、制熱系統的效率等措施。這不僅要注意建筑的便利性和舒適性,還要提高能源的利用效率。節能環保對房屋建筑施工有著重大的意義,加強對可生能源的利用,提高能源利用效率,可以緩解目前資源緊張和環境污染的局面,保護生態環境,保障國家能源安全。隨著房屋建造工程的日漸火熱,減少能耗,實施節能,就成了城市化建設過程中必須要解決的問題,這不僅有利于可持續發展,而且具有很強的社會意義。
三、房屋建筑結構設計中的節能措施
1、大力發展節能材料。整個房屋建筑過程中都離不開建筑材料,所以建筑材料在節能環保設計上有著重大作用。選取合理的節能材料,不僅要注意節能,還要經濟、高效。目前隨著科技的快速發展,形形的節能材料被研發出來,設計人員可以根據房屋設計的具體情況,選擇合適的、高效的節能材料,還可以選取一些常見的地方性材料。比如傳統管道是金屬材質,在用作水管道材料時,就容易發生結垢、滲漏、腐蝕、生銹等問題,此時使用優質塑料管就可以解決這一問題,不僅減少損耗,還不會產生二次污染,這種綠色管材既省能耗又環保,有著很好的節能效果。硅酸鹽磚、燒結空心磚和燒結多孔磚、建筑砌塊、建筑板材、玻璃棉制品等都是國家提倡優先使用的節能材料。
2、將建筑結構設計與外部環境相結合。在分析建筑四周的環境及氣候的條件基礎上進行建筑的整體結構設計,選址、規劃、建設這幾個步驟都不能馬虎。針對不同的地域設計結構不同的建筑,包括建筑朝向、建筑體型、建筑組合等方面。了解好其外部環境,根據當地的地質和水文等條件,改善建筑周圍的小氣候。比如對房屋選完確切地址后,可以建造一些人造湖、加大綠化,這種人性化的設計不僅能降低噪聲、美化環境,還可以凈化空氣,將房屋建筑與外部環境相結合。建筑結構設計者追求的目標就是在考慮歷史文化、城市規劃、成本、節能環保的多種因素的情況下,選擇最合適的房屋建筑結構設計方案。
3、房屋建筑的內部結構設計。
(1)門窗的節能設計。門窗的保溫性與氣密性是房屋建筑中的重點,在傳統設計中,通常使用單玻實腹鋼窗,而它的氣密性和保溫性能都比較差,針對這種情況,目前我國對門窗保溫做出了明確規定,比如要加強陽臺和窗戶的保溫,改善門窗保溫效果,降低門窗的傳熱系數等。因此一些彈性密封條就成了很好的節能材料。比如在窗戶門框邊沿都抹上密封膏,在門框與窗戶之間使用一些泡沫、橡膠密封條,在扇與玻璃之間可以使用一些彈性壓條來處理等等。當窗子使用的是金屬窗或者鋼塑復合窗時,可以利用鍍膜玻璃、空玻璃等,避免其產生冷熱板橋,降低輻射。并且在設計保溫的同時,還要注意防火防盜,可以在門內空腹處添加巖棉板或者聚苯乙烯板,增加它的絕熱性能。這些措施都可以使門窗節能性得以提高。
(2)屋頂的節能設計。根據需要,可以設計保溫隔熱屋面或者采取坡度屋頂,加強室內保溫,達到節能環保。并且可以在屋頂放置太陽能熱水器,使屋內的一些其他太陽能設備都能夠正常使用,節約煤、電,推廣太陽能,將會是房屋結構節能設計的一個重要關鍵點。
(3)墻體和綠化設計。墻體設計不僅要起到隔熱、隔音、防潮、保溫等作用,還要利用建設過程中的特殊構造,比如在兩側墻上設計擋風墻,使其形成喇叭形狀,使風自然而然吹到陽臺人家處,有效地控制通風。在周圍也可以制作綠化帶,不僅有效防止噪聲,還可以阻擋太陽輻射,減弱其他相鄰物反射過來的熱量,對周圍建筑環境起到一定的保護作用,減少能源消耗,并且使生態結構更加平衡。
結束語
在當前房屋建筑結構設計中,節能環保已經成為必不可少的因素,這也是中國必須長期堅持的一項重要政策。根據當前我國房屋建筑結構設計的現狀,合理進行規劃、建造,要充分考慮當地的環境,綜合環境、人文、節能、建筑等各方面的因素,在房屋內部結構,外部結構上,根據先進理念,進行房屋設計。節能環保的房屋建筑不僅能緩解我國的能源緊張的情況,還有利于實現社會的可持續發展,全面落實科學發展觀,保障國家和人民大眾的利益。
參考文獻:
[1]趙鋼.淺談房屋建筑設計中的節能環保問題[J].科技創業家,2012(17):56-57.