建筑结构毕业设计总结(精选8篇)
教学楼建筑占地面积约750平方米,总建筑面积约2750平方米,建筑总高度23.5m,主体结构五层、局部六层。设计确定了结构布置方案与结构计算模型,工程主体结构采用钢筋混凝土横向承重框架结构体系,主要柱网尺寸为9m×9m,地下基础结构为高强预应力管桩基础,建筑物防火等级二级,抗震设防烈度6度。
根据钢筋混凝土结构、框架结构与基础工程设计基本原理,选取该教学楼的轴线一榀框架作为手算对象,并建立了计算模型和进行了结构设计计算,其中恒载和活载的计算采用二次弯矩分配法,风荷载的计算采用D值法,还进行了屋面板、楼面板、次梁、楼梯和基础等的设计计算。通过对教学楼的楼盖结构、轴线一榀框架结构、基础工程结构等部分的手工计算和用结构设计软件进行结构整体分析计算相结合与对比的方法,完成了工程结构布置与构件的配筋设计,获得了教学楼的结构设计计算书,并用结构软件绘制输出了教学楼的结构设计图。
1.1 简介
高层民用建筑:10层及10层以上的居住建筑, 或建筑高度超过24m的公共建筑 (当建筑高度超过100m时, 常称为超高层建筑) 。高层民用建筑消火栓给水系统的组成:主要由各区消防泵 (一区2台、1用1备) 、消防贮水池 (火灾延续时间的消防贮水) 、屋顶消防水箱 (室内10min消防贮水) 、消火栓、水泵接合器、阀门、管道等组成。分区依据:以最不利处消火栓前水压计, 静压小于80m H2O, 水压超过50m H2O设减压装置, 即静压分区, 动压校核。
1.2 建筑高度与系统类型
(1) 建筑高度小于50m消火栓系统不分区, 2台消防泵 (1用1备) , 上下成水平环管。如有困难 (长条形建筑) , 也可采用纵向环管代替上下水平环管。
(2) 建筑高度大于50m且小于100m (分高低两区) 。 (1) 高低区各用2台消防泵、低区采用比例式减压阀的方式。优点是:任一区系统维修时另一区系统能正常工作, 采用比例式减压阀则可免除低区消防水箱, 当分界面发生火灾时, 高低区消防泵同时启动, 两个系统均能在设计工况下运行;缺点是:消防泵多, 占地大, 电负荷安装容量大。 (2) 高、低区合用2台双出口消防泵、低区采用比例式减压阀的方式。此系统的优点是:消防泵数量少、占地也小、电负荷安装容量小;缺点是:高、低区共用部分 (如水泵) 多, 当该部分发生故障或维修时, 高、低区消火栓给水系统均不能正常工作;当分界面发生火灾时, 双出口消防泵扬程会发生变动, 高区将超过铭牌扬程, 低区则会低于铭牌扬程, 设计中要注意这一点并采取相应的有效措施, 并选用优质泵及阀门等来提高系统的安全可靠性。 (3) 低区采用消防减压水箱的方式。采用此系统时, 低区消防减压水箱首先要求能方便设置, 容量宜为10m3, 并配有可靠的水位控制阀, 作溢流报警和超低水位报警, 运行状况在消防控制中心能监视和遥控。采用消防减压水箱与比例式减压阀相比, 其优点是:供水安全性好, 当屋顶消防水箱清洗或其他原因停用时, 仅高区系统不能正常工作, 但低区系统仍能正常工作。缺点是:该水箱占地大, 有的工程难以布置, 该水箱以下3层的消火栓只能由高区供水, 造成高低区消防立管重复占地的现象。
(3) 建筑高度超过100m建筑高度超过100m, 一般分3个或4个区。如高、中、低3个消火栓给水系统, 低区下面几层可直接采用减压稳压式消火栓, 各区独立, 即共配6台消防泵 (2台一级、1用1备) , 各区均上下成水平环管, 各自设消防水泵接合器。当建筑高度超过当地消防车水泵的供水扬程时其超过部分应独立设消防水泵接合器, 该部分可采用水泵串联方式解决, 系统复杂些, 在设计中应注意;当建筑高度超过250m时, 应提交国家消防主管部门专题研究论证后, 依据审批意见作具体设计。
2 居住小区2种加压供水方式的分析和比较
市政水压不能满足整个小区的生活、消防、自喷供水的水压要求时, 宜采用小区集中加压方式。此时小区尽量采用2路进水 (或准2路进水) 方式, 市政给水管在小区成环状管, 并布置室外消火栓, 由市政水压供室外消防用水、小区低区生活用水和集中加压泵房水池进水。
2.1 集中加压泵房、水池方式
