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建筑工程结构设计中应注意的问题分析

2018-03-26

城市建设理论研究(电子版) 2018年27期
关键词:楼板耐久性剪力墙

张 标 孟 婵 杨 立

济宁市规划设计研究院 山东 济宁 272000

正文:

随着国民经济的快速提升,城市化进程的不断深入,人们的生活质量和水平也有了大幅提升,人们越来越关注建筑房屋的质量和安全。结构设计阶段如果存在问题,这将严重影响了建筑工程的安全与设计使用年限。

一、结构设计中应注意的问题

(一)可靠度不足的问题

做到安全、适用、经济、保证质量,这是结构设计中必须遵守的重要原则。结构设计应具备较高的可靠性,不仅是建筑工程施工过程中安全性的重要保障,而且还能充分地确保建筑物后期的使用质量与使用安全。但对目前我国的建筑项目而言,许多工程在进行结构设计过程中,普遍存在可靠性标准不合理,这降低了结构设计的安全程度,甚至埋下安全隐患而使后期施工出现质量问题和施工安全问题。通常情况下,建筑的结构设计可靠性水平高低,根本区别在于若是建筑物各类结构构件受到较大程度的外力影响是否会对建筑物的整体造成安全威胁。结构设计较为紧密、可靠的建筑结构通常受到的影响较小,也不会对建筑结构产生致命威胁。

(二)构造柱的设计合理性不足的问题

构造柱的设计及合理布置与否对建筑工程结构的整体设计而言是极为重要的,构造柱的设计是指为了增强建筑物的整体性和稳定性, 多层砖混结构建筑的墙体中还应设置钢筋混凝土构造柱,并与各层圈梁相连接,形成能够抗弯抗剪的空间框架,它是防止房屋倒塌的一种有效措施。构造柱的设置部位在外墙四角、错层部位横墙与外纵墙交接处、较大洞口两侧,大房间内外墙交接处等。构造柱的最小截面可以采用180mmx240mm(墙厚190mm时为180mmx190mm),纵向钢筋宜采用4~12,箍筋间距不宜大于250mm,且在构造柱上下端适当加密。构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应在圈梁纵筋内侧穿过,保证构造柱纵筋上下贯通。构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。

(三)设计过程中混凝土耐久性的的问题

(四)建筑工程中混凝土结构的设计,应根据结构设计使用年限和环境类别进行耐久性设计,耐久性设计包括包括以下方面:确定结构所处的环境类别,对混凝土材料的耐久性提出基本要求,明确结构构件的钢筋保护层厚度,明确不同环境条件下的耐久性技术措施,对结构使用阶段提出明确的检测和维护要求,对临时的建筑结构,可以不考虑混凝土的耐久性。此外施工环节也是影响结构设计的重要因素。结构工程所处位置的地质、干湿度、酸碱腐蚀程度等环境因素都会对结构施工造成一定的影响,为确保建筑工程施工的顺利进行,有必要对这些环境因素进行分析与考虑。。

二、结构设计的具体优化措施

(一)节约材料和结构设计优化

一部分结构设计人员在从事结构设计过程中,下意识的认为,基础越大、柱子越粗、剪力墙越厚、梁截面越高、楼板越厚、结构构件的配筋越粗,这样设计的结构才越结实越安全,其实这是一种不正确的认识和想法。

梁截面越高,越不容易保证“强柱弱梁”设计的实现,容易形成柱铰机制,在地震发生时往往是柱子先于梁破坏,导致结构倒塌,这也是汶川地震时,框架结构倒塌的主要设计原因。

楼板截面越厚,楼面自重越大,使梁、柱、剪力墙和结构基础的安全度大大降低。

柱、剪力墙一定程度的加大,对提供结构的安全富裕度是有利的,关键位置的柱、剪力墙的加大对结构的周期比、位移比、刚重比等关键控制指标非常管用,次要位置的柱、剪力墙的加大,不仅对结构控制指标不利,还加大的结构的自重,导致结构刚度变大,吸收的地震力也大,对结构的安全产生不利。

建筑结构设计的正确思路和方法是,结构材料混凝土和钢筋要到必要的位置,发挥材料更高的作用,结构材料用量要有度。并非加大结构材料的用量,结构就一定安全。在一定程度上,节约结构材料就是结构设计的优化。

(二)现浇楼板的设计及配筋优化

结构设计过程中,对楼板与配筋进行设计,根据对楼板长边与短边的之比分为单向板和双向板。现浇板中混凝土的用量越占整个楼盖的50%~60%左右,实际设计中,楼板的厚度取值如下:

正常楼盖跨度在3m以内可取80~100mm,跨度在3~4m的楼板厚度可取100mm,普通屋面现浇板可取120mm,嵌固端位于地下室顶板位置处应取180mm,非嵌固端位于地下室顶板位置处可以取160mm,楼面异形板位置处可取120~150mm。

现浇板的配筋可采用HRB400级钢筋,推荐选用高度钢筋CRB600H级钢筋,不同厚度的楼板需用不同的钢筋直径:楼板厚度在120mm以内的钢筋直径宜为8~12mm,楼板厚度在120~150mm以下的钢筋直径宜为10~14mm,板厚为150~180以内的,钢筋直径宜为12~16mm。在楼板配筋表面的未布置温度钢筋,其配筋率不应小于0.15%。

(三)构件截面尺寸控制优化

结构构件截面的设计及优化,其措施如下:

1.框架梁设计优化

一般民用建筑结构,框架梁高跨比取值为1/10~1/12。对截面宽度较小的梁,当配筋量较大时需要放2~3排钢筋,将减小梁的有效高度,因此设计过程中,应将梁宽略为放大,尽量使梁中为单排主筋。尽量避免梁宽≥350mm,否则箍筋应采用四肢箍,造成钢筋用量增加不经济。梁的合理配筋率应该控制在1.0%~1.8%,当梁的配筋率接近最大配筋率时,应调整梁的截面。

2.框架柱的设计优化

框架柱的截面尺寸主要受轴压比控制,框架柱的截面不要太小,若框架柱的轴压比不宜接近限值,这样可以减少配筋量,还能容易实现“强柱弱梁”。框架柱的经济配筋率应该控制在0.7%~1.0%

(四)对安全设计的优化控制

保证结构的安全是结构设计的重要环节,也是确保工程施工顺利推进的重要保障。因此,在建筑结构施工过程中,施工方必须想方设法实现对工程质量与施工安全的有效监管。安全重于泰山,对建筑施工方而言,要借鉴与学习先进的施工管理经验。对结构设计和结构施工过程中出现的各种工程问题都应该予以高度重视,并对这些工程问题及时沟通交流并解决好,随结构设计科学的不断进步,各种计算软件的及时更新,这将促进结构设计的快速健康发展。

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