建筑結構范文

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建筑結構

篇1

【關鍵詞】建筑結構;設計;問題

一、建筑結構設計的概述

由建筑材料做成用來承受各種荷載或者作用,以起骨架作用的空間受力體系。建筑物根據(jù)其結構形式,可以分為排架結構、框架結構、剪力墻結構、筒體結構和大路結構等。剪力墻的建立就是房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。防止結構剪切破壞。剪力墻的主要作用是承擔豎向荷載(重力)、抵抗水平荷載(風、地震等)。剪力墻結構中墻與樓板組成受力體系,缺點是剪力墻不能拆除或破壞,不利于形成大空間,住戶無法對室內(nèi)布局自行改造。短枝剪力墻結構應用越來越廣泛,它采用寬度(肢厚比)較小的剪力墻,住戶可以一定范圍內(nèi)改造室內(nèi)布局,增加了靈活性,但這是以整個結構受力性能的降低為代價的(雖然有試驗和研究表明這種降低幅度較小)。建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時,這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載,同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規(guī)范定名為抗震墻)。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。剪力墻結構體系,有很好的承載能力,而且有很好的整體性和空間作用,比框架結構有更好的抗側力能力,因此,可建造較高的建筑物。剪力墻結構的優(yōu)點是側向剛度大,在水平荷載作用下側移小,其缺點是 剪力墻的間距有一定限制,建筑平面布置不靈活,不適合要求大空間的公共建筑,另外結構自重也較大,靈活性就差。由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小,設計時宜布置適當數(shù)量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒,以避免設防烈度下結構產(chǎn)生大的變形,同時也形成兩道抗震設防。短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當有扭轉效應時,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應加強其抗震構造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率。高層短肢剪力墻結構在水平力作用下,顯現(xiàn)整體彎曲變形為主,底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力,由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量,加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應在兩個方向上均有連接,避免形成孤立的“一”字形墻肢。在建筑設計的時候要準備好作為備料、施工組織工作和各工種在制作、建造工作中互相配合協(xié)作的共同依據(jù)。便于整個工程得以在預定的投資限額范圍內(nèi),按照周密考慮的預定方案,統(tǒng)一步調(diào),順利進行。

二、建筑結構設計中的結構理念

在建筑結構的設計中,建筑質量的好壞主要由設計質量和施工質量兩個方面來衡量。相對而言,建筑設計是一項繁重而又責任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟和合理性。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。如果在設計的過程中,我們對其建筑的結構設計得時候不采用剪力墻就需要,考慮以下方面來進行施工:1、柱、梁截面應合理:由位移、軸壓比、配筋率等控制,梁大跨取大截面,小跨取小截面,連續(xù)跨梁截面寬度宜相同。柱截面應每隔3層左右收小一次,以節(jié)約投資,每次收小時應每側不小于50mm,以方便支模,也不宜大于200mm,以免剛度突變,最上段(頂上幾層)可用300mm×300mm(應滿足計算要求)。收小柱截面,也可相應增加使用面積。混凝土強度等級:宜≥C25(留有余地),柱梁宜同,變柱截面處不變混凝土強度等級,以免剛度突變。2、柱設計。縱筋配筋率不宜大于5﹪,縱筋配筋率大于3﹪時對箍筋直徑、間距、彎鉤有要求,也可焊成封閉環(huán)式(與89規(guī)范規(guī)定必須焊成封閉環(huán)式不同了),抗震設計時不應大于5﹪;抗震設計時不應大于5﹪,縱筋凈間距應≥50mm,抗震設計時,截面尺寸大于400mm的柱,縱筋間距不宜大于200mm. 一個截面宜一種直徑,宜對稱配筋,方便施工,自己設計也簡單;鋼筋直徑不宜上大下小。強柱弱梁,縱筋不要太小,除一、二層框架可用φ16、φ18外,最好用φ20以上。在建筑結構設計中要充分來考慮具體情況,方便施工。

三、淺談建筑設計中易出現(xiàn)的問題

在建筑結構設計中應該注意的問題主要有以下幾點:1、關于梁、板的計算跨度。建筑物中,梁、拱券兩端的承重結構之間的距離,兩支點中心之間的距離。當?shù)卣鹱饔媒M合控制結構設計時,尚應采取抗震構造措施,因為按抗震規(guī)范關于在6~8度時抗震措施應提高1度的規(guī)定,將因構件寬厚比普遍減小使這種房屋失去其固有的輕型特點。一般的手冊或教科書上所講的計算跨度,如凈跨的1.1倍等,梁板結構,簡單點講,可認為是在梁的中心線上有一剛性支座,取消梁的概念,將梁板統(tǒng)一認為是一變截面板。在扁梁結構中,梁高比板厚大不了多少時,應將計算長度取至梁中心,選梁中心處的彎矩和梁厚,及梁邊彎矩和板厚配筋,取二者大值配筋,于在什么情況下要進行抗震驗算。設計計算表明,7度時可不作抗震驗算,但8度時無論有無吊車,橫向剛度和縱向框架均需作抗震驗算。此外,當局部有多于l層且與門式剛架相連接的附屬房屋時,也需作抗震驗算。此處,局部多層僅限于面積較小的內(nèi)置輕型辦公類房屋。2、關于回彈再壓縮。基坑開挖時,摩擦角范圍內(nèi)坑邊的基底土受到約束、不反彈,坑中心的地基土反彈,回彈以彈性為主,回彈部分被人工清除。當基礎較小,坑底受到很大約束,如獨立基礎,回彈可以忽略,在計算沉降時,應按基底附加應力計算。當基坑很大時,相對受到較小約束。3、設計剪力墻結構的側向剛度不宜過大,如果采用全剪力墻結構,即除門窗洞外均為剪力墻,無一片后砌的填充墻,第一周期只有1.02秒,側向剛度過大,使地震作用過大,不經(jīng)濟,不合理。關于底層剪力墻的厚度:抗震設計時,筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于總底部地震傾覆力矩的50%。剪力墻的計算配筋應為墻肢一端的配筋量。在短肢剪力墻較多的剪力墻結構中,多數(shù)設計人員將較短的墻段都畫為約束邊緣構件或構造邊緣構件,將計算需要的縱向鋼筋均勻配置在整個墻段內(nèi),這是不妥的,因為配置在墻肢中和軸附近的鋼筋并不能發(fā)揮作用,因此縱向鋼筋應向墻肢端部集中,宜打印剪力墻邊緣構件配筋計算結果復核。抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時,應按柱的要求進行設計,箍筋應沿全高加密,SATWE等程序在計算時也是照此條規(guī)定辦理。如墻厚為200mm,墻肢長度600~800mm,雖然墻肢長度達到墻厚的3~4倍,認為仍宜按柱配筋。 有些人在電算總信息中輸入分布筋的配筋率為0.30%,剪力墻的豎向、橫向分布筋也不必太大,如墻厚為200或250mm,縱、橫向分布筋都配φ12@200雙排(配筋率達0.565~0.452%)似無必要,但鋼筋間距宜≤200mm,對防止剪力墻開裂有好處。

參考文獻:

[1]孔雅莎,《建筑結構設計雜談》[J].建筑結構,2009

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【關鍵詞】建筑結構;裂縫;成因;預防對策

建筑結構裂縫,既影響建筑的美觀,又影響到建筑物的結構強度、穩(wěn)定性和防震強度,以至于威脅到經(jīng)濟的損失和人的生命安全。在研究建筑結構裂縫時,首先要對建筑結構裂縫產(chǎn)生的原因進行深入的分析,只有這樣,才能實現(xiàn)“對癥下藥”,才能真正預防和避免建筑結構裂縫的出現(xiàn)。

