摘要:民用建筑的结构设计是一个复杂的设计过程,其中存在的问题涉及到方方面面,要解决好这些问题就需要具备丰富的设计经验和扎实的理论知识做指导,并且秉着认真负责的态度和创新精神投入工作中。设计人员应该充分重视民用建筑结构设计中的安全性和经济性提升。在切实理解和把握单一提高结构设计安全性或经济性的基本方法后,还应该特别注重安全性和经济性的和谐统一,以促进结构设计的科学可持续发展进程。
前言
在不断发展的经济带动之下,我国的建筑行业也发展得越来越好,尤其是日益增多的民用建筑大量的投入和应用到人民的生产生活之中,给其结构设计提出更高要求。由于民用建筑与人们的生活有着密切的联系,因此,民用建筑的质量直接影响到人们的生产及生活安全。作为建筑项目的重要环节,民用建筑结构设计的重要性也就不言而喻,在进行民用建筑的结构设计时,应充分考虑其安全性与耐久性,同时也不可忽视实用与经济性。
1民用建筑结构设计应遵循的基本原则
民用建筑结构设计应遵循的基本原则有:(1)进行建筑物的结构设计前应对建筑物的工程特点、使用要求、地质地形以及施工技术的条件等进行仔细的研究、分析和充分的调查。同时收集齐全的结构设计要求与设计条件,并形成书面任务书。(2)民用建筑物的结构设计应严格遵循现行的标准、规范,以及国家和省市的技术政策。在此基
础上结合民用建筑工程的实际情况,综合做到安全、优质、经济与环保,并积极应用新工艺、新技术和新材料到结构设计之中。(3)结构设计中所采用的内部通用图、试用图及标准图都应是有效的版本,同时,节点和构件的选择应有必要核算过程,并根据具体的情况给予修改和补充。
2民用建筑主要采用的结构设计 2.1短肢剪力墙结构设计
短肢剪力墙指的是墙肢长度约为墙肢厚度6倍左右的一种剪力墙结构,此种民用建筑结构具有框架结构大部分优点。其剪力墙的数量以及墙肢长短主要取决于结构抗侧力需要。最常见的短肢剪力墙有十字型、L字型以及T字型,采用此种结构设计能充分与建筑平面相结合,并利用间隔的墙体位置进行灵活的布置,可选方案比较多,这也避免了同建筑使用功能之间发生矛盾。此种结构设计完善了普通剪力墙与普通框架结构的不足之处,被广大开发商、住户与建筑师所认同。
2.2预应力混凝土大板结构设计
此种结构主要是在柱子之间进行明梁的布置,楼板所采用的是预应力大板,同时将隔墙结构体系直接布置于预应力大板上。随着预应力混凝土大板结构技术的日益成熟,极大地满足了装修改造及平面设计需求,同时也使施工成本显著降低。在具体的结构设计过程中,若将预应力混凝土大板结构同预应力宽扁梁相互配合,能有效提高楼层的净高,不仅能转换结构还有利于室内环境的美化。
2.3钢结构设计
钢结构逐渐在民用建筑结构设计中推广使用,与以往的混凝土和砖混结构相对比,其具有经济效益好、性价比高以及强度高等优点。钢结构设计的应用避免了因结构跨度较大影响构件尺寸的大小,最终导致结构自重增加的问题,可自由进行大开间的布置。除此之外,采用此种结构设计可有效减轻建筑体系的自身重量,石沙的使用也自然随之减少,使基础造价降低,适用于较软的地基。总之,钢结构设计不仅有效促进了环境的可持续以及钢产业的发展,还提高了民用建筑结构的质量。
3现阶段民用建筑设计中存在的问题 3.1民用建筑设计不合理,存在安全隐患
由于现阶段建筑行业的竞争激烈,一些小规模建筑公司设计的建筑结构存在
不合理现象。例如在一些框架结构的防震和稳固上,还有墙体的的坚固程度和抗震效果,都存在严重问题,有些设计把底层建筑空间的设计不合理,结构不合理,承重性能和抗震性能都不到位,而且由于存在上层建筑抗震墙体与底层的框架梁和承重墙不对齐,或是格局不合理,常常出现建筑不稳固,年深日久,墙体和楼梯出现裂缝现象严重,存在严重的安全隐患。还有一些混凝土的结构部件的使用上,数量往往达不到要求,不符合相关的标准要求,导致建筑结构设计不合理。
3.2建筑设计达不到标准要求
由于现阶段对建筑行业的相关规划与标准还不完善,使一些工程
设计人员和建筑工程师在制作设计图纸的时候,常常不按建筑设计规范标准来设计,对施工工程中的设计图样、系统网和一切相关建筑剖面视图没有进行设计,一些重要的数据、标准没有在设计图纸上有效反映,使设计图纸表述的不详细,也不全面,使项目管理人员和具体施工人员在施工中,不能做到面面俱到,常常出现一些问题,如安全系数、防火处理、耐火性的等级以及设计工程参数和类别都没有明确标示。这些问题的发生,主要由于建筑设计人员在设计制作时没有对建筑具体问题进行考虑,或者说根本经验不足,对一些建筑结构设计概念认识不清楚),没法合理的运用一些建筑结构设计公式来计算,导致设计不合理,不达标,即为问题的严重性突出。
3.3建筑构造的设计存在问题
现阶段的建筑设计中,构造设计和地基的基础设计也存在很多问题。尤其是高层建筑中,地基的基础安全性更是建筑的重中之重。如果建筑的基础形式选择不当将直接影响建筑工程造价;还有对其施工上的操作性以及工程质量都会造成不可估量的后果,而且还有可能对周围的其他施工环境带来损害。还有当地基桩之间的距离达不到标准距离,不符合相应的具体工程施工规定标准,势必会对试桩的结果的可行性造成较大影响。而且,当桩基的桩长不够长或者根数不足,在灌注桩基的时候就可能达不到标准的土层深度,不能满足桩基的规范要求。致使整个工程在构造的设计中存在安全问题。