这种方式水池较大, 高压生活供水系统、消火栓给水系统、自动喷水灭火系统一般彼此独立, 各设泵组及其稳压供水设备。其中高区生活供水系统宜采用变频调速供水设备, 消火栓给水系统设2台消防泵, 1用1备, 并配气压给水设备稳压, 由各单体内消火栓箱水泵启动按钮启动, 室外消火栓给水管应为环管, 2台消防泵分别接入环管。自动喷水灭火系统由2台自喷泵 (1用1备) 和1套气压供水设备组成, 灭火时间为1h, 室外管网可为枝状, 自喷泵的启动由每个建筑的湿式报警阀上的压力信号控制启动, 1h后自动停泵。采用本方式时, 消防泵、自喷泵及其中稳压供水设备均为2路供电。
2.2 高位水塔集中供水方式
这种方式只需在水塔下面设1个小水池和2台给水泵 (1用1备) , 该水泵流量应大于小区高区生活给水系统最大小时用水量。高区生活给水系统、消火栓给水系统、自喷系统在室外可以合并共用, 但在每单体接入各系统时应分别安装管道倒流防止器, 并在其后接水泵接合器。
2.3 分析比较2种加压供水方式
均为单体内消火栓给水系统、自动喷水灭火系统分别接水泵接合器, 消防车加压仅对该单体相应系统加压。室外管网与室内系统接口处均应安装管道倒流防止器。集中加压泵房供水方式的优点是:该泵房可布置在地下, 对小区来说较为美观, 也方便施工和管理, 工期短。缺点是:为临时高压系统, 要设屋顶水箱;高位水塔供水方式的优点是:为常高压系统、消防安全性高, 室外管网简单, 无需备用发电机。该方式可避开因变频器和消防泵的质量问题而产生的严重危害, 当该小区有山或只有一栋较高的建筑时, 更为合适。
3 给排水设计中值得注意的若干问题
3.1 高层民用建筑消防水污染生活水的问题
以前在设计中, 屋顶水箱、地下贮水池均为生活、消防合用。虽系统分开, 以动态来看, 因消防泵、自喷泵每月均作试泵, 管道内消防死水会流入地下贮水池;从静态来看, 管道均接通地下贮水池和屋顶水箱, 水体中细菌会交叉感染。解决的方法是:把地下室生活调节水池和消防水池完全分开, 同时把屋顶生活水箱和消防水箱完全分开, 管路完全独立无相互连接, 这样就可以从动态和静态防止消防水对生活用水的水质污染问题。
3.2 低层建筑室内消防水污染市政给水的问题
对一些低层建筑, 屋顶生活水箱、消防水箱合用。按《建规》第8.6.1条规定, 室内消防给水管道至少应有2条进水管与室外环状管网连接。解决此问题的方法是: (1) 室内消防给水系统与室外市政管网连接处安装管道倒流防止器 (或作临时快速连接器) ; (2) 屋顶生活水箱与消防水箱完全分开。
3.3 变频调速供水设备与屋顶水箱
对高层建筑消火栓给水系统即使采用了变频调速供水设备, 也不能取消屋顶消防水箱。原因是变频调速供水系统为临时高压系统, 且变频器或泵等质量未必完全可靠, 需要两路电源。
3.4 止回阀
旋启式、升降式止回阀不能在屋顶水箱出水立管上 (水流向下) 安装, 旋启式止回阀宜在水平管上安装, 且水头不应小于3m。
3.5 消火栓和自动喷水灭火系统的合并
在高层民用建筑地下消防泵房内, 消火栓给水系统和自动喷水灭火系统不能合并, 即消防泵和自喷泵不能共用, 原因是: (1) 消火栓给水系统火灾延续时间一般为2h~3h, 而自动喷水灭火系统喷水时间为1h; (2) 消火栓给水系统和自动喷水灭火系统所配水泵的流量和扬程经常是不同的, 且有时差别很大; (3) 自动喷水灭火系统一般采用气压给水设备稳压, 系统合并后系统泄漏量变大, 对主泵及补压泵的选取、系统水压稳定性、水泵接合器的连接都带来很大的麻烦。因此, 建议不予考虑系统合并。
4 结语
关键词:建筑结构;优化设计;建筑结构设计
前言
城市化的建设促进了建筑业的发展,由于人们对建筑的要求越来越高,传统建筑结构设计已经满足不了现任化的需求了,因此,优化建筑结构的设计是时势所趋。再者施工单位也可以通过优化建筑结构的设计的方法来降低建筑工程的造价,这样不仅提高了建筑企业的经济收益,而且在一定程度上也推动了建筑企业的发展。
1. 优化建筑结构设计的方法和作用
1.1优化建筑结构设计方法的应用
