建筑结构设计中遇到的主要问题研究 徐俊朴

发表时间:2020/11/5   来源:《基层建设》2020年第18期   作者:徐俊朴
[导读] 摘要:建筑结构设计是进行建筑施工的前提,随着我国高层建筑的不断发展,建筑结构设计日益频繁,且部分建筑结构设计中有优化可能性。
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        摘要:建筑结构设计是进行建筑施工的前提,随着我国高层建筑的不断发展,建筑结构设计日益频繁,且部分建筑结构设计中有优化可能性。文章在分析建筑结构设计研究现实意义的基础上,通过分析建筑结构设计中遇到的主要问题,针对性地给出建筑结构优化设计对策,不断提高建筑结构设计质量。
        关键词:建筑结构设计;主要问题;解决措施
        1  建筑结构设计研究的现实意义
        建筑设计中包含了较多内容,而建筑结构设计是其中一个最关键的部分,建筑结构设计结果直接影响到建筑空间使用、建筑使用安全性等。虽然国家行业规范中对建筑结构设计给出了相关要求,但是不同地区在地质水文条件、气候环境等方面存在差异,因而建筑结构设计应以具体项目所在地的实际情况为准。通过对建筑结构设计研究分析,能够在当前建筑结构设计的基础上,进一步对建筑结构设计中部分问题予以优化处理,通过对建筑结构的不断调整与优化设计,可使得建筑结构体系更加简洁、减少设计中可能出现的材料浪费问题,通过结构设计的调整同样可促进施工工艺的发展与优化,减少建筑结构设计与施工中的能耗,符合现代建筑节能降耗设计理念,实现建筑材料资源的高效使用[1]。
        2  建筑结构设计中遇到的主要问题 通
        2.1  基础系梁设置问题
        当前建筑结构设计中框架结构使用较多,但是在建筑结构设计中存在基础系梁不规范设置问题。按照抗震设计规范中的要求,如果框架单独柱的基础埋置较深或者不同基础埋置深度差别较大,一级框架与四类场地的二级框架,不同柱基础底面重力作用下的荷载代表值压应力有较大差异,桩基承台之间以及地基受力层为软弱土层或者不均匀土层等相关情况,需要在2个主轴方向以及两桩承台短向中设置系梁。然而实际建筑结构设计中存在基础系梁设计不合理问题,比如当基础埋深较大的情况下,没有进行计算,直接在2个主轴方向设置构造基础系梁,按照构造配筋完成钢筋设计。部分设计中将基础系梁按照一层计算,整个框架结构会选择TAT或者SATWE程序完成设计,尽管将楼板厚度选择0,但是没有对弹性节点给出定义,无总刚分析方法,造成设计同实际情况之间有出入。
        2.2  抗震设计问题
        抗震设计一直是建筑结构设计中的重点,但是因为地震的发生具有不确定性,增加了抗震设计难度。地震发生后整个建筑结构中的薄弱点将直接影响整体建筑结构稳定性,因而建筑结构设计中需要重视抗震设计,并注重抗震设计中薄弱点的确定与处理。通过对建筑结构中薄弱点的优化设计,促进建筑结构整体的抗震性能。
        2.3  板结构设计问题
        板也是整个建筑结构中的一个组成部分,同样在建筑结构设计中占有重要作用。楼板的设计中需要考虑整个板块的跨度、板所处位置以及板内的管线分布。部分板中有相应的洞口,洞口位置是整个板块的薄弱环节,这些都是建筑结构设计中需要考虑的问题[2]。
        3  建筑结构优化设计对策分析
        3.1  基础连系梁设置对策
        建筑结构在基础连系梁设置方面,应严格按照建筑抗震设计规范中的要求,合理设置基础连系梁。