1建筑結構裂縫產(chǎn)生的原因分析

1.1地基沉降不均勻導致建筑結構裂縫的產(chǎn)生

地基是建筑結構的基礎,可以說,地基的好壞是影響到建筑結構質量的最主要因素。一般來說,建筑結構的質量都非常大,而建筑結構的負荷載重都要傳遞到建筑的地基上,地基在承受建筑結構負荷的作用力下,會產(chǎn)生相應的應力,而土壤會對這種應力產(chǎn)生一種擴散效應,土壤的擴散效應會使承受建筑結構的地基出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。地基的不均勻沉降容易使建筑結構產(chǎn)生一定的裂縫。一般說來,如果土質較好且差別不大的時候,建筑結構的地基出現(xiàn)不均勻沉降的差值會小一些,建筑物就很少會出現(xiàn)裂縫,即使出現(xiàn)裂縫也是很小的,對建筑結構的安全使用不會造成太大的影響。但如果地基是打在土質不均、差別較大的地段時,甚至有是打在淤泥土質或是軟塑狀態(tài)的粘土上時,地基會在承擔建筑結構負荷的作用力下出現(xiàn)嚴重的不均勻沉降,致使建筑結構出現(xiàn)嚴重的裂縫。建筑結構的裂縫主要表現(xiàn)為剪切裂縫和彎曲裂縫,具有八字裂縫和斜向裂縫的外觀,嚴重影響了建筑結構的使用。

1.2施工質量不達標引起建筑結構裂縫的產(chǎn)生

施工過程是實現(xiàn)由設計意圖向建筑實體轉變的階段,施工質量的好壞直接影響到建筑結構的質量,施工質量的低下同樣會致使建筑結構裂縫的產(chǎn)生。具體來說,在施工階段,如果屋面保濕厚度、保溫材料或者墻體的強度不能滿足設計要求的話,就容易導致建筑結構出現(xiàn)裂縫。如果砌體的砂漿飽和度不能滿足建筑設計的要求,原本應該由砂漿固體所承受的負荷由墻體其他材質過分分擔,就會致使墻體變形,同樣會使得建筑結構出現(xiàn)裂縫。在地基的施工階段,如果不能采用負荷達標的鋼筋和混凝土等材料,就容易致使地基承受力度不夠,出現(xiàn)不均勻沉降的情況,導致建筑結構裂縫的產(chǎn)生。當前,很多建筑結構的外墻和地面都經(jīng)常出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫,但經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn),墻體的內(nèi)部和地面的底層并沒有真正出現(xiàn)裂縫,這就是由于施工質量不高導致墻面或地面表層下形成空鼓,在熱脹冷縮的情況下,致使表層出現(xiàn)裂縫。

1.3溫度的變化引起建筑結構裂縫的產(chǎn)生

通過調(diào)查筆者發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)的建筑結構裂縫是在房屋頂層墻體和地面產(chǎn)生的。這主要是由于溫度的變化所應起的裂縫。一般來說,夏天天氣的室外最高溫度都在35℃左右,而屋頂承受了太陽光的直射,溫度更高,一般都有5 0℃左右,而墻體的溫度一般都在30℃―5℃左右,也就是說,二者的溫差大約在1 5℃―0℃之間。當外界溫度上升時,墻沿長度方向伸長,房蓋的伸長比墻體又大了很多,因此,房蓋對墻體產(chǎn)生了附加水平推力,墻體在房蓋推力的作用下會產(chǎn)生剪應力。剪應力與拉應力的共同作用又引起主拉應力,當主拉應力大于墻體所能承受的拉應力時,建筑結構的墻體就會出現(xiàn)類似 “八”字或“X”型的裂縫。

2建筑結構裂縫的預防對策

針對上述導致建筑結構裂縫出現(xiàn)的原因,提出以下三點預防建筑結構裂縫產(chǎn)生的對策。

2.1針對地基沉降不均勻的預防措施

首先,要對實施建筑的土質進行科學的檢測。運用現(xiàn)代的科學技術和施工方法,測量土質的基本情況,結合建筑結構的要求,打下堅實的建筑地基。其次,合理設置沉降縫。合理的沉降縫是預防建筑結構出現(xiàn)裂縫的良好手段。將建筑結構底層設置成若干剛度較好的單元,并將沉降不同的區(qū)域拉開一定的距離,實現(xiàn)各個單元自由沉降的格局,減少建筑結構裂縫發(fā)生的機率。再次,加強上層建筑的剛性和整體性。合理使用建筑材料,增強建筑的剛性,科學規(guī)劃,保證建筑的整體性,可以減少建筑結構裂縫的產(chǎn)生。

2.2針對施工質量不達標的預防對策

首先,嚴把施工單位的入口關。對施工單位的選擇要審查其準入資格,要了解其過去施工的質量,避免盲目招標現(xiàn)象的發(fā)生。

其次,保證使用合理的建筑材料。對建筑材料的選擇,要堅持以科學設計為標準,既要避免為了節(jié)約而使用廉價、低質的建筑材料,又要避免盲目追求建筑質量而選擇昂貴的、并不適合的建筑材料,要科學,合理地選擇建筑材料。再次,嚴格按照施工工藝進行施工。堅決杜絕為了省工、省時而不按施工工藝程序施工。

例如,陽東縣某小區(qū)一號樓工程,該工程獲省級用戶滿意工程稱號。① 施工單位承建時,嚴格控制磚出廠時間,與磚廠簽定協(xié)議,磚必須在養(yǎng)護期滿后方可送至施工現(xiàn)場。② 該工程施工墻體時,每砌筑 600 mm均配筋砌筑。③ 窗臺下均設窗臺梁。④ 嚴格控制磚的含水率。該工程使用三年多來 ,雖有裂縫但均極細小,且數(shù)量很少,不影響使用及觀感,但增加了建設成本,因此,探索新型墻材的使用還是極有必要的。

2.3針對溫度變化的預防對策

首先,在墻體中設置伸縮縫。在容易因溫度的變化而產(chǎn)生建筑結構裂縫的地方設置伸縮縫,并在必要的情況下設置多設置一些伸縮縫,其次,有針對性地分段施工。對于有利于減少建筑結構裂縫發(fā)生的區(qū)域可以實行分段施工,減少因溫度的變化引起建筑結構裂縫,再次,設置隔熱層。在溫度變化較大的地方設置隔熱層,減少建筑結構冷熱不均現(xiàn)象的發(fā)生,可以降低因溫度的變化引起建筑結構裂縫發(fā)生的機率。

例如,陽東縣某單位一住宅樓,建筑面積 4210m2 ,磚混六層結構。條型基礎,平屋面剛性防水,長47 m,未設變形縫,建成后約一年,東西兩側山墻均不同程度出現(xiàn)“八”、“X”形縫,用戶集體投訴。在查明設計、施工原因后發(fā)現(xiàn),設計不存在問題,主要是施工單位施工時,一是剛性抗水未按規(guī)定設置分倉縫,冷拔絲也未按規(guī)定要求剪斷;二是剛性防水層與屋面結構層之間未設隔離層。后有關單位督促施工單位將防水屋按規(guī)定切割分倉縫,并對山墻裂縫部位將粉刷層鏟除后加鋼絲網(wǎng)后,再用高標號砂漿粉刷修補,數(shù)月后,檢查發(fā)現(xiàn)雖仍有裂縫已極細小,不影響使用,用戶未再投訴。

參考文獻:

[1]張國輝,洪亮.從建筑結構設計角度探討鋼筋混凝土樓板裂縫的成因與控制措施.黑龍江科技信息,2010年 第05期

[2]羅鑫.鋼筋砼結構裂縫成因及對策.中國新技術新產(chǎn)品,2009年第10期

[3]楊安康.論建筑結構混凝土常見裂縫的產(chǎn)生及預防措施.科園月刊,2008年第04期

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【關鍵詞】建筑結構;加固技術;結構使用要求

0.引言

建筑結構在其使用期間,隨著時間的不斷流逝,會因劣化、損傷造成使用功能下降,或由于技術條件的限制而無法繼續(xù)使用。目前,建筑行業(yè)的發(fā)展的主要方向一方面是不斷開發(fā)采用新技術、新結構、新材料、新工藝等來滿足新建建筑的要求,另一方面是通過檢測、鑒定和加固改造技術使現(xiàn)有建筑符合使用要求。如果能夠科學地分析現(xiàn)有建筑劣化損傷的規(guī)律和程度,及時采用有效處理措施,就可以延緩結構損傷的進程,達到延長結構使用壽命的目的。

目前我國已有建筑物加固的方法很多,如增大截面法、預應力加固法、改變結構受力體系加固法、外包鋼筋加固法,分別適用于不同的情況。加固方法的具體選擇,應根據(jù)可靠性鑒定結果、結構功能降低情況及其他加固后建筑的功能要求,按加固效果可靠,施工方便、經(jīng)濟合理等原則,綜合分析確定。

