时间:2023-04-06 18:52:36
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇建筑结构工程论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
(1)确定建筑的高宽比。在规范中房屋高宽比的规定虽然不是一个必须要满足的条件,但是它是一个对结构刚度、整体稳定,抗倾覆能力,承载能力和经济合理性的宏观控制指数。一般满足高宽比限制的结构有更好的抗侧刚度,是比较科学的结构方案。
(2)结构设计。在结构设计时,要根据建筑的材料性能、建筑的功能、建筑的高度、抗震设防烈度、抗震设防类别来选择合适的结构体系。
(3)要达到建筑造型和功能的要求。在布置水平构件和竖向构件时,要在满足建筑造型和功能的前提下进行选择,比如梁、柱子、板等,使其构成一个空间结构,从而抵抗水平力和竖向力。竖向力主要由竖向可变荷载和建筑物的自重构成,水平荷载主要由地震和风荷载构成。
(4)在正常使用的过程中,高层建筑要具有良好的刚度,防止因为出现比较大的位移,导致结构的承载力和稳定性受到影响。
(5)对抵抗水平力的结构构件进行合理的布置。要使结构抗侧力的合力中心和水平合力作用点的投影尽可能接近,从而降低出现偏心的情况,避免产生影响建筑物的扭矩。
(6)确定抗侧力构件的具置。质量中心要和刚度中心尽可能接近,减小建筑扭转效应。
(7)建筑楼层的高度。通常情况下,建筑面积确定时,如果增加建筑楼层的高度会导致单位面积使用的材料数量增加。
2优化多层框架结构柱网的大小
在建筑工程中,框架结构柱网的布局会直接影响工程的造价,当柱距比较小的时候,力的传递路线比较短,楼盖结构使用的材料也相对较少,但是使用的柱构件材料会增加,和基础费用相比,当柱网比较大的时候,会增加梁的高度,提高配筋率,导致造价升高,所以,柱网尺寸的合理性不仅对结构的受力有比较大的影响,而且还会节省材料的使用量。
2.1结构布置的方案
根据建筑场地以及使用功能的具体情况,分别布置三种结构方案进行建模计算对比。
2.2对比方案
本工程使用PKPM-SATWE软件对方案进行计算,前三个阵型的振动周期,X、Y方向的扭转系数和平动系数如表1所示。从表中可知,方案二的扭转周期出现在第二阵型,说明该方案的结构沿两个主轴方向的侧向刚度相差比较大,且扭转周期比已超过0.9,属于特别不规则结构,在地震作用下建筑的扭转效应较大,可能引起不良后果,故结构方案不考虑方案二。在方案一和方案三中,由于方案三的柱距较小,方案三的梁、柱截面积是最小的,方案一的梁、柱截面积次之。经过对模型进行配筋计算,方案一由于Y向的框架梁的跨度适中,并向外挑出,受力比较合理,配筋的计算也会降低很多,而方案三由于柱网很密,计算得到的梁配筋结果都比较小。两个方案的层间位移计算数据均满足规范要求,方案三在位移比控制方面更具优势,说明其在地震作用下的扭转效应更小。在材料用量方面,方案一使用梁向外进行悬挑的方法可以使内跨梁的受力比较合理,材料的使用量比较经济。而方案三和方案一相比,虽然框架柱的柱网比较密,框架柱数量相对较多,但由于框架柱截面以及配筋均比较小,故方案三梁工程的经济指标总体上要小于方案一。例如在本工程中,方案一钢筋含量约为34kg/m2,方案三含量约为33kg/m2,,市场钢筋时价约为4000元,每立方米砼时价约为350元,则方案三梁柱的综合造价比方案一可节省约22100元,经济性较好。在降低结构柱网大小不会对建筑功能造成影响的基础上,使用方案三时,需要对基础造价因素进行考虑,例如当基础的结构形式为天然地基基础时,两种方案的工程量大致是一样的。当以桩基础为基础形式时,工程量和桩的类型有比较大的联系,如果使用承载力比较小的桩型,在布桩数量方面的差距是不明显的。如果使用单桩承载力比较大的大直径桩型,布桩时考虑单柱单桩,由于柱子的数量增加,桩的数量也会有所增加。所以在设计时,要根据具体的基础工程量和楼盖工程量的和来进行柱网尺寸的选择。
3平面规则对建筑结构造成的影响
建筑结构的平面规则性是影响建筑抗震效果的一个重要指标,规则的平面结构的地震反应要远低于不规则平面结构,地震灾害也会比较轻。结构计算可以将地震影响下结构的受力情况反映出来,使设计人员可以更好的根据地震反应情况对结构进行控制,设计出具有良好抗震效果的结构。通常情况下,越是简单的平面形状,单位造价相对来说就比较低。比如圆形结构,不仅受力相对复杂,而且建筑施工比较复杂,施工过程中需要花费比矩形建筑更高的费用。通常情况下,在建筑施工中,矩形和正方形会更加有利于居家布置和施工,此外还可以有效的降低工程的施工造价,在长方形住宅中,以长宽比为1∶2的住宅为最佳。而且由于工程平面规则,可以充分利用抗侧力构件进行水平力的传送,结构的刚度可以达到设计的要求,具有良好的经济性和安全性。
(1)合法性。建筑工程质量检测以国家颁布的《建设工程质量检测管理办法》为法律依据。
(2)公正性。根据国家的法律法规,第三方检验机构受相关利益者的委托检测建筑工程的质量,以检测结果出具检测报告。因而,建筑工程质量的检测更公正、公平。
(3)真实性。检测机构出具的检测报告是检测和评估建筑工程的真实情况的结果,因而,具有真实有效性。
(4)准确性。检测机构的检测以质量工程质量的法律规定为原则,保留了所有检测的凭据和资料,因而具有准确性。
(5)独特性。建筑工程检测报告的质量评估是针对某一工程而进行的,因而建筑工程具有差异,某一建筑工程的质量评估只能代表本工程的质量检测结果,所以决定了其特有的性质。
2建筑工程主体结构质量检测的内容与技术措施
2.1外观检测
因为从直观上看,工程的整体可以从建筑工程的外观上展现出来,所以,检测建筑工程主体结构质量的过程中,检测建筑的外观其中的重点。就工程建筑的混凝土结构构造方面来看,墙面坑洞及裂纹、结构疏松和混凝粗糙等都是外观检测必须包含的内容,从这些方面上来看,建筑工程存在的问题和缺陷都可以在质量问题上体现出来。其中,外观的检测内容包含两个方面,一方面是尺寸度量,它是分析建筑结构中多方面的基础构建,其中包含有工程结构中支柱的直径何高度、墙体侧面深入地下的深度等内容。正是因为这些准确的数据测量,因而建筑工程的外观施工能够严谨的完成得到充分的保证。另一方面,估算测量的内容包含有测量和评估精确度不明的部件,不但确保控制好工程部件尺寸的变动幅度,而且保证了按照要求设计建筑工程的外观。
2.2钢筋保护层的检测
工程建筑结构的抗压强度,也就是检测钢筋的保护层,直接决定了其稳定和巩固的程度,所以,充分保证工程的质量重视工程结构抗压强度的重要性。测量工程建筑抗压强度包括两方面,其一是静态抗压检测和动态抗压检测,它主要是利用雷达或超声波等工具检测工程结构的脉冲压,推导结构部件的抗压强度是通过发射脉冲与反射脉冲的脉冲波形质检异同的比较完成的。其二是共振测定和钻芯取样法,前者判断结构强度利用的原理是将适当的振幅和频率的检测波发射到工程构件上,进而得出工程构件以及检测波产生多大的共振,最终得出判断。另一种钻芯取样则就是在钻孔检测直接检测主体结构的强度得出结论。但是因为多样化的建筑结构,同时缺乏完善的检测手段,因而必须具体问题具体分析,选择和建筑工程本身相适应的检测方法,这样才能得出精准的工程结构抗压检测结果。
