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關鍵詞:屋面;滲漏;原因;防水設計
Abstract: the rationality of the design of building roof waterproof effect is not only the quality of primary factors, and the influence of the construction of the roof waterproof construction schedule and investment control. Practice has proved, to improve the quality of building design, the province built houses is very important, do well building waterproofing roof design to solve the quality problem of the leaking roof of great significance. This paper discusses the roof waterproof design.
Keywords: roofing; Leakage; Reason; Waterproof design
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
影響建筑屋面防水的質量因素有設計的合理性、防水材料的選擇、施工工藝及施工質量、管理和維修與保養等。設計是工程建設的龍頭,是工程建設的靈魂。設計的合理性不僅是影響建筑屋面防水質量的首要因素,而且影響建筑屋面防水施工的進度和投資控制。實踐證明,設計對提高建筑物的質量,多快好省的建造房屋極為重要,做好建筑屋面防水設計對解決屋面漏水的質量問題意義重大。
一、屋面滲漏水產生的原因
1、建筑防水材料質量不符合質量要求。 目前防水材料市場的基本狀況仍處于魚目混珠、良莠不齊、真假難辨、假冒偽劣產品屢禁不止的局面,且有進一步蔓延之勢 。特別是主導產品SBS 改性瀝青防水卷材受到的沖擊最大。偽劣產品以比正規產品低60% 以上的價格傾銷,且市場占有率很大,使正規的大中型企業難以為繼。
2、設計單位不重視防水設計。 防水層的選材本該由設計人員嚴格按規范要求進行,這本是設計單位的責任與義務但因不少設計人員不熟悉防水材料的品質,隨意套用施工圖集。 建設單位干預防水設計,設計人員放棄自己的職責,將防水材料選材由建設單位決定,建設單位或開發商為了自身利益,多數認同偽劣產品并惡意壓價,以低價購進,設計人員聽之任之。
3、施工單位質量意識不強。 假冒偽劣防水材料泛濫,緊跟著的是將防水工程造價壓得很低,使正規的防水專業施工公司難以中標 。相反,這些工程就落到了無資質有掛靠關系的低素質包工隊手中,以轉包、違法分包的形式承接防水工程 。這些包工隊拿得出齊全的 “合格” 證明,通過大力功關,可以屢屢中標,然后大肆偷工減料,雇用農民工粗放作業。 一旦發生滲漏,則用幾桶涂料修修補補就可對付2年,所獲利潤仍可大于 “損失 ”這種狀況,對提高施工質量要求的只是一句空話。
二、屋面防水設計措施
1、合理確定防水等級
我們在進行屋面防水設計時,為了設計合理、經濟,應按建筑物的性質、重要程度、建筑結構特點、使用功能要求和防水耐用年限劃分防水等級, 按照不同等級, 進行不同的設防,并確定設防構造層次和防水材料選用的限制。GB50207-94屋面工程技術規范的基本規定中將屋面防水劃分為4個等級,具體規定了耐用年限要求、設防層次和選用材料限制, 建筑師在屋面防水設計時必須遵守這些規定。
2、設防層次的選擇
屋面防水工程要求做到絕對可靠, 這要求設防可靠性好, 保證率高。要達到這一目標, 防水設計時必須遵循多道設防, 復合防水的原則。GB50207-94屋面工程技術規范對設防分別作了規定,屬于Ñ級防水的工程應設三道或三道以上的防水層; 屬于Ò級防水的工程應設兩道或兩道以上的防水層;屬于Ó級防水的工程應設一道的防水層; 對于易出現滲漏的節點部位, 應采用卷材、防水涂料、密封材料、剛性防水材料等互補并用的多道設防。
我們在屋面防水設計中采取多道防線設防,其最大好處就是即使第一道防線有毛病或受破壞時, 第二道、第三道設防仍可以彌補, 共同組成一個完整的防水體系, 以提高防水的可靠性。多道防水的防水屋面, 它既可采用同一品種, 同一規格的卷材或涂料,又可以采用不同性能品種、不同規格的卷材或涂料, 也可以采用幾種性能各異的材料。
屋面防水設計中的復合防水是指采用不同材性的防水材料,利用各自的特點組成能獨立承擔防水能力的層次。