1.建筑結構加固原因

1.1人為因素

首先,設計人員原設計有誤,考慮不周。設計出現(xiàn)失誤常常是由于設計人員對結構承受的載荷和作用力估計不足,考慮載荷漏項,以及施工過程中的實際載荷遠遠超過設計值等原因造成的。其次是施工質量差。由于施工管理混亂,施工人員技術水平不高,施工企業(yè)未能把好質量關等原因造成的施工質量差在已有工程事故原因統(tǒng)計中占有較高的比例。第三是使用管理不當。主要表現(xiàn)為:建筑物建成交付使用后,使用部門管理不善,擅自改變建筑物的用途或使用環(huán)境管理不善,不進行定期維護,因侵蝕性物質進入結構構件造成損害等。

1.2環(huán)境因素

在長期的外部環(huán)境及使用環(huán)境條件下,建筑結構材料每時每刻都受到外部介質的侵蝕,導致材料狀況的惡化,可分為以下三類:

(1)化學作用: 例如化工車間的酸、堿氣體或液體對鋼結構、混凝土結構的侵蝕。

(2)生物作用: 如微生物、細菌使木材逐漸腐朽等。

(3)物理作用: 如高溫、高濕、凍融循環(huán)、晝夜溫差的變化等, 會使結構產(chǎn)生裂縫等。自然災害如風災、地震等的破壞,重者可使建筑物毀于一旦,輕者會降低結構的安全性和耐久性。因此,有必要對受損建筑物進行必要的維修和加固,以提高工程結構的安全性,延長其使用壽命。

1.3其他因素

除了上述人為因素和自然環(huán)境因素的影響外,在建筑使用期內(nèi)由于結構使用要求和設計標準的變化,使原有建筑滿足不了繼續(xù)使用要求,因而需要對其進行加固改造。

2.建筑結構加固原則

(1)結構體系總體效應原則。盡管加固只需針對危險構件進行,但同時要考慮加固后對整體結構體系的影響。因此,在制定加固方案時,應對建筑物總體考慮,不能簡單采用“頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳”的辦法。

(2)先鑒定后加固的原則。結構加固方案確定前,必須對已有結構進行檢查和可靠性鑒定分析,分析結構的受力現(xiàn)狀和持力水平,為加固方案的確定奠定基礎。

(3)材料的選用和取值原則。原結構的材料強度應按規(guī)定取用,如原結構材料種類和性能與原設計一致,按原設計(或規(guī)范)值取用;當原結構無材料強度資料時,可通過實測評定材料強度等級,再按現(xiàn)行規(guī)范取值。

(4)加固方案的優(yōu)化原則。建筑結構加固方案的選擇應充分考慮已有結構實際現(xiàn)狀和加固后結構的受力特點,對建筑結構整體進行分析,保證加固后結構具有較高的安全性和可靠度。此外,要考慮綜合經(jīng)濟指標、施工特點和技術水平,在加固方法的設計和施工組織上采取有效措施,減少對使用環(huán)境和相鄰建筑結構的影響,縮短施工周期。

(5)與抗震設防結合的原則。我國是一個多地震的國家,為了使在地震高發(fā)地帶上的建筑物具有相應的安全儲備,在對其進行承載力和耐久性加固、處理時,應與抗震加固方案結合起來考慮。

3.常用建筑結構加固方法及其特點

3.1直接加固法

3.1.1增大截面法

增大截面法是用同種材料加大構件截面積來提高承載力,工藝簡單、適應性強, 并具有成熟的設計和施工經(jīng)驗。不僅可提高被加固構件的承載力,還可加大其截面剛度,改善使用性能。適用于梁、板、柱、墻和一般構造物的混凝土加固。

該方法的優(yōu)點是工藝簡單,適用范圍廣。其缺點是現(xiàn)場濕作業(yè)工作量大,施工周期長,對建筑物的使用環(huán)境影響大。此外,還會減少建筑物凈空,使結構自重增大。

3.1.2外包鋼加固法

外包鋼加固法是在結構構件(或桿件)四角(或兩角)包以型鋼的加固方法,分為干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。它可在基本不增大構件截面尺寸的情況下提高承載力,增大延性和剛度。該方法適用于混凝土柱、梁、屋架、及砌體柱和窗間墻以及煙囪等構筑物的加固。

該方法的優(yōu)點是施工簡便,現(xiàn)場工作量較小,施工周期短,受力較為可靠;缺點是用鋼材的使用量較大,加固維修費用較高。

3.1.3預應力加固法

預應力加固法是采用外加預應力鋼拉桿或型鋼撐桿,在被加固構件體外增設預應力拉桿或撐桿,通過施加預應力,提高建筑物體承載能力和剛度的方法。該方法被廣泛用于加固砼梁、 板等受彎構件以及砼柱等。預應力加固具有卸荷、 加固及改變結構受力等功能,特別適用于大跨度結構以及采用其它方法效果不佳的較高應力應變狀態(tài)下的大型結構加固。

該方法的優(yōu)點是:可在幾乎不改變使用空間的條件下,改變原結構內(nèi)力分布并降低原結構的應力水平,提高構件的承載力。其缺點是:施工時需要增加預應力工序和設備,對施工技術要求高,預應力桿與被加固構件的連接(錨固)處理較復雜,施工難度大。

3.1.4外部粘鋼加固法

外部粘貼加固法是用粘結劑將鋼板或纖維增強復合材料等粘貼到構件需要加固的部位,以提高構件承載力和剛度的一種加固方法。這種方法在提高承載力的同時, 還可以約束核心混凝土,提高混凝土強度和構件的延性。這種方法常被用來加固承受靜力作用下的砼 (或型鋼)受彎及受拉構件。

但它要求環(huán)境溫度不超過 60℃,相對濕度不大于70%,無化學腐蝕的影響。此外,本方法對施工工藝要求高,需要專業(yè)的施工隊伍。該法施工簡單、周期短,對生產(chǎn)和生活影響較小,且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響。

3.2間接加固法

3.2.1增設構件加固法

該方法是通過在原有構件基礎上增加新的構件,改變構件剛度比等途徑,減少受荷面積,從而達到結構加固之目的。采用該方法一般不會損害原結構,且易于操作,但需增加新構件,有時會對原有的構件功能產(chǎn)生負面影響。

3.2.2增設支點加固法

增設支點加固法是通過增設支承點來減少結構計算跨度,達到減小結構內(nèi)力和提高其承載力的加固方法。按照增設支承結構的變形性能可分為剛性支點和彈性支點兩種。該法簡單可靠,但對建筑物的外觀和使用功能影響大,同時對使用空間也有影響,適用于梁、板、桁架等水平結構的構件。

3.2.3增加結構整體性加固法

增加結構整體性加固法即通過增加支撐等措施使結構構件形成整體,共同作用。因整體結構構件被破壞的概率遠遠小于單個構件,所以可以達到結構加固的目的。

3.3綜合加固法

綜合加固技術就是同時采用多種加固技術增強結構某一方面的性能,進行綜合加固設計的關鍵是利用各種加固方法的優(yōu)勢,其基本思路為:

(1)充分利用單一加固法法的優(yōu)點。例如,預應力加固法可以克服其它方法不能克服的應力應變滯后,減小撓度和裂縫寬度;碳纖維材料比常規(guī)材料(如鋼材)抗腐蝕能力要強得多,尤其適用于腐蝕性環(huán)境以及沿海的混凝土結構。

(2)彌補單一加固方法的缺陷。例如,增設支點加固法通過增設支點以改變結構的受力體系的加固方法,此方法可以減小結構構件的計算跨度,大幅度地提高結構構件的承載力;但采用這種方法會減小建筑結構的使用空間。因此,必須考慮輔以其它加固方法。

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1、課程概況

《建筑結構》是土木類專業(yè)的必修課程,也是非常重要的專業(yè)基礎課程,由于該課程內(nèi)容涵蓋面較廣,尤其是需要三大建筑力學(理論力學、材料力學、結構力學)的鋪墊,這使得該課程學習起來難度較大。以往,教師在教授該課程時,基本上是照本宣科,注重理論而脫離實際,教師難教,學生難學。為了改善這種狀態(tài),近幾年很多院校的土木工程系專業(yè)的教師一直在進行嘗試改革。