优化建筑结构设计的方法主要应用在建筑工程局部结构设计和总设计这两方面。在建筑工程结构总设计中,可以进行优化设计的有:建筑物顶部系統方案的设计、外围护栏结构方案的设计、建筑基础结构方案的设计和建筑结构细部的设计等。对这几个主要的建筑结构设计进行优化设计时,建筑结构的布置、受力和整体结构的选型及造价等各种的影响因素必须要慎重考虑,因为这些因素都直接影响建筑结构设计优化设计的效果。为了达到建筑结构设计优化的目的,在进行优化设计的时候,要全面分析建筑的实际情况,不同位置的结构设计要选择与之一致的优化设计方法。
1.2优化建筑结构设计方法的实践价值
优化建筑结构设计的设计是具有一定的实践价值和经济学意义的。在目前建筑结构设计的应用中,与传统的建筑结构相比建筑结构设计的优化设计方法使用了先进的技术方法,这样大大降低了建筑工程的整体造价,通过合理地运用结构优化设计的方法,有效提高了建筑材料的利用率,并是整体的建筑结构得到一致的协调,既降低了建筑施工的成本,也增加了建筑的稳定性和提高了建筑的美观度,提高建筑企业的经济价值,体现了建筑的经济学意义。
2. 优化建筑结构设计的组成部分
对房屋建筑工程来说,优化结构设计在实现房屋建筑的价值方面上提供了支撑和帮助。为了满足市场的需求,在建筑结构设计中,需要体现结构设计优化技术的优势。而房屋结构设计优化的具体步骤有:
2.1计算方案必须是最优秀的
在房屋结构的优化设计中存在复杂多样的问题,例如多约束、多变量的非线性优化的问题等。而在计算的过程中,对有约束性的优化问题要转化成为无约束性的问题来进行求解,这样才能选择最优秀的设计方案。
2.2建筑结构优化模型
2.2.1合理选择设计的变量
正常情况下,设计的变量是以主要影响设计要求的因素作为参数,其余影响因素的则作为预定参数,例如只要按照结构的要求或局部性的设计就能满足设计要求的、不会对设计要求造成大影响的、变化范围不会太大的等因素。通过这样使计算、设计及编制程序的工作量大大减少。
2.2.2目标函数的确定
确定目标函数时,选择的一组截面几何的尺寸、失效概率、建筑钢筋的截面积等都必须要符合预定条件的,这样就可以使总费用得到最低限度的降低。
2.3最终结果的分析
通过分析计算方案的结果,从而得到最为优秀的设计方案。在进行投资的时候,为了节省投资的成本,很多开发商往往忽略了要进行设计优化的步骤,对优化设计带来的好处不重视。开发商在资金的投入方面必须要进行全方位的考虑,不要只顾单边的利益,不能存在蝇头小利的想法,所以,在进行建筑结构优化的时候,不能存在片面的强调节约和不重视技术的要求等情况,否则会让建筑工程达不到预想的功能;也不能只重视技术而忽略经济方面的考虑。这样会造成设计浪费的情况。
3.建筑结构优化设计在建筑建构设计中的应用
3.1房屋建筑结构工程师要积极参与设计
优化设计的方法应用在现实的建筑结构施工中不仅仅是降低工程的造价,而且还能够改变建筑的适用性能。所以,在实际的建筑结构设计中,可以参照模型结构优化的设计和结构设计优化的方法来进行。但现在很多早期的程序设计者们在建筑阶段不参与到建筑结构设计中去,这对于建筑设计的结果有着直接的影响,甚至会增加某些程序的设计难度,使建筑总投资的成本增加了。因此不同的建筑类型选择的结构和设计方案也是不一样,为了确保优化设计的方法的合理性,设计人员必须在程序开始时就要参与结构优化,这样才可以获得一个好的开端。
3.2优化设计对实际建筑结构问题的处理
由于在建筑结构设计优化设计中固然会存在诸多的问题,因此要优化建筑结构就要进行合理的结构调整,如果使用结构优化设计的手法不当,那么就会破坏建筑结构,从而影响到建筑物的整体稳定性和安全性。一些意想不到的事故也常常会出现在建筑结构设计优化设计的过程中,所以需要有效及时的进行解决。对存在于优化设计中的安全隐患,要制定切实可行的预防措施,有效控制对建筑物造成的破坏力度。
3.3 积极配合协调好各单位的工作
要将优秀的房屋建筑结构设计变成现实的话,施工单位必须要与各种单位例如建设单位、机电安装等的管理单位做好相互协调的工,并一起探讨建筑优化的措施和方案,使施工工作得到顺利进行。因此,施工人员要服从单位领导的安排,履行好自身的职责;设计人员要参与结构设计及和施工的全过程,这样只样优化的方案才能得到更大的收益。
4.总结语
