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土建结构设计原则及注意问题

本站     2020-5-27 9:58:57    

一、土建结构设计方面的几个原则

  1、选用适当的计算简图

  结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

  2、选择合适的基础方案

  基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型与载荷分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。通常情况下,同一结构单元不宜用两种不同的类型。

  3、合理选择构方案

  一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确,传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。总而言之,必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、电、水、暖等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。

  4、正确分析计算结果

  在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时,由于结构实际情况与程序不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析,慎重校核,做出合理判断。

  5、采取相应的构造措施

  结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”,注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的执行段锚固长度;考虑温度应力的影响力。

  二、进行建筑结构设计时应特别注意的问题

  1、地基与基础设计方面

  1.1 多层房屋建筑无地质详勘报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构方宁设计,仅凭地耐力这一数据是不完全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容许值取得小一些就认为成无一失了。

  1.2 采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。

  1.3 民用建筑中柱,梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷 时未按现行设计规范舸用荷载乘折减系数计算其荷 载值,因而荷载值准确。

  2、楼板设计常见问题

  板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题:

  2.1 设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。

  2.2 板承受线荷载时弯矩计算问题,在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。

  2.3 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计得为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。

  3、关于梁、板的计算跨度

  一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才时有问题的。

  4、结构计算中几个参数的选取

  4.1振型数的取值

  振型数取多少关系到结构计算结果的精度。对于平面不规则、刚度不均匀的复杂结构,尤其对于多塔结构、大底盘结构,在考虑扭转耦联计算时,很难确定应该取多少个振型来计算地震作用。若振型数取少了,有些高振型的地震作用计算不出来,结构抗震设计不安全;若振型数取得太多,又增加很多计算工作量。一般应遵循以下原则:当不考虑扭转耦联计算时,至少应取3;当振型数多于3时,宜取3的倍数,但不应多于房屋的层数;如层数≤2时,振型数可取2或1,如层数=5层时,振型数可取3,而不能是6;对于不规则的结构,当考虑扭转耦联时,振型数应取≥9,结构层数较多或结构刚度突变较大,振型数应多取,但又不能多于房屋层数的3倍。

  4.2周期折减系数

  框架结构由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期。因此算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全,所以对结构的计算周期进行折减是必要的。但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对于砌体填充墙,周期折减可取 0.6~0.7;砌体填充墙较少或采用轻质砌块时,可取0.7~0.8;完全采用轻质墙体板材时,可取0.9;只有无墙的纯框架,计算周期才可以不折减。周期折减系数不改变结构的自振特性,只改变地震影响系数。

  4.3梁跨中正弯矩放大系数

  此系数主要是对那些楼面活荷载较大的多层建筑设置的,不能泛用。当梁上不计算活荷载或不考虑活荷载的不利布置时,一般取放大系数1.2,以弥补梁跨中弯矩偏小之不足;当多层建筑推导荷载时,将永久荷载与楼面活荷载分开计算,并作活荷载不利布置,此时系数应取1.0,不再放大。一般计算高层建筑时,为了计算简化起见,永久荷载与楼面活荷载不分开计算,也不作活荷载不利布置,此时梁跨中正弯矩放大系数应取1.2。

  三、总结

  总之,结构设计是建筑工程的重要组成部分,是建筑安全应用的基础,在实际设计过程中,应重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择,做好参数的选取。只有这样,才能满足现代建筑功能的需求。

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