建筑結(jié)構(gòu)設計簡析 建筑結(jié)構(gòu)設計軟件
發(fā)布時間:2020-02-15 來源: 短文摘抄 點擊:
建筑結(jié)構(gòu)設計是個系統(tǒng)全面的工作,需要扎實的理論知識,靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。作為設計人員,要掌握結(jié)構(gòu)設計的過程,保證設計結(jié)構(gòu)的安全,還要善于總結(jié)工作中的經(jīng)驗。本文對建筑進行結(jié)構(gòu)設計時要注意的事項進行闡述。
結(jié)構(gòu)設計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。用基礎、墻、柱、梁、板、樓梯、大樣細部等結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物的結(jié)構(gòu)體系,包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。
1.結(jié)構(gòu)的設計過程結(jié)構(gòu)設計的階段大體可以分為三個階段,結(jié)構(gòu)方案階段,結(jié)構(gòu)計算階段和施工圖設計階段
方案階段的內(nèi)容為:根據(jù)建筑的重要性,建筑所在地的抗震設防烈度,工程地質(zhì)勘查報告,建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結(jié)構(gòu)形式(例如,磚混結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu),框剪結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu),筒體結(jié)構(gòu),混合結(jié)構(gòu)等等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式)。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點和要求來布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。
結(jié)構(gòu)計算階段的內(nèi)容為:首先,荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如,風荷載,雪荷載,施工荷載,地下水的荷載,地震荷載,人防荷載等等)和內(nèi)部荷載(例如,結(jié)構(gòu)的自重荷載,使用荷載,裝修荷載等等)上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。其次,構(gòu)件的試算。根據(jù)計算出的荷載值,構(gòu)造措施要求,使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構(gòu)件的截面。再次,內(nèi)力的計算,根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算,包括彎矩,剪力,扭矩,軸心壓力及拉力等等。最后,構(gòu)件的計算。根據(jù)計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對構(gòu)件的要求和限制(比如,軸壓比,剪跨比,跨高比,裂縫和撓度等等)來復核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構(gòu)件的截面或布置直到滿足要求為止。
2.進行結(jié)構(gòu)設計時應注意的事項
(1)關(guān)于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題。1)陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小,可砍成直角或斜角;2)如果底板鋼筋雙向雙排,且在懸挑部分不變,陽角不必加輻射筋。
。2)關(guān)于箱、筏基礎底板的挑板問題從結(jié)構(gòu)角度來講,如果能出挑板,能調(diào)勻邊跨底板鋼筋,特別是當?shù)装邃摻钔ㄩL布置時,不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋,較節(jié)約;出挑板后,能降低基底附加應力,當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基;能降低整體沉降,當荷載偏心時,在特定部位設挑板,還可調(diào)整沉降差和整體傾斜;窗井部位可以認為是挑板上砌墻,不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對,當有數(shù)層地下室,窗井橫隔墻較密,且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時,可靈活考慮;當?shù)叵滤缓芨撸龌A挑板,有利于解決抗浮問題;從建筑角度講,取消挑板,可方便柔性防水做法。
(3)關(guān)于梁、板的計算跨度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,這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設計,在應用日廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)中,梁高比板厚大不了多少時,應將計算長度取至梁中心,選梁中心處的彎距和梁厚,及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。(借用臺階式獨立基礎變截面處的概念)柱子也可認為是超大截面梁,所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的,不削峰才有問題。
。4)基坑開挖時,摩擦角范圍內(nèi)的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,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,如箱基,計算沉降時應按基底壓力計算,被坑邊土約束的部分當做安全儲備,這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
。5)抗震縫應加大,經(jīng)統(tǒng)計,按規(guī)范要求設的防震縫在地震時有40%發(fā)生了碰撞。故應增大抗震縫間距。
。6)關(guān)于回彈再壓縮基坑開挖時,摩擦角范圍內(nèi)的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,如箱基,計算沉降時應按基底壓力計算,被坑邊土約束的部分當做安全儲備,這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
。7)主梁有次梁處加附加筋:一般應優(yōu)先加箍筋,附加箍筋可認為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺,在次梁兩側(cè)補上,象板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但不應絕對。規(guī)范說的清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時,應加附加筋。當主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對不大主梁也可不加附加筋?偟脑瓌t,當主梁上次梁開裂后,從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時,主梁可不加附加筋。梁上集中力,產(chǎn)生的剪力在整個梁范圍內(nèi)是一樣,所以抗剪滿足,集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時,也可滿足。
。8)一般情況下,懸挑梁宜做成等截面,尤其出挑長度較短時與挑板不同,挑梁的自重占總荷載的比例很小,作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋,每個都不一樣,加大施工難度。變截面梁的撓度也大于等截面梁。當然,外露的大挑梁,可適當變截面,使感官效果好些。
(9)當建筑大多數(shù)房間較小,而僅一兩處房間較大時,如按大房間確定基礎板厚會造成浪費,而按小房間確定則造成配筋困難,當承載力能滿足要求時,可在大房間中部墊聚苯卸載,按小房間確定基礎板厚。
3.結(jié)語
總之,結(jié)構(gòu)設計是個系統(tǒng)、全面的工作,需要扎實的理論知識功底,靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。千里之行,始于足下。設計人員要從一個個基本的構(gòu)件算起,做到知其所以然,深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義,并密切配合其它專業(yè)來進行設計,在工作中應事無巨細,善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓。
參考文獻
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