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        關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探究

        2017-03-09 19:29:50
        環(huán)球市場(chǎng) 2017年16期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)建筑

        高 沖

        唐山銘嘉建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

        關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探究

        高 沖

        唐山銘嘉建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司

        建筑工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。為了提高建筑質(zhì)量,消除隱患,本文指出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常見問題,并進(jìn)行分析,提出解決措施,以避免或減少類似的情況發(fā)生,使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

        建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中,由于工程人員的疏漏或者其他方面的原因可能致使設(shè)計(jì)中出現(xiàn)一些問題,對(duì)建筑質(zhì)量產(chǎn)生一定程度上的影響。筆者對(duì)常見問題進(jìn)行簡(jiǎn)要探討,希望對(duì)工程實(shí)際中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)作用。

        1.嵌固端的設(shè)置問題

        高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置,而嵌固端的選取卻面臨著各種不同情況,設(shè)有地下室但其層數(shù)或多或少,且基礎(chǔ)形式不同等。根據(jù)以上情況正確選取其結(jié)構(gòu)嵌固端,是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中的一個(gè)重要假定,它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性,而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性,以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要注意如下幾個(gè)方面:嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題。

        2.建筑結(jié)構(gòu)的共振及水平位移問題

        當(dāng)建筑場(chǎng)地發(fā)生地震時(shí),如果建筑物的自振周期和場(chǎng)地的特征周期接近,建筑物和場(chǎng)地就會(huì)發(fā)生共振。因此在建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)針對(duì)預(yù)估的建筑場(chǎng)地特征周期,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)的層數(shù),選擇合適的結(jié)構(gòu)類別和結(jié)構(gòu)體系,擴(kuò)大建筑物的自振周期與建筑場(chǎng)地特征周期的差別,避免共振的發(fā)生。水平位移滿足建筑設(shè)計(jì)的要求,需要考慮周期及地震力的大小等綜合因素。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),地震力的大小與結(jié)構(gòu)剛度直接相關(guān),當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度小,結(jié)構(gòu)并不合理時(shí),由于地震力小則結(jié)構(gòu)位移也小,位移在規(guī)范允許范圍內(nèi),此時(shí)并不能認(rèn)為該結(jié)構(gòu)合理。同時(shí),結(jié)構(gòu)周期長(zhǎng)、地震力小并不安全;其次,位移曲線應(yīng)連續(xù)變化,除沿豎向發(fā)生剛度突變外,不應(yīng)有明顯的拐點(diǎn)或折點(diǎn)。

        3.主梁有次梁處應(yīng)加附加筋

        一般應(yīng)優(yōu)先加箍筋,附加箍筋可認(rèn)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(bǔ)上,象板上洞口附加筋。位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)。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(yīng)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??偟脑瓌t,當(dāng)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(shí),主梁可不加附加筋。梁上集中力,產(chǎn)生的剪力在整個(gè)梁范圍內(nèi)是一樣的,所以抗剪滿足,集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對(duì)主梁截面、荷載較小時(shí),也可滿足。

        4.應(yīng)確保整體結(jié)構(gòu)的合理性

        建筑整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性是規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)整體性的主要指標(biāo)主要如下:

        4.1周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理,使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。也就是說,周期比不是要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí),而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。如果周期比不滿足規(guī)范的要求,說明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯,需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度,降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度,以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。

        4.2位移比(層間位移比)是判斷結(jié)構(gòu)平面是否規(guī)則的重要指標(biāo)。規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的。在位移比滿足要求后,再去掉對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定的選擇,以彈性樓板設(shè)定進(jìn)行后續(xù)配筋計(jì)算。此外,對(duì)選擇偶然偏心,單向地震,雙向地震下的位移比,應(yīng)正確選用。

        4.3剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比。它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要因素,也是影響重力二階效的主要參數(shù)。該值如果不滿足《高規(guī)》的下限要求,則可能引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌,應(yīng)當(dāng)足夠重視。

        4.4剪重比是抗震設(shè)計(jì)中很重要的參數(shù)。由于地震長(zhǎng)期作用下,地震影響系數(shù)下降較快,由此計(jì)算出來的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小。因此,出于安全考慮,規(guī)范規(guī)定了各樓層水平地震力的最小值,該值如不滿足要求,則說明結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位,必須進(jìn)行調(diào)整。

        5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的具體問題

        5.1關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)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(dāng)?shù)装邃摻钔ㄩL(zhǎng)布置時(shí),不會(huì)因邊跨鋼筋而加大整個(gè)底板的通長(zhǎng)筋,較節(jié)約。此外,若箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角面積在整個(gè)基礎(chǔ)底面積中所占比例極小,可砍成直角或斜角;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。

        5.2關(guān)于梁、板的計(jì)算跨度:一般的手冊(cè)或教科書上所講的計(jì)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(shè)計(jì),在應(yīng)用日廣的寬扁梁中是不合適的。在扁梁結(jié)構(gòu)中,梁高比板厚大不了多少時(shí),應(yīng)將計(jì)算長(zhǎng)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。

        5.3縱筋搭接長(zhǎng)度為若干倍鋼筋直徑d,一般情況下,當(dāng)大直徑鋼筋強(qiáng)度并未充分利用時(shí),d取鋼筋直徑的較小值。否則應(yīng)取鋼筋直徑的較大值。如框架結(jié)構(gòu)頂層的柱子縱筋有時(shí)比下層大,d應(yīng)取較大的鋼筋直徑,甚至縱筋應(yīng)向下延伸一層。其實(shí),兩根鋼筋放一起,用鐵絲捆一下,能起多大用,還消弱了鋼筋與混凝土的握裹力。所以,鋼筋如有可能盡量采用機(jī)械連接或焊接。

        5.4柱子造價(jià)在框架結(jié)構(gòu)中是很小的,而在抗震時(shí)起的作用是決定性的。經(jīng)實(shí)驗(yàn),考慮空間作用時(shí),柱子縱筋加大至計(jì)算值的2.5倍左右才可保證塑性鉸不出現(xiàn)在柱子上。可不按計(jì)算配筋,大幅度增加縱筋,同時(shí)增大箍筋。

        6.結(jié)束語

        建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)復(fù)雜繁重,設(shè)計(jì)人員借助使用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件,可以極大地提高工作效率。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真學(xué)習(xí)規(guī)范,努力提高理論知識(shí),依據(jù)工程的實(shí)際情況,結(jié)合自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),把握工程設(shè)計(jì)要點(diǎn),對(duì)計(jì)算結(jié)果作出正確的分析和判斷,采取相應(yīng)處理方法進(jìn)行必要的調(diào)整完善,才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量、高品質(zhì)的工程。

        [1]宿宗英,趙麗艷.在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何提高建筑的安全性[J].科技資訊.2010(7)

        [2]石善民,韓素容.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及規(guī)范應(yīng)用中若干問題的探討[J].工程質(zhì)量.2010(3)

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