多層住宅結構設計范文
時間:2023-07-21 17:39:40
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篇1
關鍵詞:概念設計,設計預算,設計措施
一.在結構設計中有效運用概念設計
建筑的概念設計在整個設計過程中起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設計,如果沒有事先經過全盤正確的概念設計,以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理,也不可能是一個經濟、合理的優秀設計工程。從結構杭震角度出發,住宅結構設計無論是多層磚混或和框架剪力墻結構,都不同于以往的靜力設計,必須從抗震的角度,采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此,結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計,否則,將會導致建筑結構設計的不合理,給以后的結構設計帶來難度。為在建筑物的方案設計階段正確把握建筑結構的概念設計,應對不同形式的住宅建筑,掌握各自概念設計中容易疏忽的要點:
(1)對一般多層砌住宅結構,應按建筑搞震設計規范要求做到:優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋和轉角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。
(2)對鋼筋砼多層結構住宅,力求做到:結構布置應盡量采用規則結構。對復雜結構,可以設置防震縫,把它分割成各各規則的結構單元,可以設置防震縫,把它分割成各自規則的結構單元,結構布置以少設縫為宜,一量設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一;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;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、屋蓋的整體性及其于抗震墻的可靠連接。
二.從結構設計上預防構件開裂破壞的危害
預防或減少不均勻沉降的危害,可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置;避免立面形體變化過大;將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干單元;加強上部結構和基礎的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。應該引起重視的是:對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式,此時應保證箱體的整體剛度,群樁布置的形成應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時,應使用不著同建筑結構下的樁端位于同一土層中,并應考慮可能產生的液化影響。而對多層建筑而言,從經濟的角度考慮,一般不愿意采用長樁的方案,但當地軟土層厚度較大時,一般都需要經過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況,并根據工程設計要求,確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標,以及各種處理方面的適用性,同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗,進行多方案比較,最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后,還必須滿足規范所規定的強度和變形要求。
三.從結構計算上滿足規范要求
(1)避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、荷載折減不當、建筑物用料與實際不符,基礎底板上多算或少算土重。
(2)底框砌體結構驗算時就應注意:底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對具有薄弱層的底層框架混合結構,應考慮塑性變形集中的影響,通常對底層地震剪力乘以1.2~1.5的增大系數;底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,搞震墻折減到彈性剛度的20%-30%;應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。
(3)以電算結果的正確性不以作出合理評價。目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算,如何對計算結果進行分析、評價,是一個非常重要的方面。必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、判斷,根據其正確與否,決定能否作為施工圖設計的依據。
四.從構造設計上采取措施
(1)注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。
(2)嚴格按照規范要求,保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。
(3)為了防止屋面溫度力引起的墻體開裂,必須采取有效的通風融熱措施。
(4)按抗震構造要求設置的構造柱,應在整個建筑物高度內上下對準貫通,上至女兒墻壓頂,下至淺于500mm基礎圈梁,或伸入室外地面以下500mm,構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。
五.結語
近而,在多層住宅設計中的結構設計時必須再加強結構設計人員對常見結構設計錯誤的辯別能力,提高對結構設計通病的防治能力,并靈活運用結構設計的基本方法,滿足國家設計規范要求的前提下,引入新的概念設計,并從結構設計、設計計算及構造設計等方面采取多方面的有效措施,從而確保住宅結構設計水平和設計質量再上新的臺階。
篇2
關鍵詞:結構設計;鋼結構住宅;鋼結構體系;
前言:
近年來,由于土地資源不可再生,建設部已下令禁止使用傳統的粘土磚,同時,我國目前的鋼產量已高達1.7億噸,嚴重供過于求的狀況已迫使鋼鐵企業不得不另辟蹊徑,為了建筑業和鋼鐵業找到了新的出路,我國在已有的建筑體系上引進了國外已經成熟的鋼結構住宅建筑體系,多層鋼結構住宅是鋼結構住宅產業化推廣的重要組成部分,也是今后多層住宅發展的主要方向。鋼結構住宅建筑的優點主要有:大大節約施工時間,施工不受季節影響;增大住宅空間使用面積;減少建筑垃圾和環境污染,建筑材料可重復利用;拉動其他新型建材行業的發展;抗震性能好;使用中易于改造、靈活方便;給人帶來舒適感等等。
一、多層鋼結構住宅結構體系選型
鋼結構體系的型式有多種,但應用于住宅的卡要可分為鋼框架體系鋼支撐框架體系,鋼框架-混凝士剪力墻體系 鋼框架-核心筒,錯列桁架鋼結構等。
根據已建的鋼結構住宅工程 對鋼結構住宅的結構體系做一個簡單的定性比較(見表1)。根據表1對多層鋼結構住宅結構體系比較分析,可以明確地得出各鋼結構體系的優缺點。從表1可知,錯列桁架鋼結構經濟性高,開間及跨度大,比較適于作為多層鋼結構住宅的結構體系,但建筑設計應與結構設計交互設計,以避免桁架對建筑平面設計的影響。
表1 多層鋼結構住宅結構體系性能比較
錯列桁架 好 低 復雜、快 抗側能力好、 桁架對住宅建筑平面設計有影響
二、鋼結構住宅樓蓋結構分析
