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摘要:当前我国城市化发展进程越来越快,通过建设房屋建筑有利于提升土地资源利用率,同时还能对建设形式起到优化作用,在正式开展房屋建筑施工作业前,需要对整个建筑进行结构设计,从多个角度分析当前该建筑的受力形式,以此为基础保证建筑在未来使用中的载体稳定性,保证建筑的使用安全性。
关键词:房屋建筑;结构设计;问题与解决措施
引言
随着我国经济快速发展,人们生活水平不断上升,人们对建筑工程的质量、安全性越来越重视,建筑工程结构设计已成为我国建筑工作的关键组成部分。在建筑工程规划阶段合理设计建设结构,确保工程施工的高效、安全。我国建筑行业发展过程中存在较多问题,应优化工程的设计和实施方案,在实践中不断解决问题、吸取经验,以实现建筑行业的进一步发展。建设单位应重视消费者的个性化需求,且立足于工程项目的设计规划,实现房屋设计结构的不断优化,实现我国设计领域的可持续健康发展。
1房屋建筑结构设计中的常见问题
1.1地基基础设计不合理
建筑结构设计中地基基础设计非常关键,地基的设计、基础的选型直接影响着整个建筑结构的安全性。这就要求在地基基础设计时,除了仔细研究建设项目的《岩土工程勘察报告》外,还应去工程项目的建设场地,仔细考察项目建设场地的地质及周边环境,为地基基础设计提供依据。由于我国地质情况比较复杂,对于湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土等力学性能比较特殊的地基,选用土的地基承载力、基础埋深、地基处理及相应地基上的基础选型除符合国家相关规范的规定外,还应结合当地工程经验来提高设计质量。
1.2嵌固端设计不合理
任何建筑结构在进行结构计算分析之前,首先要确定上部结构嵌固端的所在位置,对于有地下室的建筑结构,许多设计人员为图设计便利,将嵌固端直接取在地下室顶板上,并未复核地下一层与首层的侧向刚度比是否满足嵌固要求。由于嵌固端的合理选用直接关系到结构计算模型与结构实际受力状态的符合程度,影响到杆件内力与结构侧移等计算结果的准确性,因此,随着地下室和地基基础形式的多样化,上部结构嵌固端的选取显得极为重要。结构设计只有通过综合分析,才能正确的选取上部结构的嵌固端,采取正确的计算方法和抗震加强措施。
1.3短肢剪力墙数量过多
当前,在建筑结构设计中,普遍存在短肢剪力墙设置数量过多的问题。通常,短肢剪力墙多呈十字形、T字形或L形,且短肢剪力墙的墙肢长度约为厚度的4~8倍。然而事实上,大多数短肢剪力墙的抗震效果不够理想。一旦突发地质灾害,极易引起建筑物坍塌,造成无法挽回的经济损失和人员伤亡。
2房屋建筑结构设计问题的解决措施
2.1控制房屋高宽比和桩距
房屋建筑结构的抗震设防烈度应控制房屋高宽比以及桩距,科学设计建筑结构,应确保设计方案符合施工现场的实际情况,满足对房屋建筑工程施工的需求。设计人员提出高质量的结构设计方案,可提升房屋建筑工程质量,加强结构设计人员的专业水平,严格审核已设计好的项目,以提升建筑结构设计的科学性、适用性。设计人员应考虑房屋建筑结构类别,综合非抗震设计等级、抗震设防烈度,合理选择最大高宽比控制标准。非抗震设计水平为5、抗震设防烈度为8的框架结构,结构高宽比应控制在3以下。对于框架-剪力墙结构,应控制结构的高宽比在5以下。设计过程中高层房屋建筑高宽比设计难度较大,设计人员应综合考虑方向的最小投影宽度,适当增大最小投影宽度,缩减最大宽度。可根据房屋建筑宏观体型合理调整相关指标,在施工过程中优化组合软件的计算结果。
