淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

中國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)最初是一種低級(jí)的土壤結(jié)構(gòu)。隨著人口和資源的壓力，大城市開始建設(shè)高層建筑，甚至限制高層建筑。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)而言，低層地面結(jié)構(gòu)相比要容易些，但也要綜合考慮建筑物的穩(wěn)定性、美觀性以及抗震性能。例如結(jié)構(gòu)體系、房屋體形、剛度分布、構(gòu)件延性等等方面。通過鑒別、評(píng)價(jià)、選擇等方式，并利用計(jì)算和構(gòu)造的措施消除建筑物內(nèi)的薄弱環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)工程師要根據(jù)振動(dòng)中結(jié)構(gòu)的受力特征，突出主要的矛盾，利用科學(xué)合理的概念來指導(dǎo)設(shè)計(jì)。我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)正在蓬勃的發(fā)展中。1建筑物的新要求1.1．計(jì)開支的資金由于能源、土地以及材料價(jià)格的不斷上漲，開發(fā)商為了減少一定的利益損耗，就開始注重在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)資金和材料的節(jié)省。節(jié)省資金和材料的設(shè)計(jì)開支，就可以將多余的資金應(yīng)用于其他的發(fā)展方面。倘若從根本上做到經(jīng)濟(jì)節(jié)省，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就要對(duì)民用建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)進(jìn)行總體的掌握。概念設(shè)計(jì)需要工作經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)的依據(jù)，并結(jié)合建筑功能要求與建筑工程的相關(guān)條件，用整體的概念在特定的建筑空間中完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，處理結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)，構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。如果一幢建筑沒有經(jīng)過很好的概念設(shè)計(jì)，是無法實(shí)現(xiàn)造價(jià)經(jīng)濟(jì)、最好的結(jié)構(gòu)效果的。1.2增強(qiáng)建筑的靈活性，使建筑更靈活無如今，隨著科學(xué)時(shí)代的進(jìn)步，人們?cè)絹碓阶⒅貞粜偷膬?nèi)部結(jié)構(gòu)。每一位業(yè)主，都有個(gè)性化的審美意識(shí)和思維方法，而且在不同的時(shí)期，住戶的想法和對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求都各有不同。建筑對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新要求，表現(xiàn)在多考慮到了住戶所需要的建筑內(nèi)部空間劃分、建筑分戶墻、樓梯間以及固定的廚房和衛(wèi)生間的權(quán)利。布置豎向受力構(gòu)件，衛(wèi)生間要和受力構(gòu)件隔墻結(jié)合設(shè)置，防止出現(xiàn)在戶型的內(nèi)部，造成阻礙和影響美觀。這樣就能在進(jìn)深和開間兩個(gè)方向保有比較大的靈活性，也考慮到了承重墻的隔音。設(shè)置外墻部位的墻、梁、柱，都要考慮到窗戶的靈活性，為窗戶的布置創(chuàng)造一定的條件。設(shè)計(jì)樓板，也要充分考慮調(diào)整隔墻的位置。2現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵2.1點(diǎn)式樓與平面式樓以往，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多用純矩型板式民用建筑樓，它的平面形式多為一梯六戶，而且有四個(gè)單元的房間可以間接采光，廚房區(qū)域沒有陽(yáng)臺(tái)。這樣傳統(tǒng)而且普通的民用建筑戶型，房間的光線很暗，因?yàn)闆]有陽(yáng)臺(tái)的緣故，在冬季倘若存儲(chǔ)水果蔬菜等，有很大的不便。板式樓的建筑結(jié)構(gòu)，沒有什么特殊的特點(diǎn)，但是它的整體計(jì)算力比較好，而且沒有超限。新型的板式樓，最主要的是它融合了點(diǎn)式樓的特點(diǎn)，立面上是多的平面設(shè)計(jì)。有著點(diǎn)式樓的凹凸進(jìn)退，也有著板式樓的南向采光。在整體的平面布局上，雖然屬于一梯六戶，但是能采光而且無陽(yáng)臺(tái)，只有兩戶。由于和單一的矩形平面相比，有著多變的立面，而且在平面上有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但它主要的不同點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)整體計(jì)算周期相比平面結(jié)構(gòu)大，整體的計(jì)算周期位移。而且新型的板式樓，它的兩側(cè)會(huì)有一部分超限的連梁截面強(qiáng)度，沒有比較大的抗剪強(qiáng)度，剪壓比超出了原本的范圍。2.2形狀柱結(jié)構(gòu)2.2.1矩形柱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，主要是要求框架結(jié)構(gòu)的柱用矩形柱，也有其他的截面形式，所以采取的柱形也不一樣。矩形柱比三角形、圓形有著良好的受力性能，完善的計(jì)算理論、明確的傳力途徑，并因?yàn)殚L(zhǎng)期的工程實(shí)踐，也總結(jié)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。所以，矩形柱的計(jì)算理論和模型比較符合實(shí)際的情況。但如果將矩形柱運(yùn)用在民用的建筑上面，會(huì)因?yàn)樵黾拥慕ㄖ叨?，使得柱截面也在不斷的增大，造成了房屋?nèi)部的布置有諸多的不便。一八層的澆框架建筑，矩形柱約為450mm×450mm，有200mm的內(nèi)墻，300mm的柱外皮和膜厚。如果在每一戶內(nèi)，使用柱可能會(huì)占據(jù)使用面積的0.5%，更是由于后期的裝修，容易造成面積的大量浪費(fèi)。但如今的異形柱框架結(jié)構(gòu)可以處理這些問題。異形柱結(jié)構(gòu)框架是具體根據(jù)墻體的情況，柱截面做成“L”、“T”、“Z”等。