2、課程改革現(xiàn)狀

筆者教授該課程有十幾年的歷史了,為吸引學生的注意力,曾經(jīng)用模型等教具、多媒體教學、現(xiàn)場觀摩等方法來進行改革。期間,學生的學習興趣的確比以前有所提高,但是發(fā)現(xiàn)很多學生學完該課程以后,與后續(xù)的其他課程的銜接出現(xiàn)了問題,學生所掌握的知識比較死板,缺乏實際運用的能力,這使得學生的學習積極性一直難以高漲。而后,筆者又想了很多方法想打破僵局,都沒有明顯成效,形成了該課程的改革瓶頸狀態(tài)。直到今年上半年學校為了貫穿課程改革,請來了戴士弘教授宣傳課程改革理念,又在今年9月初,請戴教授來校針對學校各個專業(yè)的課程進行點評,使得我對該課程有了一些新的想法,認識到了以往所作的改革都是對教學方法的改良,沒有注意到課程內(nèi)容的改革是根本,是《建筑結構》課程改革瓶頸狀態(tài)的最大的突破口。

3、課程內(nèi)容體系的改革

課程內(nèi)容體系改革是高等職業(yè)技術教育教學改革的重點和難點。要按照突出應用性、實踐性的原則重組課程結構,更新教學內(nèi)容。教學內(nèi)容要突出基礎理論知識的應用和實踐能力的培養(yǎng),基礎理論教學要以應用為目的,以必須、夠用為度;專業(yè)課教學要加強針對性和實用性。這就引入了戴教授所介紹的項目法理念來進行教學。《建筑結構》是高職土木工程類專業(yè)最為重要的專業(yè)基礎課程,也是技術基礎課,其內(nèi)容包括鋼筋混凝土結構、砌體結構和鋼結構三部分。目前,土木工程類《建筑結構》課程中的鋼筋混凝土結構部分使用的是2002年頒布的《混凝土結構設計規(guī)范》;砌體結構部分使用的是工業(yè)與民用建筑類規(guī)范,即2002年3月開始實施的《砌體結構設計規(guī)范》(GB50003-2001);鋼結構水下部分結構使用的是《土木工程工程鋼閘門設計規(guī)范》(SL74-95);水上部分結構使用的是工業(yè)與民用建筑類《鋼結構設計規(guī)范》(GB50017-2003)。

由上可見,高職土木工程類《建筑結構》課程所含內(nèi)容和所用規(guī)范種類較多,講授時首先要講清楚各個規(guī)范的適用對象,以免學生在工作中用錯規(guī)范。另外,所講內(nèi)容全部為最新規(guī)范,充分體現(xiàn)了教育部有關更新教學內(nèi)容的要求。其次,講授內(nèi)容要重點突出。《建筑結構》三大部分主要講述材料的基本性能、設計原理、基本構件的設計方法和有關構造規(guī)定。作為高職學生,重點要掌握基本構件的設計方法和有關構造規(guī)定,為此有關這方面的內(nèi)容要講清楚講透徹。如受彎構件正截面和斜截面承載力計算方法及其有關構造規(guī)定要著重講解;而對于材料的基本性能、設計原理則作為一般了解內(nèi)容,如鋼筋和混凝土的基本性能以及受彎構件各個公式的來源等。除此之外,還應根據(jù)內(nèi)容在實際工程中是否常用做適當區(qū)分,例如鋼筋混凝土中受彎構件、受壓構件,砌體結構中的受壓構件等,是工程中的常用構件,上課時重點講解;鋼筋混凝土結構中的受扭構件和正常使用極限狀態(tài)驗算部分,砌體結構中的軸心受拉、受剪和受彎部分,在工程中使用較少,上課時可適當簡單講解。所有的知識點最好融入、貫穿一個實際的工程項目,使得學生學習完該門課程后,能夠直接聯(lián)系工程實際情況進行運用,增加學生的實際操作能力,以便于增大高職學生就業(yè)的優(yōu)勢。

篇5

鋼結構在建筑結構中本身就屬于布局相對靈活的一種,而輕鋼結構的使用面積也能達到最大化。在輕鋼結構中,能達到開間最大化,柱距最小化的特點。所有墻體在輕鋼結構中幾乎都是非承重墻,因此,客戶可以根據(jù)自己的需求轉換建筑空間布局,讓整個建筑的構造更個性化和人性化。輕鋼結構還能根據(jù)建筑的位置進行散熱、保溫、分隔等各種更人性化的變化。與此同時,輕鋼結構的鋼材構建也能在垂直方向上滿足用戶錯層、躍層的需求,讓建筑的空間更明快、更簡約和更開闊,也讓建筑形式更為多樣。關于抗震性和自身建筑結構強度,輕鋼結構也是具有優(yōu)越性的。輕鋼結構相比普通的鋼材,其截面也更為合理。輕鋼結構的質量輕也讓它相比其他的鋼材在同一承重能力下用的材料較少。除此之外,輕鋼結構也有很好的變形能力和良好的任性,相比其他結構來說,其抗震能力也相對較強。

二、關于輕鋼結構在建筑結構中的技術應用

(一)防腐應用技術在輕鋼結構上的應用

輕鋼結構有較弱的耐腐蝕性,所以在應用輕鋼結構作為建筑結構的時候需要對其結構的防腐蝕性進行加強,就是響應采取一些鋼材的防腐措施。一旦輕鋼結構受到腐蝕,其結構的建筑承重截面就會縮小,從而輕鋼結構的承載能力就會因為受到腐蝕而逐漸下降,影響輕鋼結構的使用時長。所以說,在使用輕鋼結構作為建筑結構之前一定要對其進行足夠的防腐處理。在防腐處理技術中,噴涂非金屬涂層保護是應多最廣泛的輕鋼結構防腐處理技術。市面上的輕鋼結構非金屬涂層價格也不高,種類也多,有施工比較簡便的特點。所以說,在選擇輕鋼結構防腐非金屬涂料的時候不僅要考慮到對鋼結構的防腐防銹起到很好的保護作用,同時也要對涂料對鋼結構的清刷、檢查的影響進行試驗。在輕鋼結構的加注當中,建筑內(nèi)部的時期、建筑凹凸角以及建筑四角都會對輕鋼結構的防腐性能造成一定程度的負面影響。因此,在輕鋼結構施工時,應注重對工程建筑輕鋼結構的科學設計,這樣才能有效地對建筑鋼結構的防腐防銹起到一定的作用。

(二)關于輕鋼結構的防火技術探討

一旦建筑發(fā)生火災,特別是形成大型火場的火災,其建筑溫度可能高達-$$R+$$攝氏度,因此,建筑結構所承受的溫度一定要高于++$攝氏度。但是輕鋼結構此時的高溫承受能力較弱,在高溫環(huán)境中,鋼結構很可能會因為失去承載能力造成坍塌。所以,在應用輕鋼結構作為建筑結構之前,還要注意對輕鋼結構建筑進行防火技術處理。常見的處理方法有以下幾種,第一是在輕鋼結構建筑上設置自動滅火裝置,利用滅火裝置的噴淋來保護輕鋼結構以免著火。其次是在輕鋼結構外層包裹一層高防火性能的防火板材或者涂上一層高防火性能的保護膜。還有就是可以加強對輕鋼結構建筑安全出口的緊急通道管理,用增設消防通道的方式減輕火災的人員傷亡。

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關鍵詞:建筑結構;混凝土;設計

引 言

隨著社會經(jīng)濟以及城市化的不斷發(fā)展,高層建筑越來越多,建筑的安全性與使用性能也是社會普遍關注的問題。由于混凝土具有性能好、強度高以及造價低等特點,因此在我國建筑施工中的應用十分普遍。而混凝土結構的設計與建筑物的整體使用性能有十分密切的聯(lián)系,必須引起設計者的高度重視。

1 建筑結構混凝土設計的現(xiàn)狀分析

自改革開放以來,我國的混凝土施工技術不斷提高,混凝土材料的研究與開發(fā)也得到了迅速發(fā)展。當前混凝土結構的應用十分廣泛,不管是陸地還是海洋工程中都可以看到它的身影,混凝土的普遍應用也可以看做時展的印記。雖然目前在建筑行業(yè)中鋼結構迅速興起,但是由于其存在一些尚未解決的問題,混凝土依然是建筑施工中應用最多的一種形式。在當前我國鋼結構施工水平相對偏低的情況下,混凝土幾乎霸占了大部分地區(qū)的建筑市場[1]。

