刍议建筑结构设计存在的问题及解决方法

刍议建筑结构设计存在的问题及解决方法

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摘要:建筑设计基础就是结构设计,这是建筑项目实施过程中的一个重要前提。随着建筑功能向多元化发展,更显示出建筑结构设计的重要意义。建筑设计人员在设计中通过结构设计展现建筑项目特征,建筑设计与结构设计具有制约与被制约的关系。建筑项目基于此逐渐体现出使用与建筑结构设计间的因果关系,建筑结构设计不只是与建筑项目安全性存在密切关系,也影响建筑项目的美观性。针对建筑结构设计中的常见问题进行了归纳总结,并提出应采取有效措施进行处理。

关键词:建筑结构设计;问题;方法

1、建筑结构的设计特点

1.1水平荷载成为决定因素

在建筑的结构中,其受到水平荷载与竖向荷载共同的作用,特别是随着建筑物的高宽比和高度的不断增加,水平荷载对结构所产生的内力越来越大,成为了结构设计时主要的控制因素。

1.2容易出现轴向变形

对于建筑而言,一旦其竖向荷载数值过大,即会导致柱中出现较大轴向变形,继而影响到连续梁弯矩,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;预制构件的下料长度也会有一定程度的影响,必须根据轴向变形的计算值来进行计算,来进行下料长度的调整;产生一定影响的还有构件剪力和侧移。例如图1即为框架在作用

力下的变形。

1.3结构延性较大

一般在建筑施工设计中,不但要保证建筑物有一定的强度,也需要建筑物具有一定延性。这样做是为了保证建筑物具有一定的变形能力,避免因自然环境或人为因素引起的楼房震动,避免因缺乏延性而导致的建筑倒塌事故,建筑所需要的延性更大,其实就是为了保证高层建筑的结构更柔一些。

2、建筑结构设计中存在的主要问题

2.1建筑物没有达到抗震标准

为了更好地促进我国建筑业的发展,国家颁布了一些法律法规来为建筑的设计设定了一个标准,对建筑物的质量的要求进行统一。在《建筑抗震设计规范》中,就明确地标定了建筑物质量的范围,在什么等级的地震下建筑物应该留有什么样的形态。近年我国发生地震后,建筑物都造成了很大的损失,从这里我们可以分析得出我国建筑物的抗震能力还有待提高,不能满足现在人们居住和使用的要求。抗震意识还没有深入到每一个建筑结构设计人员的心中,他们对建筑的抗震度没有起到应有的重视导致在结构设计中不注意抗震能力的设计,致使建筑物的抗震能力达不到标准,对人们生命和财产的安全造成威胁。

2.2消防结构设计问题

○1由于建筑存在结构复杂、功能需求多样的特点,导致其消防结构设计也相对更为复杂;②因为高层建筑中使用的材料多为可燃性材料,从而对建筑的火灾情况带来了一定的隐患。同时,因为高层建筑中还具有风力大、空气流动强的特点,一旦出现火灾则很可能造成更为严重的灾害。另外,由于建筑楼层较多,在对其结构设计的过程中也都将其设计为垂直形态,而在这中形态之中一旦发生火灾,那么对居民疏散则需要更多的时间,这也为建筑的消防问题带来了威胁。

2.3抗风结构设计问题

因为建筑的高度问题,使得其抗风结构的设计具有重要意义。风速大小与高度有关,一般近地面处的风速较小,愈向上风速逐步加大。风压沿高度的变化规律一般用指数函数表示,即

Vz=VH(Z/H)α

式中:H、νH———分别为标准高度(例如10m)及该处的平均风速;

α———地面粗糙度系数;地表粗糙程度愈大,α值则愈大。

通过上式可以表明,建筑因为自身高度原因,其所受到的风压也更大,其建筑物周围的风会在一定作用之下对建筑产生一种类似于振动的效果,并使其承受相当的荷载力,从而使建筑的自身安全受到威胁,严重的还会使建筑主体结构被破坏、墙体断裂等现象的出现。

3、建筑结构设计问题的解决对策

3.1优化抗震结构设计

抗震性能直接决定了建筑物的安全性能,对于高层建筑来说尤为如此,这就需要我们通过对以往的抗震结构设计进行一定的优化:

(1)选择具有抗震优势的场地:①避开危险地带,例如:断裂带等);②不得将同一结构单元的基础设置于性质截然不同的地基上(见图2),若是无法避开,则必须充分考虑到不同土层差异运动的影响,并使用局部深基础,使整个建筑物的基础落在同一上层上;③同一结构单元部分不得部分采取天然地基、部分采取桩基,可采取设置沉降缝的方法,将其分为两个单元;④若是地基是软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应措施,基础应加强其整体性和刚性。

(2)加强建筑结构的规则性,科学设置抗侧力构件的位置,从而使其能够具有更为合理的承载力分布体系。同时由于垂直方向结构的关系,则应当进一步增强其构件的强度以及

刚度,从而使其得到更为连续的稳定性。同时,还应当对建筑建筑平面进行简化,减少相关的平面布置,从而通过合理的施工设计使地基的强度以及刚度得到增强。同时,提高建筑结构承重构件的抗侧力,并尽可能满足其承载力所需的延续性,从而使建筑的抗震能力得到提高。

(3)重点考虑剪力墙截面问题,在进行高层建筑结构设计时,应采取连续梁的方法构成一套具有更好延续性的结构体系,沿梁全长顶面和底面均应配置一定直径的钢筋:一、二级抗震,钢筋直径≥14mm;三、四级抗震,钢筋直径≥12mm.

(4)应当保证简体构件具有对称的布置状态以及良好的完整性,并使筒角内壁同洞口之间保持适当的间距并增加其厚度,从而使建筑底部结构能够更好地满足抗震需求。

3.2优化消防结构设计

在建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先,防火间距要合理,设计人员在进行设计时,要按照相关规定进行操作,精确地测出建筑物之间的实际距离。然后,对于设计要因地制宜,防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言,安全疏散通道应该进行垂直结构设计,而且尽量多设计几条,利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区,避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计,可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外,防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。

3.3优化抗风结构设计

在建筑的设计中,其建筑的抗风性应注意以下几点:

○1具有良好的结构稳定性。这就需要在建设的过程中保证选择级配比较高的砂石,并对材料回填过程的密实程度进行保证,从而保证建筑在水平作用力施压下不会出现倾覆性趋向。另外则应当在持力层底部设置相应的抗拔锚杆,从而能够通过相关的钻孔、安装以及注浆一系列工作使锚杆的功能得到增强,并使其抗拔强度得到保障。②在对建筑非承重构件设计的过程中,还应当通过对耗能减震系统良好的利用使风力对于建筑的影响得到降低。在这个系统中,主要以楼板、剪力墙以及耗能支撑等部件所组成,并保证能将这种减震系统设置在合理的位置中,从而使耗能减震的作用得到加强。③由于建筑往往面临较大的风压,在这种强大风压的作用之下也会对建筑结构构件的内力得到提高,而一旦这种压力超出了其所能承受的最大值,就会使风荷载同水平力之间出现重叠问题,从而对建筑整体造成结构性破坏。

4、结语

为了加强建筑的质量以及施工进度,必须保证建筑结构设计的合理性以及高效性。所以,在进行建筑结构设计时,应该对其中存在的一些问题进行综合分析,从而采取合理有效的措施进行解决,保证建筑结构设计的合理性,提高建筑的施工质量。

参考文献:

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[2]郭怀祥.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].中华民居,2014(9):357-358.

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