作为建筑企业在进行建筑施工中,其主要的目的就是在节省资源的同时获取最大化的经济效益。在房屋结构设计中,建筑结构的优化设计通过灵活运用结构设计优化的技术,帮助建筑企业实现这个目的。因此,在进行建筑结构的设计中,了提高建筑结构的可靠性和稳定性,企业应该采取合适合理的方法来优化建筑结构的设计。
参考文献:
[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究(电子版)》.2013年6期
[2]杨华.浅谈建筑结构设计与优化设计[J].规划与设计.2012,12(26):56~58
[3]冯涛,张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期
从我的工作总结中节选。
工程项目的各个环节是相互依存的。
从事工程项目中任何一个环节的工作都需要对其他环节有所了解。对于设计环节的人员而言,这是形成良好的设计习惯所必备的:
从各个不同的角度去审视自己的设计--甚至超出工程范畴之外,包括前期市场调研和产品定位,包括后期制造和调试,包括回访,包括成本控制,也包括设计本身。
以上这些应该形成一套针对设计人员自身的逐步完善的设计准则:
要把握各种基本情况--包括加工装配调试过程、工作流程以及紧急状态等;
要尽可能多的掌握突发情况--老式卷眼打捆机在急停时极其危险的“甩带”就是由于缺乏对紧急状态下的过程控制造成的。一个设计要经过安全、功能、人机和成本等不同角度的考证以尽量减少在后期的负面影响或加大正面影响。
比如,设计阶段考虑欠充分会在调试阶段造成难点或者至少是不方便,这些难点的解决成本要远高于在设计时避免它们,而如果难点得不到解决流入下一环节则会造成更大的影响。
具体的实例是,对于一个一般的设备调试人员需要人工开孔上百个用来配管布线,这还不包括其他的工作比如焊接等。这是一项强度大、效率低的工作,而大部分工作内容只要在设计时输入就可以在加工阶段完成,人工开孔只用作临时的修改。结果就是在设计阶段节省了几个小时的时间,在后续环节却要多支出多几倍的时间,而且提高了劳动强度。
一、拿到作业图不要盲目建模计算。先进行全面分析,与建筑设 计人员进行勾通,充分了解工程的各种情况(功能、选型等)。
二、建模计算前的前处理要做好。比方荷载的计算要准确,不能估计。要完全根据建筑做法或使用要求来输入。
三、在进行结构建模的时候,要了解每个参数的意义,不要盲目修改参数,修改时要有依据。
四、在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面。这一点要作为我们的设计理念之一来重视。
五、梁、柱、板等电算结束后要进行大量的调整和修改,这都要有依据可循(可根据验算简图等资料)。具体有以下集中修改或注意事项:
a、梁:
1、梁的标高(是否确定梁底标高及梁上翻等问题)
2、梁的支座负筋不能太疏,要人为加密。
3、梁的跨数要核对。
4、尽量减少钢筋的种类和级差(≤2级)
5、有雨蓬等外挑构件处的梁要加强(可以将此处的箍筋加密、设置抗扭钢筋等措施)
6、钢筋在梁中的放置必须满足净距要求,特别是梁上部钢筋的净距(≥1.5d或30mm)
7、碰到电算结果的井字梁(有主次关系)处,要分清主次关系,在主要梁支座处标出支座筋
8、搁在边梁上的连梁等,在靠边梁处的支座筋不宜过大,宜减小,从而减少对边梁的扭矩
9、有主次梁关系,从梁截面上也有区别,次梁适当放小。
b、柱:
1、满足轴压比要求(≤0.9)
2、大跨度的厂房等,柱子截面宜选用长方柱。
3、构造柱的设置(细查规范《建筑抗震设计规范》P72)
c、板:
1、负筋不宜选用过细的钢筋,可以用较大直径的钢筋代替,可避免施工时被踩下;较大直径 钢筋不宜过疏,否则受力不力或容易开裂。
2、在结构平面图中须注明标高及板剖面图。
3、屋面板的钢筋须全部拉通。
4、板配筋要表达清楚,不能让施工人员猜测。
5、在结构平面图中,注明雨蓬、阳台、檐口等位置及尺寸,并画出大样。d、基础:
1、不能将深基础与浅基础混用。
2、基础荷载计算时,千万别漏算荷载(包括底层墙体荷载重量等)
2.地震序列:在一定时间内相继发生在相邻地区的一系列大小地震。
3.地震序列可分为主震型、震群型和孤立型。
