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簡述建筑結構概念賞析八篇

發布時間:2023-07-25 16:50:11

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簡述建筑結構概念

第1篇

關鍵詞:建筑結構概念設計;結構設計

概念設計的宗旨是在特定的建筑空間及環境條件下, 用整體概念來考慮結構的總體方案, 并能有意識地發揮和利用結構總體系和各基本分體系之間的力學特性與關系。建筑物是一個整體空間結構, 各種構件以相當復雜的方式共同工作, 并不是脫離總的結構體系的單獨構件。作為結構工程師, 不應過度依賴計算機和盲目照搬規范, 應把概念設計應用到實際工作中去。

1概念設計的定義

結構設計分為理論和概念設計。理論設計是結構工程師根據計算理論和規范, 在對結構進行計算模型的假設及受力狀態的假定的前提下, 對結構進行計算分析, 得出數據式的結果, 然后利用結果進行設計。概念設計是指不經數值計算, 尤其在一些難以做出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中, 依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想, 從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。

在建筑設計的方案階段, 從總體出發, 采用概念性近似計算方法, 能迅速、有效地對結構體系進行構思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差, 但概念清楚、定性準確、手算簡單快捷, 能很快選擇出最佳方案, 具有較好的經濟、可靠性能, 同時也是施工圖設計階段判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

2概念設計的意義

概念設計的應用面非常廣泛,幾乎蘊含了所有的結構設計。在不確定因素多、受力狀況變化較大的抗震設計、高層建筑設計、基礎設計中, 概念設計的應用尤顯重要和突出。

概念設計的重要性, 主要體現在三方面:一是因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性。為了彌補計算理論的缺陷, 或實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計, 都需要用概念設計來滿足結構設計的目的。二是由于在方案設計階段, 初步設計過程是不能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念, 選擇效果最好、造價最低的結構方案。概念設計在設計人員中提得比較多, 但往往被人們片面地理解, 認為其主要是用于一些大的原則, 如確定結構方案、結構布置等。其實, 在設計中任何地方都離不開科學的概念作指導。三是由于計算機計算結果的高精度, 容易給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解, 過分地依賴于計算機和設計軟件, 進行習慣性、傳統的結構設計, 對計算結果明顯不合理、甚至錯誤的地方不能及時發現, 使許多的建筑結構留下安全隱患因此, 概念設計在結構設計中具有重要的地位。

3 概念設計的一般原則

3.1合理選擇結構方案, 形成良好結構體系

一個成功的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案,即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。必須對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析, 并與建筑、水、電等專業充分比商, 在此基礎上進行結構選型, 確定結構方案, 必要時還應進行多方案比較,擇優選用。

要形成良好的結構體系, 要求結構構件在承載能力極限狀態下能共同受力、共同變形、協同工作, 有相同的耐久性, 同時達到極限狀態。還要正確處理基礎與上部結構之間的關系, 必須把基礎與上部結構視為一個有機的整體, 不能把二者割裂開來。

3.2恰當選用計算簡圖, 正確分析計算結果

結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的, 計算簡圖選用不當而導致結構安全事故屢有發生, 因此選擇恰當的計算簡圖是確保結構安全的重要條件。計算簡圖應有相應的構造措施來保證。

由于軟件種類繁多, 不同軟件往往會導致不同的計算結果, 加之由于程序與結構某處實際情況不相符合、或人工輸入有誤、或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果, 因此工程師的知識、經驗是不可缺少的, 工程師應全面了解程序的適用范圍、技術條件等, 認真分析計算結果, 慎重校核, 做出合理判斷, 不可迷信電腦。

4概念設計的應用

4.1抗震概念設計

地震具有難以把握的復雜性和動態變化的特點, 要準確地預見建筑物所遭遇的地震特性及詳細參數, 是難以做到的。只有輔以準確的概念設計, 在宏觀上對抗震結構進行控制,正確分析計算結果, 合理地對薄弱環節采取構造加強措施,才能在經濟合理的前提下, 設計出抗震性能優良的建筑。為了保證建筑具有足夠的抗震能力, 通過概念設計從宏觀上控制結構的抗震性能應充分考慮以下環節:①選擇對抗震有利的場地及地基, 避免地面變形的直接危害, 采取措施保證地基的穩定性。②進行合理的基礎設計, 同一結構單元不宜設置在性質不同的地基土上, 不宜采用不同的基礎形式, 設計時宜最大限度地發揮地基的潛力。③建筑物的體型應力求簡單、規則、對稱, 質量和剛度變化均勻, 以減少地震作用產生的變形、應力集中及扭轉反應。④選擇合理的結構體系, 抗側力構件力求均勻對稱, 設多道抗震防線, 避免局部出現薄弱部位, 要求結構布置受力明確, 傳力簡捷。⑤各類構件之間要有可靠的連接, 并具有必要的強度和變形能力, 從而獲得整個結構良好的抗震性能。⑥強調結構空間整體性, 平面加強連接, 豎向確保足夠的整體剛度。⑦重視對非結構構件的處理, 利用其對主體結構的有利影響, 避免不合理設置導致對主體結構的不利影響。⑧盡量減輕結構自重,減少地基土壓力, 從而降低向建筑物傳輸的地震力。

4.2高層建筑結構概念設計

高層建筑結構概念設計中以下幾個問題值得重視:①正確認識高層建筑的受力特點, 選擇合理的結構類型。高層建筑的受力特點不同于低層建筑。高層建筑從本質上講是一個豎向懸臂結構, 水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響, 水平荷載是結構設計的控制因素。結構抵抗水平荷載產生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力應有較大的強度和足夠的剛度, 使隨著高度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內。由于高層建筑的受力特點, 選擇切實可行的結構類型是非常必要的。②正確選擇合理的結構體系。由于高層建筑中抗水平力成為設計的主要矛盾, 因此采用何種抗側力結構是結構設計的關鍵性問題。選擇高層建筑結構抗側力體系通常需要考慮的兩個主要原因是建筑物的高度和用途。③選擇合理的結構布置。結構布置的合理與否很大程度影響著建筑的使用、結構的經濟性和施工的合理性。結構布置不當,常常造成薄弱環節, 引起震害。在結構布置時, 應加強結構的整體性及剛度, 加強構件的連接, 加強結構的薄弱部位和應力復雜部位的強度。④提高結構的抗震性能。由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑, 因此在地震區進行高層建筑結構設計時, 除應保證結構具有足夠的強度和剛度外, 還應具有良好的抗震性能, 結構必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產生的能量, 減弱地震破壞的影響。