樓板的合理選擇關系到整個結構的安全性、經濟性,降低樓板的造價和減輕自重對整個建筑物至關重要。目前鋼結構住宅工程中常用的樓板主要有三種形式:壓型鋼板-混凝土組合樓板;現澆混凝土樓板;預應力空心板疊合樓板。通過表格對上述三種樓蓋進行綜合比較 見表2:
表2 多層鋼結構住宅常用樓板類型綜合比較
造價 較低 較高 低
由表2可知 預應力空心板疊合樓板比較適于作為鋼結構住宅樓蓋 這種樓蓋不僅裝配化程度高、施工效率高、自重輕、用鋼量少和造價低,而且跨度較大,整體性及抗震性能都不比現澆樓蓋差。
三、多層鋼結構住宅結構分析與設計
3.1 工程概況
某住宅工程6層,層高2.8m。建筑高度17.1m,建筑面積2858 m2,建筑標準層平面如圖1所示。在一個住宅單元中,進深尺寸較大,除樓梯間、廚房、衛生間相對固定外。其余的廳、居室、貯藏室等均可按住戶的意愿自行安排、靈活分隔組合。墻體選用蒸壓加氣混凝土墻板。建筑抗震設防烈度Ⅷ度 設計地震分組為第一組 設計基本地震加速度為0.2g 建筑結構安全等級為二級,建筑的抗震設防分類為丙類。基本風壓0.60kN/m2,地面粗糙度B類。基本雪壓O.80kN/m2,屋面活荷載0.5kN/m2。
3.2 結構分析與設計
結構體系:根據上文分析及工程概況,該工程選擇交錯桁架鋼結構和鋼框架結構體系。靈活分隔部分采用錯列桁架鋼結構,該結構利用柱子、平面桁架和樓板組成空問抗側力體系.具有住宅布置靈活、結構自重輕和造價低的特點。是一種經濟、實用、高效的新型結構體系:固定部分(廚房、衛生間和樓梯間)采用鋼框架結構。桁架腹桿采用混合型桁架,這種桁架的抗側性能優于空腹桁架.抗震性能優于實腹桁架。桁架布置見圖2。
圖2 桁架布置
結構布置:住宅的開問和進深較大,由上文分析并綜合比較而選用預制預應力空心板疊合樓板。采用預制預應力空心板疊合板后結構布置采用簡單梁格方式,取消用鋼量較大的次梁。簡單梁格布置不僅可以降低結構用鋼量,而且可以增大建筑有效凈空并取消吊頂。預制預應力空心板疊合板通過與鋼粱組合作用(布置栓釘和后澆疊合層)進一步降低結構用鋼量。疊合板總厚度為200mm 其中預制預應力空心板厚度150mm,現澆疊合層厚50mm。結構平面布置見圖3。
構件設計:交錯桁架結構中多數構件的內力以軸力為主,而且體系的抗側剛度很大 一般以強度或穩定設計來控制構件截面,比較適合采用高強度鋼材,因此該工程梁、柱、弦桿、腹桿均采用Q345鋼。交錯桁架結構中柱采用直徑為400mm.壁厚為l6mm鋼管混凝土柱.混凝土采用C60;弦桿采用HW200x200x8x12:縱向框架梁為HM294x200xSx12:直腹桿為等邊角鋼組合L100xl0;斜腹桿為等邊角鋼組合L125x8。框架結構中柱采用直徑為300mm.壁厚為10mm的鋼管混凝土柱,混凝土采用C60:粱采用HN25O×125×6×9。
結構分析:計算結果表明.水平荷載作用參與組合的工況對設計起控制作用。構件強度和穩定應力比控制在0.90以內 結構彈性層間位移角按照《建筑抗震設計規范》和 鋼結構設計規范》的相關規定來控制。結構分析結果見表3。
節點設計:交錯桁架體系采用混合型時,橫向荷載的作用將通過平面桁架以軸力的形式傳遞給柱子.故桁架與柱子的連接按鉸接設計。此時,桁架上、下弦桿除了要承受軸力,還要承受彎矩.按照連續壓彎桿件設計.而腹桿與弦桿的節點按鉸接設計,忽略桁架腹桿次彎矩的影響。此種分析不但誤差~t4d,,還能改善結構的延性和增加耗能儲備。鋼框架結構的梁柱節點全部為剛節點.可有效增加結構的抗側剛度。
3.3 簡單經濟評價在滿足各項設計指標的前提下.各構件用鋼量見表4 設計方案總用鋼量為85.25t(不包括樓板及基礎),單位面積用鋼量為29.8kg/m2。采用鋼管混凝土柱交錯桁架結構。可以顯著降低結構的用鋼量.比其他鋼結構住宅結構體系經濟。
表4 構件用鋼量
四、結束語
篇3
關鍵詞:多層民用住宅 , 輕鋼結構,結構體系
Abstract: a weight-light steel housing is a kind of new building system, it is also the domestic housing research and development direction. But its design method, structural system, structure characteristics, the common economic index is not for designers are familiar with, so a weight-light steel residential demonstration of the building design and construction is to promote the new system is the best way. This paper introduces the structure of the light steel housing system selection, component design, node design, etc.
Keywords: multilayer civil residence, light steel structure, structure system
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A文章編號:
1 多層輕鋼住宅的優勢
過去我國大量開發的是以小開間磚混結構為主的住宅。這種住宅體系由于使用實心粘土磚,浪費土地資源,建筑物自重大,對抗震不利。另一方面,由于結構體系自身的限制,住宅平面布局多為封閉式的小開間,不能適應不斷變化的居住模式的要求。與傳統住宅相比,多層輕鋼住宅具有明顯的特點與優勢,日益受到重視。
1.1自重輕,抗震性能好。采用高效輕型薄壁型材,構件截面特性優良,相對承載力高,受力性能良好,整體剛度大,抗震性能好,可以大量節約材料,減輕結構重量,降低基礎,運輸和安裝費用。因此,對地震區,地質條件差和運輸不便的地區,其優越性更為明顯。
1.2外形美觀,建筑造型簡潔,豐富,構件截面尺寸小,凈使用面積增加。鋼材強度高,可以提供較大的柱網布置;當考慮樓板的組合作用,使用組合梁或扁梁時,可以增加凈高。這種開放式住宅既為建筑師提供設計的回旋余地,又為住戶提供了靈活分隔室內空間的可能。
1.3供貨迅速,安裝方便,可以比混凝土結構至少縮短一半工期。在當前貸款利率高的金融形式下,早投產,早回收投資,這對于降低工程總造價,增加投資效益幅度是十分重要的。
1.4干法施工,裝備化程度高,建設快速,高效,質量有保證。
1.5輕鋼結構在生產和使用的過程中能源與原材料消耗低,建筑垃圾少,粉塵少,噪音低,具有很高的可重復使用性和可循環性,因此是一種綠色環保結構。
2 結構體系的選擇
結構體系的選擇,不僅要從滿足建筑的使用功能出發,節約投資考慮,更主要的是取決于建筑的高度,即取決于建筑層數的多少。建筑層數越多,高度越高,則由于風力或地震力引起的側向力就越大,建筑物必須有相應的剛度來抵抗側向力。因此,隨著建筑層數的不斷增加,結構體系也就需要不斷的發展。目前,多層和小高層鋼結構建筑常用的結構體系有以下幾種。
2.1純框架結構體系
純框架結構體系在地震區一般不超過15層。框架結構的平面布置靈活,可為建筑提供較大的室內空間,且結構各部分剛度比較均勻。框架結構有較大的延性,自振周期較長,因而對地震作用不敏感,抗震性能好。但框架結構的側向剛度小,由于側向位移大,易引起非結構構件的破壞,因此不宜建的太高。
2.2框支結構體系
純框架在風、地震荷載作用下,側移不符合要求時,可以采用帶支撐的框架,即在框架體系中,沿結構的縱、橫兩個方向布置一定數量的支撐。在這種體系中,框架的布置原則和柱網尺寸,基本上與框架體系相同,支撐大多沿樓面中心部位服務面積的周圍布置,沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接,形成一個支撐芯筒。采用由軸向受力桿件形成的豎向支撐來取代由抗彎桿件形成的框架結構,能獲得比純框架結構大的多的抗側力剛度,可以明顯減小建筑物的層間位移。