2.3混凝土的检测
(1)回弹法。回弹法测量工程结构质量采用的重锤必须具有一定动量,进而通过对结构表面锤击的方式得出测量结果。工程结构不一定能够吸收所有捶打的动能,这主要是因为受到外界振动的影响,工程结构的混凝土只能吸收一部分,而重锤受到其余部分的动能产生反弹,从工程结构的表面离开。接着在比较重锤的反弹高度并与重锤的初动量的测量结果之后得出工程结构中的混凝土结构。例如,通常使用随机抽样的方式进行回弹法的抽样检测,抽样检测必须选择不少于十个检测构件进行。如果是检测区域比较大的结构,可以将检测区域划分为若干小区域独立存在。如果样本容量尺寸为4.5×0.3m以下的构件,那么可以将其划分为五个部分。测量的过程中,测区位置的安排要以构件的类型为依据,同时,要保持在2m的范围内布置测区。回弹仪在使用的过程中要保持水平,测区的面积最好不能超过0.04㎡的范围,还要根据不同的区域记录相应的数据,避免出错。
(2)超声回弹法。超声回弹法的方法原理是以回弹法为前提,充分运用超声的优点,以超声仪器为测量工具,将待测物体中的传播时间以及超声在物体内的传播速度都计算出来,而且在上述基础上测量主体结构表面的硬度参数,最终主体结构的硬度参数就在结合回弹值和声速两者的计算中得出。与其他检测方法相比,超声回弹法的特点较为突出,尤其是利用超声回弹法,主体结构中的水分不会再成为测量的影响因素。因为现在建筑结构基本上都是利用混凝土建造主体结构,所以仅仅使用其中一种方法,主体结构中的水分很容易影响测量。因而必须结合超声检测法和回弹法,保证检测结果尽可能不受主体结构中水分的影响,进而保证主体结构检测的准确性。
3建筑工程主体结构质量检测的管理措施
3.1建立监督小组
保证测量的精确度不但需要正确的检测方法,同时也不能忽视对测量的监督,做好监督工作可以充分保证有效的建筑工程主体结构质量检测。和具体的质量验收相比,监督工作具有随机性的特点,但是建筑工程主体结构质量检测也可以有效的借鉴监督的结果。监督工作的作用是可以保证建筑工程主体结构的质量在检测工作中反映的有效性,同时,监督部门要对随机抽查实体建筑检测结果给予高度重视,与此同时,也不能忽视检测时产生的损害建筑主体的行为,并及时遏制这种检测手段的实施。和具体的质量检测有所不同,监督检测工作的目的在于通过简单有效的检测手段,对实体质量验收的具体效果充分掌握。通常由监督部门专门建立监督小组,利用精密的仪器,采用正确的测量手段,有效处理和检测现场产生的问题。
3.2根据结构的形式抽样
建筑工程主体结构的质量检测手段必须科学、合理,以此确保产生准确有效的检测结果。一般而言,利用抽查的方式检测数量较大的待检对象,其中抽样数量的合理性直接关系到抽样检测结果的准确性。因而必须以待检结构的形式分类抽样,进而准确测量主体结构质量。例如,抽样检测不同的结构类型,包括检测钢结构、钢筋混凝土结构,还要测量砌体结构,其中,每一个结构中又有具体的结构类型划分,分别进行抽样检测。
3.3根据检测物的容量选择合适的样本容量
选择合适的样本容量也是建筑工程主体结构质量检测时必须重视的。按照相关的规定,监督部门必须检验检测方式的合理性,一般而言,只要要选取待检物总体容量的10%以上的容量作为样本容量,若不满总体容量的10%,则可信度不高。
对于建筑工程的结构检测可以分为两类,一类是对新建工程的检测,另一类是对于已经建成的工程,针对于两类工程所要检测的内容各不相同。对于新建工程而言,主要是对施工过程进行的质量控制,比如对于施工材料的检测,在施工材料进场时,要对其质量进行检验,根据质量控制体系的标准采用不同的检测手段。对于工程中的分部工程要进行质量检验,只有各项指标都符合规定的要求,才能够进行下一道工序。对于工程结构中可能存在质量问题的位置,要加强检测的力度,确保整体质量符合标准。对于已经建成的工程,检测的内容可以分为三个部分。首先要进行常规检测,对于建筑结构中的主要受力部件,裂缝以及受到腐蚀的部件,要检测其现有的结构参数。其次要进行专项检测,主要是对于建筑结构中出现的倾斜、火灾以及与设计功能出现偏差的部位进行检验。再次对建筑主体结构的可靠性进行检测,对其在安全性以及耐久性等方面做出评估,以确定建筑现有的使用状况。
1.2建筑工程质量检测的方法
对于建筑工程结构的检测方法有很多种,根据需要检测的部位以及规范标准不同,所使用的检测方法也不相同,可以按照规范标准的要求执行,也可以由检测单位自行研发,下面对几种主要的检测方法进行阐述。在对桩基进行的检测中,主要是检测其结构以及承载力,以此来确定基础工程的施工质量。一般情况下,主要有静载试验、低应变检测和高应变动测法。其中的静载试验应用的比较广泛,在所有的检测方法中也具有较高的可信度,其检测的结果可以为工程设计提供有利的依据。但是静载试验也存在一定的缺陷,检测的工作量较大,耗费时间长,投入成本高,所以一般都在小范围内使用。低应变检测主要是桩身的完整性进行检测,其耗费成本低,容易操作,时间短,其检测的结果可以为静载试验提供一定的依据。钻孔取芯法一般是对桩身的混凝土强度、桩身长度、完整性、桩底的沉渣厚度等进行检测,这种方法有利有弊,优势是操作过程比较直观,但是劣势是对于检测对象的局部缺陷很难发现,具有较高的施工难度,并且在检测的过程中可能会对桩身造成一定的损伤,耗费成本高,所以一般都在小范围内使用,对于超声无法检测的桩身或者静载试验时没有达到设计要求的情况下,可以使用这种方法。高应变动测法是对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法。钢筋混凝土工程质量检测方法主要有回弹法、超声波法、超声波回弹综合法、钻芯法、拔出法等。其中,最为常用的是回弹法、拔出法、超声波法这三种。钢筋混凝土强度检测主要有:混凝土强度的检测;钢筋定位和保护层厚度检测;砌筑砂浆强度的检测;砌筑砂浆强度的检测常用方法破损检测主要有筒压法、推出法、砂浆片剪法、点荷载法;楼面板厚检测的常用方法主要有取芯法和钻孔法,均为先对楼板钢筋及板内预埋管线进行定位,然后通过取的芯样或在钻孔内直接测量楼板厚度。钢结构工程检测大体包括焊缝检测、螺栓连接检测、构件尺寸检测、构件缺陷和损伤检测、结构构件变形检测、构造检测、涂装检测、地基基础检测等几个部分。结构构件变形检测主要是利用激光测距仪、水准仪、全站仪、经纬仪等测量仪器对钢结构的挠度、倾斜度进行检测。构造检测是指根据观察测量判断构件是否符合《钢结构设计规范》中的规范要求。
2建筑工程结构质量检测方法应用