4.3基礎中的概念設計

地基土的不確定性很強, 至今還沒有哪個模型能夠對其作精確的描述。因此, 在基礎的設計中, 更需要根據基本理論知識及豐富的實踐經驗, 分析、預見可能出現的各種問題,從而找到合理的處理方案。因此, 概念設計在基礎設計中的作用尤為重要。建筑結構設計常規的方法是將上部結構、基礎作為彼此獨立、離散的結構單元進行力學分析。實踐表明, 這種常規法計算得到的基底應力和基礎沉降量往往與實測值相差甚遠。事實上, 基礎問題的解決不宜單純只著眼于基礎。在上部結構設計過程中, 應該注意由于地基沉降變形差異而引起的上部結構次應力、開裂等不良現象。所以應該把基礎和上部結構視為一個統一的整體, 從二者相互作用的概念出發來考慮基礎方案。當然, 整體的相互作用分析相當復雜, 合理的方法應該從二者之間滿足靜力平衡和變形協調兩個條件出發進行分析。設計人員除了具備土力學、地基基礎的基本理論知識外, 還應該掌握基礎與上部結構相互作用的基本概念、原理, 了解基礎剛度變化對上部結構內力的影響、上部結構對基礎變形的約束作用, 以及采用不同地基計算模型可能在基礎和上部結構中產生的差異。這樣, 在基礎選型、布置以及地基模型、參數的選取時, 才能夠從共同作用的角度加以考慮, 力求設計出最為經濟、合理的基礎方案。

第2篇

關鍵詞:建筑結構設計、概念設計、結構措施、分析與探討

在建筑結構設計過程中,概念設計與錯夠措施是相當重要的一部分內容。良好的概念設計與結構措施在一定程度上反映了結構設計人員的專業設計業務水平,下面主要概述作者對在建筑結構設計中的概念設計與結構措施的認識,并提出幾點個人的觀點及看法。

一、建筑結構設計中的概念設計與結構措施簡述

概念設計的主要內容是從建筑結構設計的總體方案開始,主要是應用人們對于建筑結構抗震設計方面知識去嚴格把握處理建筑結構設計工作當中的常見問題,如房屋整體機構體系、力學分布計算和結構構件延性等問題。一般認為,我們應用概念設計與結構措施主要是從宏觀原則的角度出發對所發現的問題進行合理評價、有效鑒別和優化選擇等處理過程,然后再通過計算整理和構造措施,以避免和減少建筑結構設計中出現抗震的薄弱部位。這一過程主要是考驗建筑結構設計工作人員判斷思維能力,原則上是通過從大量的建筑結構震害經驗中總結設計經驗,宏觀上確定并盡可能地解決建筑結構設計中的常見問題。由此可見,作為專業的建筑結構設計專業人員必需全面了解建筑的整體結構抗震設計的特點,重點是從建筑結構承載力分布情況考慮,發現問題,突出矛盾,以求利用正確的設計理念指導建筑結構概念設計。通常,概念設計所涉及的內容非常廣泛,不僅僅要遵循建筑整體總體方案確立的基本原則,還需要考慮到非材料的正確使用和結構關鍵部位的細部構造設計。

當前,概念設計是建筑結構設計中能夠展現先進設計思想理念的重要內容之一。在已經擬定的建筑設計空間中應用概念設計來完成建筑結構的總體設計方案,且可以良好地處理建筑結構構件之間的協調與配合的關系非常重要。但是,鑒于目前建筑行業在設計分工方面明顯細分化的現狀,專業的建筑結構設計工作人員也只能夠單調地依賴與國家編制的規范規程和設計手冊等,習慣了傳統的設計流程,開拓創新性明顯不足,這樣就造成概念設計與結構措施的應用推廣遇阻,實難以全面發揮預期的作用效果。

從經歷幾年的實踐經驗來看,建筑結構設計的概念設計與結構措施是非常重要,之所以重要是因為在我國現在所推行的建筑結構設計理論與計算理論中還存在許多不可忽略的缺陷和問題,如建筑結構混凝土構件內力和截面設計計算,內力計算主要是基于材料彈性理論,而混凝土構件截面是基于材料塑性理論的研究成果,二者之間就出現了一個比較突出的矛盾關系,往往由于這種矛盾關系導致設計計算的結果與使用結構的實際承載力分布情況偏差很大。概念設計與結構措施主要就是利用其先進的設計思想理念以彌補這種計算偏差的缺陷或者說是在設計過程中對不具備可計算性的結構設計實現可計算性。建筑結構設計的概念設計之所以重要還在于建筑結構設計的初步設計階段是不能夠通過依靠計算機來完成的,而主要的設計手段是需要專業的結構設計人員運用自身所掌握的對建筑結構概念的認識并結合經驗選擇一種成本最低、效果最好的結構設計方案。這就要求設計人員必須深刻地了解各類建筑結構的性能和特點,不斷加強自身的專業技能和知識水平,并且能夠充分應用,靈活運用。同時,由于現在的計算機技術逐漸在建筑設計與施工行業中起到了相當重要的作用,計算機技術具有計算高速、高精度的特點,這樣往往會給建筑結構設計人員造成建筑結構工作性能的誤解,對加強設計人員對建筑結構設計概念的意識培養造成極大的影響。