2.3框架剪力墻結構體系
在框架結構中布置一定數量的剪力墻可以組成框架剪力墻結構體系,這種結構以剪力墻作為抗側力結構,既具有框架結構平面布置靈活、使用方便的特點,又有較大的剛度,可用于40至60層的高層鋼結構。當鋼筋混凝土墻沿服務性面積(如樓梯間、電梯間和衛生間)周圍設置,就形成框架多筒體結構體系。這種結構體系在各個方向都具有較大的抗側力剛度,成為主要的抗側力構件,承擔大部分水平荷載,鋼框架主要承受豎向荷載。
3 鋼結構住宅主要構件設計
3.1樓面屋蓋結構
樓面和屋蓋必須有足夠的強度,剛度和穩定性,同時應當盡量減少樓板厚度,增加室內凈高。壓型鋼板-混凝土組合樓蓋是目前應用較為廣泛的形式。它具有施工速度快,平面剛度大,增加房屋凈高的優點。具體做法是在鋼梁上鋪設壓型鋼板,再現澆100~150mm混凝土。在鋼梁上焊接足夠的剪力連接件,使鋼梁與混凝土協同工作構成組合樓蓋。這種做法耗鋼量較大,且需防火處理。可以用預應力鋼筋混凝土薄板取代壓型鋼板。此外,預應力圓孔板、迭合板、組合扁梁也是常用形式。
3.2支撐和剪力墻形式
多層框架鋼結構體系的側向剛度較弱,隨著層數的增加,為了抵抗水平地震作用,減小層間錯移,常在墻體內布置垂直支撐,為了方便門窗開洞,支撐形式可以靈活采用,如X型、單斜桿型、K型、M型、W型、V型和人型等。建議多采用偏心支撐,因其在地震作用下具有較好的延性和耗能性能。
剪力墻按其材料和結構的形式可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土帶縫剪力墻和鋼板剪力墻等。鋼筋混凝土剪力墻剛度較大,地震時易發生應力集中,導致墻體產生斜向大裂縫而脆性破壞。為避免這種現象,可采用帶縫剪力墻。鋼板剪力墻是以鋼板做成剪力墻結構,與鋼框架組合,起到剛性構件的作用。
篇4
關鍵詞:鋼筋混凝土;多層框架結構;結構設計
中圖分類號:TU375 文獻標識碼:A
引言
在框架結構設計中,不論工程簡單還是復雜,其實終究是由梁、柱、板形成的基本單元組合而成,由主梁、柱與基礎構成平面框架,各平面框架再由連續梁連接起來而形成的空間結構體系。在合理的高度和層數的情況下,框架結構能夠提供較大的建筑空間,其平面布置靈活,可適合多種工藝與使用功能的要求。
多層框架房屋地基基礎設計時的注意點
1)要正確地閱讀和使用地質報告。熟悉勘察報告的主要內容,了解勘察結論和計算指標的可靠程度,進而判斷報告中的建議對該項工程的適用性。這里,要把場地的工程地質條件與擬建建筑物的具體情況和要求聯系起來進行綜合分析。
2)在滿足承載力和變形的基本要求下,盡量采用比較經濟的天然地基上的淺基礎。地基持力層的選擇應從地基基礎和上部結構的整體性出發,綜合考慮場地土層的分布情況及穩定性,土層的物理力學性質,建筑物的體形、結構類型和荷載性質與大小,還要考慮地下水的影響。
3)多層房屋一般采用條形基礎或獨立基礎。一般先由地基承載力和變形確定基礎底面尺寸,然后再進行基礎截面設計驗算。基礎高度由混凝土抗沖切和剪切條件確定,基礎配筋則由基礎驗算截面的抗彎能力確定。除滿足計算要求以外,還要滿足一些規范規定的構造要求。要注意的是,在確定基礎底面尺寸或計算基礎沉降時,應考慮設計地面以下基礎及其上覆土重力的作用;而在進行基礎截面設計中,應采用不計上覆土重力作用時的地基凈反力進行計算。
4)在地基處理時,要針對地質報告條件和水文地質條件選用合適的地基處理方法。要特別注意所選的方法必須符合土力的基本原理和重視當地的實際工程經驗。
5)要有長期荷載重心和基礎形心盡量相重合的概念。要有基礎整體性的概念,通過增設基礎連系梁和基礎圈梁等措施來保證。
三、框架結構構造配筋
1、框架外挑梁配筋
由于占地面積的限制!使用功能的要求或結構上的原因,工程上常在框架的梁端設計挑梁。由于框架梁的荷載與外挑梁的實際荷載值不同,因而框架梁與外挑梁的截面尺寸會有所不同,而有的設計人員在繪圖時只是將框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事,殊不知有些主筋根本無法伸進挑梁,這些差錯一般在施工時才會暴露出來,但為時已晚,許多鋼筋已截斷成型,這不僅影響了施工進度,而且也造成了不必要的損失。
2、框架邊柱柱頂配筋
對于框架結構的高層建筑,水平荷載對結構的傾覆力矩以及由此在豎向構件中所引起的軸力與建筑高度的平方成正比;頂點位移與建筑高度的 4次方成正比。水平荷載是結構設
計中的控制因素。框架頂層的風荷載較大,而屋面結構荷重傳給邊柱的軸向總力比樓層邊柱總力要小,顯然柱頂有大偏心問題,頂層邊柱節點出現軸向力對截面重心的偏心距大于 0.5倍的柱截面高度(e0>0.5h)。根據框架結構的構造要求,橫梁上部鋼筋應全部伸入柱內,且伸過橫梁下邊;柱內一部分鋼筋伸到頂端,另一部分鋼筋伸到橫梁內,其根數依據計算確定且不少于2根。設計人員在圖中經常容易將邊柱柱角的鋼筋彎入梁內,對這類問題,缺乏實踐經驗的工程技術人員不易立即發現,而要等施工時才會察覺。問題的癥結在于柱寬大于梁寬,柱角的縱筋要完全伸入梁內是辦不到的,對這種差錯應引起設計人員的重視。
3、框架梁、柱箍筋配置
《建筑抗震設計規范》第6.3.3條及6.3.8條對不同抗震等級的框架梁、柱箍筋加密區的最小箍筋直徑和最大箍筋間距都作了明確規定。根據這些規定,工程習慣上常取的梁、柱箍
筋加密區最大間距為100mm,非加密區箍筋最大間距為200mm。電算程序信息中通常也內定梁!柱箍筋加密區間距為100mm,由設計人員根據規范確定箍筋直徑和肢數。但是,在程序內定的條件下,當框架梁的跨中部位有次梁或有較大的其他集中荷載作用卻僅配兩肢箍筋時,多數情況下,非加密區箍筋間距若仍是200mm,會使梁的非加密區配箍不足。當框架梁中由于種種原因縱向鋼筋超筋時,梁端適當加大抗剪承載力對結構抗震非常有利。這也是當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時,規范規定梁的箍筋直徑應比最小構造直徑增大2mm的原因。對于框架柱,當框架內定柱加密區箍筋間距為100mm時,在某些情況下,亦可能因非加密區箍筋間距采用200mm引起配箍不足。這里需要指出的是,梁!柱箍筋非加密區配箍驗算時可不考慮強剪弱彎的要求,即剪力設計值取加密區終點處外側的組合剪力設計值,并且不乘以剪力增大系數。
住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略
優化設計的方法。在無成熟的優化設計分析軟件的情況下,主要是應用小高層住宅結構分析軟件,采用人工分析進行調整,運用概念設計的方法對不同的結構選型和布置不斷地進行方案分析比較,以獲得比較理想的結構方案,這是在結構設計中最常用的也是最簡單的優選或者說是優化方法。用概念設計的方法所得的方案是較合理、經濟的,雖其費工費時、對設計人員的素質要求較高,但這種依靠設計人員經驗進行人工優化的方法仍是當前普遍采用的方法。
抗震性能分析。對結構體系來說足夠的承載能力和變形能力是兩個需要同時滿足的條件。結合概念設計的理念,對上述兩種結構體系進行對比分析,電算程序可以采用中國建筑科學研究院編制的結構空間有限元分析軟件SATWE。在結構設計中,不僅要求結構具有足夠的承載能力,還要求其有適當的剛度。高層結構的使用功能和安全與其側移的大小密切相關,過大的側向變形會使隔墻、維護墻及其飾面材料出現裂縫或損壞。結構分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計算出各結構體系層間位移角,剪力墻結構小于框剪結構,但均小于規范要求,且富余量較大,說明兩種結構體系滿足剛度要求。