钢筋混凝土作为现代建筑结构主要材料,其建筑质量的好坏,将直接影响到我国人民生产生活。其质量检测作为工程质量检测一个重要环节,可分为三类。一是外观检查。二是预留试块检测。三是在结构实体上进行检测。在对混凝土进行检测时,其表层检测一般不会代表整体质量,因为混凝土经过长时间的使用,其表层和内部结构的抗压强度会出现差异,所以利用回弹法以及超声回弹综合法检测会因为受到技术的限制而出现检测误差,在这种情况下,可以使用钻芯修正法进行检测。在钻芯法中,最关键的是钻芯位置的选取,位置的选择直接关系到检测的结果。一般情况下,都是选择在结构受力较小并且最能够代表强度的部位,在位置选择时,应该对结构的内部设计进行详细的了解,避免从钢筋比较密集区域进入。所以对于独立基础或者是条形基础而言,因为其钢筋在底层,所以钻芯位置可以选择在上部。对于片筏基础或者是箱型基础,因为其钢筋都集中在表面,所以钻芯位置一般会选择在侧面。这样可以避免与钢筋和预埋件的接触,为钻芯检测提供了便利条件。采用回弹法检测混凝土强度时,一般都使用现行有关规范提供的测强曲线,当无法单凭回弹法检测结果确定混凝土的强度时,就必须采用钻芯法加以修正。超声回弹综合法在应用上也是较为多的一种方法,它的优点是对影响混凝土强度的因素都能够及时的反映出来,同时还能抵消部分影响强度与物理量相关关系的因素,提高了混凝土强度检测的精度和可靠性。采用后装拔出法时,要求测试面平整、清洁、干燥,对饰面层、浮浆等应予以清除。
中图分类号: TU198 文献标识码: A
在建筑当中,混凝土等一些建筑材料本身具有一定的特殊物理特性,所以,裂缝的问题不可避免,可是如果这种情况经常发生,那么长此以往,裂缝的程度和数量也会随之发展恶劣,甚至会引起渗漏或是墙皮脱落的现象,严重还会出现混凝土碳化的想象,会导致建筑结构的耐久性和持久性减弱。那么为了避免这种现象发生,就要采取相应的解决措施来防止裂缝的出现,将裂缝的宽度控制好,对有害裂缝进行处理。
一、建筑工程出现裂缝的原因
按产生建筑工程裂缝的原因划分,可以将裂缝大体上分为以下两大类:
第一类:由外部静态或者动态的压力过重产生的裂缝,或者其有此引发的其他外力导致的建筑裂缝;第二类:由于形态改变而产生的建筑裂缝:如建筑工程内部的温度或者湿度改变导致其结构的收缩、扩张或者高低不同的沉陷等因素造成的建筑工程裂缝。
二、从工程设计上防止建筑工程出现裂缝的方法
1..现浇混凝土楼板出现裂缝的预防方法
房屋建设与大家的生活有着密不可分的关系。如果建筑物产生了大量的裂缝,对于使用者或者居住者来说是一件非常烦心的事情,从外观上看有碍观瞻,从使用上看会造成很多烦恼,甚至有时候因为裂缝过于严重有可能危及使用者的安全。因为建筑物的使用者并不清楚房屋的具体结构情况,如果房屋产生了裂缝,就会非常恐惧和担忧。给用户带来许多烦恼。所以建筑工程设计人员要给予工程裂缝高度的注意,细心研究,尽可能在设计中尽量消除建筑裂缝的隐患。基于进行有效预防或降低现浇混凝土楼板出现裂缝,应重点加强以下的措施:
(1)在进行建筑工程的结构设计时,要尽可能确保建筑结构的一体性刚度。为了减少房屋结构抵御温度应力的效果,必须要预防因结构缺乏均匀性沉降而出现的内部拉应力和剪应力。
(2)要尽可能采取直径比较小、钢筋与钢筋之间距离较小的配筋办法做现浇混凝土楼板的配筋工作。做到“细一点、密一点”。一般来说,同一层面上的走向相同的钢筋其直径的大小至少要多于一个级别。全部选取经过热轧的有肋钢筋来提高建筑房屋的握裹力,以此确保裂缝发生的位置;同时,可以选取经过冷轧的钢筋,同时改变钢筋的形状来作为现浇混凝土楼板使用的分布筋以及构造筋来提高钢筋和混凝土的握裹力,因为这种钢筋比光圆钢筋更有利于降低建筑工程的裂缝。边跨一侧支座的负弯矩钢筋要全跨进行拉伸,最后通向下一个支座,这样,如果墙体或者混凝土的楼板出现了形状改变就可以经过全面拉通的负筋不断地传导至内跨,使这三个部件因为温度应力效应出现的改变得到逐渐的协调。一般来说,混凝土楼板一个单位的距离上要设置多于五根的分布筋,如果建筑工程所在地的有较大的温度差异,要适当增加一定量的分布筋。
(3)当建筑工程屋面层东西跨度之和不小于3.9m的时候,必须配有双层两个方向的钢筋,其阳角地方钢筋与钢筋之间的距离应小于1m;如果和跨度不小于3.9m,楼板钢筋与钢筋之间的距离就应小于1.5m;如果跨度不大于3.9m时,楼板的负弯矩钢筋就要进行一隔一拉通的安排。
(4)房屋外侧墙角的地方要配备放射筋。其配筋的面积应该大于或者等于板跨的1/3,其配筋的长度不小于2.0m,而且每一个转角要配备7根以上、钢筋与与钢筋之间的距离在1m以内的放射筋,以保证板角应力效应。这样一来,混凝土楼板所出现的裂缝的应力和放射筋相适应,减少了裂缝的出现。
(5)在建筑施工时,在事先铺设PVC管的时候要配备稳定的支架,这样可以谨防这些管线给混凝土楼板带来的不利影响,两根电线的PVC管绝对不能交叉或者重叠设置,确实无法避免交叉时,为了避免大量的管线交叉而降低混凝土楼板的厚度,要在交叉的位置配备专业的塑料电线接线盒,而且要在预埋的电线管上方设立钢筋网片。
2.设计中建筑工程温度裂缝的预防措施
建筑工程墙体出现温度裂缝的原因一般是因为面板本身受到阳光的长期照射后,建筑工程的墙体温度要远远低于屋面板的温度,据统计,夏季一般墙体温度仅是屋面板温度的一半;同时,即便温度上没有差别,墙体砖砌体的膨胀系数也仅为屋面板混凝土的一半,所以墙体的形状改变程度要远远低于屋顶板膨胀的变形程度,这种不同步的形状改变,必然会对房屋墙体产生比较强的水平移动力,从而减少屋面和墙体的衔接面。如果离心力比墙体的强度大的时候,建筑工程的墙体就会出现诸如水平、垂直或者斜裂等走向不同的裂缝。如果房屋的地平面是长方形,那么建筑工程最边上第一个开间的承重墙所承受的温度应力最为突出,所以,墙体也最容易产生裂缝,而且也最为严重。所以,一般房屋两头的墙体产生的温度裂缝最为严重,中间部分较轻;有阳光照射的地方最为严重,没有照射的地方就比较轻。所以,温度裂缝经常存在于砖混结构的建筑房屋上。鉴于建筑房屋裂缝有可能产生的巨大潜在危害,所以应采取以下措施降低危害:
(1)在进行房屋设计的时候,要尽量合理设计房屋的高度,使房屋整体的标高最大可能的一致。如果是错层的建筑工程,在错层位置的纵墙和横墙的交汇处设置墙体构造柱。
(2)为了防止出现由于温度而引起的裂缝,其最好的处置措施就是设置圈梁。因为构造柱和圈梁配合使用,各个方向的墙体都得到了横向与竖向的制约,这样一来,四个方向上的墙体相互连接成了一个类似箱形的稳定性结构。从而通过改变房屋墙体的受力方向和能力,降低了房屋墙体的裂缝情况的发生几率。为防止应力集中效应,在建筑工程设计的过程中,不要使用半圈梁。建筑工程其他各层设置圈梁的时候也要符合相关要求。
(3)建筑工程结构抵抗温度裂缝有效方法之一是选取微膨胀混凝土。如果这种混凝土的材料配比适当,养护工作到位,微膨胀混凝土的选取可降低房屋屋面板出现因为温度差异而引起的裂缝。另外,在建筑工程设计时,超长建筑的混凝土尽量不要选取添加微膨胀剂。
(4) 建筑工程砌体砂浆的强度越高,则砌体的抗托、抗剪的能力就越强,反之则越弱。所以,要加强砌体抵御裂缝温度效应、降低温度裂缝的发生几率,就要尽可能提高房屋顶层砂浆的强度。房屋屋顶砌体的砂浆强度不能低于M5.0,砖强度也不应该低于MUIO,而且砖砌体得厚度要不小于240mm。