另外, 我們在設計過程中,對多道防水和復合防水在選用材料時,要注意材料之間的材性匹配和結合問題。原則上應將高性能,耐老化、耐穿刺性好的材料放在上部, 對基層變形適應性好的材料放在下部,充分發揮各種材料性能的特點。
3、 屋面防水材料的選用
防水材料的選擇對防水層質量和耐用年限有極大的影響, 正確選擇、合理使用防水材料是屋面防水設計成敗的關鍵之一。目前北方地區多使用的為柔性防水卷材,占防水材料總量的80%左右, 它包括瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材與合成高分子防水卷材等三大系列產品,卷材適應于防水等級為1級~ 4級的工業與民用建筑工程的屋面防水。20世紀80年代起,瀝青油氈在北方屋面防水工程中占主導地位, 是一種傳統的防水材料, 它的特點是造價經濟,有一定的防水能力, 但由于熱熔瀝青對大氣產生污染,部分城市環保部門原則上已禁止使用。改性瀝青防水卷材是在原有的瀝青卷材的基礎上加以技術處理, 以形成經濟、實用的新型防水材料。主要有SBS彈性體改性瀝青和APP改性瀝青防水材料兩種。SBS彈性體改性瀝青防水材料是以聚酯氈或玻纖氈為胎基,SBS熱塑性彈性體作改性劑,兩面覆以隔離材料或表面粘連塑料薄膜而制成的建筑防水材料( 簡稱SBS卷材) 。具有防水性能好,延伸率高、耐低溫、使用壽命長、施工方便等特點。APP 的構造與使用性能和SBS卷材基本相同, 只是表面是用APP改性瀝青浸涂而形成的,也是目前使用較多的防水卷材之一。
4、合理的屋面排水設計
屋面排水設計須考慮屋面排水坡度、水溝截面、匯水面積和落水管數量和管徑。在進行平屋面排水設計時, 排水坡度宜為2%~ 3%,當坡度為2%時,宜選用材料找坡; 當坡度為3%時, 宜選用結構找坡。天溝、檐溝的縱向坡度不應小于1%,溝底落差不得超過200mm。水落口周圍直徑500mm范圍內坡度不應小于5%,水落管徑不應小于75mm,一根水落管的屋面最大匯水面積宜小于200m2。
5、合理的詳細的防水節點設計
在進行屋面防水節點設計時, 我們應該充分考慮結構變形、溫差變形、干縮變形、振動等。使節點設防能夠滿足基層變形的需要,因為種種變形集中于節點, 在節點處首先表現出來, 如變形縫、分格縫、平面與立面交角處等。設防上要增加附加增強層, 構造上要采取空鋪法, 選材料要采用高彈性、高延伸材料, 如落水口、地漏、穿過防水層管道部位及其周圍要采取密封材料嵌縫、涂料密封和增加附加層等方法處理。采用柔性密封、防排結合, 材料防水與結構防水相結合的做法。防水工程首先要將水迅速排走,不使水滯留或積水,然后采取柔性材料嚴密封閉。選用防水材料時,要采用卷材、防水涂料、密封材料、剛性防水材料、粉狀憎水材料等互補并用的多道設防。強調完善、耐久和整體設防能力。節點防水不能只顧及短期效果, 還要考慮到耐用年限后期可能造成損壞, 故在選材時要比大面材料性能高,在耐用年限內不老化。
綜上所述,依據建筑屋面的防水設計原理, 進行順暢的屋面排水組織, 選擇有效的防水材料, 確定合理的構造層次, 加強屋面防水的細部構造, 從而做出合理的屋面防水設計, 是解決屋面滲漏的前提和基礎。當然, 減少乃至根治建筑屋面的滲漏問題, 還需改正施工技術管理水平等諸多不合理之處。
關鍵詞:房屋, 結構設計, 優化技術 , 方法,要點
Abstract: with China's economic prosperity and development, housing construction structure design level also constantly improving, the optimization design of building structure not only can save cost cost, but also can improve the quality and safety of the house. The paper mainly introduces the present situation of the houses and the optimization design of reason, and expounds the optimized design of building the main contents and methods, finally puts forward the design optimization of building structure should be pay attention to, and puts forward some opinions of his own.