經濟性比較。我們通過對3種鋼筋混凝土住宅結構直接費用的計算,發現3種鋼筋混凝土住宅結構單位面積直接費用相差不是很多,其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費用最大,框架——剪力墻結構的單位面積直接費用最小,其中短肢剪力墻結構的單位面積直接費用比框架——剪力墻結構的單位面積直接費用高出12.5%,比大開間剪力墻結構的單位面積直接費用高出7.3%,大開間剪力墻結構的單位面積直接費用比框架——剪力墻結構的單位面積直接費用高出4.9%。3種鋼筋混凝土住宅結構的次要項目造價基本相同。單位面積造價框架——剪力墻結構的最小,大開間剪力墻結構的次之,短肢剪力墻結構的造價較大,3種結構體系直接費用最大相差不到45元/m2元。
結語
鋼筋混凝土框架結構雖然相對比較簡單,但設計中仍有很多需要注意的問題,只有熟練地掌握規范,并具有良好的結構概念以及長期的設計經驗總結積累,才能設計出既安全又經濟適用的優秀作品。
參考文獻:
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【2】張金,朱凱,張窮,劉貴江. 淺析混凝土超靜定結構極限承載力狀態[J]. 商業文化(下半月). 2011(07)
篇5
關鍵詞:鋼結構房屋結構設計優勢結構形式問題
中圖分類號:TU391 文獻標識碼:A文章編號:
隨著鋼產量的不斷提高, 經濟的不斷發展, 對綠色環保型建筑的要求加大, 鋼材應用于住宅建筑主體結構會越來越普遍。我國正在加速發展鋼結構住宅產業化進程, 發展以標準化、系列化、通用化, 以專業化、社會化生產和商品化供應為基本方向的住宅產業現代化體制。目前經國內廣泛研究、實驗分析并鋼結構住宅通用體系用于民用住宅, 具有獨特的優勢, 與其它住宅通用體系相比, 其主要特點是: 自重輕; 布置靈活; 可以工廠化生產, 更易實現工業化、定型化、批量化生產; 施工周期大大縮短。
一、鋼結構房屋發展的前景和優勢
目前, 經國內廣泛研究、實驗分析, 鋼結構房屋通用體系(鋼結構住宅05J910~ 1, 2)用于民用住宅, 具有良好的發展前景和獨特的優勢。
1、發展前景
(1)將鋼結構體系用于房屋建筑可以充分發揮鋼結構延性好、塑性變形能力強、具有優良抗震性能等優點, 從而大大地提高住宅的安全可靠性。近年來的地震災害, 尤其是臺灣大地震調查結果證明了鋼結構在地震中的良好表現。
(2)鋼結構房屋比傳統建筑更好地滿足建筑上大開間、靈活分隔的要求, 并可通過減少柱的截面面積和使用輕質墻板提高使用面積率。
2、鋼結構房屋的優勢
(1)有利于構件標準化, 有利于降低成本, 實現房屋建筑技術集成化、產業化; 鋼結構房屋體系工業化程度高, 現場濕作業少, 符合環保建筑施工的要求。
(2)鋼結構房屋體系自重輕, 約為混凝土結構的一半, 可以大大減少基礎造價; 鋼結構住宅體系施工周期短, 比傳統住宅體系至少可以縮短三分之一,可以大大提高投資效益, 加快資金周轉。
(3)鋼結構房屋所用的材料主要是綠色、可回收或易降解的材料, 在建筑物拆除時, 它的大部分材料可再生或降解, 廢棄物產生少, 因此符合可持續發展的要求。
二、鋼結構房屋設計中的結構形式
對低、多層住宅, 目前國內外常用的結構體系主要有:
1、冷彎薄壁型鋼體系
構件用薄鋼板冷彎成C 形、Z 形構件, 可單獨使用, 也可組合使用, 桿件間連接采用自攻螺釘。這種體系節點剛性不易保證, 抗側能力較差, 一般只用于1~ 2層住宅或別墅。
2、框架
目前, 這種體系在多層鋼結構房屋中應用最廣。縱橫向都設成鋼框架, 門窗設置靈活, 可提供較大的開間, 便于用戶二次設計, 滿足各種生活需求。鋼框架考慮樓蓋的組合作用, 運用在低多層住宅中, 一般只用于4~ 6層住宅。
三、鋼結構房屋結構設計中常見問題分析
1、結構布置
鋼結構的結構體系包括框架結構、框架—支撐結構、筒體結構、平面桁架結構、網架( 殼) 結構、索膜結構、輕鋼結構、塔桅結構等。選擇結構體系時,應考慮它們不同的特點,如在輕型鋼結構工業廠房中,當有較大懸掛荷載時,可考慮放棄門式剛架結構而采用網架結構; 建筑設計允許的情況下,可在框架中布置支撐來提高結構剛度,一般能取得比簡單的剛性連接節點框架更好的經濟性; 對屋面覆蓋跨度較大的建筑,可選擇懸索或索膜結構體系,其構件以受拉為主; 高層鋼結構設計中,常采用鋼—混凝土組合結構,來彌補鋼結構本身的缺陷,提高結構性能。
結構的布置應根據結構體系的特征、建筑物荷載分布的情況及性質等因素綜合考慮。一般說來,結構布置應剛度均勻,力學模型清晰,使荷載以最直接的路徑傳遞到基礎。此外,結構布置應根據具體情況靈活多變。如框架結構中次梁的布置,一般為減小截面而沿短向布置次梁,但會使主梁截面加大,因此減小了樓層凈高。為避免這一問題,可根據需要調整其荷載傳遞方向,以滿足不同的設計要求。應特別注意的是結構的抗側應有多道防線,如有框架—支撐結構體系,框架柱至少應能單獨承受1 /4 的總側向荷載。
2、截面設計
構件截面設計是否合理直接關系到結構的安全性,工程的造價及施工是否方便。結構形式確定后,可根據經驗對構件截面作初步估算。主要包括梁、柱和支撐等構件截面形狀與尺寸的假設,一般鋼梁可選擇槽鋼、軋制或焊接H 型鋼截面等。根據荷載與支座情況,其截面高度通常在跨度的1 /20 ~ 1 /50 之間選擇。翼緣寬度根據梁間側向支撐的間距按我國現行鋼結構規范限值確定,盡量回避鋼梁整體穩定的計算。確定了截面高度和翼緣寬度后,其板件厚度可按規范中局部穩定的構造來初步確定。柱截面根據長細比來估計,通常50≤λ≤80,然后考慮不同的受力情況,選擇鋼管或H 型鋼等截面形式。
在進行鋼結構設計時,應在確保結構安全,滿足使用要求的前提下,使結構用鋼量最省、造價最低。因此,如何選擇合理截面的桿件,使其在滿足強度、剛度、穩定性等要求的前提下,用鋼量最小就是優化設計的最終目標。
在進行截面優化時,必須綜合考慮以下幾點: (1)構件強度、穩定驗算。截面尺寸的優化必須滿足強度、穩定性的要求,從而滿足結構設計的安全性要求。(2)剛度要求。截面尺寸在優化時,結構的整體剛度必須滿足有關規范規定的變形控制要求,即橫梁的最大撓度、柱頂的最大水平位移、吊車軌頂處柱的最大水平位移必須滿足有關規范規定的變形限值。(3)構造要求。優化截面尺寸必須滿足有關規范的構造要求及使用要求。如柱翼緣的寬厚比、腹板的高厚比等截面尺寸都必須滿足有關規定。(4)制作、安裝控制條件。優化構件截面尺寸必須滿足常規的制作、安裝要求。
3、節點設計
連接節點的設計是整個設計過程中極其重要的環節,節點設計得當與否,對保證結構的整體性、可靠度以及建設周期和成本有著直接影響。在進行結構設計時,在結構分析過程中就應該想好用哪種節點形式,根據結構構件的選用,傳力特性不同判斷是選用剛節點、鉸節點還是半剛節點。
對于焊接節點,焊縫的尺寸及形式應符合我國現行規范的有關規定。如焊條的選用應和被連接金屬材質強度相適應,E43 對應Q235,E50 對應Q345。此外,焊接設計中應考慮焊縫的重心盡量與被連接構件重心接近。對于栓接節點,普通螺栓由于其抗剪性能差,只能在結構次要部位使用。高強螺栓的使用相對廣泛,常用S8. 8 和S10. 9 兩個強度等級,高強螺栓連接根據受力特點分承壓型和摩擦型兩種連接,在設計時應注意兩者計算方法的差別。連接板可簡單取其厚度為梁腹板厚度加4 mm,然后按我國現行規范進行相應驗算。此外,節點設計應考慮制造廠的工藝水平、施工空間及構件吊裝順序等,盡可能讓工人方便進行現場定位與臨時固定。
參加文獻:
[1] 高志勇.門式剛架輕鋼結構設計常見問題[J]. 價值工程. 2010(08)
[2] 石瑋.鋼結構房屋設計中常見問題分析[J]. 中國新技術新產品. 2011(15)
[3] 王萌.鋼結構設計中應注意的幾點問題[J]. 江西建材. 2009(02)
篇6
關鍵詞:多層住宅住宅施工建筑施工管理
0引言