(5)因为减小建筑工程屋盖与建筑工程墙体的温差是减低温度裂缝的前提条件。所以,在进行建筑工程屋面设计的时候,一定要采取类似设置架空层等相应的屋面隔热保温办法。
3.在建筑工程裂缝控制设计中的钢纤维混凝土应用
在设计建筑工程结构时,计算钢筋混凝土梁有可能产生的裂缝宽度时,往往会出现其裂缝宽度不符合相关规定的要求,这些可以通过许多方式来解决,诸如加强混凝土的强度、提高截面的大小、缩短钢筋直径、扩大钢筋截面的大小等等。运用以上这些措施一般就可以使裂缝的宽度合乎设计的要求。然而因为一些特殊的情形下,以上这些措施满足不了需要,特别是因为原来建筑工程、建筑结构的制约绝对不能选取这些方式。
三、结语
建筑工程施工与设计有着非常密切的关系。建筑工程施工现场能反馈给设计者非常多的实际信息,以利于及时调整整体设计方案;建筑工程结构设计指导性能够非常准确地得到落实。建筑工程结构设计人员到建筑施工现场,可以了解具体的、实际的施工工艺及存在的与建筑工程设计相悖的实际问题,能不断积累经验,提高建筑工程的结构设计水平。
参考文献:
(二)降低地基对混凝土的约束力
在实际工作中,降低地基对混凝土的约束也是混凝土结构施工中需要注意的问题,如若地基的约束力作用在混凝土结构上,也会降低凝土结构施工质量。
(1)进一步降低混凝土内部约束力为了保证混凝土结构施工质量不受混凝土内部约束力的影响,在应用混凝土施工技术时一定要估算混凝土结构内部温度。在具体施工过程中,注意控制混凝土结构内部温度,如若出现温度超过估算范围时,应当采用覆盖法或蓄水发法等来降低混凝土结构内部温度。
(2)减少外部地基约束力在土木工程建筑混凝土结构施工过程中,应用混凝土施工技术进行混凝土浇筑时作用在地基上的作用力较大,会增加地基需要承受的压力,相应的地基约束力将会作用在混凝土结构上,促使混凝土结构施工质量降低。对此,在混凝土结构浇筑时尽量采用滑动层浇筑,通过滑动浇筑,缓解低级所承受的作用力,相应的降低地基外部约束力,确保混凝土结构施工质量达标。
Abstract: in this paper the author according to the long-term practice experience, the list of some common problems with universal, hope through to the structural design of these common problem analysis, can to their peers of certain reference and reference.
Keywords: construction project, the structure design, research problems
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号
一前言
结构设计在建筑工程起着十分重要的作用,其不仅关系着建筑物的使用性能,还关系着工程施工的具体方案,影响了工程的经济效益。
本文重点研究了建筑结构设计过程中出现的缺陷,以保障设计质量能够达到理想要求。
二钢筋混凝土的承重选型及布置
⑴房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值。现行的《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。实际工程中经常存在这样的问题:某高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值,甚至有个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值,且既无可靠的设计依据,在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施,给结构抗震带来安全隐患。另外还有一点也容易被设计人员所忽视,就是房屋适用高度除与结构体系类型和抗震设防烈度有关外,尚与场地类别和结构规则程度等因素有关,当结构位于Ⅳ类场地或平面与竖向布置均不规则时,其最大适用高度应适当降低(一般降低20%)。如某高层建筑32层,高115.8m,框架剪力墙结构,7度设防,Ⅳ类场地,根据规范其适用高度为120m,但由于建于Ⅳ类场地,其最大适用高度应适当降低(若按降低20%考虑,其最大适用高度应为96m),则该高层建筑需按超限高层建筑来
考虑。
⑵结构布置不合理。结构设计中十分重要的环节就是结构的布置要合理,即结构布置尽可能的“规则”。由于引起结构不规则的因素很多,特别是对于复杂的建筑体型,很难一一用若干简单的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。正是由于缺乏规范依据及相应的设计规定,加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解,有些设计人员往往对结构规则性把握不够,有时甚至听任业主和建筑师的要求,在实际工程中出现了不少规则性很差、对结构抗震十分不利的高层建筑。①平面扭转。由于平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中会因产生扭转不规则而受到严重的破坏,所以在布置抗侧力结构时,应使结构均匀分布,令荷载合力作用线通过结构刚度中心,以减少扭转不规则的不利影响。②楼板局部不连续。一些高层建筑中经常带有较大范围的错层,使楼层的楼板不连续,楼板的平面刚度急剧变体导致结构不规则。目前在工程设计中应用的多数计算分析方法和计算软件,大多数都假定楼板在平面内不变形,平面内刚度为无限大,这对于大多数工程来说是可以接受的。但当楼板平而比较狭长、有较大的凹人和开洞时,被凹口或洞口划分开的各部分之间的连接较为薄弱,在地震作用中容易相对振动而使削弱部位产生震害,楼板可能产生显著的面内变形,因此应该对凹入或洞口的大小加以限制,并应采取相应的加强措施。③楼层的突然变化。当结构上部楼层相对于下部楼层收进时,收进的部位越高、收进后的平而尺寸越小,结构的高振型反应越明显,当顶部刚度过小时会出现鞭梢效应。当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时,结构的扭转效应和峰向地震作用效应明显,对抗震不利,因此应按规范对收进后的平面尺寸和外挑尺寸加以限制,设计上应考虑竖向地震作用的影响。④竖向构件不连续。在高层没计时,底层为了有一个较大的空间,常将底层设计为带转换层的大空间结构,使上部结构不落地,采用梁上起柱的办法,这就形成了柱构件上下不连续,容易使结构形成薄弱部位,对结构的抗震极为不利。