隨著我國建筑施工技術的不斷發(fā)展,混凝土逐漸成為建筑工程中十分重要的結構材料。但當前在建筑行業(yè)的實際應用中,混凝土在結構與設計方面依然存在一些問題,表現(xiàn)為混凝土結構的設計不盡完善、設計技術水平有限等。一些設計人員在混凝土結構設計中無法把握整體性,這就導致很多大型建筑物由于混凝土設計不當而引發(fā)意外事故。例如,被稱為亞洲第一的寧波獨塔斜拉橋,由于混凝土設計問題引發(fā)橋裂;某市投入巨資建造的高速公路通車后,不到三個月的時間就在不同部位發(fā)現(xiàn)裂紋與凹槽等。這些大型工程由于結構設計不合理,進而形成“豆腐渣”工程,這不僅浪費了大量人力、財力與物力,對正常的社會秩序也造成嚴重影響。在建筑工程中混凝土結構的設計十分關鍵,建筑工程的設計是否科學合理,直接關系到工程使用安全[2]。

2 建筑結構混凝土設計的主要原則

2.1 把握側向力

在混凝土結構設計過程中,側向力對建筑物結構的形變、內(nèi)力有直接影響,同時與建筑項目的工程造價密切相關。側向力主要是指水平地震作用以及風的作用,不管是高層還是低層建筑,都需要承受自重、雪載等垂直荷載的作用,并且需要承受風力、地震等水平力。對于低層混凝土結構,其在水平荷載的影響下位移以及內(nèi)力較小,這個時候幾乎可以忽略不計。而在多層建筑結構中,由于受到的水平荷載作用逐漸增強,這個時候水平荷載等就成為最重要的影響因素之一,需要作為主要控制點。

2.2 要求較好的延性

與低層建筑相比,高層建筑的內(nèi)部結構更為柔和,在地震等水平力的作用下變形更大。建筑物的抗震能力與建筑結構的變形能力以及承載力這兩個因素密切相關[3]。在進入塑形階段后,為了保障建筑物具有較好的變形能力,避免高層建筑在大的地震中倒塌,就需要在符合混凝土結構剛性的前提下,運用科學合理的混凝土設計理念,并通過完善的構造措施,來提高整個建筑結構的變形能力,尤其需要注意建筑物的薄弱部位,保障整個結構有很好的延性。因此,在混凝土結構設計時應該綜合考慮多方面的因素,保障設計的科學合理,讓其具有良好的強度以及延性[4]。

2.3 要求合適的剛度

目前高層建筑越來越多,隨著高度的增加建筑物的側向位移也將逐漸增加。因此,在高層建筑的混凝土結構設計過程中,不僅需要保障混凝土結構良好的強度,也應該保障其具有合適的剛度,混凝土結構的自振頻率等應該符合要求,在水平力的作用下結構的層位移也應該控制在適宜的范圍內(nèi)。

2.4 整體性原則

建筑結構混凝土的總體設計原則,就是要求建筑物的每個組成部分形成一個整體,并對整體的結構以及功能等進行全面分析研究,保障整體與部分之間相互制約、相互依存,進而實現(xiàn)建筑結構系統(tǒng)的正常運作。

3 建筑結構混凝土設計的關鍵點

3.1 混凝土結構的耐久性設計

混凝土自身的質量與混凝土結構的耐久性有直接關系,在設計過程中改變混凝土的密度,并對混凝土的滲透壓等進行調(diào)節(jié),就可以有效減緩混凝土被侵蝕的速度,同時混凝土的耐久性與混凝土的水灰比、強度等級等因素也有關系。在混凝土的實際應用中,氯離子對其中的鋼材具有很強的腐蝕性,因此應該根據(jù)工程所處環(huán)境的不同,注意控制環(huán)境中氯離子的濃度。同時由于混凝土中含有大量堿性骨料,如果建筑工程所處的環(huán)境比較潮濕,混凝土結構內(nèi)部的活性離子與堿會發(fā)生反應,這樣容易導致混凝土出現(xiàn)裂縫,進而加快混凝土被侵蝕的速度。如果混凝土出現(xiàn)的裂縫較大,在裂縫內(nèi)部也可能出現(xiàn)腐蝕性物質,并導致混凝土中的鋼材被腐蝕。上述這些因素均會導致鋼筋的腐蝕速率加快,導致混凝土的保護層裂開并剝落,出現(xiàn)銹蝕后鋼筋的接觸面積會逐漸減少,這也導致混凝土結構的承載力逐漸降低。另一方面鋼筋出現(xiàn)銹蝕后,其抗滑能力會逐漸下降,也給建筑結構埋下了安全隱患。因此,在建筑結構混凝土設計過程中需要綜合考慮承載力問題,避免出現(xiàn)混凝土的脆性破壞[5]。由此可見,對混凝土的耐久性進行深入研究尤為重要。

3.2 混凝土結構的抗震性設計

發(fā)生地震后建筑物的兩個主體力量間將發(fā)生分配,因此在混凝土設計時需要考慮到建筑物主體結構在不同時期剛度的變化情況,對于鋼筋混凝土材料,設計時可以選擇混凝土剪力墻作為建筑的主體結構,并將鋼筋混凝土作為建筑物的一個主要抗側應力結構。如果出現(xiàn)往復式地震,處于塑性階段的建筑物會出現(xiàn)墻體裂縫,這個時候結構的剛度將迅速下降,而剛度出現(xiàn)退化會導致框架的剪應力增加。一般來說,建筑物鋼筋混凝土框架結構的彈性形變較大,比混凝土墻體的彈性好的多。在遇到較大的地震時,盡管建筑物的抗震能力比塑性階段低,其中的鋼筋混凝土框架會吸收大部分彎矩與水平剪應力。因此,為了保障建筑結構的基本“裂縫”需求,同時把握鋼筋混凝土框架的水平部分,有效提高建筑物地基的承載能力,就需要應用相應的工藝措施讓混凝土結構具有較高的變形能力,以此保障建筑物具有較好的抗震性。

3.3 遵循強柱弱梁的理念

在混凝土結構設計時遵循強柱弱梁的理念,在出現(xiàn)地震作用時,如果只是梁被破壞,并不會影響建筑物的整體運作,可能只是部分結構失去工作能力,但如果柱被破壞,那么整個建筑物將會倒塌。因此,柱的作用是十分關鍵的。近年來,我國發(fā)生了多處地震,設計人員應該注意對建筑結構的抗震設計。首先,在設計過程中對柱的軸壓比加強控制。根據(jù)相關工程的統(tǒng)計數(shù)據(jù),柱的軸壓比一般需要控制在0.9%以下。同時需要加強柱截面、邊柱的強度,并對柱進行加密箍筋設計,保障配筋率在1%以上。

4 結 語

建筑行業(yè)在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著十分重要的作用,而整個建筑物的設計結構是否合理,將直接影響到人民群眾的生命與財產(chǎn)安全。我們應該對建筑結構混凝土設計的現(xiàn)狀進行深入分析,并采取有效的措施提高建筑結構混凝土的設計水平,以此維護建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]朱參軍.建筑結構的抗震設計要點[J].黑龍江科技信息,2010(33).

[2]湯嘉健.淺談建筑結構設計常見問題探討和計算步驟[J].科技資訊,2011(05).

[3]肖麗娜.淺談建筑結構的抗震設計方法[J].民營科技,2011(05).

