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建筑结构设计中常见问题分析

 李 远1,赵丽萍2

(1.中国市政工程西北设计研究院有限公司陕西分公司,陕西 西安 710075;2.中铁一局集团有限公司,陕西 西安 710054)

摘 要:建筑行业作为国民经济建设的基础行业,对经济建设的持续发展有着不可忽视的影响和意义,对人们生活质量的提高也有着重要的影响。但是随着近年来建筑行业的不断发展壮大,所暴露出来的问题也在逐渐的增多,尤其是在建筑结构设计方面存在的问题已经严重影响了建筑工程的质量。文章结合多年的工作经验,针对建筑结构设计中存在的不足进行分析与总结,希望为建筑结构设计人员提供参考意见,从而改变建筑结构设计中存在的问题。

关键词:建筑;结构设计;常见问题;对策

改革开放以来,我国的建筑业得到了飞速的发展,建筑大高度不断提升,结构形式日趋复杂。随着人们物质生活水平不断提高,人们不仅要求建筑具有适用、经济、绿色、美观,还要求建筑具有更高的安全性能。因此,作为结构设计人员,在整个设计的过程中必须严格遵守相关的设计规范和原则,不断学习新技术,总结既往经验,不断提高业务能力,保证结构设计达到更高的水准。

1 建筑结构设计的基本原则

结构的功能要求是指安全性、适用性和耐久性。安全性是指建筑能承受正常施工和使用时的各种作用,以及偶然事件突然间爆发,还能保持应有的安全稳定性能,换只是建筑结构某些微小的部位发生损坏,但是不会影响到整体;适用性一般通过正常的使用阶段,通过其综合性能进行判断,不出现过大的变形和裂缝。例如,不会出现影响正常使用的变形和震动;耐久性通过对建筑物展开正常的维修养护,还以保证其使用寿命,不发生锈蚀和风化现象。

建筑结构设计的基本原则就是要在满足结构功能的前提下,实现经济、安全、美观、便于施工等方面的统一。

2 建筑结构设计中常见的问题

2.1 重计算设计,轻概念设计

现今很多建筑设计追求“大、洋、怪”,建筑的平立面等严重不规则,导致结构质量分布、抗侧力构件布置、承载力分布等不合理。结构设计师认为不管结构规不规则,整体性好不好,只要计算通得过就可以,完全是“计算打天下,数据说了算”。这是结构设计的认知误区。按目前的结构设计水平,对于严重不规则的结构,若不进行抗震概念设计,则很难保证结构的抗震、抗风性能。

抗震定义是那些无法在公式中体现,也没进行过明文规定的细节情况,需要相关专业人士,启动概念性思维做出合理的解释与判断,继而运用行之有效的解决措施加以解决。合理的抗震设计在很大程度上取决于良好的“概念设计”,“概念设计”比“计算设计”更为重要。

2.2 结构设计优化不等同于含钢量最低

在现实的工作中,受市场因素的影响,“含钢量越低,结构越优”的思潮备受业界部分人士所推崇。这是认知的误区,也是设计中最普遍的问题。

结构设计优化就是用最合理结构布置、最合理受力方式、最合理传力体系、最合适材料等实现建筑的结构功能,进而减少浪费。而现今却舍本逐末,完全以追求结构造价的降低为目的,甚至不惜钻规范条文的空子,其带来的结果是建筑的品质、安全性能的降低。相关统计与对比,认为建筑的含钢量是以当地同类型建筑平均含钢量为基准,上下浮动控制在-5%~+10%以内较为合理。若超出这个范围则应针对具体工程做具体分析。

2.3 结构设计软件的运用

现在市场的结构设计软件种类繁多,功能越来越强大,已达到了“没有干不了的”的程度,以至于人们认为以后的设计不再需要人了。这同样是认知的误区。任何软件都是在一定的假定条件下完成的,其结果都应经过分析认定无误后才可采用。参数、假定等条件错了,后续的也就不可能正确了。更可怕的是不进行计算结果的判别而直接采用。在审图中发现,设计师在使用PKPM软件时,输入荷载时没有输入楼板自重,且在后续计算中未选取“楼板自重自动计算”这一选项。在另一个项目楼板计算时,楼板的边界条件复杂,软件无法准确计算,楼板配筋偏小,在施工中该楼板挠度很大、开裂严重。因此上,软件是人们的工具,其功能越强大,对使用者的要求越高。