二、建筑結構設計中概念設計與結構措施的應用

2.1協同設計工作與結構體系的應用在不斷的結構設計研究與實踐中我們可以發現,協同工作的概念已廣泛存在于我國工業生產設計與制造行業之中,對于工業產品主要要求的是其在沒有達到設計壽命時盡可能控制質量不損壞,而對于建筑工程結構的設計,協同工作的概念更被進一步的延伸,要求建筑結構內部構件在能夠承載各種極限狀態下的合理受力不致破壞,且還需要各個構件之間的相互協調和配合工作。應該注意的問題是建筑結構的協同工作注意表現在建筑基礎與上部結構的關系上,務必將建筑基礎與上部結構視為一個有機的系統整體,而不能夠將二者分開設計處理。對于協同工作概念的理解還要考慮到結構在受到荷載的情況下,建筑結構內部各個構件都具有一定標準的應力承載水平。尤其是對于多、高層建筑物的結構設計時,為了能夠使得同層各個承力柱在一個相同的水平位移范圍之內,應避免設計過多的短柱。但是,隨著建筑物高度與層數的不斷增大,為避免底層豎向承力柱的截面積越來越大的情況,就不得不增加多、高層建筑下幾層短柱的設計數量。因此,田形柱的設計作為一個特殊的設計手段解決了這個問題。多、高層建筑結構設計的主要目的要求是為了抵抗水平力的作用以防止發生扭轉,為了能夠有效地抵抗多、高層結構的水平力作用,在一個平面之上的若干個正交方向的尺寸應盡量減小之間的距離,以保證在此兩個方向上的慣性矩相等,所以多、高層建筑抗側力結構的設計應盡量將其設置在建筑結構的四周,以增加整體結構的抗側剛度和抗扭慣性矩等穩定性能。

2.2 協同設計工作與材料利用率的應用

協同工作與材料利用率的應用是建筑結構概念設計與結構措施的另一項重要內容。設計材料的利用率越高,就體現出建筑結構設計協同工作的程度就越高。我國作為一個發展中大國,建筑結構概念設計的目的還在于能花最少的錢做最好的工程,設計材料利用率的高與低就是直接的體現。最后,我們應認識到協同工作原則也是建筑整體設計的工作原則,在建筑結構概念設計越來越被重視的今天,針對于建筑結構設計專業人員的要求標準,必須要具備深厚的結構設計基本理論知識基礎,并且能夠在實踐經驗當中不斷吸收先進的設計思想和理念,以精益求精的工作態度完成設計工作。

三、結束語

伴隨著我國社會經濟的發展和人民生活水平質量的提高,對于我國建筑結構設計也提出了更高的質量要求。在當前計算機技術的高速發展的大環境下,發展比較先進的設計計算理論和對計算機應用的加強都將會是我國建筑結構概念設計的重要保障基礎。同時,與時俱進的加快研究與應用新型的建筑施工材料和施工工藝,使得建筑結構設計更安全、更適用、更可靠、更經濟。建筑結構設計人員也應充分發揮自身的專業技能和個性,打破傳統成規,將建筑結構概念設計的思想進一步推廣和應用。

參考文獻

[1] 馬永正,謝孝忠,周日豐;淺談底層框架――抗震墻多層砌體結構的抗震概念設計;四川建筑;1999,19(04):107 - 108

[2] 慕容慶;抗震概念性設計在房屋抗震措施中的應用;科技信息;2008,13(19):104 - 105

[3] 孫鵬;建筑結構設計中的概念設計與結構措施;黑龍江科技信息;2011,11(04):307 - 307

[4] 楊俊華,周維宇;概念設計與結構措施;工業建筑;2003,33(02):123 - 128

第3篇

關鍵詞:工業建筑;結構設計;復雜性;安全性

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.101

對于工業建筑而言,其結構設計合理與否,不僅決定著工業建筑建設質量,也影響著工業建筑建設資金投入。只有科學的設計,工業建筑結構才會合理,與生產活動和工藝要求等相適應。工業建筑與民用住宅建筑不同,其結構設計更復雜,安全性要求更高,要適應生產活動和工藝要求。介于此,進行工業建筑結構設計的復雜性與安全性分析是必要的,利于加深對工業建筑結構的認識。

1 工業建筑簡述

1.1 概念

工業建筑,指的是提供人民從事各類生產活動的建筑物或構筑物[1]。其中,構筑無有煙囪、水塔等,建筑物有化工廠房、紡織廠房、醫藥廠房等各類型廠房。

1.2 特點

工業建筑主要特點:(1)要有足夠的面積和空間;(2)符合生產工藝要求,安全性要求很高;(3)具體的生產活動不同,工業建筑結構形式也不同,要根據生產活動及其特點進行結構設計;(4)屋面排水、通風、采光及構造處理等方面復雜性較高。

2 工業建筑結構設計的復雜性與安全性

2.1 結構選型

由于工業廠房建成后的使用用途不同,不同的工業廠房,其生產工藝等方面要求是不同的[2]。所以,進行工業廠房結構選型時,要充分考慮工業廠房的使用用途、施工條件等因素,不僅要使用材質好、壽命長的材料,還要確保建成后的工業廠房結構能夠靈活的適應的生產容量等方面變化。下面對工業建筑常用的結構形式進行了分析:

第一,筋混凝土結構。鋼筋混凝土結構,具有建材采購方便、施工便利、耐火耐蝕、現場建筑、成本低等優勢。而且,按照這種結構建造出來的建筑,有著很廣的適用性,很多廠房都采用鋼筋混凝土結構。

第二,鋼結構。鋼結構一般采用工業化體系建設,工期短、成本低、施工方便,且適用于大跨度、大空間的工業廠房。但是受材質限制,這種結構防火、防腐蝕性能較差,如果工業建筑采用這種結構類型,必須注重防火、防腐蝕方面設計。

從以上內容可以看出,一般情況下,工業建筑結構建議采用鋼筋混凝土結構,因為這種建筑結構優勢明顯,不需要特別注意防火、防腐蝕方面的設計,安全性較高。但是如果是大跨度、大空間、振動較大的工業建筑,適宜采用鋼結構。

2.2 平面布置

確定工業建筑選址后,以生產工藝流程為依據進行建筑總平面設計,合理確定各分區、豎向設計、公用設施等[3]。進行工業建筑總平面布置時,除了以生產工藝流程為依據外,還要考慮職工生活用戶、生產經營管理用房、福利設施用房,以及污染問題,按照全局角度考慮平面布置。為了確保總平面布置的合理性,設計者可以采用計算機軟件輔助設計,如建筑信息模型,基于同一模型設計多種設計方案,優選出最佳平面布置方案。