3.4工程材质的使用上存在问题
作为一个建筑工程师或工程设计人员,对于各种建筑材料的熟悉
和有效使用是基本前提。尤其是现代科技推动下的民用建筑设计,高层和超高层的居民住宅数量不断增多,所以在建筑材料的选用上,特别是钢材、混凝土、水泥等主要材料的选用上,更是建筑设计人员需要十分注意的问题。根据我国对于民用建筑的防震抗震有关规定和要求,在民用结构中是不可以采用两种或者两种以上的复杂结构的,因为这样会影响抗震的性能,而在实际的建筑设计中,这样情况的却屡见不鲜。
4针对解决民用建筑结构设计存在的问题的建议 4.1投入新技术,推广钢结构建筑
随着时代的发展,科技的进步,新技术的投入使建筑设计也必须做到与时俱进。新式的钢结构和钢筋混凝土结构投入建筑工程,不仅降低了建筑成本,提高了投资效益,还提高了建筑工程的质量,因此,在建筑工程中,加大新技术的投入与应用,是发展民用建筑的有效手段。
4.2推广预应力大板结构的应用
所谓预应力大板结构就是在柱基之间布置一些明梁。这种大板的使用不仅在建筑整体的稳定上有很大程度的提高,而且更大限度的提升了楼层的净高,使楼层层高获得更大的空间,这民用建筑中可以说是一个质的提高,随着预应力技术的成熟,不断被应用到建筑工程中,现在已得到广泛重视。
4.3改进耐久性设计
设计人员进行结构设计时,应根据混凝土结构构件的重要性,充
分考虑到混凝土结构构件的受力特性、设计和使用年限以及构件建构的环境类别等因素。要防止混凝土遭受冻融破坏,应合理降低其水灰比,尽可能的减少混凝土中多余的水分。特别是在冬季施工时,应掺入一定剂量的防冻剂,加强养护,防止受冻。要确保混凝土的耐久性与钢筋的粘结力,就要做好建筑结构对环境要求规范下的最小混凝土保护层厚度。当对结构设计工作寿命有更高要求时,混凝土保护层厚度设计应结合钢筋表面防护进行,并做好养护等措施。另外,通过减小水灰比和保证水泥用量提高混凝土的密实性,从而延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀现象的发生。再次,裂缝出现加速了混凝土碳化也使得钢筋产生锈蚀,为了确保混凝土结构的耐久性,必须对结构构件所处环境类别、钢筋对腐蚀的敏感性以及荷载作用、时间等进行严格的控制,从而达到对裂缝发生和控制的目的。进行钢筋选用时,要衡量钢筋的强度价格比,而不应简单只对钢筋价格进行对比。强度高的钢筋经济性能更佳优越,不仅大大减少配筋率和配筋量以及减少了钢筋在加工、运输以及施工各环节的附加费用。
5民用建筑结构设计注意点
首先,许多民用建筑纷纷出现抗震的结构不利以及规则性差、楼层错差等问题,因此在材料选用上应尽量选用钢骨混凝土或钢管混凝土结构,从而使柱基断面尺寸减少,达到防震效果。对于楼层稍高的民用建筑,为了使抗震效果符合规定要求,防止楼板出现开洞及结构不规则的现象,应避免采用复杂的结构设计。
其次,结构设计要与建筑专业紧密配合,对于建筑层高的尺寸、
进深、所选构件的类型以及建筑开间等尽可能的减少型号。同时,钢筋规格也不易过多,以免给建筑现场的施工带来不便。进行结构设计时充分考虑建筑材料燃烧性及建筑物耐火等级,并依据相关防火设计的规范,选取合适的构件材料。
再次,应用于结构设计中的新材料和新技术应该是经过专门检测机构试验过,并且需要有关的部门审定审定后才能投入使用。并制定相应的岗位责任制来约束建筑结构设计的技术执行,将责任落实到具体的人员,提高结构设计人员责任感,保证设计的准确性与合理性。
6结语
综上所述,民用建筑的结构设计是一个复杂的设计过程,其中存在的问题涉及到方方面面,要解决好这些问题就需要具备丰富的设计经验和扎实的理论知识做指导,并且秉着认真负责的态度和创新精神投入工作中。设计人员应该充分重视民用建筑结构设计中的安全性和经济性提升。在切实理解和把握单一提高结构设计安全性或经济性的基本方法后,还应该特别注重安全性和经济性的和谐统一,以促进结构设计的科学可持续发展进程。就具体而言,提高结构安全性和经济性的理论思路是把握结构设计管理和结构设计过程两个层面,做到管理上的科学,杜绝不必要的管理不到位、管理混乱,抑或管理过剩而引起安全性与经济性的损失,同时做到设计过程中各要素的切实把握,避免不必要甚至不科学的设计细节,加大设计过程的创新力度。此外,通过对结构设计安全性和经济性理论研究的推进,建立安全性和经济性的协调度数据库,提取出最优协调度,也对全面提升结构设
计的安全性和经济性有重要促进作用,从而提高我国民用建筑的结构设计水平,将建筑质量提升到一个新的阶段,使得我国的民用建筑在结构设计上更加科学合理、安全规范。
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