2.4 抗震设防分类的合理选取

建筑抗震设防分类的划分应根据下列因素综合分析确定:①根据城镇的大小、行业特点以及工矿企业的规模进行分类;②在建筑功能失效后,对全局影响范围的大小、抗震救灾影响及恢复的难易程度不同进行划分;③建筑破坏所造成的人员伤亡、经济损失以及对社会影响程度的大小;④建筑各个区段各有其特点,可按区段划分抗震设防类别,上部区段应高于下部区段;⑤对于不同行业的相同建筑,由于党所处地位以及地震破坏所产生的后果和影响不同,所以其抗震设防分类也不尽相同。

我国《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008将建筑工程分为四类,即特殊设防(简称甲类)、重点设防(简称乙类)、标准设防(简称丙类)、适度设防(简称丁类)。笔者曾经历一个商业项目,由抗震变形缝分成四个结构单元,按每个单元区段划分均为丙类,设计院总工要定义为乙类,后审图公司专家认为应定义为丙类。这是对抗震设防分类区段的理解的问题。

抗震设防分类区段就是指由抗震变形缝分开的结构单元、平面内使用功能不同的部分或上下使用功能不同的部分。

2.5 合理使用变形缝

变形缝是多种裂缝的总称。

(1)具体而言,伸缩缝的主要功能就是避免建筑物因为温度和内部结构的原因而出现毁损,因此需要在建筑物的水平方向,间隔一段距离就要预留垂直缝隙。当然,对于伸缩缝的预留也要与建筑物本身和施工现场的环境相一致,具体细节如表1所示。

当采取可靠措施时,就像经常会见到的运用后浇带分段施工的操作办法完成砼浇筑;在施工关键部位运用专门的预应力技术;尽可能的避免混凝土出现裂缝;可以根据建筑物的具体实际情况,科学设定伸缩缝的间距。

(2)为了防止建筑物各部分由于地基不均匀沉降引起房屋破坏现象,建筑人员一般会为其设置垂直缝,也可称之为“沉降缝”。一般来说,在设置沉降缝时应将基底依次断开,与整个建筑物的高度保持一致,保证建筑物的两侧独立存在,可以完成自由沉降,需要坚持做好以下要点:①需要在建筑物的转折点进行有效设置;②保证建筑该有的荷载和高度差;③经过精确计算,选择合适的部位;④保证地基土层的综合性能;⑤需要根据建筑存在的节点,构建不同的建筑类型。

表1 伸缩缝的预留

结构类别室内或土中(m)露天(m)排架结构装配式10070框架结构装配式7550现浇式5535剪力墙结构装配式6540现浇式4530挡土墙、地下室墙壁等类结构装配式4030现浇式3020

防震缝是指在地震地区为防止建筑物各部分由于地震引起房屋破坏所设置的垂直缝,在设置防震缝时需要从地面开始断开,然后向上贯穿直至建筑物顶部(最小缝隙尺寸控制在50~100mm),为了使建筑物看起来简单、均匀,可在缝的两侧设墙,使其成为独立单元。

防震缝最小宽度应符合下列要求:①当框架结构房屋的高度小于15m时,防震缝宽度应设为70mm,如果超过15m,宽度也将随之增加;②框架-抗震墙结构房屋的防震缝宽度应大于70mm,其可采用规定数值的70%,也可采用规定数值的50%;③如果所面对的防震缝两侧结构类型不同,需要经过科学的计算,确定防震缝隙。

合理使用变形缝,对于结构布置的优化、改善受力具有重要的作用。有很多建筑物对这三种接缝进行了综合考虑,即所谓的'三缝合一'。三缝合一的缝宽按照抗震缝宽度处理,基础按沉降缝断开。

3 结束语

建筑工程本身就是一项极为复杂的系统性项目工程,其质量的影响因素有很多,要有效的提高建筑工程的质量就必须对其结构设计进行研究。结构设计作为工程设计的重要内容非常艰巨而复杂,在建筑行业中也实际存在着很多的结构设计问题,导致结构上设计的作用很难得到发挥,所以必须加强对建筑工程结构设计的研究,有效的解决其中存在的问题。

参考文献:

[1]黄桂美.建筑工程设计中常见问题分析与结构设计[J].技术创新,2012,(8):94-95.

[2]薛颖.建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].工程技术研究,2017,(4):216-217.

[3]黄滢莹.房屋建筑结构设计中常见的问题探析[J].中国建设信息,2013,(23):77-78.

[4]张贺.框架结构设计在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研

究,2016,(8):218+253.

中图分类号:TB482.2

文献标志码:A

文章编号:2096-2789(2017)08-0206-02

作者简介:李远(1971-),男,高级工程师,研究方向:建筑工程(结构)。

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