2.3 生產工藝要求

建造后的工業建筑是用于生產活動的,為了生產活動的正常運作,工業建筑結構設計必要以生產工藝為依據,將生產工藝和生產活動做出結構設計的出發點,這樣才能保證工業建筑結構設計合理。

對于工業建筑而言,其生產工藝要求主要體現在三個方面:(1)生產流程。生產流程影響著各部門、各工段平面的次序和相關關系;(2)運輸方式及工具。運輸方式及工具影響著工業建筑結構類型選用、平面布置等設計工作;(3)生產特點。生產活動具有污染、易燃易爆等特點,做好生產環境、防腐蝕等方面的設計工作。

2.4 防腐蝕設計

工業建筑建成投入使用后,受生產工藝和生產活動影響,生產過程中經常使用或產生酸堿鹽類物質,容易腐蝕建筑物。所以,進行工業建筑結構設計時,要特別注重防腐蝕設計。

第一,選用防腐性能好的材料,或對建材采用防腐措施。如,門窗使用木質、塑料、玻璃鋼等防腐性能好的材料;金屬掛件涂抹耐腐蝕的涂料,在金屬表面形成防腐層;地面采用瀝青混凝土、花崗巖等材料。

第二,結構構件采用鋼筋混凝土材質,同時是混凝土表面涂抹耐腐蝕的涂料。如果結構構件使用鋼材,務必要做好防腐蝕措施,必須在鋼表面涂抹環氧樹脂漆等材質的防腐蝕涂料。

第三,帶有腐蝕性的生產活動要集中布置在下風側或水流的下游,限制酸堿鹽類物質腐蝕工業建筑結構。

2.5 防震設計

防震設計是關鍵的,它在工業建筑結構設計上占據首要位置,因為它直接決定著工業建筑后結構的安全性。根據我國相關規定,工業建筑方防震設計要求比較高,如果不能達到安全性要求,一旦遭受意外的沖擊振動,所造成的后果是嚴重的,特別是生產活動具有易燃易爆特點的,危及工業建筑區內及周圍范圍內的人員生命安全。因此,進行工業建筑結構設計時,必須合理進行防震設計,符合抗震要求。

當工業建筑結構規則、對稱,整體性比較好時,按照工業建筑結構及其抗側力結構進行抗震設計;當工業建筑結構整體性比較差使,要按照工業建筑結構抗震設計要求采用相應的加強措施,增強工業建筑結構的抗震性;當工業建筑廠房的結構高差比較大時,必須將生產用房與生活用房、管理用房等分開來布置,并分開相鄰的抗震縫,便于提高結構的抗震性。此外,抗震縫兩側要布置墻等構件,并按照設計要求合理控制抗震縫寬度。

3 結論

綜上所述,工業建筑不同于民用住宅建筑,其結構設計具有較高的復雜性與安全性。為滿足工業建筑結構設計的復雜性與安全性要求,要認真的進行工業建筑結構選型、總平面布置、防腐蝕設計、防震設計等工作,使工業建筑結構設計符合生產工藝要求,滿足建造后的使用用途,達到相關設計標準。

參考文獻:

[1]潘紹潔.工業建筑結構設計的復雜性及安全性[J].科技展望,2016(07):33.

第4篇

【關鍵詞】建筑混凝土;結構設計; 特點;原則;要點;注意事項

一、建筑混凝土結構設計的原則及其特點

1、建筑混凝土結構設計的原則主要有:(1)結構性。在混凝土結構設計過程中,要充分了解其結構與各要素是非常重要的。建筑結構決定著建筑的性能和質量,影響著它在建筑中的使用和發展情況,同時它也是性能的載體,還可以反作用于結構。(2)整體性。混凝土結構設計的整體性是指把各個部分組成一個整體,研究整體的功能和設計規律,從整體和部分中發現整體的特征。(3)最優化性。混凝土結構設計中存在差異整合,使建筑的各個部分合理的組合在一起,差異的部分相互互補,相互支持,相互需要,保證著整合后的性能。建筑結構的形成也離不開差異整合,充分體現了它的重要性,在設計過程中,我們要重視這一點。 (4)動態性。混凝土結構設計的動態原則是把握系統的內外聯系,以及發展趨勢,動力規律、方式等方面,使混凝土在建筑中得到更好地應用。

2、建筑混凝土結構設計的特點。(1)結構應具有良好的延性。相對于較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。建筑結構的耐震主要取決于結構的承載力和變形能力兩個因素。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免建筑在大震下倒塌,必須在滿足必要強度的前提下,通過優良的概念設計和合理的構造措施,來提高整個結構、特別是薄弱層(部位)的變形能力,來保證結構具有足夠的延性。因此,在結構設計中應綜合考慮這些因素,合理設計,使結構具有足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性。(2)建筑結構剛度的適宜性。隨著建筑的高度的不斷增長、側向位移較大的建筑越來越多。因此,在建筑設計中,不但結構強度的要求非常重要,也不能忽視結構的適用性,確保了結構的合理振動頻率、控制水平層位移。(3)側向力的把握。在建筑結構設計過程中,側向力已成為結構形變及內部結構發生變化的主要影響因素,無論是民用建筑還是在建筑,所有在自重、雪活荷載和負荷、負荷力,再加上風、地震和力水平影響都會作用在結構上,水平荷載內力和位移逐漸增加,因此水平荷載和地震力是其主要的控制因素。

二、建筑混凝土結構設計要點

1、結構選型。結構選型需要考慮的問題:結構規則性問題、結構超高問題以及嵌固端設置問題。建筑的結構規范新舊版本有著很大的不同,在新規范中,對于結構的限制條件也有所增加。并且,新規范明文規定建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。因此,結構工程師需要在執行新規范時多注意不同之處,避免施工設計時處于被動狀態。建筑結構的總高度在抗震規范以及高度規范當中都有著嚴格的限制,新規范中對于超高問題有了新的規定,增加了除了a級高度建筑以外的b級高度建筑。所以在進行結構選型時需要注意控制超高問題。建筑往往帶有地下室,因此結構設計工程師需要對嵌固端設置進行重視。

