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研究方法:車站基坑圍護樁根據各開挖工況按豎向彈性地基梁計算,并計入圍護結構的先期位移值以及支撐的變形,上部結構由車站地下一層結構和結構底板下樁基聯合組成復合深基礎,車站結構分別按橫向、縱向彈性地基上的框架進行計算。
研究結果:松江新城站基坑開挖過程中圍護樁變形較小,各項監測數值均在允許范圍內,車站整體剛度較好,結構整體沉降量較小,沒有出現不均勻沉降。
研究結論:地鐵車站作為上部物業結構基礎的一部分與樁基礎共同承擔上部荷載的設計方法是可行的,對于地鐵車站與樁基組成的復合基礎,設計中還有許多問題值得探討,這是今后工作的研究方向。
關鍵詞:預留物業開發;結構設計;結論
近些年來隨著城市地鐵工程的大量興建,地鐵車站的形式也多種多樣。許多車站由于位于地塊內,為了合理高效地利用土地資源,通常需要考慮地塊的規劃,結合物業開發進行結構設計。本文將詳細介紹上海軌道交通9號線松江新城站的結構設計。
1 工程概況
上海軌道交通9號線一期工程松江新城站位于規劃的松江新城中部,滬杭高速公路以北的嘉松南路東側綠化帶下,車站西側為“行政中心”和“市民廣場”,東側綠地規劃為低密度住宅,北端有規劃的公交樞紐,是9號線一期工程的起點站。
關鍵詞:建筑結構設計;設計質量;概念設計;
建筑工程質量的優劣直接影響到建筑工程投入使用后的安全性、可靠性,與人們的生命財產安全息息相關。常常會出現由于結構設計出錯而帶來的各種建筑問題,所以必須重視對結構設計的質量控制,為提高建筑工程的整體質量打下堅實基礎。
1建筑結構設計概述
1.1建筑結構的類型
目前,對建筑結構類型的劃分主要是根據建筑的用途、層數、結構材料和結構形式進行區別和分類的;按結構形式可分為剪力墻結構、框架結構、簡體結構等。
1.2建筑結構設計的具體內容
1.2.1結構設計程序
建筑物的整體設計包含了許多方面的設計內容,如結構設計、暖通設計、給排水設計和電氣設計等等。雖然需要設計的方面有很多,但是不管進行何種設計都應遵循建筑設計的基本要求,即經濟、美觀、環保、實用。建筑結構是建筑物發揮自身使用功能的前提,結構設計是建筑設計的重要組成部分。
1.2.2建筑結構設計要求
為了確保建筑結構的安全性和可靠性,設計時應盡量滿足以下要求:其一,抗震設計。建筑結構應根據自身所處地域的烈度、建筑高度和具體結構類型采用不同的抗震等級;其二,相關計算。結構構件需要進行承載極限狀態計算和正常使用驗算,例如,直接承受動力荷載的結構構件必須進行疲勞強度驗算。
1.2.3結構設計應遵循的基本原則
可靠性、經濟性、美觀性、適用性、安全性。
2提高建筑結構設計質量的有效途徑
2.1做好資料收集工作,認真確定計算參數
對于建筑工程來講,由于其所處的地理位置,決定了在進行結構設計時所涉及的具體參數會存在一定的特殊性。在進行建筑結構設計前,要盡量收集與設計相關的信息,如工程資料、具體規范等,資料收集的越多,參數的確定也就越準確,同時,還可以避免因為參數不合理而導致返工情況的發生。
2.2合理運用結構設計軟件
隨著各種計算機結構計算分析軟件的普及,人們已經擺脫了過去復雜繁重的手工計算方法,但是,對于計算機結構計算結果的判斷應從以下幾個方面著手:其一,要充分了解所使用軟件的適用范圍和技術條件;其二,要確保計算程序與結構設計圖相符;其三,選用的計算數據須有準確的依據,并且要保證計算參數準確;其四,計算結果中與結構相關的內容必須符合相關規定,如,自振周期、剛度比、構建的抗裂性能、兩
盒半的配筋等。
2.3重視結構計算與地基基礎設計
建筑結構計算結果是施工圖設計的重要依據,并且計算結果是否正確直接關系到建筑結構設計的可靠性和安全性,所以必須引起設計人員的高度重視。例如在樓板計算中應選用正確的計算方法進行樓板計算,對于連續板不能選用單向板的計算方法,對于雙向板計算應考慮材料泊松比對其的影響,以避免由于未調整跨中彎矩而造成計算值不準確;為使地基基礎設計更符合建筑所在地的地基基礎類型特點,設計人員應在熟知國家相關標準的前提下,對地方性的《地基基礎設計規范》加以深入學習,明確地基基礎特點,豐富地基基礎設計經驗,掌握設計處理的方法,使地基基礎設計更符合建筑工程的實際地理情況。
2.4重視抗震設計
