简析高层民用建筑结构设计路径 陈安胜

发表时间:2020/6/29   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:陈安胜 王建
[导读] 摘要:为了缓解土地资源匮乏与社会发展之间的矛盾,高层建筑得到了快速发展,这对建筑结构设计人员的工作也提出了新的要求。
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        摘要:为了缓解土地资源匮乏与社会发展之间的矛盾,高层建筑得到了快速发展,这对建筑结构设计人员的工作也提出了新的要求。文章简析高层民用建筑结构设计路径。
        关键词:高层;民用建筑;结构设计
        引言
        当前,建筑材料逐步表现出多样化特性,以建筑用钢最为典型,其种类正在持续增多。在现代化建设事业中,钢结构得到了广泛应用,常见于大体量民用建筑工程项目中。本文以大体量民用建筑为基本背景,针对主体结构展开探讨,阐述其基本工序以及典型结构形式,充分覆盖至民用建筑物的核心施工技术,以期为同行提供可行参考。
        1高层民用建筑结构设计的原则
        高层民用建筑结构在设计的时候需要遵循一些原则,这样可以保证民用建筑安全、稳固。首先在进行民用建筑结构设计时,需要考虑建筑中单位面积承受的载荷范围,并以此为依据将建筑结构的断面尺寸确定下来;其次,对于建筑结构中类似门窗与墙体之间的连接部位,需要确定其连接部位的安全系数;在结构设计中,还需要注意结构的外观,建筑结构需要在安全、稳固的基础上保证结构外观能够达到现代人的审美要求;最后,需要考虑结构体型组合及立面等方面,对于结构中的转头、收头、交接部位的接头进行设计的时候,需考虑建筑结构的整体性,这样才能使结构中的各个部位能够协调、统一。设计人员在建筑结构设计过程中需要有成本意识,要从工程的角度思考材料采购、维修、管理等环节的工作内容,在这个基础上对建筑结构进行设计,才能保证设计方案与实际相符,具有可操作性。
        2剪力墙结构在高层及多层民建筑设计中的设计要点分析
        2.1剪力墙结构竖向布置的设计要点分析
        高层及多层民宅建筑剪力墙结构竖向布置设计应遵循上下对齐的基本设计原则,若剪力墙上下不对齐则整体计算时会发生层间刚度超限,剪力墙承载能力不足的情况。连梁的设计方式主要是剪力墙墙体开洞,建筑物上下层间的开洞位置宜上下对齐,以确保在同一位置处剪力墙及连梁的受力性能不发生明显的变化。剪力墙结构竖向布置还应确保在竖向荷载及水平作用下剪力墙墙肢的传力路径明确、剪力墙整体经济性满足设计要求。常用措施是剪力墙混凝土强度等级随楼层数的增高而降低,但不宜低于C30。
        2.2剪力墙边缘构件设计要点分析
        ①剪力墙边缘构件设计应综合考虑梁构件对边缘构件的约束作用。一旦剪力墙边缘构件所承担的剪力或弯矩数值过大将会导致建筑物结构整体的层间位移不受控制、边缘构件计算不通过的情况;②经过内力调整后的钢筋混凝土构件的刚度分配宜合理,结构设计人员应确保所有钢筋混凝土结构构件断截面的内力计算是准确无误的;③增大边缘构件截面长度(加大边缘构件翼柱或翼墙的尺寸)可有效抑制结构体系层间位移角超限问题,但相应的工程造价成本也会上升;④边缘构件选用HRB400钢筋可降低工程造价,具体应依据建筑工程项目抗震参数确定;④边缘构件的箍筋宜选用封闭箍的形式,少使用拉筋具有多种优势;⑤当边缘构件的Lc长度大于阴影区长度时边缘构件的阴影区域外部不要做成约束边缘构件,否则边缘构件内纵筋及箍筋的配筋均会增大。
        3高层民用建筑结构设计重用目标的思考
        设计人员进行结构设计时,需要考虑到结构中梁、板、墙之间的空间关系,设计人员进行设计重用阶段,需要充分利用建筑环境中现有的结构力学关系,在这个基础上进一步对结构位置进行优化设计,这样能在很大程度上提高设计的效果。建筑工作中重复设计出现的次数非常频繁,所以对设计重用已经有了规范的流程。建筑环节中的重用目标表现为,设计师进行结构设计时会将结构布局相同的楼层归并为同类,并将其命名为标准层。