2、概念設計。基于建筑結構的抗震能力,在結構設計過程中需要設計人員在設計時采用結構概念設計。這種設計方式對建筑師以及結構設計師有很高的要求,必需嚴格地遵守結構概念設計的規范規程以及各項規定,設計過程中需要對建筑結構進行全面的分析,不能僅僅依靠計算來進行設計。在進行結構體系設計時,需要對結構選型以及平面布置的規律提高重視程度,選用具有較好的抗震能力以及抗風性能,并且經濟性較高的結構類型,并要對結構進行計算簡圖的設計,保證結構的地震力有合理的傳遞,并保證在兩個主軸方向有相近的動力特性。另外,概念設計可以保證建筑受到中等級地震后可以通過修復繼續使用,而在遇到高等級地震時可以保證不倒。為保證“中震可修,大震不倒”的目標,需要專家對設計提出具體指標,對建筑的穩定性以及彈性進行完善的設計。

三、建筑結構設計的注意事項

1、結構體系的注意事項。結構體系的選擇應從建筑、結構、施工技術條件、建材、經濟等各專業綜合考慮。結構的規則性問題。規范在這方面有相當多的限制條件,例如:平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此,結構工程師在遵循規范規定上必須格外注意,避免后期施工圖設計階段工作的被動。結構的超高問題。在抗震規范與高規中,對結構總高度都有嚴格限制,除將原來的限制高度設定為A級高度建筑外,還增加了B級高度建筑,因此,必須對結構高度嚴格控制,一旦結構為B級高度建筑或超過了B級高度,其設計方法和處理措施將有較大的變化。

2、扭轉的注意事項。建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心,在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點,即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一,在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用發生扭轉破壞,應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局,盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下,高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻,減輕結構的扭轉振動,應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下,由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制,高層建筑不可能全部采用簡面形式,當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時,應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內,同時,在結構平面布置時,應盡可能使結構處于對稱狀態。

3、設縫的注意事項。溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是建筑結構設計中較重要的構造措施。對溫度伸縮縫,其影響因素很多,規范用規定結構伸縮縫的最大間距來控制,還規定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況,應根據實際工程的具體情況執行相關條文。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎顯著的沉降差產生,在設計中,通常用“放”、“抗”、“調”等辦法解決,即設沉降縫、采用剛度大的基礎、調整各部分基礎形式或施工順序。防震縫在規范中有明確規定,但應據實際情況適當放寬或縮小。

4、側向位移限值的注意事項。高層建筑結構的水平位移隨著高度增長而迅速變大,為防止位移過大,規范對頂點位移和層間位移都作了限制。控制頂點位移u/h的主要目的是保證建筑內人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結構極限變形能力而不是u/h限值。另外,為使結構具有較好的防倒塌能力,應在結構計算中考慮相關效應。控制層間位移u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結構構件的開裂和損壞。

結束語

城市化建設的快速推進,促進了建筑業的發展,并且建筑體型規模越來越大,對結構設計人員的要求越來越高。而建筑主要都采用鋼筋混凝土結構,這種結構有著較高的強度以及荷載能力,可以保證建筑的結構穩定,因此對其進行研究分析具有重要的現實意義。

參考文獻:

[1]李樹,淺談鋼筋混凝土工作原理[J] 中國房地產業?理論版 2012

第5篇

【關鍵詞】抗震;概念設計;問題;必要性

1 建筑抗震設計的簡述

地震是一種突發的自然災害,是由地下某處薄弱巖層破裂或地球板塊互相擠壓、沖撞引起振動,并以波的形式傳至地表引起的地面運動。在歷史上我國就是世界上的地震多發國家之一,1976年7月28日發生的唐山地震帶給人民的災難極為慘重,死亡達24萬多人,地震之所以造成人民生命財產和國民經濟嚴重的損失,直接原因有三:一是地震引起滑坡、地裂、斷層等嚴重的地面變形,直接損害結構物;二是地震引起結構物地基的震陷、砂土液化,使地基失效;三是結構物在劇烈的振動中因承載力不足、變形過大、連接接頭破壞、構件失穩甚至整體傾覆而破壞。建筑結構的抗震設計主要針對后一種情況而言,《建筑抗震設計規范》GB 50011(以下簡稱抗震規范)規定:對位于抗震設防區的建筑物必須進行抗震設計,以預防為主,使建筑經抗震設防后,減輕地震破壞,避免人員傷亡,減少經濟損失,實踐證明,若想防控建筑工程質量出現問題,工程的設計質量是第一道關口。由于在設計上出現的問題,會給工程施工階段與交付使用等方面帶來很多安全質量隱患,所以一定要嚴格的管理建筑的抗震設計,20世紀以來,中國共發生6級以上地震近千次。最近100里,中國死于地震的人數高達55萬之多,占全球地震死亡人數的53%。所以城市中的地震災害主要是由建筑物的倒塌、破壞直接或間接造成的,因而提高各類工程的抗震能力就成為減輕城市震害的重要對策之一。科學地確定抗震設防標準,嚴格按照標準進行工程設計,認真按照抗震設計施工和監理,工程就會具有較強的抗震能力,強震發生時才能有效減輕震害。

2 建筑設計在抗震中的問題

我國地震活動頻度高、強度大、震源淺、分布廣,是一個地震多發國家。地震是一種多發性的隨機震動,其復雜性和不確定性很難把握,要準確預測建筑物震害的特性和參數,目前還很難做到。抗震慨念的設計強調,在工程設計一開始,就應把握好場地條件和場地土的穩定性、能量輸入、建筑物的平、立面布置及其體形、結構體系、剛度分布、抗側力構件的布置、構件延性;材料與施工質量等幾個主要方面,其中主要的問題有以下幾點:

2.1 設計人員“思想保守”與過于“開放”

“思想保守”體現在結構設計方面比較多,例如:現在很多高層住宅,剪力墻過多過厚,由于剛度過大,導致相對側移值過小,遠遠小于規范的規定值,一來不利于建筑物抗震,二來不經濟。

2.2 專業技術知識不扎實,專業之間配合不到位

有些設計人員沒有扎實的專業技術知識,自然設計出的建筑圖紙會出現很多問題,給施工帶來難度。不具備扎實的專業知識,在施工過程中出現的臨時性問題更是難以應付,有的甚至對施工工藝都不太了解。

