淺談建筑結構設計技術的應用

淺談建筑結構設計技術的應用

中國的建筑結構最初是一種低級的土壤結構。隨著人口和資源的壓力，大城市開始建設高層建筑，甚至限制高層建筑。對于建筑結構設計技術而言，低層地面結構相比要容易些，但也要綜合考慮建筑物的穩(wěn)定性、美觀性以及抗震性能。例如結構體系、房屋體形、剛度分布、構件延性等等方面。通過鑒別、評價、選擇等方式，并利用計算和構造的措施消除建筑物內的薄弱環(huán)節(jié)。設計工程師要根據(jù)振動中結構的受力特征，突出主要的矛盾，利用科學合理的概念來指導設計。我國的建筑結構設計技術正在蓬勃的發(fā)展中。1建筑物的新要求1.1．計開支的資金由于能源、土地以及材料價格的不斷上漲，開發(fā)商為了減少一定的利益損耗，就開始注重在設計時對資金和材料的節(jié)省。節(jié)省資金和材料的設計開支，就可以將多余的資金應用于其他的發(fā)展方面。倘若從根本上做到經濟節(jié)省，結構設計人員就要對民用建筑結構的概念設計進行總體的掌握。概念設計需要工作經驗和理論知識的依據(jù)，并結合建筑功能要求與建筑工程的相關條件，用整體的概念在特定的建筑空間中完成結構總體方案的設計，處理結構與結構，構件與結構之間的關系。如果一幢建筑沒有經過很好的概念設計，是無法實現(xiàn)造價經濟、最好的結構效果的。1.2增強建筑的靈活性，使建筑更靈活無如今，隨著科學時代的進步，人們越來越注重戶型的內部結構。每一位業(yè)主，都有個性化的審美意識和思維方法，而且在不同的時期，住戶的想法和對建筑結構的要求都各有不同。建筑對結構設計的新要求，表現(xiàn)在多考慮到了住戶所需要的建筑內部空間劃分、建筑分戶墻、樓梯間以及固定的廚房和衛(wèi)生間的權利。布置豎向受力構件，衛(wèi)生間要和受力構件隔墻結合設置，防止出現(xiàn)在戶型的內部，造成阻礙和影響美觀。這樣就能在進深和開間兩個方向保有比較大的靈活性，也考慮到了承重墻的隔音。設置外墻部位的墻、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。設計樓板，也要充分考慮調整隔墻的位置。2現(xiàn)代建筑結構設計的關鍵2.1點式樓與平面式樓以往，我國建筑結構設計多用純矩型板式民用建筑樓，它的平面形式多為一梯六戶，而且有四個單元的房間可以間接采光，廚房區(qū)域沒有陽臺。這樣傳統(tǒng)而且普通的民用建筑戶型，房間的光線很暗，因為沒有陽臺的緣故，在冬季倘若存儲水果蔬菜等，有很大的不便。板式樓的建筑結構，沒有什么特殊的特點，但是它的整體計算力比較好，而且沒有超限。新型的板式樓，最主要的是它融合了點式樓的特點，立面上是多的平面設計。有著點式樓的凹凸進退，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臺，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特的優(yōu)勢，但它主要的不同點是它的結構整體計算周期相比平面結構大，整體的計算周期位移。而且新型的板式樓，它的兩側會有一部分超限的連梁截面強度，沒有比較大的抗剪強度，剪壓比超出了原本的范圍。2.2形狀柱結構2.2.1矩形柱框架結構設計設計結構中，主要是要求框架結構的柱用矩形柱，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，完善的計算理論、明確的傳力途徑，并因為長期的工程實踐，也總結積累了大量的經驗。所以，矩形柱的計算理論和模型比較符合實際的情況。但如果將矩形柱運用在民用的建筑上面，會因為增加的建筑高度，使得柱截面也在不斷的增大，造成了房屋內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的內墻，300mm的柱外皮和膜厚。