为了可以增强设计效果,设计人员一般会对标准层另行设计,进行相关工作的时候,其图纸与其它结构的图纸是分开的,这样设置对建筑作业有非常大的意义。建筑设计过程中,变更及修改的出现非常频繁,但是在作业中一旦出现设计重用,就会影响工程效率,为了不影响工程进度,设计人员使用重用部分对重复部分进行替换,所以建筑中的标准层可以在修改重用部分的过程中直接与其进行替换,这样就能在很大程度上提高设计环节的工作效率。
        4主体结构的钢筋工程
        4.1钢筋的制作与运输
        钢筋混凝土是推动民用建筑物顺利施工的重要前提,可满足拉力与剪力要求,有助于增强建筑物耐久性,在后续使用中稳定性良好。以钢筋与混凝土为原材料,基于特定工艺将二者融合为整体,应用于主体结构中可增强稳定性与抗剪、抗拉能力。因此,钢筋混凝土结构也是现代工程领域最为常见的结构材料。基于国家针对民用建筑领域所提出的材料要求,在使用钢筋混凝土结构之前,要针对各原材料进行性能检验,以确保材料达到主体结构施工要求,在确保材料无误的前提下方可转运至施工现场,此类材料的性能检验工作需选定符合资质的机构展开,并给出检测报告,以满足后续追踪查看的基本要求。不仅如此,钢筋的加工工艺也要符合国家技术规范,或是基于设计单位给出的要求展开,钢筋的尺寸、型号都要与设计需求相符,保证可被应用于主体结构施工作业中,且施工人员要注重材料的外观问题,确保没有受到污染或是损坏。
        4.2钢筋绑扎与安装
        主体结构施工环节较多,钢筋的绑扎与安装尤为重要,是影响后续环节施工质量的重要因素。在绑扎作业之前,需建立稳定的施工平台,为钢筋的绑扎作业提供操作空间。实际绑扎过程中,严格遵循国家现行规范展开,提升钢筋绑扎位置的精确性,若绑扎位置出现偏差,需要将其拆下并再次绑扎,但此举将耗费大量成本。除此之外,钢筋保护层厚度也要足够合理,确保钢筋不出现裸露或是锈蚀等问题。以结构砂浆材料为基准,针对钢筋保护层所使用的砂浆材料需与之相同,且厚度与水泥垫块一致。结束钢筋的绑扎作业后,对其展开全面检查,要求各个细节都符合行业规范。
        5高层民用建筑结构设计安全的几点思考
        5.1结构设计要转变设计思想
        提高安全度建筑工程的质量与居民的生命、财产安全直接挂钩,所以建筑结构设计人员责任重大。结构设计人员必须要研究国家安全规范文件,结合实际情况对建筑进行结构设计,最大程度上保证结构设计方案具有实践性,这是建筑安全的重要保证。
        5.2根据国家安全设计
        规范制定建筑物的设计安全为了保障建筑行业可以持续发展,国家不断完善相关的法律法规。从最新的文件中,不难发现建筑行业的各项条例变得越来越具体,在健全的安全规范下,建筑工作人员进行建筑作业时,与之前相比也变得越来越专业。建筑结构设计安全工作的好坏可以直接反应一个国家在建筑设计水平。所以,结构设计需要遵循国家的安全规范。除此之外,还需要顾虑到我国相关的法律法规,必须要保证不触及到法律的界限,将安全防范意识贯穿于工程项目的始终。
        结语
        建筑结构设计工作与建筑工程的安全性和稳定性有着非常紧密的联系,所以结构设计人员要坚持设计原则,不断优化结构设计方案,并且还需要参阅国家的安全规范文件,保证设计方案合乎规范要求。
        参考文献
        [1]阎晓斌.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计解析[J].中国住宅设施,2019(11):56-57.
        [2]李奇.高层及多层民宅建筑设计中剪力墙的结构设计建议[J].中国标准化,2019(22):61-62.
        [3]吴涛.高层建筑的剪力墙体系结构设计应用探讨[J].建材与装饰,2019(30):91-92.
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