4.地震波分为体波和面波。体波中包括纵波和横波。面波分为R波和L波。
5.震级:一次地震本身强弱程度和大小的尺寸。
6.地震烈度:指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。
7.世界地震带:a环太平洋地震带;b欧亚地震带;c沿北冰洋、大西洋和印度洋中主要山脉的狭窄浅震活动带;d地震相当活跃的断裂谷。
8.我国地震带:a南北地震带;b东西地震带。
9.地震灾害:a地表破坏;b工程结构的破坏;c次生灾害造成的破坏。
10.抗震设防:对建筑物进行抗震设计并采取一定的抗震构造措施。抗震设防的依据是抗震设防烈度。
11.抗震设防目标:a当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需要修理可继续使用;b当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理或不需修理可继续使用;c当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。“小震不坏,中震可修,大震不倒”
12.场地:指工程群体所在地,具有相似的反应谱特征,其范围相当于厂区、居民小区和自然村或不小于1.0km2的平面面积。
13.场地选择:首选有利、一般地段,避让不利地段,严紧危险地段。
14.场地土:场地范围内的地基土。
15.场地土对建筑物震害的影响,主要与场地土的坚硬程度和土层的组成有关。
16.覆盖层厚度的定义方法:a(绝对的)从地面至基岩顶面的距离;b(相对的)两相邻土层波速比(Vs下/Vs上)大于某一定值的埋深为覆盖层厚度。
17.场地类别划分依据:土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度。
18.场地土的液化:饱和的粉土或砂土,在地震时由于颗粒之间的孔隙水不可压缩而无法排出,使得空隙压力增大,颗粒局部或全部处于悬浮状态,土的抗剪强度接近于零,呈现出液化的现象。
19.液化的宏观标志:地表出现水喷冒砂现象。
20.影响土液化的因素:a土层的地质年代和组成;b土层的相对密度;c土层的埋深和地下水位的深度;d地震烈度和地震持续时间。
21.场地土发生液化的条件:a土质为疏松或稍密的粉砂、细砂或粉土;b土层属于地下水以下,呈饱和状态;c遇大、中震。
22.饱和土液化的判别:初步判别和标准贯入试验判别。
23.土层的相应标准贯入锤击数临界值Ncr越小,越不宜液化。
24.液化指数Ile来划分场地的液化等级。
24.哪些建筑可不进行地基抗震承载力验算:建造在天然地基上的砌体房屋、多层为框架房屋、底部框架砖房,地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的一般单层厂房、单层空旷房屋和不超过8层且高度小于25m的民用框架及其基础荷载相当的多层框架厂房和公共建筑。
25.建筑结构抗震设计:a首先计算结构的地震作用;b再求出结构和构件的地震作用效应;c将地震作用效应与其他荷载效应进行组合,并验算结构和构件的抗震承载力及变形。
26.加速度反应谱:质点最大加速度反应Sa与体系自振周期T的一条关系曲线。
27.标准反应谱:由于地震的随机性,即使在同一地点同一烈度,每次地震的地面加速度记录也很不一致,因此需要大量的强震记录算出对应于每一条强震记录的反应谱曲线,然后统计出最具代表性的平均曲线。
28.反应谱的影响因素:a场地类型;b震中距远近。
29.设计反应谱:Sa/g与体系自振周期T之间的关系作为设计反应谱,并将Sa/g用α表示,称α为地震影响系数。
30.Tg-特征周期:是对应于反应谱峰值区拐点处的周期,可根据场地类别、地震震级和震中距确定。
31.主振型(振型):在结构振动过程中的任意时刻,这两个质点的位移比值始终保持不变。这种振动形式通常称为主振型,或简称振型。
32.底部剪力法适用条件:对于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构。