2.3 平面布局的剛度不均。抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規正、對稱,建筑的質量分布和剛度變化宜均勻,否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱:一邊進深大,一邊進深小;一邊設計大開間,一邊為小房間;一邊墻落地承重,一邊又為柱承重。平面形狀采用L、π形不規則平面等,造成了縱向剛度不均,而底層作為汽車庫的住宅,一側為進出車需要,取消全部外縱墻,另一側不需進出車輛,因而墻直接落地,造成橫向剛度不均。這些都對抗震極為不利。

2.4 抗震構造柱布置不當。如外墻轉角處,大廳四角未設構造柱或構造柱不成對設置;以構造柱代替磚墻承重;山墻與縱墻交接處不設抗震構造柱;過多設置抗震構造柱等。

上述這些問題的存在,倘若不能得到改正,勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的存在,倘若不能得到改正,勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的原因是多方面的,有認識方面的原因有計劃經濟向市場經濟轉化過程中出現的原因,有設計人員忽視了抗震概念設計方面的原因(未能從整體、全局上把握好),有法律建設方面的原因(在工程抗震設防管理方面缺乏國家政府法律依據,特別是處罰方面),通過這些問題來研究中短柱的問題,并且根據實際建筑結構及其在強震作用下的破壞過程是很復雜的,目前難以對此進行較為精確而可靠的計算。因此,20世紀70年代以來,各國標準強調了工程技術人員必須重視“結構抗震概念設計”,即根據地震災害調查、科學研究和工程經驗等所形成的基本原則和設計思路,進行建筑結構的總體布局并確定細部構造。這種設計理念將有助于明確結構抗震思想,不但有利于提高建筑結構的抗震性能,而且也為有關抗震計算創造有利條件,使計算分析結果更能反映今后地震時結構的實際地震反應。

3 建筑設計在抗震方面的必要性

近幾十年來結構抗震設計方法的研究與進展,尤其是各國歷次大地震對人類造成嚴重災害的經驗教訓,使世界各國地震工程學者及工程抗震設計人員逐步取得了較為一致的認識。用形象語言來概括,即遵循“小震不壞,大震不倒”的設計原則。這已成為當今世界各國公認的結構抗震設計準則,并開始在各國規范中有所體現,根據城市和經濟高速穩步發展,對抗震設防提出了更高要求,也打造了良好的物質平臺。有效提高工程抗震能力,越來越成為社會共識。建筑抗震可歸納為:1、慎重選擇場地;2、科學確定工程的抗震設防標準,特殊工程要進行地震安全性評價;3、不同類型建筑要采用適合的結構形式;4、合理布置,平面立面要規則些,底層層高跨度不宜過大;5、盡量采用隔震減震技術;6、注重施工質量;地震是地殼運動在某些階段發生急劇變化時的一種自然現象。據統計,全世界每年發生的地震約達500萬次,其中絕大多數地震由于發生在地球深處或者它所釋放的能量小而人們難以感覺到;而人們感覺到的地震,也即有感地震,僅占總量的1%左右;能造成災害的強烈地震則為數更少,平均每年十幾起。然而,就是這些每年為數不多的地震,卻給人們帶來了無可挽回的巨大經濟財產損失和觸目驚心的人身傷亡事故。據有關方面對世界上130次傷亡巨大的地震震害資料所做的統計表明,95%以上的傷亡是因為無抗震能力或抗震能力低的建筑物倒塌而造成的。典型的例子如,日本是個多地震國家,政府一貫重視建筑物抗震設計,其防震設施和技術相當先進,建筑物通常具備了抗御7~8級地震的能力;而阿爾及利亞當地房屋建筑質量普遍低劣,抗震性能差,地震時易坍塌。由此可見,對建筑物進行有效的抗震設計是減輕地震災情最有效、最根本的措施,

4 總結:

地震是一種突發式的自然災害現象,從世界各國減輕地震災害所采取的措施來看,主要有三條:一是加強地震預報,力爭在地震發生前采取行動以減少損失;二是在設計和施工方面提高各類建筑物對地震的抵抗能力,包括對已建建筑進行抗震能力鑒定及加固;三是加強地震時應急指揮和救援工作。總之,從各個環節上重視和把關,把地震災害盡量降到最小、最輕。

參考文獻:

[1]現行建筑設計規范大全[M].北京:中國建筑工業出版社,2008.

[2]王崇杰,崔艷秋.建筑設計基礎[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

第6篇

關鍵詞:短柱 脆性破壞 剪跨比

1 概述

建筑物向地基傳遞荷載的下部結構就是基礎。基礎是建筑物的根本,屬于地下隱蔽工程。它的勘察、設計和施工質量直接關系著整個建筑物的安危。因此基礎設計的重要性可想而知,其中地下室的抗浮設計更是不容忽視。

2 地下室的抗浮設計分為三種情況

2.1 地下室施工完畢后便停止降水,這時即便地上結構層數較多,但因上部結構還沒有施工,地下室的自重無法抵抗地下水的浮力。這種情況下應對地下室進行施工階段的抗浮驗算,并采取相關的抗浮措施。

2.2 下水位較高,且地下室埋深較大、地上結構層數較少。這種情況下,結構的自重無法抵抗地下水的浮力,需對整體結構進行抗浮驗算。

2.3 本身的自重可以抵抗地下水的浮力,但是地下室底板也需進行抗浮設計。

3 地下室的抗浮設計水位選取

一般情況下,抗浮設計水位可采用地質勘察報告會所提供的抗浮設防水位。當地勘中沒有提供該參數時,抗浮設計水位可綜合考慮如下幾種情況:

3.1 設計基準期內抗浮設防水位應根據長期水文觀測資料確定;

3.2 無長期水文觀測資料時,可采用豐水最高穩定水位(不含上層滯水),或按勘察期間實測最高水位并結合地形地貌、地下水補給、排泄條件等因素綜合確定;

3.3 當平整場地后的場地標高高于原有地面時,應按照整平后場地的情況來確定水位標高。

3.4 對于臺地可按照勘察期間的實測平均水位增加2~4m;對于一、二級階地,可按勘察期間實測平均水位增加1~3m;雨季勘察時取小值,旱季勘察時取大值。

3.5 施工期間的抗浮設防水位可以按照1~2個水文年度的最高水位確定。

4 地下室抗浮驗算

在抗浮驗算當中,永久荷載的效應對結構是有利的,因此現行的《建筑結構荷載規范》規定荷載分項系數小于1.0,也可以按照安全系數法進行驗算:

S——地下水對地下室的浮力標準值;

G——結構自身重量及上部永久荷載標準值之合;

K——抗浮安全系數,可取1.05.