⑶结构缝宽度设计不合理。对于超长的工程建筑物,为了减少温度变化对结构的影响,应合理地设置伸缩缝。有些设计人员采用后浇带代替伸缩缝,后浇带根本不能解决温度变化的影响,只能减少混凝土材料干缩的影响。对不便于设置温度伸缩缝的超长结构,除留设施工后浇带外,还应采取其他构造加强措施,如加强顶层屋面的保温隔热措施,对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋,或采用预应力混凝土结构等。
对于地下室结构尽量不要设缝。有些设计人员常在高层建筑地下室.与裙房地下室之间设置沉降缝,这虽可解决两者问的沉降差异问题,但地下室设缝会带来一系列的问题,如地下窒底板和外墙在沉降缝处的节点处理非常复杂,施工困难,易出现渗漏水等质量问题,另外还常会导致高层部分的基础有效埋深不足。因此,笔者认为对地下室结构宜尽量不设缝,而采取其他技术措施来解决差异沉降问题,如采用桩基,使绝对沉降和差异沉降控制在允许范闱内,或在主裙楼之间留设施上后浇带,待主楼封顶后再连成整体。
三地基基础设计方面
⑴对基础的选型或施工的可行性考虑不够充分。如某高层建筑,设计时采用大直径钻孔灌注桩,桩尖穿越6~8m的卵石层进入中风化岩1倍桩径。按照现有的施工条件,桩尖穿越较厚的卵石层十分困难,成孔质量也很难保证,如果根据附近相似地质条件的工程经验,以卵石层为持力层,并在桩端进入卵石层一定深度后进行桩底注浆,同样能达到提高单桩承载力、减小桩基沉降的目的。
⑵高层建筑基础有效埋置深度不足。在工程设计时,设计人员往往容易忽视规范的相关规定。如某高层建筑30层,H=106m,地下1层,设计采用桩基,筏板基础埋深为5.5m,不满足《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》(JCJ6―99)第4.0.2条中关于桩筏基础的埋置深度(不计桩长)不宜小于建筑物高度的1/18的要求,该基础的埋深应不小于H/18=5.9m。有些工程主楼为高层。裙房为多层,两者之间用沉降缝断开,使主楼地下室在沉降缝一侧没有可靠的侧限。高层建筑规范规定,基础有效埋深应从具有可靠侧限的地面算起,而在工程设计中,设计人员往往容易忽略”可靠侧限”这一蘑要因素。
2工程概况
某大厦位于浙江省乐清市清远路与双雁路的交叉路口处.大厦总建筑面积16733m2.大厦平面呈L形,长边45m,短边20m,宽17m.大厦分主楼和附楼两部分.地面以下主楼两层,附楼一层.地面以上主楼18层,附楼5层,1-5层为移动电话公司用房,1-5层高4.5m,6-18层为住宅,层高均为3m,其中19层机房、20层屋顶水箱部分缩进,形成露台.主楼设两台电梯和一座楼梯,楼梯可通至主楼屋顶.楼梯顶部设容积为50m3的水箱,电梯井筒顶部设机房.主楼高度58.5m.附楼1-5层为商场,主楼2-4层为办公用房,附楼屋顶设屋顶花园和公共娱乐休闲场所.附楼设楼梯两座,可通至附楼屋顶.地下1层设停车场,层高3.5m.地下2层设水池、发电机房、空调机房等,层高3.5m.总平面布置图如图3所示.
3结构设计
3.1基本设计资料
建筑物抗震设防重要性类别为丙类,建筑结构安全等级为二级,结构重要性系数γ0=1.0.根据《工程地质勘察报告》,地面以下15m为淤泥,属软弱土,地面至坚硬土顶面的距离约35m,即场地覆盖层厚度为35m,建筑场地类别为Ⅲ类,属不利地段.该地区地震基本烈度为7度,因此建筑物抗震设防烈度为7度.大厦框架结构抗震等级为三级,剪力墙抗震等级为二级.
3.2结构选型与布置
考虑到场地土为软弱土,为增加结构刚度,减少延性,大厦主体采用框架-剪力墙结构,剪力墙设在主楼中心,楼梯及电梯井四周,以提高大楼重要部位强度及安全性.主、附楼之间,考虑到地下水位高,留缝较难处理,基础采用厚板桩筏,主、附楼之间不设缝,先留出后浇带(宽1000mm,包括地下室底板及边墙),待主楼施工完毕、沉降基本稳定,两者再连为整体.预留后浇带时,钢筋不断,后浇带的混凝土强度等级C35.后浇带预留在主楼与附楼之间,靠附楼侧2m处.大楼高宽比为3.69,小于5;大楼主体埋深7米,大于1/15H=4米;柱的截面尺寸,主要由轴压比进行控制;梁的截面尺寸,主要由计算结果进行控制;地面以下淤泥较厚,承载能力低,因此采用桩筏基础,施作钢筋砼预制方桩.
3.3荷载标准值
恒载分为楼面均布恒载一级梁上线性分布恒载.楼板结构自重作为外部荷载手工输入程序计算.梁、柱及砼墙体自重,可设定参数由程序计算.限于篇幅,恒载值未列出,可依据规范查询.地震荷载本建筑抗震设防重要性类别为丙类,按7度抗震设防,Ⅲ类场地上的高层建筑,按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)[6]第3.3条规定,必须计算地震作用.考虑两个方向的地震作用,且结构质量和刚度分布明显不对称,因而需计入双向水平地震作用下的扭转影响.风荷载根据《建筑结构荷载设计规范》(GB50009-2012)[7]的规定,基本风压值W0=0.55kN/m2,基本风压值得调整系数为1.1,调整后的基本风压值W0=0.61kN/m2.建筑物所在地的地面粗糙度为B类,即中小城镇.风载体型系数μs取1.4,风压高度变化系数及风振系数由程序自动计算.结构整体座标与风力作用方向的夹角为49.97°,考虑两个方向的风力作用.
3.4结构设计计算
结构计算,采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的系列软件.用PMCAD建立结构模型,运用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件TAT进行上部结构计算,运用基础CAD软件JCCAD进行基础底板计算及桩基验算,并运用该系列软件绘制施工图.考虑到地基土为软弱土,对结构的嵌固作用不大,因此,取地下一层地面为结构嵌固端,其四周的混凝土墙,作为一种安全储备,不参加结构计算;屋顶的机房、水箱层,计算求得的水平地震作用应增大,但不下传;地震作用采用振型分解反应谱法计算,振型个数12个.程序自动模拟施工过程,恒载逐层加载,活载一次加载.用TAT计算时,活载满布且一次计算的结果,常比活载可能不利布置的实际情况小很多.因此,按恒、活载分开计算,考虑活载不利布置.活载的折减对基础设计有利.如果活载不折减,可能导致因桩数过多,而造成基础施工十分困难.梁面活载折减系数按规范要求,由计算机程序自动执行.柱、墙活载折减系数取法按荷载规范要求执行,可进行人机交互控制,修改各层活载折减系数.只对以柱、墙为支座的主梁调幅,调幅系数0.85,梁跨中正弯矩放大系数取1.2.高层建筑中,柱的截面尺寸往往较大,而梁的计算长度是从中到中的轴线距离,这样在柱端的弯矩已算到了柱中心,而往往偏大.可以考虑适当折减梁端弯矩,修正后的梁端弯矩不小于原弯矩的2/3.由于连梁两端刚度、剪力大,很可能会出现超筋情况.剪力墙的承载能力往往较高,连梁进入塑性状态后,允许其卸载给剪力墙,连梁刚度折减系数取0.7,梁扭转刚度折减系数取0.4.