通常情況下,設計師在進行框架結構設計時,多數都只重視橫向框架的設計,往往容易忽略縱向框架的設計,然而抗震設計規范中明確規定了水平地震作用必須按照兩個主軸的方向進行分別計算,各方面的地震作用需由該方向的抗側力構件自行承擔,因此,在進行框架設計時,橫向框架和縱向框架的作用應該是等同的,也就是說兩者有著同等的重要性,缺一不可。在進行建筑結構設計時,應遵循小震不壞、中震可修、大震不倒的抗震設計原則,這就要求結構設計應設計成延性結構。延性結構的變形能力能夠有效地承載一定的地震作用,能夠降低地震對建筑結構的破壞,因此,建筑結構設計應盡量以延性結構為主。
2.5重視概念設計
所謂概念設計是指運用人的思維能力和判斷力解決結構設計宏觀層面上存在的問題,它以精確的結構概念為依據,對計算結果和設計結構進行科學分析,充分考慮計算假設與實際結構受力存在的差異,進而對結構進行優化設計。在概念設計過程中,應根據實際建筑所處的空間和地理條件,結合考慮建筑所要求必備的功能以及建筑結構的適用性、安全性、美觀性、經濟性等多方面因素,最終確定建筑結構設計的總體方案,并且能夠利用整體結構與基本桿件間的力學關系、結構設計準則以及施工現場賦予的資源條件,科學、合理地解決結構設計中存在的問題。同時,在概念設計中應處理好總體布局與關鍵細節之間的關系,使兩者
兼顧,從而全面提高建筑結構的可靠性。
2.6互相配合,充分溝通
為了能夠確保建筑結構設計的質量,在獲得提資圖時,要避免盲目的建模計算和上機繪制圖紙。應該先進行詳細認真的分析,同時還要多和建筑設計師進行相互溝通,詳細了解整個工程的概況以及相關情況,盡可能的對建筑圖紙的意圖和平立剖的關系理解透徹,如有必要可適當組織各個專業一起開展協調會,對各專業之間需要注意和配合的地方進行明確,盡量統一標準和做法,使個專業之間的工作能夠充分協調,相互配合,避免出現由于設計圖紙和設計方案不一致而出現反復調整的局面,有效地提高建筑結構設計的質量。
關鍵詞:高層預制鋼筋混凝土;剪力墻;住宅結構;設計
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
剪力墻結構是建筑結構中常見的形式,對于高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構的設計具有多種形式。目前,較為常見的設計形式包括兩種,通過對這兩種形式的簡化,應用計算機軟件對其進行有效的分析、計算,實現了對高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構的設計的優化。下面就通過具體的工程對其進行詳細的分析。
1.工程概況
鋼筋混凝土剪力墻結構在我國高層住宅建筑工程中應用較為廣泛。通過PC技術實施的鋼筋混凝土剪力墻結構被稱為預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構,現階段由于沒有完善的設計規范以及配套的設計標準,所以PC結構設計在建筑住宅規范化、產業化發展的過程中具有重要的作用。
某工程為兩棟18層的住宅樓,建筑面積為2.36萬平方米。其中第一層為架空綠化空間;2~15層為標準層;16~18層具有局部退層。該項工程中,PC技術主要應用范圍是3~15層。兩棟樓房中一共有26層標準層。應用PCF構件,即在建筑外山墻中利用預制鋼筋混凝土剪力墻模板;采用PC+PCF混合構件,即在建筑前后外墻結構中采用預制鋼筋混凝土模板。
該工程中,PCF模板在工廠中事先制作好,形成模板與外飾面,并在施工現場進行安裝,將其當做現澆鋼筋混凝土剪力墻外墻模板結構,然后在結構內側設置相應數量的鋼筋。然后支設內膜結構,并安裝預制鋼筋混凝土模板,形成疊合剪力墻結構。具體情況如下圖所示:
預制外墻PC是通過將剪力墻結構外墻的填充墻部分,通過預制形成外模,在內側可填充輕質材料:外模使用鋼筋與現澆筑的墻以及梁連接起來。
2.高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計
該工程建筑抗裂度為Ⅵ度,剪力墻的抗震等級為4級。根據兩棟樓房建筑結構,建筑平面較為規則,建筑豎向結構較為連續。因此本工程能夠使用鋼筋混凝土剪力墻結構。在該工程建筑中設置地下結構一層,其基礎為預應力管樁結構,并以筏板作為輔助結構。PC結構設計與傳統的建筑結構設計存在較大的去唄,在內容上得到了更新與完善。實際設計中,主要采用以下兩種設計方式:
方式一:建筑項目中豎向抗側力構建全部采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構或柱結構。這種設計忽略了PC構建以及PCF構件剛度要求以及其對建筑相關結構的影響,將PC構件以及PCF構件當做建筑荷載設計在建筑整體結構體系中。設計過程中使用現行的軟件與設計規范對該結構設計方式進行計算與分析。
方式二:建筑結構中添加了PC與PCF構件結構,會增加剪力墻結構的剛度。根據可靠實踐證明,預制鋼筋混凝土疊合剪力墻彈性變形范圍內,現澆墻體結構能夠與預制模板結構協同作業。該設計形式就是根據實際的情況,合理設計預制鋼筋混凝土疊合剪力墻的厚度,控制建筑結構的剛度以及位移。疊合剪力墻墻體的厚度等于現澆剪力墻墻體厚度與預制鋼筋混凝土模板厚度之和。通過相應的建筑結構計算與分析,以建筑周期、結構位移、剛度等計算結果作為設計的主要依據。
3.建筑主體結構設計
通過相應的計算與分析,該工程所采用的設計方式,能夠通過PC結構進行簡化,并通過現行的設計規范與軟件形成相應的設計模型。在實際設計過程中,需要考慮到PC、PCF構件結構對建筑其他結構的影響,包括剛度的影響,并根據相關的計算對計算模型相關參數進行適當的調整。有關的設計參數必須符合設計規范要求,同時也應該與高工程設計方案相適應。
通過相應的計算,并對上述兩種設計形式計算結果比較中可知,PC與PCF構件對建筑結構剛度的影響程度。PC、PCF結構對結構周期、位移等都具有微小的影響,但是不會對建筑整體結構計算造成影響。在預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構設計過程中,不僅需要考慮PC、PCF結構剛度,還需要綜合考慮其對建筑結構剛度的影響,對建筑結構位移、周期進行有效的控制。
4.建筑結構設計中常見的問題
在高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計過程中,不僅需要對PC結構主體進行合理設計,還需要對相關構件結構進行合理設計,形成完整的設計模型、體系。在具體的設計過程中,常見的設計問題體現在以下幾個方面:(1)應該重視現澆混凝土結構域疊合剪力墻結構的協同工作,重視PCF構件對建筑結構中的優化作用;(2)在PC、PCF構件的脫模、運輸存放以及安裝就位和現場澆筑混凝土等施工狀況下的剛度以及強度計算應根據實際工程項目的設計以及施工開展;(3)Pc構件與主體建筑具有多種連接方案,柔性方案與剛性方案的特點不同,各有優勢以及缺陷,本工程所使用的是柔性方案;(4)在建筑結構體系當中,有其他部位預制構件的使用例如陽臺、樓梯和疊合樓板的預制件,能在一定程度上對建筑結構的導荷方式以及建筑模型的假定存在一定的影響,在實際的計算過程中應考慮全面;(5)在設計的設計過程中,應該加強對各個結構連接部位的設計,設置合理的連接構件,確保整體結構的穩定性。
5.總結
本文通過實際建筑工程,并以工程預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構設計的計算分析為基礎,對高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計方式進行分析探討,為相關人員在這一方面的工作提供能參考。我國建筑行業發展具有悠久的歷史,但是PC技術起步較晚,應用到實際工程中也相對較少,同時也沒有形成完善的設計規范以及施工標準與驗收標準。這就需要相關的工作者加強對該領域的研究,對PC結構設計進行不斷的完善,形成完善的設計模型與體系,為我國高層建筑發展提供技術支持,促進我國建筑行業的發展,為城市化建設作出更大的貢獻。
參考文獻:
[1]潘劍鋒.高層預制混凝土疊合剪力墻住宅結構設計經驗談[J].建材與裝飾.2013,26(8):124-125.
[2]李寧,汪杰,吳敦軍.高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計[J].全國高層建筑結構學術會議論文.2012,26(3):57-58.
鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發
2.項目研究背景:
所要編寫的結構程序是混凝土的框架結構的設計,建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結構是在建筑中,由若干構件,即組成結構的單元如梁、板、柱等,連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規范》gb50010-xx,該規范與原混凝土結構設計規范gbj10-89相比,新增內容約占15%,有重大修訂的內容約占35%,保持和基本保持原規范內容的部分約占50%,規范全面總結了原規范實施以來的實踐經驗,借鑒了國外先進標準技術。
3. 項目研究意義:
建筑中,結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分,它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關,對發展新技術。新材料,提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。
由于結構計算牽扯的數學公式較多,并且所涉及的規范和標準很零碎。并且計算量非常之大,近年來,隨著經濟進一步發展,城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化,更加劇了房屋設計的復雜性,許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上,都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣,結構軟件開發就顯得尤為重要。
一棟建筑的結構設計是否合理,主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經正確解決,結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了,因此原來在學校使用的手算方法,將被運用到具體的程序代碼中去,精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法,還要想到如何把這些做法用代碼來實現,
4.文獻研究概況
在不同類型的結構設計中有些內容是一樣的,做框架結構設計時關鍵是要減少漏項、減少差錯,計算機也是如此的。
關鍵詞: 多層建筑;混凝土砌塊;結構設計
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:
近年來隨著工程項目的數量的不斷增加,對于工程項目的結構設計、材料選用、工程質量等方面提出了更高的要求。基于混凝土小型空心砌塊所具有的眾多優點, 如自重輕、造價低、 砌筑速度快、強度高等, 被廣泛的應用于多層建筑中。此外,多層砌塊在使用過程中能夠降低對環境的污染、節能環保、降低工程造價、縮短工程周期, 被眾多的工程作為墻體施工材料的首選。雖然砌塊建筑結構有很多優點,但是在實際工程應用中也存在著一些問題,這些問題在一定程度上影響了整體工程質量。以下就多層砌塊建筑結構的應用進行深入分析。
一、工程的基本概況
本文主要結合某住宅建筑小區工程的具體設計概況進行研究,借以分析混凝土小型空心砌塊砌體結構在工程中的具體應用,該住宅小區采用了配筋砌塊砌體剪力墻結構,進行小區工程項目共有13棟,下面選取其中較為有代表性7層建筑住宅進行分析和研究:該建筑物整體平面為長,36.77m*10.37m 的矩形,建筑的總體高度為 20.295 米,建筑面積為 2783.1 平方米。建筑物的底層設為庫房,層高為2.4 米, 2到5層為層高2.8米的標準層,頂層設置為閣樓,主開間分別為4.4 m和3.4m。此建筑物的結構墻體采用的是配筋砌塊,這種建構的格局和構造屬于相對合理的建筑結構
1、設計計算
對于多層砌體建筑結構的設計,我們應當堅持概念設計的原則 , 主要涉及到以下幾點:
(1)對多層砌體建筑墻體的高寬比進行有效控制,確保較弱連梁和墻肢長度設計的科學性,因為連梁是抗震設計的關鍵環節,在很大程度上決定了墻肢破壞受損的抵抗程度;(2)墻肢的設計要以彎曲變形為主,并兼顧到其在屈服后的塑性以及發展性能,(3)在多層砌塊建筑結構的墻肢內,平鋼筋的配置要嚴格遵守相關設計規范和原則,以降低墻肢發生剪切破壞的可能性;(4)為避免墻肢根部的受損程度,在轉角處和墻肢端部要設計塑性發展區和約束邊緣構件。以7層的配筋砌塊砌體剪力墻結構設計為例,在多層配筋砌塊砌體結構的具體設計中,要綜合考慮了配筋混凝土砌塊剪力墻結構的特點,在設計中注意以下幾點:(1)結構布置: 根據建筑結構的設計方案和具體要求,二道防震縫經過計算確定為每段45m,保證建筑結構平面的勻稱、規則,類似于現澆剪力墻的結構。開間為4.2、3.9、3.6和3.3 m,雙向剪力墻的分布保持連續和均勻,豎向與立面的布置非常規則,層高統一采用2.8 m,建筑結構的剛度沿建筑高度的改變而均勻分布。(2)結構計算: 配筋砌塊砌體剪力墻結構由于目前還沒有專門的結構計算軟件可供使用,本工程使用的廣廈軟件和 SATWE軟件的相互校核,經實踐證明,計算結果非常類似,具有可操作性。同時,經過計算與分析, 取灌孔混凝土砌塊的彈性模量 E=1700fg=1.9×104MPa,混凝土的彈性模量 E=3.0×104MPa。此外,按照砌體建筑結構的設計要求,配筋砌塊砌體剪力墻結構的位移和內力可以按彈性方法計算,結構阻尼比為0.05,混凝土結構的內力調整系數和地震內力調整系數相同。
2、建筑及節能設計
按照多層砌體建筑的結構設計的相關要求,尺寸設定為標準的390 mm(長)×190 mm(寬)×190 mm(高),加上10 mm的標準灰縫后,實際的尺寸為400 mm×200 mm×200 mm。所以這種砌塊的合理模數應該是2 M( M=100 mm),即墻段的豎向與平面尺寸需要是200 mm的倍數,配筋砌塊砌體剪力墻結構也不例外。這樣設計的好處是,不僅能夠減少現場切割的高質量和異型砌塊的使用數量,對簡化建筑材料的生產和施工也是非常有幫助的,進而提高了生產工效,有效控制了施工成本,砌塊的高度當按90 mm進行設計時,應當拆除相應位置上的砌體強度,或者采用混凝土將灌孔填實,此外,對于多層砌塊砌體建筑的樓梯和門廳,需要對電管線用的管道井、表盒的位置以及豎向水進行科學設計,并保證表盒安裝后的樓梯及通道的尺寸符合有關規范要求。
二、混凝土空心砌塊的結構設計
1、構造柱加強的設計 。從構造結構來看,配筋砌塊砌體剪力墻結構和現澆剪力墻結構存在眾多相似的地方, 特別是在高抗震強度地區,剪力墻結構的邊緣構件則應具有更高的強度。然而配筋砌塊砌體剪力墻結構在受力地方缺乏加強措施,因為砌塊和灌孔芯柱組成剪力墻體沒有達到應有的抗受強度,所以在安徽省某小區的試點工程設計中選用了構造柱加強做法。這種做法就是在剪力墻的拐角位置和墻體連接部位布設構造柱來加強邊緣構件的強度,這種加強的方式取代了一般的芯柱做法。
2、過梁和圈梁的結構設計 應依據模數具體高度的要求 , 將門窗的過梁和外墻圈梁進行合并設計 。 在進行抗震墻砌體的結構設計應采用連梁設計的方法。在設計時應確保內墻圈梁不小于150 mm的高度范圍,當內墻門、窗洞口小于1800 mm的寬度時,過梁可采用砌塊體進行砌筑,內部合理設置等量的鋼筋。在此工程中 , 地基具備基礎條件不是太強,應適當加強圈梁結構的剛度,并合理計算適當增加圈梁高度和配筋數量 。
3、抗裂、防震結構設計 在此建筑中,砌塊墻體門窗位置的過梁,應采用預制和支座處局部現澆混凝土的形式, 一定程度上提高了施工速度和保證了工程整體質量,過梁混凝土預制部分的寬度應大于80 mm,兩端預留鋼筋的長度不應大于150 mm。為增強整體建筑結構和砌體交接處的抗震、抗裂能力,應采用箍筋將甩筋的端部進行焊接,并確保甩筋錨固長度應大于300 mm。 并嚴格保證使用的混凝土高于 C20 的強度 。依據結構受力學分析,對構造柱和芯柱墻等結構體進行了綜合對比試驗證明加強構造柱和芯柱的結構受力強度得到較大的改善,尤其對于橫墻較少的結構建筑,應將外墻四根支撐柱、大房間四角支撐柱統一設置鋼筋混凝土構造柱進行加強,墻體構造柱位置統一砌成馬牙槎的形式,構造柱旁邊的砌筑孔洞利用混凝土填充灌實,在其它位置采用芯柱進行加強,嚴格確保芯柱之間以及芯柱和構造柱之間的距離,必須符合相關標準的規定,不應超過2 m的距離,進行抗裂防震設計,可采用采用橫墻承重的結構體系進行加強,在采用橫墻承重的方法時,坡屋面使用現澆鋼筋混凝土時,在依據合適的距離在適當的位置設置分隔縫。
4、采用配筋砌體的結構設計。將某一墻段結構由無筋墻體設置為配筋砌體的形式,能極大提高墻段在多層砌體結構抗震檢驗時的不足, 對于烈度高和大開間砌塊的房屋砌塊結構,采用配筋砌塊砌體剪力墻結構,已解決承載力不足和抗震承載力驗算欠缺的問題,并根據需要將墻體結構的大部分或全部采用配筋砌體,應按《砌體規范》的有關規定進行設計,將抗震等級設置為四級。
三、結語
本文通過對實際的多層砌塊建筑設計的詳細的分析,客觀地證明了諸多科學合理的設計理念的應用的適用性。 伴隨著國家對新型墻體材料的大力推廣,該類型的建筑結構形式也會初步常態化,并且該建筑結構形式具有很好的市場推廣前景,對多層建筑以后的結構形式有改良意義,值得我們進行大力推廣與使用。
參考文獻:
1、林艾思多層建筑結構設計處理方法?中國建筑設計論壇?2011(11)