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關鍵詞:大跨度建筑;結構表現(xiàn);建構

1大跨度建筑的結構特點分析

主要內(nèi)容:①結構與建筑具備較高的關聯(lián)度,且遠大于普通的建筑物。大跨度建筑的形體構筑、外在形象以及空間圍合等都與其結構緊密相關。對大跨度建筑而言,結構就是建筑。而建筑也就是結構,兩者可以說已經(jīng)融合在一起。合理性的結構在整體建筑設計中占據(jù)十分重要的位置,且大跨度建筑一般分為屋蓋結構與下部支撐結構,其中最為重要的結構表現(xiàn)便是屋蓋結構;②結構的造價成本較高,大跨度建筑的造價很高,會耗費大量的社會勞動資源,比如國家體育場“鳥巢”的最終工程造價將近23億元,且使用鋼量為4.2萬t。由此可見,大跨度建筑的資源耗費量是十分驚人的;③大跨度建筑的技術含量較高,在大跨度建筑的整體設計中,需要考慮結構、節(jié)能、智能控制等多種問題,需要運用到多種技術。同時,通過利用高新技術,大跨度建筑也可以體現(xiàn)出個性化的建筑形式,比如其結構設計中的技術必須達到跨度要求,并考慮到屋蓋結構中會出現(xiàn)的結構自重等問題,而后采取合理的技術方法,確保荷載力與結構自重之間達到平衡。為了減輕自身重量,建筑必須使用效率更高的結構,而隨著結構有效性的提升,其所需的技術也就越復雜。大跨度建筑必須經(jīng)由多種高新技術的共同合成。

2大跨度建筑結構的存在的問題

2.1結構表現(xiàn)缺乏理性建筑結構的表現(xiàn)最終會體現(xiàn)于建筑的外在形象,但科學合理的建筑結構本身也應建立在力學與美學充分結合的基礎上之上。結構表現(xiàn)是大跨度建筑的核心影響因素,如果一味將建筑結構作為表現(xiàn)的工具,那么整個設計就是缺乏理性美,甚至會變?yōu)樾问街髁x的建筑物。且由此種錯誤理念下設計的建筑結構缺乏張力,不符合當前的現(xiàn)代設計理念。比如很多建筑設計只致力于打造壯觀的建筑形象,并在形態(tài)上使用花朵、飛鳥等圖案,使得建筑脫離實際,無法經(jīng)受時間的考驗。

2.2結構表現(xiàn)缺乏藝術性

在多數(shù)大跨度建筑中,其建筑結構都缺乏表現(xiàn)力,受理性主義的限制,以致建筑設計過于追求統(tǒng)一、高效的目的。而這些過于理性的建筑結構設計也使得建筑失去了本身的實際意義。同時部分建筑師并不關注建筑的外在結構表現(xiàn),只將節(jié)省成本、降低造價作為唯一的建筑目睹,而由此種理念下設計的建筑便會缺乏藝術性,很容易使人失去興趣。

3大跨度建筑結構的建構方法

3.1結構單元

在大跨度建筑中,結構單元是最為主要的核心因素,它可以為整體建筑設計增添規(guī)律感、在結構單元的設計理念下,任何的建筑都可以被看做若干個結構單元。而在實際施工過程中,當完成所有的結構單元時,那么此建筑也就可以宣告完工,即建筑施工也就是復制結構單元。同時,重復的結構單元也可以為人們提供一種秩序感,并增強建筑物的精確性。結構單元一般包含兩種方式,即平面結構與空間結構,其中平面結構可以進行重復裝飾,并給人一種整體感;而空間單元則以大部分的空間為單元,并復制空間設計,從而可以使大跨度結構體現(xiàn)出起伏、流動的動態(tài)感覺。例如吉隆坡的國際機場,便主要使用了結構單元的設計理念,并通過單元復制增添建筑的氣勢感。

3.2利用結構原型

建筑結構表現(xiàn)的大部分設計靈感都來自于生活以及自然中的原型,設計師通過演化原型,在大跨度建筑中進行靈活運用,并在適當?shù)母倪M下,創(chuàng)造出更具藝術特點的結構形式。由此,這種不改變原型結構的演變方式也被稱為建筑原型的演化,且其演化方式主要包括扭轉、拉伸、放大以及縮小等。在建筑原型演化的過程中,設計人員還應注意獲取而建筑參數(shù),并形成結構受力之間的合理性,且要在確保方便施工的前提下,利用更為簡潔的形式實現(xiàn)建筑結構形象的靈活化,避免出現(xiàn)呆板單一的結構形態(tài)。比如東京的代代木籃球館便采用了這種設計理念,由籃球館的屋頂上俯瞰,會看到整個建筑由懸掛屋蓋旋轉圍繞著主立柱,這種結構具備很強的表現(xiàn)力,也具備良好的通風與采光效果(見圖1)。

3.3結構組合

大跨度建筑的結構類型包括鋼板、折板、懸索以及張力結構等。為了實現(xiàn)豐富的建筑形象,設計師應該在建筑結構美學的基礎上,將不同的結構類型進行合理組合。實際建筑中,利用單一的建筑結構無法達到較好的經(jīng)濟效果,而結構組合類型,可以使大跨度建筑面向多元化方向發(fā)展。結構組合打破了單一結構的單調(diào)乏味性,使得建筑更加富于變化,并營造出動態(tài)的感覺.而由力學角度來看,結構組合也可以減輕單一結構的荷載,提升整體建筑的荷載承受力。交叉組合是最為常用的建筑結構,它同時運用了重疊組合與連接組合的方式,產(chǎn)生了全新的結構形式,也使得施工過程變得更加簡單可行。

4結束語

當前我國大跨度建筑得到了快速發(fā)展,且出現(xiàn)了很多具有影響力的作品,它們的設計理念與設計技巧為大跨度建筑提供了更多的參考依據(jù)。但有些大跨度建筑存在設計不合理、造價成本較高以及沒有考慮歷史文脈等問題,對我國的建筑創(chuàng)作產(chǎn)生了很多消極的影響。同時,國外建筑師進入我國市場的現(xiàn)狀也令人堪憂。應該由建構本質重新認識大跨度建筑,并提升國內(nèi)建筑師的設計理念與創(chuàng)作技巧,從而真正提升大跨度建筑的設計水平。

作者:曲志寶 單位:沈陽鋁鎂設計研究院有限公司

參考文獻:

[1]劉康.現(xiàn)代大跨度木結構建筑的建構研究[D].西南交通大學,2015,(5).

[2]況志濤.當前高層建筑中結構施工技術探討[J].工程技術研究,2016,(6):77.

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【關鍵詞】建筑結構;砌體結構;抗震;設計

作為新時期背景下的建筑砌體結構設計人員,在結構設計過程中應始終以質量第一為己任,這不僅對自身及其所在設計機構的社會信譽,也對人們的生命財產(chǎn)安全有著直接的聯(lián)系,這樣才能促進我國建筑設計水平的提升。基于此,筆者結合自身工作實踐,談談建筑結構中的砌體結構的設計的幾點淺見。

一、概述建筑結構中的砌體結構

建筑結構是構成建筑物的主要骨架系統(tǒng),也是建筑物的主要物質基礎。建筑結構的主要職能是為人類生存生活提供服務,滿足起居的安全需要,這就必須選擇合理化的結構模式,而建筑結構中的砌體結構是結合建筑構造而選用的材料,并對其分類。因而設計建筑砌體結構在滿足砌體結構的承重計算的同時與砌體材料抗壓強度相符。那么什么是砌體結構呢,其又有什么缺點和優(yōu)點呢?我們只有對其進行分析才能更好的確保建筑砌體結構設計的合理性和有效性。

(一)建筑砌體結構的定義

所謂建筑砌體結構,簡而言之就是利用不同的砌體建造而成的結構,在我國建筑行業(yè)的應用十分廣泛。這主要是各種砌體能就地取材,不僅耐久性良好,而且大氣與化學穩(wěn)定性也較強,尤其是保溫隔熱性能極佳。加上當前稀缺的土地資源,只有生產(chǎn)并應用由非粘土材料制作而成的塊體是我國在建筑墻體材料的主要應用趨勢。

(二)建筑砌體結構的優(yōu)缺點

就優(yōu)點來看,一是建筑砌體結構施工結構極其簡單,既不要模板,也不要特殊施工設備,就能連續(xù)快速施工;二是在一定范圍內(nèi)應用砌體結構能節(jié)約大量的施工原材料,從而降低了工程造價。就缺點來看,一是由于砌體強度很低,而構件的截面尺寸又較大,這就使得結構的自重較大;二是不管是砌體的抗壓和抗剪的強度都較低,就會導致其抗震性能差;三是砌筑工程量較大,且生產(chǎn)效率較低。