基础系梁设置包括构造设置与调节基础需要,其中构造设置主要用于独立基础埋深较小或者基础埋深较大,但是采用短柱方案的情况下。考虑到基础的抗震设计,需要设置基础系梁,基础系梁设置应在2个主轴方向,基础系梁高度为柱中心距的1/12~1/8,宽度为柱中心距的1/30~1/20,基础系梁的纵向配筋设置中,压力或者拉力可选择柱子最大轴力的10.0%,计算后还需要满足最小配筋率要求,设计结果还需要同时满足以下要求:上下各214(HRB335),箍筋不能小于8@200。结构设计中如果基础系梁上部有填充墙或者需要承受来自楼梯荷载时,基础系梁截面应合理增加。对于调节基础需要设置的系梁,为了通过系梁平衡柱子底部的负弯矩,其截面尺寸会较大,且系梁正弯矩需要采取贯通设计,负弯矩部分需要超过1/2位置[3]。构造基础系梁最好设置在基础顶部,基础系梁底面要求处于冻土深度以下,对于不能满足上述设计要求的,要求梁下保留孔隙,约为50~100 mm。基础系梁的配筋需要与底部配筋保持一致,上部钢筋最好采取贯通设计。如果是调节基础而设计的基础系梁,同样要求系梁位于基础顶部,基础系梁底面可通过回填土虚填,也可以在基础系梁底面放置100 mm聚苯板,基础系梁配筋与底部钢筋保持一致,采取贯通设计方法。如果是为减少底层柱计算长度以及底层位移设置的基础系梁,此时基础系梁需要处于±0.000以下,系梁结构设计以及钢筋配置可参照一层框架结构。
        3.2  建筑结构抗震设计对策分析
        建筑抗震设计中主要是明确建筑结构中的薄弱点,确定薄弱点有3种方法,个人指定、计算确定以及强制认定。现阶段建筑结构设计多采取计算确定,通过运用PKPM中的SATWE软件,设计人员可结合自身建筑设计经验以及建筑抗震设计要求确定出薄弱层。当然因为薄弱层不利于抗震,所以建筑结构设计中应尽可能减少薄弱层的横截面积标量,具体设计中可以适当增加薄弱层的梁截面积,也可以降低薄弱层柱截面积。建筑结构设计中视情况还可以通过调整薄弱层的层高或者降低整个建筑的埋置深度。实际设计中难以避免的存在薄弱层,此时需要严格按照规范要求完成设计,对薄弱层地震剪力应乘以1.5倍安全系数,同时精准计算与验算楼层屈服强度的系数,楼层屈服强度的系数是楼层承载剪力与楼层弹性地震剪力的比值,其中楼层承载剪力计算是根据建筑材料代表值与实际配筋情况予以计算,地震剪力则是根据设计中罕见地震荷载设计代表值计算,对于建筑所在地区地震烈度为7~9度,如果楼层屈服强度系数小于0.5,需要验算整个结构的弹塑性变形情况,确保其满足抗震设计中的要求,对于不符合要求的则需要调整设计方案,并重新验算。
        3.3  板结构问题设计对策
        计算板中空洞面积,并将其与整个板块面积予以对比,如果洞口面积超过了整个板块的30.00%,此时设计中整个板块均应按照弹性膜设计,当然洞口边缘节点也可以按照弹性节点计算与分析。使用PKPM期间需要设置相应的参数,如果整个屋面按照钢网架计算,此时电算中应输入板的厚度,并将其定义为弹性膜,这种电算结果更加符合实际受力情况,保证设计结构满足实际要求。
        4  结语
        建筑结构设计中需要结合实际情况合理设施基础系梁,同时重视建筑结构中的抗震设计,注重对薄弱层的有效处理与应对,板块设计中应尽可能减小开洞面积,对于开洞面积较大的则需要合理设置参数并予以验算,保证建筑结构设计的合理性、安全性与经济性。
        参考文献:
        [1]王苯宇.土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题探讨[J].中外企业家,2020(13):114.
        [2]张驰.土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题探析[J].居舍,2020(11):87.
        [3]陈日振.建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].建材与装饰,2020(8):128-129
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