33.规范规定,对于烈度为8度和9度的大跨度长悬臂结构、烟囱和类似的高耸结果以及9度时的高层建筑等,应考虑竖向地震作用。
34.结构抗震承载力验算:a水平地震作用;b竖向地震作用;c水平地震引起的扭转影响。
35.重力荷载代表值Ge,是永久荷载和有关可变荷载的组合值之和。
36.承载力抗震调整系数γRE作用:用以反映不同材料和受力状态的结构构件具有不同的抗震可靠指标。
37.结构的抗震变形验算:包括多遇地震作用下的变形验算(第一阶段)和罕遇地震作用下的变形验算(第二阶段)。
38.结构的薄弱层判别:楼层屈服强度系数ζy相对愈小,弹塑性位移则相对愈大,这一塑性变形集中的楼层为结构的薄弱层。
39.楼层屈服强度系数ζy:反映结构中楼层的承载力与该楼层所受弹性的地震剪力的相对关系。
及时总结地铁车站与周边物业结合时结构设计中的经验教训, 可为今后西安地区轨道交通工程与周边物业结合中的结构设计提供参考。
1 胡家庙站附属工程与物业结合情况
胡家庙站场地位于长缨路与金花北路十字路口处。车站Ⅳ号出入口、1号风道与陕西省东骊胡家庙购物中心结合, Ⅲ号出入口、2号风道与华东金城综合体结合。
1.1 车站Ⅳ号出入口、1号风道与陕西省东骊胡家庙购物中心结合情况
胡家庙站Ⅳ号出入口、1号风道均为单层结构, 东骊胡家庙购物中心为三层地下室, 经过设计协调, Ⅳ号出入口、1号风道地下室负二层接入。Ⅳ号出入口经由负一层引出地面, 1号风道内的新风道、排风道由地面二层北立面引出室外, 2个活塞风道则由地面二层东立面引出室外。
本次物业结合设计考虑地铁主体工程先期实施, 地铁工程与物业工程的结构设计分界为东骊胡家庙购物中心地下室外墙外侧的变形缝, 变形缝靠地铁车站一侧部分土建工程由地铁设计单位设计, 靠物业一侧由物业设计单位设计, 地铁建设方提出设计要求。
1.2 车站Ⅲ号出入口、2号风道与华东金城综合体结合情况
胡家庙站Ⅲ号出入口、2号风道均为单层结构, 华东金城综合体为三层地下室, 经过设计协调, Ⅲ号出入口、2号风道地下室负二层接入。Ⅲ号出入口穿越地下室负一层, 华东金城综合体南侧广场从引出地面, 2号风道内的新风道、排风道及2个活塞风道则由地面二层东立面引出室外。
本次物业结合设计考虑华东金城综合体工程先期实施, 地铁工程与物业工程的结构设计分界为华东金城综合体地下室外墙外侧的施工缝, 施工缝靠地铁车站一侧部分土建工程由地铁设计单位设计, 靠物业一侧由物业设计单位设计, 地铁建设方提出设计要求。地铁车站主体与华东金城结合后北段车站135m范围内和华东广场共用一排围护桩。共用桩及共用桩顶冠梁、挡墙由华东广场项目甲方负责设计和施工。华东广场项目基坑支护采用桩锚型式, 东侧锚索进入胡家庙车站基坑范围内, 南侧锚索穿过胡家庙Ⅲ号出入口基坑。另外, 华东广场东侧降水井位于胡家庙车站范围内。
2 地铁车站对物业结合工程结构设计要求
2.1 设计分界要求
地铁与周边物业结合一般以物业工程地下室墙外侧变形缝为分界线, 物业地下室范围以内由物业建设方负责设计实施, 地铁建设方对物业工程范围内与地铁相关的部分提出要求, 并对物业建设方的相关图纸进行会签, 分界线以外由地铁建设方实施。
本站Ⅳ号出入口、1号风道与陕西省东骊胡家庙购物中心结合即采用以物业工程地下室墙外侧变形缝为分界线;Ⅲ号出入口、2号风道与华东金城综合体结合时, 因北段车站基坑135m范围内与物业工程东侧地下室基坑共用围护桩, 考虑将设计分界确定为华东金城综合体地下室外墙外侧的施工缝处, 以便预留施工接驳条件。而Ⅲ号出入口南侧部分, 仍然以地下室墙外侧变形缝为分界线。
2.2 施工工序及相应措施要求
地铁工程先于物业工程施工时, 物业工程基坑开挖及支护设计需要考虑对先期实施的地铁车站可能产生的影响, 并考虑相应的措施, 使地铁车站结构的内力及变形在允许范围内;地铁车站设计时也应考虑后期物业工程施工时带来的偏压等影响, 对可能产生的影响充分考虑, 并加强可能受影响的结构构件。
地铁工程晚于物业工程施工时, 则反之。
2.3 基坑共用围护结构及施工要求
车站基坑施工时, 内支撑撑于共用桩桩身, 支撑荷载由共用桩、物业工程地下室外墙共同承受, 共用桩与地下室外墙构成的复合墙刚度、强度需要满足车站基坑内支撑实施条件。
