建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及常見(jiàn)問(wèn)題

1、<p>　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及常見(jiàn)問(wèn)題</p><p>　　摘要：本文結(jié)合多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容與原則的認(rèn)識(shí)，注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，可以有效地提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)換層；問(wèn)題 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b&g

2、t;　　引言 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是用結(jié)構(gòu)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)工程師所要表達(dá)的東西。結(jié)構(gòu)語(yǔ)言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡(jiǎn)化出來(lái)的結(jié)構(gòu)元素，包括基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板、樓梯、大樣圖等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來(lái)構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系，再把各種情況產(chǎn)生的荷載傳遞至基礎(chǔ)。 </p><p>　　1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題分析 <

3、;/p><p>　　1.1分析地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì) </p><p>　　建筑地基是指根據(jù)建筑用地性質(zhì)和使用權(quán)確定的工程使用場(chǎng)地，一般分為無(wú)需處理可以直接承受建筑物荷載的天然地基以及需要通過(guò)一定技術(shù)處理的人工地基(復(fù)合地基、樁基礎(chǔ))。在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)時(shí)，需要同時(shí)注意建筑基礎(chǔ)和建筑主體的作用，采取有效的措施加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，提高建筑物對(duì)地基變形的適應(yīng)能力。 </p><p&

4、gt;　　由于我國(guó)占地面積廣，地質(zhì)條件復(fù)雜，所以在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)時(shí)一定要參考地方性規(guī)范的內(nèi)容，以避免設(shè)計(jì)不當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中需要注意的是地基承載力的計(jì)算，對(duì)于水平荷載較大或者地形有坡度的建筑，地基處理之后需要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。并在地基處理之后，在施工期間需要對(duì)建筑物地基變形進(jìn)行觀測(cè)，以確定地基加固效果和后期維護(hù)的數(shù)據(jù)依據(jù)。其中復(fù)合地基處理之后其承載力特征值需要進(jìn)行試驗(yàn)確定，以保證地基的承載效果。 </p

5、><p>　　建筑基礎(chǔ)作為地基與建筑主體的連接部分，主要作用是將建筑物的荷載傳遞到基礎(chǔ)。一般情況下，建筑基礎(chǔ)的處理方法有剛性條形基礎(chǔ)、樁基、十字交叉梁基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)以及箱型基礎(chǔ)。其中在進(jìn)行建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)工程的水文地質(zhì)條件、功能要求、建筑體型以及荷載大小分布狀況等選擇合理經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)形式。 </p><p>　　在樁基設(shè)計(jì)時(shí)需要注意樁的布置，力求使各樁頂部受到均勻荷載，并且在縱橫墻交叉

6、處需要布置樁，需要特別注意的是在門(mén)洞口下面不宜布樁；對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)，在布樁的時(shí)候需要考慮剪力墻兩端應(yīng)力集中的問(wèn)題，且在剪力墻中和軸附近的樁可以按受力情況均勻布置。對(duì)于粘性土、粉土等土質(zhì)，樁端進(jìn)入持力層的深度不宜小于樁徑的2倍，砂土以及強(qiáng)風(fēng)化軟巖質(zhì)的土，其深度不宜小于樁徑的1.5倍，而對(duì)于碎石土等其深度適宜大于樁徑且不宜小于0.5m。當(dāng)建筑場(chǎng)地有液化土層時(shí)，樁身應(yīng)該穿過(guò)液化土層進(jìn)入其以下的穩(wěn)定土層，對(duì)于碎石土、堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土，進(jìn)入深

7、度需要大于等于0.5m，對(duì)于其他非巖石土需要大于1.5m。 </p><p><b>　　1.2剪力墻設(shè)計(jì) </b></p><p>　　在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的事項(xiàng)如下： </p><p>　　1.2.1剪力墻布置 </p><p>　　剪力墻布置時(shí)需要注意盡量使整個(gè)建筑物的剛心和質(zhì)心趨于重合。常見(jiàn)的問(wèn)題以及解決辦

8、法如表1。 </p><p>　　1.2.2剪力墻配筋 </p><p>　　在進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)時(shí)，一般要求水平鋼筋放在墻體外側(cè)而豎向鋼筋放在墻體內(nèi)側(cè)，且滿足規(guī)范建議的最小配筋率。 </p><p>　　根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，建議配筋數(shù)據(jù)為：加強(qiáng)區(qū)Φ10@200，非加強(qiáng)區(qū)Φ8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用Φ6@600×600拉筋。對(duì)于地下部分的墻體則需要另外考

9、慮，根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，迎水面保護(hù)層應(yīng)大于50mm，且在保護(hù)層內(nèi)增設(shè)雙向鋼筋網(wǎng)片。 </p><p>　　1.2.3剪力墻構(gòu)造 </p><p>　　按照相關(guān)規(guī)范規(guī)定，剪力墻應(yīng)該設(shè)置邊緣構(gòu)件，對(duì)于抗震等級(jí)為一、二級(jí)的建筑，剪力墻底部加強(qiáng)部位以及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；其余剪力墻應(yīng)設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。在剪力墻配筋計(jì)算中對(duì)于普通剪力墻來(lái)說(shuō)，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小

10、配筋率。對(duì)于短肢剪力墻，按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》加強(qiáng)區(qū)1.2%，部位1.0%，對(duì)于受力性能較差的小墻肢，宜按照框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，并控制其縱向鋼筋配筋率。 </p><p>　　1.3結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析研究 </p><p>　　在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析的時(shí)候，需要結(jié)構(gòu)工程師注意以下問(wèn)題：首先，如何選擇合適的計(jì)算軟件。目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較常用的計(jì)算軟件有SATWE、TAT、TBSA、ETA