4计算结果分析
4.1结构自振周期分析
结构前3个自振周期计算结果如表2所示,计算结果显示,结构的前3个自振周期(T1-T3)在正常范围内,没有异常.计算结果显示,结构x、y方向的前三个振型曲线连续、光滑,没有出现突然的转折点或不规则凹凸,表明结构竖向刚度变化较为均匀,设计指标符合要求.
4.2位移计算结果
通过对结构在水平载荷(地震荷载、风荷载)控制作用下的位移进行计算,得到各楼层x方向的节点最大水平位移结果如表3、表4所示,表中:Floor为层号;Node为x向累积位移最大节点号;DX为x向累积最大位移(mm);node为x向层间位移最大节点号;dx为x向层间最大位移(mm);dx/h为x向最大位移角;h为层间高(m).表3、表4的结构位移计算结果表明,在地震作用或风荷载的作用下,楼层的位移基本上是连续变化的,无明显的突变和折点,位移曲线为反S形曲线,表明结构布置较为合理可行.此外,在风荷载作用下,楼层层间位移与层高之比d/h<1/900,结构顶点位移与总高度之比D/H<1/950,均满足规范要求.
近年来,随着科技水平的不断提升,我国建筑工程质量总体水平有了较大提高,但存在的问题仍然不少。在施工中由于各种因素的影响,经常会出现这样或那样的质量问题,甚至造成质量事故,产生严重的后果。而在众多的质量事故中,温度变化引起的裂缝是一种典型的质量问题。因此,探讨质量控制措施与如何防治温变裂缝的产生,对于保证建筑工程建筑物的质量有着重要意义。
一、建筑结构件工程中温度变化引起裂缝的主要原因
1、建筑结构件随着温度的变化而产生变形,即通常所说的热胀冷缩。当变形受到约束时,便产生了裂缝,约束的程度越大,裂缝就越宽。
2、水泥和水所引起化学反应引起裂缝。大体积混凝土开列的主要原因之一,是由于混凝土在硬化过程中,水泥和水起化学反应,产生大量的水化热引起混凝土的温度上升,如果热量不能很快散失,内部和外部温差过大,就将产生温度应力,使结构内部受压,外部受拉。混凝土在硬化初期,只有很低的抗拉强度,如果由内外温度差引起的拉应力超过混凝土早期抗拉强度时,混凝土就要产生裂缝。
3、构件硬化成型后,在使用中,如果温度较大,构件内部温度梯度就极大,也会引起构件开裂。
4、建筑结构件浇筑、养护及拆模过程中采用不当的施工方法,从而加剧温度变化产生裂缝。
二、建筑结构件工程质量控制的一般措施
1、组织措施
组建项目监理机构,配置满足工作需要的监理人员,并在约定的时间内,总监理工程师及其他监理人员派驻工地。建立现代企业制度,建立和健全质量控制体系,加强内部管理,对监理人员进行技术管理培训,建立考核奖惩制度。确定监理机构各部门职责分工及各级监理人员权限,并报送发包人和通知承包人。组织第一次工地会议,监理例会、监理专题会议和编写会议记录分发与会各方,保障工程质量,要求或建议承包人组织一定数量高素质的民工参与建设,督促承包人做好生活后勤工作,保障工地人员健康专注地投入施工。建议或要求必包人提供便利的施工条件,确保控制工程质量。
2、管理措施
健全技术文件审核、审批制度。根据施工合同约定,由双方提交的施工技术图纸以及由承包人提交的施工组织设计及施工计划、施工进度计划等文件应经过监理机构核查、审核、审批。督促承包商严格按照设计图纸、施工规范、验收标准,工作的各种商洽必须经有关监理工程师签字后方可实施。审查主要材料、设备的质量和核定其性能,参加工程验收工作,参与工程质量事故的处理。
3、经济措施和合同措施
严格质量检验和验收,严格按照双方的合同实行严格公平、公正的奖惩措施。对经验收不合格的工场部位拒付工程款。
三、建筑结构件工程中温变裂缝质量控制的主要技术措施
1、预防热胀冷缩的措施:(1)撤去约束,允许自由的产生变形;(2)设置伸缩缝。
2、防止化学反应引起裂缝产生的措施是:(1)尽量选用低热或中热降低泥矿渣水泥、粉煤灰水泥;(2)降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在450kg/m2以下;(3)降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.60以下;(4)改善骨科级配,掺加粉煤灰或高效减少水剂等来减少水泥用量,降低水化热;(5)改善混凝土的搅拌工艺,采用”二次风冷“新工艺降低混凝土的浇筑温度;(6)在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌和物的流动性、保水性,降低水热化,推迟热峰出现的时间;(7)合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束;(8)在大体积混凝土内部设置冷却管道,通过冷水或冷气冷却,减小混凝土的内部温差;(9)加强混凝土温度的监控,及时采取冷却保护措施;(10)、加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表现缓慢冷却,在寒冷季节,混凝土两面必须采取保温措施,以防寒潮袭击。
3、预防产生比类裂缝的措施是:采用隔热(或保温)措施,尽量减少构件内部温度梯度,在配筋时应考虑温度力的影响。
4、预防结构件浇筑及养护过程产生裂缝的措施:
(1)针对建筑结构件伸缩较大的特点,浇筑混凝土时每隔30m左右设置后浇带。(2)浇筑中,下落高度不超过1.5m,混凝土不得成堆,及时出料、及时成活,以免产生离析现象,使得现浇板配料不均;严格按照操作规程进行施工,选择熟练的混凝土振捣工人,掌握好振捣时间,以保证混凝土振捣均匀、密实,避免漏振、欠振,并做好混凝土施工记录。(3) 建筑结构件混凝土浇筑成型后,应及时覆盖塑料薄膜,避免水分蒸发;浇筑1h~2h后对混凝土二次振捣,以消除收缩裂纹及表面泌水,2h~3h后进行二次压面,并适时用木抹子磨平搓毛2遍以上。(4) 建筑结构件混凝土养护时间不得少于7d,对有抗渗要求的混凝土养护时间不得少于14d;留置混凝土同条件试块,并设专人检测混凝土强度增长情况,在其强度未达到1.2Mpa时,不得在其上踩踏或安装模板及支架。(5)严格按照GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范中的强度要求确定模板拆除时间,拆模时要轻拿轻放,不得对楼层形成冲击荷载,拆除的模板和支架要分散堆放并及时清运。
四、建筑结构件工程质量控制的保证措施
1、质量的事前控制
审核由发包人提供的各种工程资料。检查场内道路、供水、供电等施工辅助设施的准备。审核承包人中标后的施工组织设计、施工措施计划等技术文件。明确质量要求,掌握和熟悉质量控制的技术依据。参与承包人对发包人提供的测量基准点复核情况,并督促承包人在此基础上完成施工测量控制网的布设及施工区原地形图的测绘。严格审核工程开工应具备的各项条件,并审批开工申请。
2、质量的事中控制
施工工艺过程质量控制,采用现场检查、查阅施工记录以及材料和构配件、监督试验、见证取样,按照旁站方案进行旁站、及时对承包人可能影响工程质量的施工方法以及各种违章作业行为发出调整、制止、整顿直至停止施工批示。发现承包人使用的材料、构配件、工程设备等原因可能导致工程质量不合格或千万事故时,要求承包人采取措施纠正。发现施工环境可能影响工程质量时,应批示承包人采取有效的防范措施。坚持上道工序不检查不准进行下道工序的原则。上道工序完成后,先由施工单位进行自检、专职检,认为合格后再通知现场监理工程师或其他代表到现场会同检验。检验合格后签署认可,方能进行下道工序。隐蔽工程检查验收,隐蔽工程完成后,先由施工单位自检、专职检,初难合格后填报隐蔽工程验收单,报告现场监理工程师检查验收。分项、分部工程验收。应对施工过程中出现的质量问题,以及处理措施或遗漏问题进行详细的记录和拍照,保存好照片等相差资料。工程质量事故处理,质量事故原因、责任的分析--质量事故处理措施的研究确定及处理效果的检查。
3、质量的事后控制
事后严肃把关,对于质量控制要点、要害部位或质量有疑问的部位进行事后复检。严格按照质量评判标准对单元、分部、单位工程组织验收认证。实行质量保证金制度,让“制造”者跟踪一段时间的质量保证,完善其缺陷服务责任。在一定的时间内,尽量让工程在设计负载条件下运行后,再对整个工程组织验收。
为了确保建筑结构件工程质量,工程管理者应讲究质量控制的措施,实行事前控制与事后控制。而典型质量问题――温变裂缝则应采取具体的控制措施,以防治因裂缝产生质量事故的发生。
参考文献:
[1]高等学校试用教材.建筑材料,1985.