二、淺談建筑結構中的砌體結構的設計

要做好建筑結構中砌體結構的設計工作,作為設計人員應在充分了解砌體結構的基礎上,首先確保所選擇結構形式的正確性和布置的整體性,其次注重地基的處理和基礎的設計,再次是加強砌體的抗震設計,最后是在設計過程中注意相關問題。以下筆者就結合這幾方面進行分析與探討。

(一)確保所選擇結構形式的正確性和布置的整體性

1、如何確保所選擇結構形式正確性的分析

所有結構形式都源于自身特性而決定其適用的條件,因而砌體結構亦是如此。加上其具有極其廣泛的應用范圍,因而在實際設計過程中,由于這樣或那樣的原因導致體量小的建筑當做砌體結構進行處理,而因此引起的要么是一系列設計變更導致各種費用的增加,要么降低建筑功能和結構的安全性,為工程質量留下了極大的安全隱患。因而在設計過程中,作為設計人員必須對各地習慣性的做法進行充分了解和分析,盡可能的確保所選擇結構形式的正確性,在設計之前加強與施工方、建設方和業(yè)主進行溝通交流,從而從源頭上確保所選擇結構形式的正確性。

2、如何確保結構布置的整體性

結構布置合理性與否對建筑的體型、立面、空間、平面布置等有著直接的影響,也是確定建筑構造及其整體布局的核心所在,因而作為結構設計人員應于建筑師一道加強溝通和交流,盡可能的確保結構布置的整體性,從而設計出建筑結構與功能的統(tǒng)一性和和諧性的作品,當然,在確保整體與結構形式設計合理的同時,還應結合建筑功能進行妥善處理結構的布局。

(二)注重地基的處理和基礎的設計

在設計過程中,加強地基處理是確保建筑安全的重要措施。建筑的砌體結構平面大都不規(guī)則,房屋高差大使得建筑重量具有較大懸殊,加上地基的不均勻沉降,都給地基處理帶來了難度,因而必須注重地基的處理。而現(xiàn)實是很多設計人員并沒有對此引起重視,在進行地基處理與地基基礎設計過程中具有較強的隨意性,例如在利用軟件對基礎進行設計過程中,為了減少繪圖工程量,由于具有較大的歸并系數(shù),這等同于獨基(或條基)采用不同的地基承載力特征值。就理論來看,相同地基所承受的附加應力的不同就會導致不均勻沉降的出現(xiàn),而為了更好的控制這一現(xiàn)象,以減少因沉降差導致結構附件應力的出現(xiàn),這就需要設計人員加強地基處理的同時精心設計基礎。當然,在設計過程中會遇到一些特殊情況,如地質條件不均勻的地基,不僅要考慮由于地基承載力的不同,會導致建筑砌體結構出現(xiàn)不均勻沉降,并加強對其的處理,特別是上部結構進行適當?shù)募訌姡瑥亩岣呓Y構剛度,減少地基的不均勻沉降。

(三)建筑結構中砌體結構的抗震設計

鑒于砌體結構主要由各種構件組成,且連接方式的特殊性,使得其抗震性能較差,因而為提高建筑結構的安全性能,就必須加強對其的設計,在設計過程中嚴格按照國家相關抗震設計要求和標準,結合工程實際,確定針對性的設計方案,做到整體布局簡單,圈梁和構造柱位置合理,砌體與墻體、墻體與構造柱、圈梁與屋蓋、墻體與其他砼構件等連接的可靠性設計。這是由于地震來臨時,第一砌體墻出現(xiàn)的裂縫寬度不會太大,且層間變形小,構造柱也不會出現(xiàn)開裂,而在第二道砌體墻就會出現(xiàn)大量的裂縫,對構造柱和圈梁都會影響,從而導致墻體大變形甚至斷裂,因而必須引起高度重視。

(四)設計時應該注意的問題

一是嚴格控制建筑物的高度及層數(shù),在相同地方、地基、地震,房屋高度越高、層數(shù)越多,受到的破壞程度也就越大,因此,控制砌體結構房屋的層數(shù)及高度可以減少地震災害造成的損失;二是嚴格控制建筑層高及橫墻間距,建筑是由縱向、橫向承重構件以及樓板、屋頂?shù)冉M合而成的空間結構,建筑結構的空間剛度及整體穩(wěn)定性決定了它的抗震性能,結構縱向尺寸比橫向尺寸大,如果橫墻的間距設置過大,那么該方向的的剛度就會更小,當遭遇地震時,就更容易受到破壞。為了確保結構具有足夠大的抗側能力,橫墻有著十分重要的作用,所以,砌體結構房屋盡量避免設置大開間;三是選擇合適的材料,砌塊強度的高低決定著承重墻的承載力,砂漿的強度、粘結力則對墻體的整體性有很大的影響。用強度高的砌體材料,適當?shù)奶岣呱皾{的強度,可以提高房屋的抗震性能。當?shù)卣鹆叶却笥?度時,不宜采用混凝土空心磚作承重構件。

三、結語

總之,在建筑結構砌體設計過程中,作為建筑結構設計人員必須認識到加強建筑砌體結構設計的重要性,在日常工作中加強自身專業(yè)技術水平的提升,確保所選擇結構形式的正確性和布置的整體性,注重地基的處理和基礎的設計,加強建筑結構中砌體結構的抗震設計,并結合工程實際確定針對性、科學性的設計方案,為提高建筑結構設計水平和確保工程質量奠定堅實的基礎。

參考文獻:

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建筑結構課程是高職院校建筑設計專業(yè)普遍開設的一門必修課程。在眾多設計課程中,建筑結構課程屬于理論性較強的課程,其教學目的是使學生具有一定的建筑結構設計理論基礎,在進行建筑構思和設計中,具有基本的結構件邏輯與體系概念,增強建筑設計中結構的合理性與可行性,做出比較經(jīng)濟合理、切實可行的建筑方案設計。一座建筑物能夠得以實現(xiàn),結構往往具有關鍵的作用。在具體設計工作中,建筑設計專業(yè)需要同結構專業(yè)密切配合,建筑設計師往往需要具備相當深入全面的結構知識。所以,建筑結構課程對于建筑設計專業(yè)的學生而言,也具有極其重要的實踐意義。

高職院校建筑設計專業(yè)建筑結構課程中存在的問題

1.課程定位

課程定位包含兩個方面的內(nèi)容,一是建筑結構課程在整個課程體系中的定位,二是建筑結構課程自身的定位。在建筑設計專業(yè)的課程體系中,設計類課程是核心課程,技能類課程是建筑設計的基礎,理論類課程則是建筑設計的支撐。在實際教授和學習的過程中,往往忽視了理論類課程的部分。過分的強調(diào)設計表現(xiàn)或者計算機操作,讓學生在工作后很難掌握建筑設計工程性的本質。在具體的教學定位中,只關注理論知識而忽視與實踐結合,這樣首先單純的理論教學容易導致枯燥的教學氛圍,其次過分強調(diào)力學計算等內(nèi)容的應試教育會讓學生錯誤地形成了“結構無用”的認知。

2.課程內(nèi)容

在建筑設計工作中,具體的結構設計、結構計算、結構制圖有專門的結構設計師負責。作為建筑師,需要在方案設計階段有良好的結構邏輯,在施工圖設計階段與結構設計專業(yè)有效配合,在施工階段能夠及時與結構設計師一起解決現(xiàn)場問題。傳統(tǒng)意義上的建筑結構教學主要強調(diào)理論力學、材料力學、結構力學等內(nèi)容的教學,忽視了結構構造、結構體系、結構比選的內(nèi)容,缺少結構專業(yè)、結構圖紙及結構配合等與實際工作密切相關的內(nèi)容,一方面加大了不必要的學習難度,而且也導致了學習效果不好,實際應用不足的普遍現(xiàn)象。

3.課程教材

現(xiàn)有建筑結構教材大多數(shù)都是將土木工程專業(yè)的混凝土結構、鋼結構、砌體結構等教材加以簡單的刪減和改寫而成,沒有考慮建筑學專業(yè)的學習目的和要求。教材中含有大量的結構計算,讓建筑設計專業(yè)學生覺得難度大,不愿讀。在現(xiàn)有教材中,大多數(shù)是內(nèi)容過多,還涉及一些不常見的構件,和土木專業(yè)的課本區(qū)別不大。同時,教材版本沒有及時改版更新也是建筑結構教材存在的普遍現(xiàn)象。在優(yōu)秀建筑設計作品層出不窮的當代,科學技術突飛猛進,新技術的產(chǎn)生往往先于教材的更新,很多結構設計非常優(yōu)秀的建筑案例應該被采用到建筑設計專業(yè)的結構教材里來,與時俱進充分拓展學生的知識面,激發(fā)學生的學習熱情。