2.4 后期接驳施工条件预留要求
先期施工的一方, 应在结构外墙预留接口及后期接驳施工条件, 主要包含结构及防水的接口设计 (图1) 。
2.5 工程材料要求
物业地下室与地铁工程相关的结构, 其采用的工程材料 (混凝土、钢筋、防水层等) 需要满组地铁工程的设计标准。
3 结语
【关键词】剪力墙结构设计;建筑结构;应用
0.引言
现代高层建筑的功能以及其用途正在以多元化的方式发展,设计师设计的高层建筑,一般会考虑高层建筑的受力结构形式,他们设计的关键所在就是建筑的结构传力体系[1]。该体系对建筑的空间形态起支撑作用,其结构竖向所传递的荷载传递由传力体系的剖面来反映。另外,该传力体系也会影响建筑物的使用功能。所以不同结构的传力体系在结构的设计中是根据其具体情况来进行分析的,并同时进行合理的计算,以此确定比较合理的建筑物传力体系和保证抗震设计的规范性[2]。
1.剪力墙结构的种类及分类依据
1.1有壁式框架的剪力墙
这种剪力墙的特点是洞口的尺寸比较大,墙肢线刚度与连梁线刚度非常接近,剪力墙在受力后呈现剪切型,这种受力特点和框架结构非常相似。在高层建筑中采用这种剪力墙容易出现反弯点,在楼层处反弯图也有可能发生突变。
1.2截面剪力墙或者实体墙
这里所说的截面剪力墙是指墙体不开洞或者所开洞的面积不超过15%。这种类型的剪力墙在受力后的变形主要呈现为弯曲型,整体上看这种剪力墙像是一个悬壁墙,弯矩图上既不存在反弯点,也不发生突变。
1.3双肢或者多肢剪力墙
这一类型的剪力墙的特点是开口比较大,而且洞口一般成列分布。
1.4整体小开口剪力墙
这一类型的剪力墙开口普遍较小,但是开洞的面积比较大,一般不低于15%。整个剪力墙在受力后主要的变形方式是弯曲型,在整个墙肢上几乎没有反弯点,但在弯矩图的中心位置容易发生突变。
2.剪力墙结构设计所遵循的基本原则
2.1调整连梁超限相关原则
在剪力墙结构设计中,一般来说,连梁的跨高比应该大于或等于2.5,而采用跨高比低于2.5的连梁,在设计过程中就容易造成剪力墙的弯矩现象,严重超出限值。在《高规》中对剪力墙的跨高比就有明确规定,对于跨高比高于或等于5 的连梁,在结构设计环节,要以框架梁为依据,不能随意折减其连梁的刚度。当跨高比处于5~6之间时,必须对连梁刚度进行折减,从而避免出现剪力超出限制或者连梁出现弯矩等现象。因此,在实际的建筑结构设计中,建筑企业必须合理利用该明文规定,不仅能够有效增强建筑物的安全性和可靠性,还能节约建筑成本,为建筑企业带来更多的经济效益和社会效益。
2.2避免剪力墙和平面外梁搭接
剪力墙结构有一个突出的特点就是其平面内刚度和承载力比较大,而平面外刚度和承载力相对较小。这样,如果剪力墙和平面外的梁相互连接,墙肢平面外就容易出现弯矩现象,而且,在平常的设计中,设计人员并不会对平面外承载力和刚度进行验算,因此,为了避免弯矩现象的发生,在结构设计时要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接,在无法避免的情况下也要严格按照相关规定采取相应的防范措施,保证剪力墙与平面外能够搭接安全。
2.3以主轴为中心,向四周延伸
在对剪力墙进行结构设计时,要以主轴方向作为中心,双向甚至多向的向四周延伸,尽可能的将各个方向的剪力墙相互连接在一起,在连接过程中还要避免这些剪力墙出现拉通对直现象;在对剪力墙的抗震性进行结构设计时,应该使两个方向的侧向刚度尽可能接近,而对墙肢进行结构设计时,在符合规定的基础上,操作要尽可能简单易行。对于高层建筑来说,在进行剪力墙的结构设计时,要以主轴方向作为中心,双向甚至多向的向四周延伸,尤其是在对墙肢的抗震性进行设计时,要尽量避免设计单方向有墙的模式,从而保证设计出的剪力墙能够具有安全、可靠的工作性能。当然,剪力墙的分布不是随意的,应保证数量相当和均匀。如果配置的剪力墙过多,会导致墙体得不到充分合理的利用,增大其抗侧力刚度,进而增大震力及自身的重力,影响剪力墙的正常工作;如果配置的剪力墙过少,由于数量不足会导致墙体的抗侧力刚度过小,同样会增加剪力墙的正常性能。
3.剪力墙结构设计中容易出现的问题分析[3]