在我國,住宅建筑按其層數分為:低層、多層、和高層三類。我國在《民用建筑設計通則》(GB50352—2005)中明確規定:1~3層為低層住宅;4~6層為多層住宅;7~9層為中高層住宅;10層以上為高層住宅。在這里我們著重筆墨論述一下多層住宅的建筑施工管理問題。
1多層住宅建筑的特點
歸納正如引言部分所說,多層住宅一般指4~6層高的住宅,借助公共樓梯解決垂直交通,是一種極具代表性的城市集合住宅。多層住宅在我國目前新建或正在建造的城鎮住宅中占90%以上。多層的優點在于:第
一、它比低層住宅在占地上要節省,同時又比高層住宅建設工期短,一般開工一年內即可竣工;第
二、公攤面積少,無需像高層住宅需要增加公共走道、電梯、高壓水泵等方面的投資,物業費也較低,整體的性能價格比高;第
三、結構設計成熟、通常采用磚混結構,建材可就地生產,可大量工業化、標準化生產。因此,多層住宅造價較低,價格適中,易于被普通消費者接受。
2多層住宅建筑結構體系分析
多層住宅建筑的結構體系主要包括以下三大類:第
一、混凝土空心砌塊多層建筑體系,但其主要問題在于雨水容易從砂漿縫隙滲入,如果雙面抹灰,又大大增加抹灰量;并且在光潔的砌塊上抹灰難度很大,易空鼓、開裂;第
二、框架輕板結構體系,結構多為鋼筋混凝土框架結構,內外墻均為非承重墻。可用陶粒空心砌塊、加氣混凝土砌塊或其它非粘土砌塊以及陶粒混凝土輕質兩面光條板、3E板等做內外墻;第
三、鋼筋混凝土剪力墻結構體系,內外墻全部采用現澆鋼筋混凝土墻,目前已開發出多種配套的外墻保溫體系。這類結構體系,亦可以把外墻做成預制墻板在現場預制生產后就地安裝。
3多層住宅建筑施工管理的特殊性總結
3.1局部質量問題等同于全部質量問題因為多層住宅工程涉及到眾多住戶的個人利益,業主及住戶都很重視,對工程質量要求比較嚴格。在施工中,即使工程質量控制得很好,若在一處出現小小失誤,對住戶來說,就是全部的問題。這就要求后期管理要過細、過硬。
3.2各工種相互制約問題一個環節考慮不周就會產生連鎖反應影響另一個環節,或更多的環節,產生難以控制的負面效應。如工序先后問題處理不當,就會影響成品保護,甚至給整個工程質量帶來隱患。
3.3施工面過于分散因為多層住宅樓墻體比較多,房間多,施工洞堵住以后,同一樓層不相通,往往造成對某處施工管理不到位,出現問題。新晨
4如何做好多層住宅建筑的管理
4.1做好施工預案的重要性要針對整個工程的特點編制有針對性的施工方案。其中應包括:關鍵部位的施工方法,工序的安排,不同工種的插入時間,對易出現的質量問題提出預控措施,制定出成品保護措施等。工程管理中,要抓住關鍵問題,使管理處于“受控”狀況,才可能達到工期縮短,質量提高,經濟效益增長的效果。工程變更和設計變更的造價占整個工程造價的比例有近10%,有時甚至更多,在施工過程中,各方可能會提出各種各樣超出原設計圖紙的要求,或者由于設計考慮不周造成與實際情況不符合等,就會出現工程變更和設計變更,而這些變更必須會帶來工程造價的增加.也就可能出現工程造價難于控制好的局面.目前,導致絕大多數多層住宅工程造價突破控制的主要原因就在于此。
4.2做好多層住宅施工工程管理也要重視監理的工作工程監理的監理工程師都是有經驗、閱歷比較豐富的工程技術人員,在設計及施工監理過程中能提出許多積極的降低工程造價的建議、尤其在施工階段關系到是否要設計變更和工程變更的決定時,他們往往能根據自身的技術優勢做出合理正確的選擇,這一點許多建設方代表因其經驗、閱歷及技術受各方面的條件制約而無法做到。在施工過程中。甲、乙兩方因各自的立場、觀點不同,有時會出現一些影響施工正常進行的情況,監理單位作為公正的第三方,在施工過程中協調雙方關系,確保工程施工正常進行,這樣能為完成工程造價控制提供有利條件。
5多層住宅建筑施工的管理控制方法研究
5.1多層住宅建筑施工的質量管理方法要根據多層住宅建筑工程的質量目標,制定相應的質量驗收標準,而且要使企業質量驗收標準高于國家驗收標準。嚴把材料質量關。采購的材料要符合國家規范標準(含環保標準)和設計要求,嚴格執行材料驗收制度。確保主體結構質量。主體結構質量關系到整體工程質量和安全,關系到每個職工生命安全,因此,必須確保主體結構質量。重視裝飾質量。在施工裝飾階段,一定要克服質量通病,搞好細部處理,在裝飾水準上要高人一籌,要有創新和特色。抓好地下室、一層、頂層、屋面、衛生間以及樓梯走道等關鍵部位施工。要積極推廣應用新技術新材料。隨著科技進步,新材料、新技術不斷涌現,施工企業要及時掌握這些信息、積極應用到工程中來。
5.2多層住宅建筑施工的成本管理方法多層住宅建筑的成本控制就是在項目成本的形成過程中,對生產經營所消耗的人力資源、物質資源和費用開支進行指導、監督、調節和限制,把各項生產費用控制在計劃成本范圍之內,保證成本目標的實現。項目經理是項目成本控制第一責任人,應及時掌握和分析盈虧狀況,并迅速采取有效措施。
5.3多層住宅建筑施工的安全管理方法要訂立安全責任書,發生安全事故,各級責任人和班組都要承擔一定經濟責任。確保安全設施投資到位。安全設施投入不能省,特別是企業改制以后,安全設施投入更不能省,一旦發生安全事故,造成的損失要比你安全投入的費用大得多,而且造成的影響很大。
在現有多層住宅建筑施工管理水平的基礎上,應針對影響工程質量品質的一些關鍵問題,從技術、人事制度上建立更有效的、更加科學的管理體制,明確每一個施工人員的目標責任,從而達到進一步提高管理水平的目的。
參考文獻:
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篇7
關鍵詞:多層建筑;結構;穩定性
Abstract: at present, the brick houses in China is the most widely used an architectural form. But because the masonry buildings of the brittle material, the seismic performance is poorer, in order to improve the aseismic performance, inline often use the architectural layout design, change the structure. Seismic design of the house is application and hygiene, mainly is prevented, and make the building in the small epicenter not bad, the epicenter in repairable, not the epicenter. So in construction project, in order to ensure construction project with reasonable seismic capability, engineering the seismic fortification, seismic design and construction quality and so on various aspects must conform to the standard. This article in view of the current multi-storey building structure stability of some common yet overlooked analyzed, points out the errors of the causes and consequences, and gives some design Suggestions requirements and construction, the structure stability of multilayer house is analyzed.