墻的轉(zhuǎn)角部位多用“L”形，縱橫墻的交接處多用“T”形，柱肢的寬度最好保持和墻體相同的厚度，讓墻體表面和柱表面平齊。2.2.2計(jì)算異形柱的配筋異形截面柱的抗振性能以及受力特點(diǎn)和經(jīng)常使用的矩形截面柱有很大的不同。如今，對(duì)于這方面的試驗(yàn)研究和理論分析還比較少，結(jié)構(gòu)專業(yè)的軟件還不能直接的計(jì)算異形柱的總體框架。由于現(xiàn)在還處于過渡的階段，因此需要兩種辦法來計(jì)算。一種是近似等效截面法，利用截面等慣性矩原則把異形柱等效成矩形柱，再利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算，得出柱的內(nèi)力，并將矩形柱的內(nèi)力給予相應(yīng)位置的異形柱，得出異形柱的配筋。“T”形柱，要根據(jù)混凝土的有關(guān)規(guī)范來對(duì)“T”形截面來計(jì)算柱配筋?！癓”形柱，要根據(jù)等寬翼緣來對(duì)應(yīng)“T”形截面柱，通過計(jì)算，來附加一個(gè)扭矩來完成抗扭復(fù)核。在內(nèi)力計(jì)算的時(shí)候輸入的截面積屬于等效面積，所以要驗(yàn)算異形柱的軸壓比，要按照其真實(shí)面積。這種方式省時(shí)省工，而且有較低的計(jì)算精度，所以要定性分析計(jì)算結(jié)構(gòu)，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念的設(shè)計(jì)。另一種辦法是有限元法，就是將如今現(xiàn)有的通用有限元計(jì)算程序，按桿單元模型，并將異形柱的慣性矩和實(shí)際截面面積等輸入程序，算出各柱單元的內(nèi)力，并按照規(guī)范來計(jì)算配筋。這種方法有著簡(jiǎn)明可靠的計(jì)算模型，而且有著精準(zhǔn)的計(jì)算精度。但缺點(diǎn)是需要很多的時(shí)間來準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，并對(duì)設(shè)計(jì)人員要有一定的專業(yè)知識(shí)和有限元知識(shí)。3新建建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)開發(fā)3.1結(jié)構(gòu)體系的組合及用量我國(guó)鋼鐵工業(yè)自建國(guó)以來，就處于一個(gè)比較好的發(fā)展階段，鋼鐵的大力發(fā)展，使得建筑業(yè)開始運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)。鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以及磚混結(jié)構(gòu)相比，有著三個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。鋼材的強(qiáng)度比較高，在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)可采用大開間的布置。而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)因?yàn)樽陨聿牧系男再|(zhì)制約，限制到了空間布置的廣泛和自由。倘若出現(xiàn)過大結(jié)構(gòu)跨度，就會(huì)加大構(gòu)件的尺寸，不但影響到了美觀，而且會(huì)增大結(jié)構(gòu)的自重程度，使造價(jià)升高。而且，相比之下，民用建筑采用鋼結(jié)構(gòu)體系，綜合的經(jīng)濟(jì)效益和安全性都比較好。鋼結(jié)構(gòu)的自重輕，和磚混結(jié)構(gòu)相比，只是磚混結(jié)構(gòu)的65%左右。因此，在一定的程度上，減少了砂石土等基本材料的用量。不但可以適應(yīng)于軟弱的地基部位，而且在其他的地基條件下，也一樣可以減少基礎(chǔ)的造價(jià)。鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用于民用建筑中，不僅建筑的施工周期短，而且能夠加快資金的周轉(zhuǎn)，大大的提高投資的總體效益。另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑還有很高的性價(jià)比，能夠利于可持續(xù)的發(fā)展、環(huán)境保護(hù)，而且對(duì)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有一定的幫助，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，并適宜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，有著極大的發(fā)展前景，能夠帶動(dòng)新型材料的發(fā)展和鋼鐵產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和開拓。3.2大板配合預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)是布置明梁在柱與柱之間，采用預(yù)應(yīng)力大板設(shè)置樓板。預(yù)應(yīng)力大板上可以直接的布置一套隔墻的結(jié)構(gòu)體系。倘若聯(lián)合預(yù)應(yīng)力的寬扁梁，在預(yù)應(yīng)力大板上布置起隔墻的結(jié)構(gòu)體系。若使用這種大板配合預(yù)應(yīng)力，就能夠更大限度的提高樓層的凈高。例如9m以上的跨的預(yù)應(yīng)力寬扁梁就可以比普通預(yù)應(yīng)力梁少200mm，而比普通混凝土梁高度減少350mm。在底部，設(shè)置大柱網(wǎng)和大空間的多功能商住樓，多設(shè)置一些結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。隨著不斷成熟的應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力的施工費(fèi)和材料也在不斷的下降。我國(guó)高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)使用預(yù)應(yīng)力的技術(shù)情況也逐漸增多。在預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)中，常在建筑方面避免了比較難看的室內(nèi)次梁模式，使原本的住宅建筑的平面布置更靈活，也有利于處于二次裝修時(shí)，改造室內(nèi)布局，滿足住戶的個(gè)性需求。4建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)也步入了多元化。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)系到了建筑工程的