结构设计中应注意的问题思考
2013-04-29郑广特
郑广特
摘 要:随着近几十年来我国经济水平的提升,各地区的城市化进程也在不断加快,客观上给建筑业的良好发展带来了新的契机。建筑工程首重质量,这对结构设计师来说也提出了更高的要求,结构设计师应该注重结构设计的合理性和实用性,本文简单介绍目前结构设计过程中容易出错的一些问题,以及相关的解决方案,仅供广大结构设计者参考。
关键词:建筑;结构设计;问题;思考
经济水平的提升带动着各行各业的发展,建筑业因关系到人们日常居住与生活,在建筑规模上和建筑速度上都有了较快的发展。为了保证建筑工程的质量,建筑的结构设计工作应该引起建筑行业的重视,建筑的结构设计是系统的工程,设计师在进行结构设计时,应该明确结构设计的原则,以严肃认真的态度解决结构设计中容易出现的问题。
一、结构设计的主要内容以及设计原则
建筑物有多种建筑形式,也有多种分类方法,不同的建筑在结构设计上有不同的侧重点,设计过程中容易出现的问题也有所不同。总体上来说,建筑的结构设计过程则包括结构体系的确定,结构的分析,构件的设计,以及施工图的绘制这四个步骤,无论是侧重于哪一个设计重点,所进行的设计步骤都要包括这四个环节,以保证结构设计过程能给予后续的施工过程有效的指导。
结构设计的根本原则包括三个方面,安全性、经济性、以及易于施工,优秀的结构设计应该最大程度满足这三个方面的要求,寻找到这三个方面的最优融合方案,以实现结构设计的优化。在建筑结构的计算过程中,不仅需要对结构进行承载力极限状态的计算,也应该特别注意正常使用极限状态的计算。对承载力极限状态的计算自然无需赘言,结构设计师在设计的过程中常常忽略了挠度或裂缝等正常使用极限状态的计算,导致结构使用中出现了本可避免的裂缝,虽其承载力可满足要求,但对于使用者来说却是难以回避的大问题。
二、做好结构设计工作,保证建筑工程的质量
在建筑业得到快速发展的当今时代,所有的建筑从业者有了更大的舞台,当然也就意味着更大的责任。对于结构设计者来说,建筑工程的质量是重中之重,新时期的结构设计者应该秉承结构设计业的良好传统,以最大的责任心来做好设计工作,保证建设工程的质量。
(一)优化结构设计,提高施工图纸的质量
建筑工程的质量控制包括许多方面,作为结构设计师,所能做的可以说没有在施工工地一线的建设者做的多,但是却是最重要的第一步。图纸上的一个小错误,在施工过程中也可能不断的累积成为大问题。图纸表达清晰,有条理,平剖面结合,详细不错漏,更高质量的图纸能保证施工的质量更加易于控制。
(二)注重施工过程中参与,使设计成为现实
结构设计师的工作起于设计,但不应仅仅止于设计。在施工的过程中,结构设计师应与施工现场建立更多的联系,解决现场施工中的图纸疑问。一个建筑项目,无论大小,都是一个系统的工程,出现错漏在所难免,结构设计师应及时的发现,及时更改。另外,结构设计师还应该熟练的掌握结构的构造要求,在施工现场的验收过程中才能成竹于胸,及时纠正施工人员的错误之处。方能在施工过程中保证工程的质量,使纸面上的设计成为现实。
三、目前结构设计中应该注意的问题
根据结构设计的原则,设计师在进行建筑结构的设计时,还有许多需要注意的设计细节,根据工程设计人员的技术水平的差异,需要注意的设计问题也有较大的区别,设计人员不能简单套用其他方案的设计数据。笔者结合自己的设计经验,试列举几个结构设计中需注意的问题:
(一) 注重水,电,暖通专业对结构的影响
结构设计师在设计过程中,一般都会特别注意与建筑专业的对口衔接,这一
般均能得到保证。除此之外,还应特别注意与各设备专业的衔接。设备专业图纸的各种管线,开洞的位置及大小,作为结构设计师应该全面了解,并评估对结构的影响,在图纸中详细表达针对设备完善各种构造措施,以保证结构的整体性能不受影响。例如,某些板内布满各种管线(如电梯前室),假如不考虑这个因素,按正常设计的板在实际使用中则往往会出现裂缝,所以,在设计中不能仅仅按照受力的要求来设计,而应加大板厚及配筋。
(二) 对电算结果不加以判断直接采用
当前各种结构设计软件层出不穷,大大的方便了结构设计师的工作。不同的软件计算结果往往差异很大,即使是同一软件,一个小小的参数的差别亦可能造成千差万别。软件亦不可能是完美的,或多或少存在着一些不合理或者不符合规范的地方。假如设计师不自己加以判断,重新复核,则结构必然存在不合理之处。以目前最常用的PKPM软件为例,为保证框架结构的强柱弱梁,不同抗震等级的框架柱柱端弯矩必须乘以不同的放大系数。但根据文献2中6.2.1条,顶层柱及轴压比<0.15的柱则不需放大。PKPM软件则无法体现这一点,故其电算配筋会偏大。不注意到这一点,只看电算结果则会使结构不经济。
(三) 重视地下室结构与上部结构设计的异同
当前大多数高层建筑均有地下室,一方面是建筑功能的需要,另一方面也是
结构设计的需要,只有埋置深度符合规范的要求才能保证地面建筑物的刚度达到设计要求。地下室结构由于其特殊性,不能与上部结构设计采用同一种设计准则。例如,地下室由于整体埋置与地下,一般应对裂缝的控制有更高的要求,在高强度的防水混凝土中加入外加剂,保证在混凝土收缩的过程中减少裂缝的产生;再如,地下室顶板往往是作为高层建筑的嵌固端,地下室的面积越大,顶板的板厚,板配筋率,混凝土强度都必须有更严格的要求。
(四) 梁设计时的弯矩调幅问题
梁设计中的弯矩调幅法是考虑塑性内力重分布方法中的一种,其主要目的有二:一是减少节点部位钢筋数量,方便施工;二是充分发挥结构潜力。但结构设计师切忌在设计时对梁不加区别的盲目调幅。由于钢筋混凝土构件在内力重分布过程中形成的塑性铰为单向铰,对于承受动力荷载和重复荷载的构件可能产生反向弯矩,故只能对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅,对于抗震设计的梁,必须向对竖向荷载作用下弯矩先调幅后再与地震作用组合。另外,弯矩调幅必须满足裂缝和挠度等正常使用状态下的相关规定。
结 语:
当今时代,建筑业发展形势大好,结构设计师应该抓住机遇,努力提高设计的合理性,提供出高质量的施工图纸以应付当前社会对结构设计提出的高要求。同时,要善于对以往的工程进行反思,不断优化改进设计方法,争取设计出更加经济合理的结构。
参考资料:
[1] GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].
[2] JGJ 3-2010,高层建筑混凝土技术规程[S].
[3] 刘成波.浅议混凝土结构电算结果整体合理性的判断[J].山西建筑,2011,(12).
[4] 杨华越.高层建筑地下室结构设计中要注意问题[J].城市建设理论研究,2012,(11).