Keywords: housing, structure design, optimization technology, method, the main points
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
近年來,由于土地價格市場的變化,不斷上漲的土地價格給開發商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力,同時,人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高,相應建筑產品的品質要求也就不斷提高,這就讓開發商不斷尋求新的手段滿足顧客需求,而降低工程造價就成為開發商追求的直接目標,這就需要我們利用結構設計優化設計技術方法,提高有限空間 有限資源的最大化效果發揮,實現經濟化 實用性和適用性的良好目標。
1 房屋設計的現狀及實行優化的原因
依據我國的國情以及發展形勢,我國今后主要以建設高層住房為主。與此同時,投資者們也日益關注建設成本如何最低化,使用結構設計優化技術能夠實現建筑成本的最低化。
若想實現結構優化的目的,工程設計人員首先以建筑的安全性為基礎,然后理性分析建筑方案,融合與之相適宜的設計理念以及方法實現對工程造價的有效控制,以符合投資者的經濟要求。根據統計資料顯示,建筑結構經過優化設計比未進行優化的建筑節省了50%至30%的費用。然而,在很多實際優化設計中,其因為受到較多因素的制約而難以施展、發揮出其優越性。比如,過度追求工程設計進度,就會影響工程設計人員的設計效果,一味地以滿足工程進度為目標;年輕的工程設計人員常受其專業素質限制,難以理解其設計軟件,無法實現優化技術。也有一些工程設計人員過于關注建筑部分,忽視了建筑的整體方案,能實現控制整體造價。由此可見,工程設計人員要將其技術與經濟效益進行有機結合,只有合理的設計方案才能確保實現最大經濟效益。
2 房屋優化設計的主要內容
通常房屋結構的設計主要是利用適宜的方法和設計理念來滿足房屋建筑設計的需求,比如確定合理的布置、結構形勢、構件尺寸等。尤其是優化設計基本的鋼筋混凝土房屋結構體系,往往自整體布局與具體構件兩個角度進行分析。影響整體布局的關鍵因素是建筑物的柱網尺寸、層高、體型、抗側力構件位置等。具體構件主要是指結構構件的幾面、布局、鋼筋及混凝土的配筋構造、強度等級、對于這兩大方面的因素,需要有專業的工程設計人員,熟知構件設計規范并具有豐富設計經驗,而且善于分析與把握構件受力特性及結構,進而選取最相適宜的方法展開優化設計工作。
3 房屋結構設計優化方法
賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結構設計相互協調密切配合的結果。建筑結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果,而建筑設計優化設計技術方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優美的要求,又能使房屋結構安全、經濟、合理,成為實際意義上的“經濟適用”房。從建筑上分析結構設計優化方法,它主要體現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程結構總體的優化設計量方面。
房屋工程分部結構優化設計實施過程中,還應該按照一切從實際出發的原則,結合具體工程的實際情況,圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。進行結構設計時,應在滿足設計意圖后,盡量使平面布置規則,縮小剛度和質量中心的差異,這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用 豎直方向上應避開使用轉換層,減少應力集中現象。
3.1結構優化設計模型
結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數,并建立函數模型,運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟如下:
(1)設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數,將所涉及的參數按照各自的重要性區分,將對變化影響不大的參數定為預定參數,通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。
(2)目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解最后,約束條件的確定 房屋結構可靠度優化設計的約束條件,包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中,要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
3.2結構優化計算方案
結構設計優化設計多個變量、多個約束條件,屬于一個非線性的優化問題,設定計算方案時,常將有約束條件轉變為無約束條件來計算常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。
4 結構設計優化中應注意的問題
結構設計優化方法應用于實踐之中,是目前一個比較廣泛的課題,利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的 結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計,舊房改造,抗震設計等設計的各分部環節,發揮著巨大的效益 在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中,要注意下面的幾個問題:
4.1 結構設計優化應注意前期準備
因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資,而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與,建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性,但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響,某些方案可能會增加結構設計的難度,并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期,結構優化設計就能參與進來,那么我們就能針對不同的建筑類別,選擇合理的結構形式,合理的設計方案,獲得一個良好的開端。