房屋建筑结构设计人员应合理选定桩距下限的基础,结合以往项目设计经验,考虑现场土质影响、沉降、桩类型、群桩效应等客观因素,再科学设定的桩距。
2.2规范变形缝设置
房屋建筑伸缩缝设置中应综合考虑温度变化,温度变更会导致房屋热胀冷缩变形,进而改变房屋的长度。防震缝结构的设置可实现建筑结构的有效划分,可划分为多个抗侧力结构单元,防震缝宽度应大于70.0mm,在砌体结构中,宽度应大于50.0mm。沉降缝可增强房屋建筑结构的稳定性和承载力,通过合理选择平面转折位置、设置分期建造房屋交接位置等,可避免地基发生不均匀沉降,沉降缝间距应保持在15.0~25.0m。施工过程中需要考虑的因素较多,应重点关注土质因素对建筑物承载力的影响,建筑结构设计人员须科学运用验证公式进行估算,避免设计方案与实际情况发生错位问题,防止房屋细节部分出现开裂的现象。通过建筑结构设计优化法,全面保障房屋建筑工程的设计水平,严格控制房屋细节结构的质量,提升房屋细部结构的合理性,提升房屋建筑结构设计的整体设计效果。
2.3优化地基基础设计
在地基基础设计前,应对建设场地进行踏勘,对场地及周边情况应进行了解;地基基础设计时,设计人员除依据本场地的《岩土工程勘察报告》外,还应结合当地完成工程的地基基础设计经验,复核和优化地基基础设计。对于天然地基上的基础设计,应充分利用天然的地质条件;对于地基处理后的基础设计,应确保处理后的地基承载力满足基础设计的要求。一般要求,对于处理后的地基须做地基承载力试验;对于湿陷黄土地区上的桩基,其单桩竖向抗压承载力特征值计算时,应考虑桩侧湿陷性土层的负摩阻力引起的下拉荷载,并在桩基施工前,在场地内进行试桩,并通过静载试验,测得单根桩的竖向抗压承载力极限值,待测得的单桩承载力满足设计要求时,方可大面积施工。
2.4注重防震安全设计
高水平延性分支体系是建筑抗震结构系统核心内容,设计人员需要通过提升建筑内部构件延性水平的方式,保证整体建筑抗震性能。例如,可通过将延性框架和剪力墙有机结合在一起的方式,完成框剪结构设计,增加建筑物安全性能。此外,通过保证刚度均匀以及对称布置方式的设计手段,也可达到提升建筑物抗震性能的目标,可以有效降低地震灾害对于建筑物的影响。通过对地震灾害的分析可以发现,特大地震发生时,通常会伴有多次余震,设计人员可按照这一特点,在结构中设置防震线,以求达到有效降低地震灾害损耗的目标。在具体设计时,可将次要构件放在地震先破坏位置处,进而通过损耗次要构件的方式,消耗地震能量,做好对重要构件的保护。设计人员需要尽量提高防震冗余度要求水平,通过构建屈服分布状态的方式,实现对地震能量的最大限度消耗,对建筑物形成保护。
2.5减少短肢剪力墙数量
在建筑结构设计过程中,设计人员应尽量避免布置短肢剪力墙,当建筑结构布置受到建筑功能限制时,应尽量减少短肢剪力墙布置数量。当需要布置一定数量的短肢剪力墙时,在结构计算中宜控制短肢剪力墙承担的倾覆力矩小于结构总倾覆力矩的30%。由于短肢剪力墙的抗震性能较差,对于高层建筑结构,其短肢剪力墙的布置不宜过多,间距不宜过小,不应采用全部均为短肢剪力墙的结构。
结语
综上所述,建筑行业应充分重视房屋建筑结构设计,为了提高工程的综合竞争实力,施工设计单位必须全面优化建筑结构的总体布局,以保证建筑结构设计的科学性,满足消费者的实际需求。通过建筑结构设计优化法,规范房屋的变形缝设置,控制房屋高宽比和桩距,全面保障房屋建筑工程的设计水平,严格控制房屋细节结构的质量,提升房屋细部结构优化的合理性。
参考文献:
[1]钱冬江,建筑结构设计中存在的问题与对策分析[J].住宅与房地产,2016(27):60-77.
[2]郭永.房屋建筑结构设计中常见问题及对策分析[J].居舍,2020(7):84.