高職院校建筑設計專業(yè)建筑結構課程的實踐教學思考

1.兼顧課程體系的課程設置

建筑設計專業(yè)一般學習年限為5年,而高職院校學習年限為3年,想要充分完成課程體系適應市場需求,具有一定難度。所以應該在有限的時間內(nèi),兼顧整體課程體系,既讓學生掌握必要的理論知識,同時與設計類課程保持良好的互動性和延續(xù)性。在課程開設時間上,建筑結構課程應相對靠前,在學生經(jīng)過一定建筑設計課程的學習后,這時學生已經(jīng)對建筑設計具有一定的基礎認知和設計需求,結合建筑結構課程的學習,對后續(xù)建筑設計課程起到積極的作用。

2.面向職業(yè)需求的授課內(nèi)容

高職院校的教學有其職業(yè)需求的特殊性,建筑結構的授課內(nèi)容也應緊密面向具體工作。從建筑設計的工作實際出發(fā),建筑設計師所需要的結構知識主要在于結構設計、結構配合和注冊考試等方面。高職學校建筑設計專業(yè)畢業(yè)生主要從事助理建筑師、建筑繪圖員等工作,結構配合作為最重要的部分,決定了授課內(nèi)容應該以此為主,著重強調(diào)培養(yǎng)學生的結構施工圖紙閱讀、結構專業(yè)圖紙對接、建筑結構協(xié)同優(yōu)化等能力。另外,在教學內(nèi)容的選取上,應按照“實用、夠用”的原則,適量增加實踐教學的比重。建筑設計本身是強調(diào)實踐的工作,建筑結構的學習更應該注重實際運用。在教學內(nèi)容上可以通過校企合作安排一定的實訓操作、工地教學,豐富教學內(nèi)容,增強學生的結構認知。

3.觀念取代概念的授課理念

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[論文摘要]文章分析高層建筑結構的六個特征,并介紹目前國內(nèi)高層建筑的四大結構體系摘要:框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構。

我國改革開放以來,建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展,近十幾年我國已建成高層建筑萬棟,建筑面積達到2億平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層,高325米;廣州中天廣場80層,高322米;上海金茂大廈88層,高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓摘要:地王國際商會中心即地王大廈共54層,高206.3米。隨著城市化進程加速發(fā)展,全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn),作為土建工作設計人員,必須充分了解高層建筑結構設計特征及其結構體系,只有這樣才能使設計達到技術先進、經(jīng)濟合理、平安適用、確保質量的基本原則。

一、高層建筑結構設計的特征

高層建筑結構設計和低層、多層建筑結構相比較,結構專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置,不同結構體系的選擇,直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特征有摘要:

(一)水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結構中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結構設計產(chǎn)生重要影響,但水平荷載卻起著決定。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅和建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力,是和建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震功能,其數(shù)值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

(二)側移成為控指標

和低層或多層建筑不同,結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結構的側向變形迅速增大,和建筑高度H的4次方成正比(=qH4/8EI)。

另外,高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現(xiàn)、側向位移的迅速增大,在設計中不僅要求結構具有足夠的強度,還要求具有足夠的抗推剛度,使結構在水平荷載下產(chǎn)生的側移被控制在某一限度之內(nèi),否則會產(chǎn)生以下情況摘要:

1.因側移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力,尤其是豎向構件,當側向位移增大時,偏心加劇,當產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時,將會導致房屋側塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞,使機電設備管道損壞,使電梯軌道變型造成不能正常運行。

4.使主體結構構件出現(xiàn)大裂縫,甚至損壞。

(三)抗震設計要求更高

有抗震設防的高層建筑結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。

(四)減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,假如在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理辦法,可以多建層數(shù),這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。

地震效應和建筑的重量成正比,減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了,不僅功能于結構上的地震剪力大,還由于重心高地震功能傾覆力矩大,對豎向構件產(chǎn)生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。

(五)軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中,框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力,中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時,此種軸向變形的差異將會達到較大的數(shù)值,其后果相當于連續(xù)梁中間支座沉陷,從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

(六)概念設計和理論計算同樣重要

抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的,盡管分析手段不斷提高,分析的原則不斷完善,但由于地震功能的復雜性和不確定性,地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性,可能導致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多,尤其是當結構進入彈塑性階段之后,會出現(xiàn)構件局部開裂甚至破壞,這時結構已很難用常規(guī)的計算原理去進行分析。實踐表明,在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。

二、高層建筑的結構體系

(一)高層建筑結構設計原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結構設計應和建筑、設備和施工密切配合,做到平安適用、技術先進、經(jīng)濟合理,并積極采用新技術、新工藝和新材料。

2.高層建筑結構設計應重視結構選型和構造,擇優(yōu)選擇抗震及抗風性能好而經(jīng)濟合理的結構體系和平、立面布置方案,并注重加強構造連接。在抗震設計中,應保證結構整體抗震性能,使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。

(二)高層建筑結構體系及適用范圍

目前國內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有摘要:框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。

1.框架結構體系。框架結構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架,它是主要承重結構,各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個空間結構體系,它是高層建筑中常用的結構形式之一。

框架結構體系優(yōu)點是摘要:建筑平面布置靈活,能獲得大空間,建筑立面也輕易處理,結構自重輕,計算理論也比較成熟,在一定高度范圍內(nèi)造價較低。

框架結構的缺點是摘要:框架結構本身柔性較大,抗側力能力較差,在風荷載功能下會產(chǎn)生較大的水平位移,在地震荷載功能下,非結構構件破壞比較嚴重。

框架結構的適用范圍摘要:框架結構的合理層數(shù)一般是6到15層,最經(jīng)濟的層數(shù)是10層左右。由于框架結構能提供較大的建筑空間,平面布置靈活,可適合多種工藝和使用的要求,已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。

2.剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度,在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”,剪力墻的主要功能在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度,墻體同時也作為維護及房間分格構件。

剪力墻結構中,由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載,剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置,它剛度大,空間整體性好,用鋼量省。歷史地震中,剪力墻結構表現(xiàn)了良好的抗震性能,震害較少發(fā)生,而且程度也較稍微,在住宅和旅館客房中采用剪力墻結構可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特征,而且可以使房間不露梁柱,整潔美觀。

剪力墻結構墻體較多,不輕易布置面積較大的房間,為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求,以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求,可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架,形成框支剪力墻結構。

在框支剪力墻中,底層柱的剛度小,形成上下剛度突變,在地震功能下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形,因此,在地震區(qū)不答應采用這種框支剪力墻結構。

3.框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數(shù)量的剪力墻,可以組成框架—剪力墻結構,這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特征,又有較大的剛度和較強的抗震能力,因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結構體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長和抗震設防要求的提高,以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系,往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體,成為豎向懸臂箱形梁,加密柱子,以增強梁的剛度,也可以形成空間整體受力的框筒,由一個或多個筒體為主反抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有摘要:

(1)框架—筒體結構。中心布置剪力墻薄壁筒,由它受大部分水平力,周邊布置大柱距的普通框架,這種結構受力特征類似框架—剪力墻結構,目前南寧市的地王大廈也用這種結構。

(2)筒中筒結構。筒中筒結構由內(nèi)、外兩個筒體組合而成,內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒,外筒為密柱(通常柱距不大于3米)組成的框筒。由于外柱很密,梁剛度很大,門密洞口面積小(一般不大于墻體面積50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空間整體功能,類似一個多孔的豎向箱形梁,有很好的抗風和抗震性能。目前國內(nèi)最高的鋼筋混凝土結構如上海金茂大廈(88層、420.5米)、廣州中天廣場大廈(80層、320米)都是采用筒中筒結構。

(3)成束筒結構。在平面內(nèi)設置多個剪力墻薄壁筒體,每個筒體都比較小,這種結構多用于平面外形復雜的建筑中。