4.2 概念設計結合細部結構設計優化
概念設計應用于沒有具體數值量化的情況,例如地震設防烈度,因為它的不確定性,計算式難免與現實有較大的差異,在進行設計的時候就要采用概念設計的方法,把數值作為輔助和參考的依據 設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法,達到最佳的效果。
在結構設計的過程中,要注意對于細部的結構設計優化,比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫,可劃分為矩形板注意鋼筋的選擇,I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多,但是他們的極限抗拉力卻相差很大,所以在塑性滿足要求的情況下,現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋,從而達到既安全又經濟的目的。
4.3 下部地基基礎結構設計優化
地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案,如果為樁基礎,那么要根據現場地質條件選擇樁基類型,盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大,應多進行比較以確定最合適的方案。
5 結束語
總之,工程造價在工程項目占有很大比例,具有重要的經濟效益,所以優化設計房屋結構能夠卓有成效地減少工程造價成本。與此同時,優化設計房屋結構要保障建筑的安全級別,合理化等,協調好技術和經濟兩者之間的關系,切勿因重視節省成本,而忽視質量或技術。為了實現整體目標最優,結構設計人員與工程師要分析房屋結構設計,充分發揮其優勢,利用精細高效的工作標準及要求來實現最優化的房屋結構。
參考文獻
【關鍵詞】房屋建筑;結構設計;要點
1、建筑結構設計的標準和原則
1.1 建筑結構設計的標準
建筑結構設計一般在建筑設計之后,它既“受制”子建筑設計,但又“反制”建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計,應滿足、實現各種建筑要求:建筑設計不能超出結構設計的能力范圍,不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。其實嚴格說來,真正決定了建筑設計能否實現的是結構設計,從這個意義上講,結構設計顯得更為重要。適用、安全、經濟、美觀、便于施工,這五點正是衡量一個建筑結構設計是否成功的標準。成功實現這五條標準,既是結構設計的最佳體現,更是結構設計人員最終努力的目標。一個完美的建筑結構設計就是在努力追求實現這五個方面的標準最佳結合的過程中產生的。
1.2 建筑結構設計的原則
(1)顧全大局,抓大放小。“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等是建筑結構設計中非常重要的概念,雖然整個結構體系是由各種構件協同組成一體的,但各個構件在結構中擔任的角色不盡相同。
(2)多道防線。例如,多肢墻與單片墻、框架剪力墻與純框架相比,前者比后者的抵抗能力要強。安全的結構體系是采取多道防線來設計的,當發生災難時,如果把生存的希望全都寄托在某單一構件上是非常危險的。
(3)剛柔相濟。結構剛度太大則變形能力差,強大的破壞力瞬間襲來時需要承受的力量很大,容易造成局部嚴重受損。而太柔的結構雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用。
(4)打通關節。在結構體系中關節無處不在,因為結構的體系是變化的統一。理想的結構體系應該是渾然一體的,沒有任何關節,這樣的結構體系可以使任何外力都能迅速傳遞和消減。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處于原始的靜態,當力量不能暢通時,構件與構件之間的靜態平衡被破壞,結構就會發生變化。
2、建筑結構設計要點分析
2.1 地基等基礎方面的設計要點
地基等基礎設計必須以安全為最主要的設計原則,在進行設計時必須依據地質勘察資料,綜合考察地質、土壤以及地下水等多方面因素,充分完善基礎類型和上部結構的設計方案,不能片面地追求耐力容許值,認為耐力容許值小即為安全標準。通常來講,在進行施工圖設計前,設計部門應查看由相關部門提供的多層房屋建筑地質詳勘報告,特別注意不能僅以建設單位提供的籠統的附近建筑物基礎設計資料為依據。
此外,應避免單純憑經驗處理的方法來對軟弱地基進行換土墊層設計,必須采取安全高效的方法處理軟弱地基的換土墊層。例如,若憑借經驗處理,僅僅采用砂墊層加強承載力,而沒有計算墊層寬度和厚度,那必然會給建筑物的安全性帶來了極深的隱患。
2.2 構造柱的設計要點
構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,由于如果將構造柱作為承重柱使用,會造成構造柱提前受力,降低了構造柱對墻體的約束作用,柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求,柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞,就會出現裂縫。這種情況在結構遭遇地震時表現得尤為明顯,此時應力會集中到構造柱位置,導政構造柱首先遭到破壞,這樣一來,構造柱不但起不到應有的作用,反而會成為房屋結構中的薄弱部位。
2.3 承重柱截面高度設計的設計要點
在建筑結構設計過程中,極易出現為受力分析簡單而將梁簡化為鉸支梁的設計方法,即在建筑物中忽略了柱對梁的約束彎矩,忽略了梁柱間的剛結作用,結構一旦受力,柱頂抗彎強度不足,承重柱在梁底附近將會出現水平裂縫,形成塑性鉸。這樣的設計方法不僅嚴重的損害了房屋的耐久性,而且這樣的結構一旦遭遇地震作用就會出現倒塌事故造成人員傷亡,對國家和人民的財產安全早成了重大威脅。