除對地下室進行抗浮驗算外,還應對地下室底板進行承載力驗算。

5 抗浮措施

5.1 增加自重

當K>1.05時,如果安全系數剛剛超過限值,可以采取增加自重的方法來抗浮要求。

5.2 設置抗拔樁、抗浮錨桿:

這里著重介紹一下抗浮錨桿的布置。抗浮力與水浮力平衡計算可分成兩種區域:柱、墻、梁影響區域和純底板抵抗區域。純底板抵抗區域的計算方法應是抗浮錨桿設計承載力除以每平方米水浮力(減去每平米底板自重),得到抗浮錨桿的受力面積;而柱、墻、梁影響區域應充分利用上部建筑自重進行抗浮,驗算傳遞的上部建筑自重是否能平衡該區域的水浮力,此外,還應驗算在水浮力作用下梁強度和裂縫滿足要求。

6 結論

地下室的抗浮設計往往被忽略,而導致的不良后果便是地下室浮起、地下室底板裂縫滲水等等,都是直接影響到結構的正常使用甚至是安全的。因此,地下室的抗浮應引起足夠重視。

參考文獻

[1]《全國民用建筑工程設計技術措施—結構(地基與基礎)》.北京:中國計劃出版社,2010.

[2]《建筑結構荷載規范(2006版)》(GB 50009-2001).北京:中國建筑工業出版社,2006.

第7篇

關鍵詞:高層建筑;結構設計;抗震

中圖分類號:TU97文獻標識碼: A

由于近年來隨著我國的經濟發展與進步,更多高層,超高層建筑如雨后春筍般發展起來,結構工程師針對抗震設計要求,進行結構分析與設計,其追求的目標是希望使所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳,從而實現經濟地“小震不壞,中震可修,大震不倒”的目的。但是,由于地震作用是一種隨機性很強的循環、往復荷載,建筑物的地震破壞機理又十分復雜,因而存在著許多模糊和不確定因素,從而在結構內力分析方面,未能充分考慮結構的空間作用、非彈性性質、材料時效、阻尼變化等多種因素,計算方法還很不完善,單靠微觀的數學力學計算還很難使建筑結構在遭遇地震時真正確保具有良好的抗震能力。

1、高層建筑抗震結構設計的基本原則

1.1結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能

(1)結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱錨固”的原則。(2)對可能造成結構的相對薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。(3)承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

1.2盡可能設置多道抗震防線(1)一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架―剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成,雙肢或多肢剪力墻體系組成。(2)強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區,主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度,以使結構能吸收和消耗大量的地震能量,提高結構抗震性能,避免大震時倒塌。(3)適當處理結構構件的強弱關系,同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后,其他抗側力構件仍處于彈性階段,使2011年8月總第194期陜西建筑15“有效屈服”保持較長階段,保證結構的延性和抗倒塌能力。(4)在抗震設計中某一部分結構設計過強,由次可能造成結構的其他部位負荷與構建方面會相對的薄弱,因此在設計中不合理的加強以及在施工中以方便大帶小,改變抗側力構件配筋的做法,都需要慎重考慮。

1.3對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力(1)構件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。(2)要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時,會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。(3)要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位),使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移,這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

2、提高短柱抗震性能的應對措施有抗震設防要求的高層建筑除應滿足強度、剛度要求外,還要滿足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大,所以對于高層建筑的底層柱,隨著建筑物高度的增加,其所承擔的軸力不斷增加,而抗震設計對結構構件有明確的延性要求,在層高一定的情況下,提高延性就要將軸壓比控制在一定的范圍內而不能過大,這樣則必然導致柱截面的增大,從而形成短柱,甚至成為剪跨比小于1.5的超短柱。眾所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱幾乎沒有延性,在建筑遭受本地區設防烈度或高于本地區設防烈度的地震影響時,很容易發生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌。混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響,同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結構短柱,特別是結構低層的混凝土短柱,其軸壓比很大,破壞時呈脆性破壞,其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能,主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此,可以從以下幾方面著手,采取措施提高混凝土的抗震性能。

2.1提高短柱的受壓承載力提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比,從而改善整個結構的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的強度等級,即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力,降低其軸壓比;但由于高強混凝土材料本身的延性較差,采用時須慎重或與其他措施配合使用。此外,可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。

2.2采用鋼管混凝土柱鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式,由混凝土填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構構件。由于鋼管內的混凝土受到鋼管的側向約束,使得混凝土處于三向受壓狀態,從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高,混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時,鋼管既是縱筋,又是橫向箍筋,其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以上,配筋率至少都在4.6%。當選用了高強混凝土和合適的套箍指標后,柱子的承載力可大幅度提高,通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。

2.3采用分體柱由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多,在地震作用下往往是因剪壞而失效,其抗彎強度不能完全發揮。因此,可人為地削弱短柱的抗彎強度,使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度。這樣,在地震作用下,柱子將首先達到抗彎強度,從而呈現出延性的破壞狀態。分體柱方法已在實際工程中得到應用。人為削弱抗彎強度的方法,可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱,分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵,以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般,連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。

3、由于地震是隨機不確定的因素,所以對開展地基對建筑結構抗震作用研究的建議現階段,土與結構物共同工作理論的研究與發展,使建筑抗震分析在概念上進一步走向完善,如果可以在結構與地基的材料特性,動力響應,計算理論,穩定標準諸方面得到符合實際的發展,自然會在建筑結構抗震領域內起到重要的作用。