Keywords: multi-storey building; Structure; stability
中圖分類號:G267文獻標識碼:A 文章編號:
住房建設作為民生重要依據,得到政府和國家高度重視,改革開放后國家更重視人員、資金、技術等投資,使住房條件得到改善。由于人口增長,人民對住房條件需求的提高等因素影響,住房成為消費熱點,為此又產生了住房制度改革,住宅商品化等全社會關注的重要課題。磚混結構的房屋在我國使用最廣泛的一種建筑形式,這是由于磚混結構的房屋建造時取材便利、施工簡單、造價低廉,且施工工期短。
但是磚混結構的房屋存在自身一些缺點,磚混結構房屋的材料和不同組件之間的連接非常脆弱,砌體結構的抗震能力非常有限。因此,在進行工程建設時,有必要改善砌體結構的延展性,提高房屋的抗震能力。
一、多層建筑結構的概述
住宅建筑按其層數分為:低層(1~3層)、多層(4~6層)、中高層(7~9層)、高層(l0層以上)四類。
從80年代開始至今,是我國多層房屋建筑在設計使用及施工建筑等各方面得到迅速發展的階段,各中等城市以及廣大農村都普遍興起建造以框架結構、磚混結構、磚木結構、加筋砌體等多層建筑。
多層住宅為4~6層高的住宅,借助公共樓梯解決垂直交通,其優點在于:①它比低層住宅占地少,比高層住宅建設工期短,一般開工一年內即可竣工;②公攤面積少,無需像高層住宅需要增加公共走道、電梯、高壓水泵等方面的投資,物業費也較低,整體的性能價格比高;③結構設計成熟,建材可就地大量工業化、標準化地生產。因此,多層住宅造價較低,售價適中,易于被普通消費者接受。
二、設計失誤對結構穩定性的影響
1.多層建筑的基礎
多層房屋建筑無地質詳勘報告,僅僅依據建設單位口頭或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計;采用換土墊層進行軟弱地基處理,不進行換土墊層設計,只憑經驗處置,沒有進行墊層寬度和厚度計算,既不安全,又不經濟。
2.多層建筑的磚混結構房屋中構
造柱兼作承重柱用
在磚混結構中,構造柱不但能夠提高墻體的坑剪能力,而且構造柱與圈梁聯結在一起,形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫的開展,維持豎向承載力,提高結構的抗震性能有著重要的作用。
在當前結構設計中,構造柱經常被作為承重柱使用,這種做法使得構造柱提前受力,柱底基礎的抗沖切、抗彎曲及局部承壓強度必然不能滿足要求,降低了構造柱的拉結和約束作用,一旦遭遇地震,構造柱位置因應力集中首先破壞。
3.多層建筑在框架結構設計中,只注意橫向框架而忽視縱向框架
現行建筑抗震設計規范要求水平地震作用應按兩個主軸方向分別計算,縱向框架與橫向框架同等重要。一些結構設計者對于非抗震設計,沒有考慮地震的縱向作用,在實際設計中經常出現梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。
4.多層建筑的懸挑梁的梁高選用過小
設計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算,而忽略了對梁撓度的驗算。梁高選用過小,引起梁截面的受壓區應力過高,梁的延性減小,在豎向地震作用下易發生脆性破壞,失去承載力。
5.多層建筑的連續梁按單梁進行設計
這種情況多發在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,為圖受力分析方便,設計者把實際應為連續梁的邊梁按簡支梁進行設計,致使邊梁在支座處上部負筋配置量過少,加載后梁支座上部受拉區出現豎向裂縫,引起梁上的攔板出現豎向裂縫。
三、抗震設計對穩定性的影響
1.抗震措施
當前,在抗震設計中,從概念設計、抗震驗算及構造措施等三方面入手,在將抗震與消震(結構延性)結合的基礎上,建立設計地震力與結構延性要求相互影響的雙重設計指標和方法,直至進一步通過一些結構措施(隔震措施,消能減震措施)來減震,即減小結構上的地震作用使得建筑在地震中有良好而經濟的抗震性能是當代抗震設計規范發展的方向。而且,強柱弱梁、強剪弱彎和強節點弱構件在提高結構延性方面的作用己得到普遍的認可。
2.多層建筑的抗震設計理念我國
《建筑抗震規范》(GB50011-2001)對建筑的抗震設防提出“三水準、兩階段”的要求。“三水準”即“小震不壞,中震可修,大震不倒”。對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的。第一階段:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值,并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
[參考文獻]
[1] 王衛東,王勇.淺議多層磚混結構房屋的抗震設計[J].山西建筑,2005.
篇8
【關鍵詞】住宅設計;結構設計
為了避免或減少類似的情況發生,確保住宅設計質量能上一個臺階,應從以下幾個方面對結構設計中的常見病加以防范:
一、結構設計人員應該及早介入建筑的概念設計
建筑的概念設計在整個設計過程了起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設計,如果沒有事先經過全盤正確的概念設計,以后的計算模式再準確、計算再精確、配筋再合理,也不可能是一個經濟、合理的優秀設計工程。
根據最新的地震區域劃分和規定,天津的設防烈度規定為7度(設計基本地震加速度值0.15g)。住宅設計無論是多層磚混或和框架剪力墻結構,都不同于以往的靜力設計,必須從抗震的角度,采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此,結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計,否則,將會導致建筑結構設計的不合理,給以后的結構設計帶來難度。為在建筑物的方案設計階段正確把握建筑結構的概念設計,應對不同形式的住宅建筑,掌握各自概念設計中容易疏忽的要點:
1、對一般多層砌住宅結構,應按《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)要求做到:優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。
2、對鋼筋砼多、高層結構住宅,力求做到:
(1)結構布置應盡量采用規則結構。對復雜結構,可以設置防震縫,把它分割成各自規則的結構單元,結構布置以少設縫為宜,一旦設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、沉降縫相統一;
(2)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;
(3)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。
二、防止由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞
預防或減少不均勻沉降的危害,可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施方面加以控制。諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大; 將體形復雜、荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元;加強上部結構和基礎的剛度;同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。
應該引起重視的是:對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏結合的形式,此時應保證箱體的整體剛度,群樁布置的形心應與上部結構重心相吻合。當土層有較大起伏時,應使用同一建筑結構下的樁端位于同一土層中,并應考慮可能產生的液化影響。而對多層建筑而言,從經濟的角度考慮,一般不愿意采用長樁的方案,但上海地區的軟土層覆蓋層厚度較大,一般都需要經過地基處理的方式來達到控制建筑物沉降的目的。常用的軟土地基處理方式類型較多,但在選擇地基處理方案前,必須認真研究上部結構和地基兩方面的特點及環境情況,并根據工程設計要求,確定地基處理范圍和處理后要求達到的技術指標,以及各種處理方面的適用性,同時綜合考慮處理方案的成熟程度及施工單位的經驗,進行多方案比較,最終選定安全實用、經濟合理的處理方案。地基經處理后,還必須滿足規范所規定的強度和變形要求。
三、從結構計算和構造上滿足規范要求
(一)從結構計算角度,看結構計算應注意的問題:
1、避免荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符,基礎底板上多算或少算土重。
2、底框砌體結構驗算時就應注意:①底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對具有薄弱層的底層框架混合結構,應考慮塑性變形集中的影響,通常對底層地震剪力乘以1.2-1.5的增大系數。②底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底框架結構中只有底層框架抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的20%-30%。③應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。
3、避免樓板計算中不正確方法。①連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替。②雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則,由于跨中彎矩未進行調整,將使計算值偏小。
4、以電算結果的正確性不能作出鴿蝗評價。目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算,如何對計算結果進行分析、評價,是一個非常重要的方面。必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、判斷,根據其正確與否,決定能否作為施工圖設計的依據。
(二)從構造角度看應注意的問題:
1、注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。
2、嚴格按照規范要求,保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。
3、為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂,必須采取有效的通風融熱措施。
篇9
關鍵詞:高層住宅;結構設計;技術;問題;
Abstract: At present, China's urban population has increased dramatically, and people living level is also in constant improving. When satisfying the requirements of the material, requirements of the living environment is also more and more high. From the trend of the development of real estate, the present residence is in the derection to big house pattern. However, due to theshortage of city land resources, to solve the problem of space can only rely on high-rise residential solution. The advantages of the high-rise residence is obvious, but when enjoy big space, we also had to face some drawbacks of the high-rise residence. In order to better reflect the advantages of high-level residence,it needs to design personnel to take the necessary measures about the problems in the designing of high-rise residence of the structure. In this paper, the author mainly gives an analysis of some of the technical problemsin high-rise building structural design.
