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結構設計安全與經濟的合理控制

來源:期刊VIP網所屬分類:建筑設計時間:瀏覽:

1、概述
  建筑工程是一種特殊的產品,不僅價值大、使用壽命長,而且還關系到人民的生命財產安全、健康和環境,因此如何建好這些建筑,需要匯集參建各方的智慧和辛勤工作。從結構設計角度出發,就是要盡力做到結構安全、經濟效益和社會效益最大化,要處理好這些問題,涉及到建筑與結構方案設計、計算機軟件應用、工作經驗和先進技術措施等問題,加強這方面工作的研究和交流,就能使結構設計越做越好。本文所談的幾點體會,僅想起到拋磚引玉的作用。
2、精心設計、思前顧后
最佳的結構設計不光是結構自身方面的工作要做好,還和建筑方案密切相關,結構設計不宜待建筑方案確定后才介入,應該思前顧后,在建筑方案階段就要考慮梁、板、柱如何布置,構件截面如何選擇,基礎采用何種類型等,否則,容易出現不合理的結構設計,從而造成房屋建筑安全度低、造價高的結果,為做好建筑結構設計,主要應做到以下幾方面:
(1)對較大的工程項目應提出進行初步巖土勘察要求,為結構設計提供科學依據。
(2)積極參與建筑方案研討,注重把合理的結構體系融入到建筑方案中。合理的結構體系體現在:直接而明確的傳力途徑,整體穩定性較好的結構,局部破壞不致引起倒塌的“多米諾骨牌效應”,關鍵部位有較強的抗力。結合某工業園區宿舍設計案例,根據初步巖土勘察報告,該場地樁長要在24米至26米范圍,估算單樁豎向承載力設計值為1800KN~2000KN,考慮樁長較長,如果樁基的滿載率不高,樁數會增多,承臺工程量隨之加大,工程造價會大幅度提高。另一方面為了使基礎設計更合理、安全度更高,設計希望每根柱子底下都能形成兩樁以上的多樁承臺基礎,盡量避免單柱單樁基礎,以防單樁質量有問題或地震等偶然因素造成基礎破壞并引發上部結構嚴重破壞。為此按照預先估算的單樁豎向承載力,把員工宿舍樓的柱距定在6米~7.2米左右,這就確保每根柱下都有兩樁以上的樁基礎;對上部結構體系則盡量要求建筑設計成兩跨以上且正交的柱網,每榀抗側力框架結構柱盡可能在同一平面內,達到傳力明確、結構穩定性好的目的。經驗表明,結構體系如出現梁一端與柱聯結另一端與梁聯結的半框架或抗側力結構柱、墻不在同一平面內,不但受力不好,造價也會提高,這在抗震設防烈度較高的地區尤其突出。
(3)結構細部構造應與建筑工種密切配合,在這方面應盡量避免出現短柱(包括錯層短柱和窗洞邊形成的短柱)、高大懸墻等耗材大又對抗震極其不利的結構構件。
(4)實施設計質量全面管理,劃分宿舍、廠房、食堂、公建等不同建筑采用不同結構類別,制定結構設計統一技術規定,優選設計參數,把研究出來的一些新技術、好措施落實到每一個單位工程,實踐證明在這一方面所獲得的經濟效益不可忽視。
(5)各設計專業互相配合,指導設計人員的每個階段設計工作,并對各階段設計進行中間檢查、認真審核,使參與設計工作的設計者都能設計出質量高的施工圖紙。
3、結構設計軟件應用應注意的問題
《砼結構設計規范》第5.1.6條規定:“對電算結果,應經判斷和校核;在確認其合理有效后方可用于工程設計”。確認合理與有效,就意味著確認安全與經濟,這條規定對長期從事結構軟件應用的設計者體會是最深刻的,需要注意的問題很多。例如,有的問題是軟件本身的缺陷,有的問題是軟件中看似“不起眼”的規定,如不注意執行就會犯大錯誤,還有軟件的力學模型、基本假定是否適合你的結構體系等等,這些問題都是在設計過程要加以注意的,但往往這些問題被有些設計人員所忽視。下面例舉幾個常見且對建筑結構安全與經濟影響較大的軟件應用問題。
(1)帶柱間挑梁的越層框架柱(復式框架),有的電算軟件無法辨認越層柱,柱計算長度會出錯,如圖1和圖2所示:該工程一層層高為4米,二層以上層高為3.3米,越層柱柱1由于存在走廊單挑挑梁致使軟件無法判定柱1為越層柱,確定柱1的Y向柱計算長度系數仍分別按一層4米和二層3.3米為依據,實際應進行人工干預,改為4+3.3=7.3米做為柱計算長度系數的計算依據,否則,兩者計算配筋誤差相當大。另外,柱計算長度系數人工更改后,不能再執行軟件的數據檢查,否則等于沒修改。
 

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