11、BS、SAP等，對(duì)于不同的計(jì)算軟件其計(jì)算結(jié)果具有一定的差異，這就需要結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況判斷適用的計(jì)算軟件，保證結(jié)構(gòu)的合理以及安全性。最后，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算，在建筑中往往會(huì)出現(xiàn)一些為了建筑美觀或者滿足功能要求的并不承重的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在計(jì)算時(shí)組要充分考慮地震以及風(fēng)力等不確定因素的影響，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。 </p><p>　　1.4高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>

12、　　結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層作為將建筑上部樓層結(jié)構(gòu)的類型和布置轉(zhuǎn)換為下部樓層結(jié)構(gòu)類型和布置的水平結(jié)構(gòu)，主要的結(jié)構(gòu)形式一般有梁式轉(zhuǎn)換層、厚板式轉(zhuǎn)換層、桁架轉(zhuǎn)換層、箱型轉(zhuǎn)換層等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何選擇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換體系，必須結(jié)合建筑各方面具體情況，保證結(jié)構(gòu)的安全與經(jīng)濟(jì)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要注意如下方面。 </p><p>　　1.4.1梁式轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　梁式轉(zhuǎn)換層對(duì)于開(kāi)洞有著一定的限制，其開(kāi)洞位置適宜

13、設(shè)置在梁中部或者附近。轉(zhuǎn)換層大梁的截面尺寸一般由剪壓比計(jì)算確定，且其截面高度在抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜小于計(jì)算跨度的1/8。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)縱橫向都需要轉(zhuǎn)換時(shí)，還可以采取雙向梁布置的轉(zhuǎn)換方式來(lái)滿足要求。 </p><p>　　1.4.2桁架轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　桁架轉(zhuǎn)換層形式的受力機(jī)理比較復(fù)雜，力學(xué)計(jì)算比較困難，同時(shí)在抗震設(shè)計(jì)上也存在著很多問(wèn)題。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要注意當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，位于轉(zhuǎn)換層附近

14、的樓層之間側(cè)移會(huì)隨之變化，并影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力，使得轉(zhuǎn)換層附近的樓層成為結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較低時(shí)，容易受到地震的影響，需要考慮桁架轉(zhuǎn)換層豎向抗震設(shè)計(jì)。 </p><p>　　1.4.3箱型轉(zhuǎn)換層 </p><p>　　箱型轉(zhuǎn)換層較少用于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其平面內(nèi)剛度性能處于梁式轉(zhuǎn)換層和厚板轉(zhuǎn)換層之間，一般由單向或者雙向托梁連同其上下較厚的樓板組成箱型結(jié)構(gòu)，且上下樓板厚度不宜小于180mm

15、。 </p><p><b>　　2、實(shí)例列舉 </b></p><p>　　2.1日本I.B.M大樓 </p><p>　　I.B.M大樓共有41層，建筑高度達(dá)156.3m，轉(zhuǎn)換層大梁主要支撐24～41層的全部結(jié)構(gòu)，總荷載有10707t，轉(zhuǎn)換層大梁跨度有41.7m。且建筑東側(cè)立面有一個(gè)巨大的矩形孔洞從18層直接延伸到24層。在設(shè)計(jì)時(shí)為了盡量簡(jiǎn)

16、短應(yīng)力狀態(tài)，選擇以簡(jiǎn)支的方式連接芯筒與大梁。大梁預(yù)應(yīng)力的施加分為兩次進(jìn)行，保證大梁在全荷載作用下跨中撓度接近于零。選用兩端矩形過(guò)渡到中部為工字型的截面形狀，滿足跨度和荷載要求。 </p><p>　　轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系中鋼結(jié)構(gòu)大梁的主要特征數(shù)據(jù)如表2。 </p><p>　　2.2理論聯(lián)系實(shí)際―轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系的選擇 </p><p>　　由此實(shí)例可以看出，由于建筑跨度和

17、荷載的要求，在選擇轉(zhuǎn)換層體系上就會(huì)有不同的側(cè)重點(diǎn)。高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換體系設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素有豎向撓度、豎向荷載、層剛度比以及層間側(cè)移等。由于此大樓的跨度比較大，所以采用預(yù) </p><p>　　應(yīng)力混凝土大梁并以簡(jiǎn)支的方式連接支座以解決應(yīng)力復(fù)雜的問(wèn)題。 </p><p>　　3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念分析 </p><p>　　分析建筑在地震過(guò)程中的相互作用，在結(jié)構(gòu)分析方

18、面需要充分考慮建筑的空間作用、阻尼變化、材料時(shí)效以及非彈性性質(zhì)等因素，在設(shè)計(jì)時(shí)，既注意總體布置上的大原則，又顧及到關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)構(gòu)造，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。強(qiáng)柱弱梁的概念。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格控制柱軸壓比，角柱要全高加密箍筋；框架柱柱筋品種不宜過(guò)多，且對(duì)于矩形截面柱，應(yīng)盡力對(duì)稱配筋，以保證在地震作用下形成梁鉸機(jī)制，防止柱比梁先破壞。保證建筑小震不壞，中震可修，大震不倒。 </p><p><b>　

19、　4、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。加深對(duì)當(dāng)前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)與研究，不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，使設(shè)計(jì)的作品比現(xiàn)階段的其它建筑具有更高的水準(zhǔn)、更合理和更經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b>&