Keywords: high-rise residence; structure design; technology; problems
中圖分類號:TU241.8文獻標識碼: A文章編號:2095-2104(2012)
近年來,我國大量涌現高層住宅建筑,那么怎么樣才能在設計的過程中使高層住宅結構更加安全、合理并且經濟已經成為人們關注的問題之一。因為現在的高層住宅結構在設計的時候,通常都是根據已經設計好的平面以及豎直方向布置,設定結構構件的尺寸規格,然后通過電腦計算,在計算的過程中對極個別的超限構件做必要的調整之后就形成最終結果。所以設計人員對于整個設計方案是不是完善,構件的尺寸假定是不是合理等都沒有明確的概念。因此,經常造成不必要的浪費。尤其是對于一些技術性問題,因為考慮的不全面,經常在使用過程中出現問題。接下來,筆者就針對高層住宅結構設計中比較重要的技術性問題加以分析。
高層住宅結構的特點
1、高層住宅結構可以有效的提高住宅的容積率,節約城市的土地使用面積;
2、可以節省很大一筆市政建設投資;
3、可以節省更多的空間用于公共場所的布置以及綠化,有助于城市景觀設計,美化城市;
4、因為建筑的層高較高,所以鋼材的使用量比較大,通常為多層住宅的三到四倍;
5、高層住宅結構受到的自重、風力以及地震等豎直方向和水平方向荷載比較大;
6、地基處理和基礎設計比較復雜,基礎的荷載比較大;
7、對消防要求高。
二、高層住宅結構設計中需要注意的問題
從人們居住的層面來看,低層住宅或者多層住宅都比高層住宅要優越一些。但是,我國的人口多,土地少,所以只能建設高層住宅。高層住宅雖然在很大程度上解決了用地問題,但是也存在很多弊端。
高層住宅本身自重比較大,所以剪力墻在荷載方面壓力比較大,建筑結構容易發生受力位移。
建筑結構的高寬比例較大,這對高層住宅結構的穩定性影響較大,而且還會增加建設成本。
橫向和縱向剛度差異較大,高層住宅結構在頂端位置受到較強風力的作用,所以往往會增加一些剪力墻,這樣就會使建筑結構在橫向和縱向的剛度出現加大的差異,結構受力不均衡,就會出現扭轉變形,對結構的安全使用造成威脅。
底層層高較高,而二層以上層高較小,此種問題主要是針對商住兩用的高層住宅結構,由于底層層高較高,又是大空間設置,所以底層承受了較大的自重荷載,容易出現變形。
剪力墻平面外搭梁。
樓層局部托柱轉換,柱子承受的荷載加大,對結構的穩定性不利。
單棟建筑的長度超長。
頂層樓中樓取消部分剪力墻,很多設計人員錯誤的認為頂層的受力荷載比較小,所以在頂層為樓中樓結構的高層住宅結構中就會取消部分剪力墻。高層住宅結構的頂層承受的荷載并不小,因為在高空受到風力作用,如果取消剪力墻就容易在外力作用下出現位移。
地下室頂板存在比較大的高度差。
高層住宅結構設計問題處理措施
1、在混凝土高規中對高層建筑結構的高寬比提出了一個限值,但是這個限制只是一個綜合限值,是對于高層建筑結構剛度、整體的穩定性、經濟性以及承載能力的宏觀要求。也就是說,這個限值是可以突破的。通常情況下,在剛重比、層間位移、剪重比等都滿足要求的情況下,高寬比可以不滿足限值的要求。可是在高層住宅設計過程中,設計人員需要注意的是,因為高寬比增加,就會導致結構在水平方向增加抗側力構件,例如剪力墻等,這樣就會使建構在兩個方向有不平衡的抗側力,增加結構的造價,對結構的基礎剛度和整體性要求也會提高。
2、對于建筑平面呈線型的高層住宅結構,因為長度比較大,所以在兩個主軸方向側向剛度會產生較大的差異。另外,如果建筑處于風力荷載較大的地方,因為橫向的風力荷載作用比較大,所以為了滿足位移要求,就要沿著這個方向增加剪力墻,這樣,也會加大兩個主軸方向的剛度差異。在這樣的情況下,兩個主軸的動力特性差異也會隨之增加,在動力荷載的作用下,動力影響復雜。所以在設計的時候,要控制兩個主軸方向振動的周期比在0.8之內。
3、現在很多高層住宅都是商住兩用的結構形式,所以底層的層高比較高,有的可以達到九米,而二層以上層高就比較低,大概在三米左右。這樣設計的直接后果就是底層出現軟弱層,這對結構的抗震性能非常不利,所以在設計的時候應該避免。在設計的過程中,應對這個問題最好的措施就是增加底層結構的剛度,保證底層高度大于上部一層剛度的百分之七十。如果底層的高度使上層高度的兩倍或者兩倍以上的時候,采取增加抗力構件的方式來增加底層的剛度就變得很困難,這時候就要做方案調整。可以加大底層抗側力構件的長度或者厚度,也可以適當增加二層的高度,或者加大二層樓板的剛度等都可以。
4、通常情況下,如果梁和剪力墻垂直搭置,梁的端部可以按照鉸接的方式進行處理,支座位置的鋼筋可以按照構造的要求進行配置,頂部的鋼筋水平端的長度如果沒有滿足規范要求,可以采取在支座剪力墻里面設置機械進行約束的措施,例如:加小角鋼、焊短鋼筋等,以增加連接的強度,防止產生拉托效應。
5、現在一些躍層住宅的設計中經常存在挑空樓層沒有樓板的問題,因為中間層沒有樓板,剪力墻的高度是兩層,所以就會對結構的穩定性產生影響,這個時候,在設計的過程中就要按照構造的具體要求適當增加剪力墻的厚度,否則剪力墻的穩定性就會受到威脅。
6、一些高層住宅建筑采用的是純剪力墻結構,陽臺以及露臺的端部是框架柱,隔層才有樓板,而柱子的高度比較大,所以柱子需要承擔的荷載比較大,這個時候在設計的過程中就需要注意要加強柱子的延性,以提高其水平抗剪能力,可以采取加大縱向鋼筋的配筋率的方法,在柱子中設置芯柱或者型鋼。
7、在高層住宅結構中,一些復式住宅樓中,躍層樓板在客廳的頂部經常開洞,再加上樓梯的開洞面積,躍層樓板的開洞面積通常都會超過百分之三十,有的甚至超過百分之五十。針對這樣的情況,一定要采取相應的加強措施。可以考慮適當加大樓板的厚度,加大樓板配筋率等。
結束語:高層住宅結構已經成為社會發展的必然趨勢,尤其是針對我國人均土地占有量低的現狀,高層住宅必然是首選方案。只是高層住宅結構設計是一個至關重要的環節。直接影響住宅質量,和人們的生命財產安全息息相關。所以我們在高層住宅結構設計中要特別注意,嚴格按照規范進行,并不能忽視任何一個細節。目前,我國的高層住宅結構設計還存在很過問題,急需我們去解決。本文筆者結合自己的實際經驗,針對一些問題作了分析和說明,并且提出了相應的解決措施,但是這只是眾多問題中的一部分,所以還有很多細節需要設計人員去研究,以建造出質量優異的高品質住宅,為人類服務。
參考文獻:
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篇10
關鍵詞:鋼結構 鋼結構住宅 設計
1、工程概況