Abstract: As a comprehensive and strong systematic content, the selection decision-making of high-rise building structures in civil engineering project occupies an extremely important position. This paper will combine with many years of practical experience; provide a simple exposition of civil engineering in high-rise buildings for selection of structural factors, for reference.Key words: civil engineering; high-rise buildings; structure selection;influencing factors
中图分类号:TU3文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)06-0020-02
高层建筑以其占地面积较小,高层空间利用率较高的优势,有效的缓解了目前城市土地资源紧张与城市人口压力逐年加大之间的矛盾,使其迅速成为现今建筑工程设计与施工建造的首选类型。就我国目前而言,高层建筑主要用于住宅、宾馆、办公写字楼、以及综合性商业设施等用途中,由于其对高层建筑的使用功能性的要求不同,使其在对于建筑物的内部结构选型中存在着一定的差异性。在高层住宅的建筑工程项目中,由于其对于功能具有空间较小、分隔墙体较多、各层布局基本相同的特殊要求,在结构的选择时就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构,此外除了应考虑各组成部分各自适用的结构体系以外,选型中还要考虑两种体系组合的效果是否最佳因为当建筑物包括不止一个主要结构时,它们之间必然存在一定的横向联系,分别对每一结构优化所拼凑而成的整个建筑结构不一定最优,故结构选型应从整个工程系统,即主要结构的集合出发进行全局优化决策根据工程的具体情况和条件正确解决结构体系的选型问题。
1工民建筑物的基本要求
1.1美观功能要求
结构是构成建筑艺术形象的重要因素通常人们比较强调结构型式适应建筑造型上的美观性要求,而易于忽视另一方面,即结构本身的美学效应。结构自身也富有美学表现力,为了达到安全与坚固的目的,各种结构体系都是由构件按一定的规律组成的,这种规律性的东西本身就具有装饰效果,结构选型的参与者、建筑师们必须注意发挥这种表现力和利用这种装饰结果自然地显示结构,结构型式与建筑的空间艺术形象融合起来使两者成为统一体。
1.2结构受力合理性
因为各种结构体系有各自的受力特征,比如在抗风能力、抗震能力整体刚度等各方面各不相同,而选型必须保证结构体系的受力合理,所以要根据力学上的要求认真比较各种结构体系优缺点,挑选出能入围的几个结构体系,然后再结合其它影响因素作分析,做筛选结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理破坏机制合理等等。它受环境条件诸如基本风压、设防烈度等影响,而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同。
1.3综合考虑不同结构方案对建筑物造价的影响
某些结构材料单价较高但可能给建筑物整体造价带来好处,结构材料对选型的影响下文将展开论述。例如某市三多里高层住宅地面以上15层、局部16层,层高2.7m建筑。总高度44.2m为板-柱框架剪力墙体系,采用陶粒混凝土。预制大楼板内外填充墙分别采用100mm及200mm厚的加气混凝土彻块,每层平均重量仅为8.31kN/平方米而一般框架-剪力墙体系的高层住宅每层平均重量约为12~13kN/平方米,因此该高层建筑采用天然地基箱形基础,而同期建造的另一幢15层高层住宅,为内浇外挂剪力墙体系,采用柱箱复合基础15层高层住宅采用天然地基,在某市是仅有的一幢,是一个成功的工程实践。
1.4结构全寿命期费用
在进行结构方案的经济分析时,通常考虑的是一次性投资费用,这是不够全面的。一幢建筑物在其整个使用寿命期内,一般为50年,还会发生其它费用,如结构的一般维护维修费用、灾后的重建费用等等,而这些费用的数额往往也是不容忽视的。在进行结构选型决策时也应予以考虑。例如对于一幢高层建筑如果结构方案采用钢结构,则由于钢材易于锈蚀在整个建筑物投入使用后,必须对钢结构构件进行定期的防锈蚀处理和维护,从建筑的整个使用寿命期来看这一笔维护费用的数额是巨大的但如果结构方案采用钢筋混凝土结构则基本上不需要对结构构件进行维护。从建筑的整个使用寿命期来看,就基本上不存在发生于结构构件的维护费用,当对类似的高层建筑进行结构方案的选择时就要综合考虑权衡各方面利弊从结构的全寿命期,来进行综合经济分析才能得出令人满意的决策结论。
2施工水平对高层建筑结构选型的影响建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响。正是大型起重机械及各种建筑机械例如混凝土泵,相继问世才使高层建筑的各种结构型式成为现实,施工水平对建筑结构型式的影响表现在以下两个方面:
一方面,施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,将给工程建设带来困难。例如选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量,否则将给工程质量带来严重影响。如果决策人员在结构选型时考虑不周也将会给施工单位带来不必要的困难。因此选型时有关设计人员应多与施工单位人员沟通,共同磋商解决选型中出现的矛盾。
另一方面,选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件,同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺不仅影响材料消耗,劳动力工期施工工期的影响已经在经济因素中分析及造价等技术经济指标,而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施。所以,在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。
3建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响