依據標準及參考文獻

[1]國家標準《建筑抗震設計規范》GB50011-2010

[2]朱鏡清.《結構抗震分析原理[M]》.地震出版社,2002,11

[3]徐宜,丁勇春.《高層建筑結構抗震分析和設計的探討(J]》.江蘇建筑,2009

第8篇

【關鍵詞】工業廠房;結構;荷載取值;變化;影響

前言

隨著經濟的高速發展,工業建筑設計也趨于多樣化。在建筑結構設計中,應對建筑結構的各個環節進行分析,在建筑結構上可能會出現不同的荷載,可見,在結構設計中荷載是一個不確定的隨機變量。由于荷載的量值變化會隨著建筑時間持續性和結構動力反應變化而改變。在荷載分類中,可分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。

一、工業廠房結構設計荷載變化分析

荷載標準值是荷載基本代表值,在建筑結構設計需根據在使用期間可能出現最大荷載,按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態分別進行荷載組合,應取各自最不利的組合進行設計。

1、承載能力極限狀態,應按照荷載的基本組合或者是偶然組合計算荷載組合的效應設計值,以下列設計公式表達:

式中:γ0為結構重要性系數,應該按照相關建筑結構設計規范的規定使用; 為荷載自合的效應設計值; 為結構構件抗力的設計值,需要按照有關建筑結構設計規范來確定;

2、荷載組合的效應設計值為Sd,從下列荷載組合值中取用最不利的效應設計值:

1)可變性荷載控制的效應設計值,應該按照下列公式進行計算:

公式中, ――第j個永久荷載的分項系數。 ――第i個可變荷載的分項系數,其中 為主導可變荷載 的分項系數; ―第i個可變荷載考慮設計使用年限的調整系數,其中 為主導可變荷載 考慮設計使用年限的調整系數; ―按第i個可變荷載標準值 計算的荷載效應值,其中 為可變荷載效應中起控制作用者; ―第i個可變荷載 的組合值系數;m為參與組合的永久荷載數;n為參與組合的可變荷載數;

2)永久荷載控制的效應設計值,應該按照下列公式進行計算:

永久荷載的分項系數應該符合規定,當永久荷載效應對結構不利時,對可變荷載效應控制的組合應1.2,對永久荷載效應控制的組合應取1.35;當永久荷載效應應對結構有利時,不大于1.0;

二、工業廠房結構設計荷載取值變化的影響因素

2.1荷載流線

在對公共建筑進行設計時,考慮的重要問題就是人員的聚集以及如何分散,為此,需要設計人員按照流線位置來確定出可變荷載的數值,但是工業廠房建筑不僅僅需要對人員流線進行必要的考慮,還需對運輸流線進行分析。由于,運輸流向中存在著非常重要的設備荷載,其對工業廠房結構荷載的取值計算有著重要的影響。為此,設計人員應對工業廠房的設備運輸以及檢修流線,尤其是應用哪些具體的運輸方式都要清晰的了解。比如,某廠房建設使用的是車輛運輸,則需要將其最終的荷載應該包括車輛運輸荷載;而如果選擇使用吊車吊運,則還需要明確吊車臨時停放的位置,防止出現誤操作,以此造成樓板破壞;如果有些物質需要存儲,而且重量比較大,這時還需要有關人員考慮該物質在不同的狀態下,所產生的不同的荷載情況。

運輸流線需要經過板塊,應該根據影響線法來進行計算,找到最不利位置進行分析,以此確保運輸流線荷載符合要求。如果設備就位安裝,主要是依靠預留位置來實現,這種情況下,在設計荷載時,需考慮到設備可能對結構構件產生的損害,例如,通常會在樓板預留洞上方設置的吊點等;需要明確有些設備需要穿過墻體設備。荷載設計以及安裝主要是針對廠房的樓板面、梁,作用在墻體上的荷載概率并不高,為此在計算墻體荷載時,應該適當的進行折減,在相關規范中,針對消防車的荷載,都屬于小概率事件,此時在進行計算時,也需要進行折減。否則,整個廠房結構設計取值的準確性也會受到影響。

2.2偶然荷載

一般而言,具有一定危險性的工業廠房,比如石油化工類的廠房,在對其進行廠房結構設計時,應該考慮到偶然荷載因素,比如爆炸所產生的荷載等。盡管偶然荷載出現的機率比較小,但也需考慮,并且進行詳細的計算分析,通常情況下,應根據生產工藝以及具體發生的概率來進行荷載取值。荷載偶然組合效應設計值為Sd;用于偶然事件后受損結構整體穩固性驗算設計值,應該按照下式進行計算:

―第1個可變荷載的頻遇值系數; ―第i個可變荷載的準永久值系數;

只需按照公式要求將數據代入其中,進行計算即可,由于工業廠房的類別不同,需考慮到現實情況,以確保計算合理,數值準確。

三、工程實例

某工業廠房建筑樓面活荷載標準值由原來的1.5kN/m2提高到2.0kN/m2;風荷載及雪荷載標準值的概率取值,由原來的30年重現期的最大風(雪)壓值調整為50年重現期的最大風(雪)壓值等帶來的影響比較明顯。按照這些影響因素,算例中采用了抗力參數和經換算的荷載參數,計算時采用的荷載效應組合為,永久荷載+樓面活荷載,,其計算公式為:

通過上述表中,可知采用規范S1與規范S2所計算出來的荷載數值有很大的差異,而兩者的差異變化,正是此工業廠房結構設計荷載取值的變化范圍。

四、結束語

綜上所述,可知對工業廠房結構設計荷載取值變化及其影響進行分析十分必要,因為隨著市場經濟體制的不斷完善,我國的工業廠房建設越來越多,結構設計荷載取值使其建設階段最為重要的內容之一,如果荷載設計取值不合理,很有可能會出現嚴重的后果,比如廠房結構在遇到突變的情況下,坍塌或者損壞等,為此在設計荷載時,一定要多加注意可變性荷載,尤其是偶然荷載,雖然偶然荷載出現的概率比較低,但是也需要慎重考慮的。

參考文獻

[1] 李繼承,陳波,結構設計的荷載組合效應探討[J]. 中國水運(下半月刊). 2010(11)

[2] 苗寅,趙伯霖,有關概念設計在建筑結構設計中的具體應用初探[J]. 河南科技. 2014(24)

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