某住宅樓建筑面積6233.2m2,地上13層為住宅房間,地下l層為設備間及停車場。根據使用功能、建筑總平面、建筑面積、建筑朝向、防火防煙分區等多方面的要求,經多次優化進行了本建筑的平、立、剖面設計,每一戶住房中的衛生間、廚房、臥室、客廳均有較好的自然采光和通風,均可滿足住宅的建筑使用要求。
2、結構設計
2.1 設計資料
設計標高:室內設計標高0.00m,室內外高差0.3m。基本風壓:wo---0.35kN/m2。地質資料:建筑場地至地下9in范圍內為粉質黏土,地基承載力特征值為150kN/m2。地震設防烈度為7度。
2.2 建筑布置及計算簡圖的確定
(1)結構體系。根據建筑設計可知,該住宅為地上12 層,地下1層。綜合考慮設計資料、建筑功能及受力合理的要求,本建筑采用框架結構體系。(2)計算簡圖。從結構平面布置圖中取出最不利一榀框架,作為該結構的計算模型。(3)截面的初步確定。根據荷載和跨度的要求,框架梁柱承受的荷載都比較大,故在材料選用時應優先考慮強度較高的鋼材,本工程主梁和柱子采用Q345B 鋼材,材料性能應滿足《低合金高強度結構鋼}(GB/T1591)的要求。柱采用寬翼緣的H 型鋼,梁采用中翼緣的H型鋼,據所選梁柱截面可以確定相應截面的
幾何參數。
2.3 荷載計算
(1)恒載計算。主要考慮屋面、樓面均布荷載,并得到恒載作用下結構的計算簡圖。(2)活載計算。根據《建筑結構荷載規范》得到非上人屋面的活荷載標準值以及各樓層活荷載標準值,進而通過計算,得到了活載作用下的計算簡圖。(3)風荷載計算。根據《建筑結構荷載規范》,已知基本分壓w0=0.35kN/m2。由Wk=βzusuzwo。可知風荷載標準值。將風荷載換算成作用于每一層節點上的集中荷載,從而建立風荷載作用下的結構計算簡圖。(4)地震荷載計算。本工程抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度為0.10g,場地類別為Ⅱ類,設計地震分
組為第二組,Tk=0.40S,根據底部剪力法公式可得地震荷載作用在每一層節點上的集中荷載,從而得到地震荷載下的結構設計簡圖。
2.4內力計算
(1)恒載作用下內力計算。力法、位移法、彎矩分配法、無剪力分配法均可用來計算框架結構內力和側移,但是多層鋼結構往往桿件較多,超靜定次數很多,采用這些方法比較費時,因此實際計算時一般用近似方法分別計算結構在豎向荷載和水平荷載作用下的內力和位移。框架結構在豎向荷載作坩下的計算方法有分層法、迭代法、二次彎矩分配法等。
2.5 構件設計
據內力計算組合結果,即可選擇各截面的最不利內力進行梁柱截面設計。設計公式為S≤R 和S≤R/yRE(地震作用參與的組合)。柱的截面設計考慮強度、剛度、平面內整體穩定、平面外整體穩定以及局部穩定等方面。主梁設計模型按多跨連續梁考慮。截面設計考慮強度、剛度、局部穩定等方面(由于采用壓型鋼板組合樓板,且有牢靠的連接,故不必驗算整體穩定),次梁截面按兩端簡支考慮,由強度、剛度、穩定等綜合確定。
3、鋼結構設計的特點
3.1 鋼材結構的特點
鋼材的結構具有以下的特點:(1)強度高,重量輕;(2)塑性、韌性好;(3)材質均勻,工作可靠性高;(4)適于于機械化加工,工業化生產程度高;(5)減少砂、石、灰用量,減輕對再生資源的破壞;(6)環保、可回收再利用,建筑造型美觀;(7)密閉性能好,能制成不滲漏的密閉容器;(8)耐熱性能好,耐火性能差;(9)耐腐蝕性差。
鋼和混凝土容重比:3.4,強度比:210~136。所以剛才較混凝土的重量輕,這樣能夠便于運輸和安裝,可跨越更大的跨度。
3.2 高層住宅鋼材結構設計的特點
(1)對高層住宅鋼材結構的設計時要進行柱網的布置,在設計時可以考慮選取一榀框架單元,對柱截面和梁截面要首先進行初選。框架梁受到豎向恒荷載、豎向活荷載、水平風荷載和地震力的作用的影響。對內力的計算時要采用分層法來進行相應的計算。
(2)對高層住宅鋼材結構的設計首先應該要考慮高層鋼材的承重結構設計,在對承重結構設計的時候需要分兩個方面進行設計,即:承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。在設計的過程中要考慮到構件和連接的強度破壞的承受能力,如果因為疲勞導致破壞或者因為鋼材過度的變形不在適合繼續承載,鋼材的結構將會轉變為機動體系和結構傾覆。
4、鋼結構設計的原則
鋼結構設計的基本原則是:結構必須有足夠的強度、剛度和穩定性,整個結構安全可靠;結構應符合建筑物的使用要求,有良好的耐久性;結構方案盡可能節約鋼材,減輕鋼結構重量;盡可能縮短制造、安裝時間,節約勞動工日;結構構件應便于運輸、便于維護;在可能條件下,盡量注意美觀,特別是外露結構,有一定建筑美學要求。
(1)梁柱體系
平面采用普通梁格體系。梁采用熱軋焊接H 形截面鋼梁,柱為焊接箱型鋼柱。整個結構設計成剛性框架結構,豎向荷載由梁、板、柱承擔。框架的梁與梁、梁與柱、柱與基礎均按剛性連接設計,現場連接采用高強螺栓與焊接共同作用。次梁為H 形截面單跨簡支梁,設計主次梁時均不考慮樓蓋與鋼梁的組合作用。
(2)抗剪體系
分析計算表明,在全部水平風荷載和地震力作用下,上述結構體系局部剛度較弱,因此鋼框架―支撐結構體系通過布置中心支撐來抵抗水平荷載。鋼框架―剪力墻結構體系的中間部分電梯井與樓梯間布置鋼筋混凝土剪力墻,來抵抗水平外力的沖擊。
(3)樓蓋體系
一般各層樓( 屋) 蓋均采用鋼筋混凝土樓( 屋) 蓋, 樓板厚度依結構計算定為110mm,140mm。在結構計算中,認為樓蓋剛度足夠大,符合平面內無限剛性的假定。
5、鋼結構住宅設計中應注意的問題
5.1鋼結構住宅建筑的設計原則。
(1)發揮鋼結構的優勢,并避免鋼結構帶來的建筑平、立面單調呆板。
(2)解決鋼結構住宅建筑防火、防腐蝕問題。特別是在多雨的環境,防腐、防銹工作處理的好壞直接影響到鋼結構住宅。
5.2結構抗震性能與結構布置規則性有很大關系。結構布置不規則,地震時易損壞,而且除彈性設計外還要作彈塑性層間位移驗算。因此應盡量使結構布置符合規則性要求。
5.3鋼結構要做到安全合理、節點構造方便可靠、并為構件制作、運輸、吊裝創造條件。
6、結語
鋼結構作為一種新型的結構形式,具有自重輕、結構空間大等優點,十分適合應用于高層民用建筑中。同時,鋼材具有非常好的延性。抗震性能優于其他任何一種材料,鋼結構作為一種承重結構有不同于其他結構形式的獨特之處,只是其配套體系有待于進一步開發和完善。隨著我國國民經濟的發展和綜合國力的增強,我國的高層建筑會越來越多的采用鋼結構。
參考文獻:
[1] 姜學詩;鋼結構房屋結構設計中常見問題分析[J];建筑結構;2003年06期