随着科学技术的发展,新的结构材料如高强砼、轻骨料砼、复合材料中的钢管砼、钢纤维砼等等不断诞生,新的结构材料促使传统结构型式发生变革,新的结构型式产生,从而不可避免地给结构选型问题带来深刻影响。众所周知在传统的建筑材料中,钢材符合轻质又高强的条件,在国外高层建筑中很多采用钢结构体系,鉴于我国国情和条件,绝大部分高层建筑都采用钢筋砼结构体系,且一般都采用普通钢筋砼、混凝土及钢材的强度等级不高,建筑物的自重一般平均在12~17kN/平方米。据统计,在我国已建成的高层建筑中,自重小于12kN/平方米的只占22%。而大于14kN/平方米的占46%,总的来说,自重偏大给设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标带来较多不利影响因此在考虑了材料的供应状况的前提条件下,优先选用能减轻建筑物自重的结构材料是很有必要的。减轻建筑物自重给整个高层建筑带来的效益有:
3.1有利于减小结构截面节约建筑材料尤其对于高层建筑下部楼层的柱子影响更大。
3.2有利于减小基础投资据统计在软土地基地区基础的造价约占土建总投资的25%左右。例如:某市桩箱型基础约占28%,随着目前地下室越来越深,这个比例有加大的趋势,所以减轻高层建筑自重对减少软土地基地区高层建筑基础投资有重大意义。
4结语
综上所述,在实际工作中,结构设计人员往往由于未能深入了解结构选型的各个影响因素及其相互关系,从而造成结构选型决策的种种失误影响结构选型决策的因素主要体现在建筑物的功能要求,结构受力合理性经济因素的制约等多个方面,所有的这些确定性的和非确定性的因素都或多或少对结构选型产生影响,在某些情况,不为人们重视甚至被忽略的一些因素往往起着决定性的作用。因此,在结构选型决策工作中应该综合考虑各种决策影响因素的作用特点和对决策结果的影响度,并将它们综合协调统一起来,这就涉及到高层建筑选型决策方法的合理选择问题。
参考文献
在我国城市建设正在如火如荼的开展,城市建设的一个重要标志就在于城市建筑的高速发展,现代城市高楼大厦已经是一个极为重要的体现,但是城市建筑的发展还需要解决许多的问题,尤其是在我国地域差异较大,人文特征有别的国家,如何进行有效的土木工程建筑结构设计,为人们提供舒适可行的安居环境,是建筑企业或者机构需要重点思考的方面,这也是保障其发展的一个前提。其实经过几十年的发展,我国土木工程建设结构设计水平和能力已经得到了极大提升,但是囿于多种方面的原因,其中存在的问题还需要我们进行深入的剖析解决。
一、我国土木工程建筑结构设计中存在的问题分析
从我国近些年土木工程建筑结构设计的发展来看,城市建筑水平已经得到极大提升,建筑工程设计也开始多样化,并且在实际的工作中较为注重对于人们生活质量要求的相关问题,但是具体分析来看,我国土木工程建筑结构设计存在的问题也是有的,而且这些问题体现在多个方面,需要引起设计者和相关管理者的关注。
1.土木工程建筑结构的牢固性有待提高
众所周知一个建筑工程最为主要的就是要保障具有牢固性,这不仅仅体现在建筑物的安全和稳定,更主要的是对于居住者的一种安全保障,引起要切实做好牢固性的管理工作。载现代社会的土木工程建筑结构设计中,如何做好工程牢固性的相关工作逐渐成为一个较为重要且必须思考的问题。但是我国土木工程建筑结构设计中对于这一问题的解决力度还不够,其中存在的一些安全隐患问题并没有切实的解决。在土木工程建设结构设计中,虽然表面上没有任何问题,但是一旦出现自然灾害,比如地震、火灾等都有可能对于建筑物造成巨大的冲击,致使建筑结构发生一定的变化,对人们的生活安全造成严重影响,这些问题都是在土木工程建筑结构设计过程中没有做好地基工作。比如在我国2008年发生的汶川大地震造成众多房屋、桥梁等出现坍塌的情况,都是因为没有做好工程牢固性的保障工作。
2.构造柱和承重柱的区分问题
土木工程砖混结构建筑的构造柱和梁配合设计,能够起到良好的防止墙体断裂的情况,是一种重要的保障措施,更是对居住者生命财产进行保障的重要基础,但是在现实的工作中,一些土木工程建筑结构设计人员没有清晰的认识到两者的区别,尤其是没有分清楚构造柱和承重柱的概念,将承重柱的设计方法直接套用到构造柱设计当中,没有为构造柱设置基础。因此,难以抵抗地震的震动强度,从而导致结构裂缝、沉降等,甚至引起建筑物倒塌。另外。为了方便分析承重柱受力,将其截面面积设计得太小。这样在外力的作用下,柱体和梁体就会出现开裂问题。
3.缺乏对环境因素的考虑
前面已经提到,我国是一个地域差异较大的国家,每一个地区都具有自身的特征,不仅仅是居民对于建筑的需求,更主要的是建筑结构设计中的一些需求问题,比如地域环境对于建筑结构设计的影响,在我国东西南北土质、水质、文化等因素差别比较大,比如在潮湿度方面,南方比北方较为潮湿,那么如果在土木工程建筑结构设计过程中不能进行有效的考虑,而采用同样的建筑结构设计理念,在建筑材料的使用方面没有区别,那么在建筑物的使用过程中必定会出现一些问题。
二、土木工程建筑结构设计问题的有效改进措施
作为土木工程建筑结构的设计人员,在进行相关设计工作的过程中必须主动进行实地调研,不断 提高自身的设计水平,尤其是对于上述提到的一些问题必须进行及时的改正,提高认识,全面提高建筑结构的设计水平,保障工程的质量和人民群众的生命财产安全。
1.全面做好牢固性设计工作
前面对于牢固性设计存在的问题进行了详细的分析,因此作为设计人员在未来设计的过程中必须充分重视这一问题,第一个方面是做好内力组合设计工作。内力组合是土木工程结构承载力抗震设计的要点,它要求在调整承载力抗震系数的基础上设计。工程结构抗震设计要求材料强度的设计值应大于没有考虑抗震要求时的材料强度设计值。如果采用非抗震设计的材料强度设计值进行计算,则抗震设计需要对承载力抗震的系数进行调整。通过综合受弯梁、偏压柱、受剪等的系数调整,提高结构的承载能力;两一个方面是做好板设计和配筋。板设计和配筋的结构设计,要分析板长边和短边的长度。如果长度差距< 2mm,则适合采用双向板计算的方式设计;
如果两者的长度差距在2 ~ 3mm 之间,则适合沿着短边的受力单向板进行计算,并将足够的构造钢筋布置在长边位置。根据工程结构板的具体大小,可按照弹性的方法计算。对于连续双向板跨中的最大弯矩计算,要求根据荷载分布的具体情况,对满布荷载进行分解和间隔进行布置。
2.充分考虑环境的因素
针对我国建筑结构设计中存在对于环境因素认识不足的问题,在以后的设计中,我国的设计人员必须及时提高认识,对于环境问题进行解决,首先是要认清楚当地的实际土质,土质环境决定了建筑物的稳定程度,也就是要求这些设计人员在设计的过程中对当地的土质情况进行充分的考察了解,如果在土质较为疏松的地域进行建筑,就比考虑进一步进行加固的问题;其次是做好天气等问题的考察,在我国南北方的雨水差异较大,因此要根据这些区别进行不同的建筑设计,比如在南方,雨水较多,那么在进行建筑结构设计中要充分考虑有效防水、防潮的问题,避免因雨水过多而影响建筑物的质量;最后是要区别地域人文环境,我国是一个地域广阔,多民族的国家,每个地区和民族在发展的过程中都有独特的风格,因此建筑结构设计也要充分考虑居民的需求,在设计过程中有所区别。
结语