剪力墙结构设计是建筑结构的设计的一部分,也是最重要的一环,设计质量的好坏直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。因此,在实际设计过程中,设计剪力墙结构的侧向刚度不能太大,若采用的是全剪力墙的结构,也就是除了门窗洞其他都是剪力墙,没有任何后砌填充墙,则其侧向刚度就会太大,此时的地震作用也就会变得较大,显然是不经济的,也是不合理的。而对底层剪力墙设计厚度要求为:在对抗震进行设计时,筒体与一般的剪力墙承所受的第一振型底部的地震倾覆力矩是不允许小于总底部地震的倾覆力矩的50%。对于短肢剪力墙比较多的结构中,不少的设计人员会将较短的墙段画成约束边缘构件或者是构造边缘构件,并把计算所需要的纵向钢筋均匀的配置于整个的墙段内,很显然这样是很不妥的,因为配置于墙肢中以及轴附近的钢筋是不能发挥其作用的,所以其纵向的钢筋必须向着墙肢端部来集中,同时可以打印出剪力墙边缘构件配筋的计算结果来加以复核。另外,抗震墙的墙肢长度应不超过墙厚的3倍时,要按柱的设计要求来进行设计,箍筋必须沿全高进行加密和SATWE等的程序在计算时,都要按照该条的规定进行办理。如墙厚的是200mm和墙肢的长度为600~800mm,此时墙肢的长度虽然为墙厚的3~4倍,但还是认应该按柱来配筋。某些设计人员在电算总信息里输入的配筋率为0.30%,剪力墙的竖向和横向分布筋也不需要过大,若墙厚的是200或者250mm,那么纵和横向的分布筋都配Φ12@200双排(配筋率达0.565%~0.452%)就是没有必要的,但其钢筋间距应不大于200mm,以此来防止剪力墙的开裂处。
4.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用
4.1对大墙肢的处理
在建筑结构设计中,剪力墙的结构首先要具有延展性,一些宽高比小于2 的剪力墙在设计过程中就会变成具有延性、易于弯曲破坏的剪力墙,从而避免剪力墙受到脆性剪切毁坏。当剪力墙的长度较长时,为了保证每个墙段的宽高比都能不小于2,可以对长墙进行开洞分割,使长墙被均匀的分为符合条件的独立墙段,这样形成的墙段比较小,受弯所能产生的裂缝的宽度也会比较小,这样就能保证墙体配筋发挥其良好的支撑作用。在剪力墙结构设计中,当出现一些长度超过8m的大墙肢时,在计算整个楼层的剪力时一般都是由这些大墙肢来承载这些力量,这样当发生强烈震动例如地震时,这些大墙肢最先受到破坏,那些较小的墙肢由于没有充足的配筋来支撑墙面,从而导致墙面受到全面的破坏。针对这种问题,在对剪力墙进行结构设计时,对一些长度大于8m的墙肢,根据实际情况开施工洞(即在具体的施工过程中,在剪力墙上留下洞,当施工结束后再将这些洞填充好,这样就能将大墙肢分成比较小的墙肢)和开计算洞(即在对剪力墙进行结构计算时设置计算洞,施工时仍然设置为混凝土墙,这样就能强化那些较小墙肢的配筋性能)。
4.2合理的平面布置
在对剪力墙进行结构设计时,应尽量沿着主轴方向或者其他方向展开双向或多向布置;在对剪力墙的平面进行布置时,应该严格按照均匀、对称的原则,尽可能的将墙面结构中的刚度中心和质量中心重合在一起,不管是内剪力墙还是外剪力墙都应该尽量的对直拉通,从而有效减少剪力墙的扭矩现象;在设计过程中抗侧力刚度不应该设计的太大。在对剪力墙进行结构设计时,为了使剪力墙的抗侧力刚度和承载能力得到充分发挥,增强剪力墙的空间利用率,剪力墙之间的距离不应太密,其设计结构的侧向刚度也应合适。
5.结束语
在当前社会发展中,剪力墙应用在不断增加,其在设计中的缺陷和问题将成为制约其发展的主要因素。在剪力墙布置中,洞口宜上下对齐使之受力明确,尽量避免出现错洞与叠合洞口,应采用科学技术手段进行计算分析。在设计和优化过程中,应从多个方向入手,提高设计质量,加强安全措施,确保建筑物安全。 [科]
【参考文献】
[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息,2011(17).
[2]赵西安等.高层建筑结构实用设计方法[M].上海:同济大学出版社,2009.
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