如果在每一戶內，使用柱可能會占據(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。但如今的異形柱框架結構可以處理這些問題。異形柱結構框架是具體根據(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計算異形柱的配筋異形截面柱的抗振性能以及受力特點和經常使用的矩形截面柱有很大的不同。如今，對于這方面的試驗研究和理論分析還比較少，結構專業(yè)的軟件還不能直接的計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，再利用計算機程序進行計算，得出柱的內力，并將矩形柱的內力給予相應位置的異形柱，得出異形柱的配筋。“T”形柱，要根據(jù)混凝土的有關規(guī)范來對“T”形截面來計算柱配筋?！癓”形柱，要根據(jù)等寬翼緣來對應“T”形截面柱，通過計算，來附加一個扭矩來完成抗扭復核。在內力計算的時候輸入的截面積屬于等效面積，所以要驗算異形柱的軸壓比，要按照其真實面積。這種方式省時省工，而且有較低的計算精度，所以要定性分析計算結構，并對結構進行概念的設計。另一種辦法是有限元法，就是將如今現(xiàn)有的通用有限元計算程序，按桿單元模型，并將異形柱的慣性矩和實際截面面積等輸入程序，算出各柱單元的內力，并按照規(guī)范來計算配筋。這種方法有著簡明可靠的計算模型，而且有著精準的計算精度。但缺點是需要很多的時間來準備數(shù)據(jù)，并對設計人員要有一定的專業(yè)知識和有限元知識。3新建建筑結構的技術開發(fā)3.1結構體系的組合及用量我國鋼鐵工業(yè)自建國以來，就處于一個比較好的發(fā)展階段，鋼鐵的大力發(fā)展，使得建筑業(yè)開始運用鋼結構建設。鋼結構和鋼筋混凝土結構以及磚混結構相比，有著三個主要的優(yōu)點。鋼材的強度比較高，在設計民用建筑時可采用大開間的布置。而鋼筋混凝土結構和磚混結構因為自身材料的性質制約，限制到了空間布置的廣泛和自由。倘若出現(xiàn)過大結構跨度，就會加大構件的尺寸，不但影響到了美觀，而且會增大結構的自重程度，使造價升高。而且，相比之下，民用建筑采用鋼結構體系，綜合的經濟效益和安全性都比較好。鋼結構的自重輕，和磚混結構相比，只是磚混結構的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的造價。鋼結構運用于民用建筑中，不僅建筑的施工周期短，而且能夠加快資金的周轉，大大的提高投資的總體效益。另外，鋼結構建筑還有很高的性價比，能夠利于可持續(xù)的發(fā)展、環(huán)境保護，而且對產業(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，并適宜產業(yè)化發(fā)展，有著極大的發(fā)展前景，能夠帶動新型材料的發(fā)展和鋼鐵產業(yè)的進步和開拓。3.2大板配合預應力預應力大板結構是布置明梁在柱與柱之間，采用預應力大板設置樓板。預應力大板上可以直接的布置一套隔墻的結構體系。倘若聯(lián)合預應力的寬扁梁，在預應力大板上布置起隔墻的結構體系。若使用這種大板配合預應力，就能夠更大限度的提高樓層的凈高。例如9m以上的跨的預應力寬扁梁就可以比普通預應力梁少200mm，而比普通混凝土梁高度減少350mm。在底部，設置大柱網(wǎng)和大空間的多功能商住樓，多設置一些結構轉換層。隨著不斷成熟的應力技術的發(fā)展，預應力的施工費和材料也在不斷的下降。我國高層建筑中的轉換層結構使用預應力的技術情況也逐漸增多。在預應力大板結構中，常在建筑方面避免了比較難看的室內次梁模式，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，改造室內布局，滿足住戶的個性需求。4建筑結構設計關鍵技術隨著科學技術的發(fā)展，我國建筑結構設計技術也步入了多元化。建筑結構設計技術關系到了建筑工程的