同時,現行的建筑抗震設計規范中有如下要求:水平地震的作用應按兩個主軸方向分別加以計算,各方面的地震應力應由該方向的抗側力構件來承擔。這就要求結構設計人員在框架結構設計中,不僅要對橫向框架進行設計,還也應對縱向框架進行設計。在現代建筑結構設計中,縱向框架與橫向框架應被結構設計人員加以同等重要的考慮。避免出現對縱向框架按普通的連續梁進行設計的發生;避免出現節點和框架中的縱筋等的配置不符合框架的構造要求的情況發生。
3、建筑結構設計中幾個問題的思考
3.1 關于超長鋼筋混凝土結構
目前,越來越多的建筑采用超長混凝土結構,但考慮到建筑功能和外觀上的需要,這些建筑往往不設或少設伸縮縫,致使結構不設縫的長度遠遠超出了我國規范規定的限值,通常把這種結構稱為超長混凝土結構。鋼筋混凝土結構存在抗裂性差這一缺點,混凝土建筑物的裂縫問題是混凝土工程中帶有一定普遍性的問題。混凝土結構體表面或內部產生的裂縫將對結構承載力、防水性以及抗凍性、抗鋼筋銹蝕性、抗化學侵蝕性等耐久性能產生嚴重的危害。裂縫的出現,不但影響美觀,而且還嚴重影響建筑物的使用壽命。
采用后澆帶和膨脹加強帶補償混凝土結構收縮的無縫技術,就可以很好地解決這個問題。如南京國展中心工程主體部分是兩層的部分預應力混凝土框架結構,建筑物總長度達292.8m,寬158m,縱橫向不設縫均遠遠超出了我國規范規定的限值。此外還有杭州江干區全民健身中心,在梁上布置了無粘結預應力筋,設置后澆帶及加強配筋等措施以減少溫度應力對結構的不利影響。這些工程都采取了有效的裂縫控制措施,并取得了理想的效果。
3.2 板面設置溫度應力筋
在《混凝土結構設計規范》中,規定了在溫度收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150~200mm,并應在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于O.1%。但在實際設計過程中,設計人員對怎樣來判斷溫度收縮應力較大的區域會產生誤區。經過多年的工作實踐后總結發現,對于規則較短的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面層設置相應的溫度應力鋼筋,而對于超長結構,則應在超長結構的長向均設置雙層鋼筋。
3.3 從構造角度看應注意的問題
在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性,又必須滿足最小配筋的要求。因此應特別注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。要保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂,必須采取有效的通風散熱措施,構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。
【關鍵詞】建筑工程;結構設計;混凝土;
前言
當今中國,在經濟高速發展的同時,建筑業也取得了空前的發展,并取得了巨大的成就,與此同時,建筑業當中各種問題也相繼出現,作為設計人員,要掌握結構設計的過程,保證設計結構的安全,還要善于總結設計工作中的經驗。本文根據筆者的工作經驗,對建筑進行結構設計時要注意的事項進行闡述。
1 房屋建筑結構設計的基本方法
(1) 當結構平面圖在繪制結構平面布置圖時,需要輸入結構軟件進行建模。建筑物根據設防類別、烈度、結構類型和房屋高度進行相應的計算和構造措施要求。注意“地震作用”、“抗震措施”與“抗震構造措施”,提高地震作用,則結構的各構件均全面增加材料; 抗震措施指除地震作用計算和抗力計算以外的抗震設計內容,包括抗震構造措施,其中的一般規定及計算要點中的地震作用效應( 內力和變形) 調整的規定均屬于抗震措施,提高抗震措施,著眼于把財力、物力用在增加結構薄弱部位的抗震能力上,是經濟而有效的方法; 抗震構造措施指根據抗震概念設計原則,一般不需計算而對結構和非結構各部分必須采取的各種細部要求。設計中需要注意受壓和局部受壓的一些問題。
(2) 屋頂( 面) 結構圖中,當建筑是坡屋面時,結構處理方式有梁板與及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面,折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于 120 厚。至于坡屋面板的平面畫法,通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法,這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設計的關鍵是設計人員真正的心知肚明,結構設計者必須要具備一定的空間概念,正確理解建筑圖紙和意圖。設計的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會造成閣樓層的部分墻體超高,要結合門窗頂設置圈梁來降低墻的計算高度。
2 進行結構設計時應注意的事項
(1) 關于箱行基礎、片筏基礎底板挑板的陽角問題:①陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小,可砍成直角或斜角。②如果底板鋼筋雙向雙排,且在懸挑部分不變,陽角不必加輻射筋。
(2) 箱行基礎、片筏基礎底板的挑板問題從結構角度來講,如果能出挑板,能調勻邊跨底板鋼筋,特別是當底板鋼筋通長布置時,不會因邊跨鋼筋而加大整個板的通長筋,較節約; 出挑板后,能降低基底附加應力,當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基; 能降低整體沉降,當荷載偏心時,在特定部位設挑板,可調整沉降差和整體傾斜; 窗井部位可以認為是挑板上砌墻,不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。(當然此問題并不絕對,當有數層地下室,窗井橫隔墻較密,且橫隔墻能與內部墻體連通時,可靈活考慮) 當地下水位很高,出基礎挑板,有利于解決抗浮問題; 從建筑角度講,取消挑板,可方便柔性防水做法。
(3) 關于梁、板的計算跨度一般的手冊或教科書上所講的計算跨度,如凈跨的1.1倍等,這些規定和概念僅適用于常規的結構設計,在應用日廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結構,簡單點講,可認為是在梁的中心線上有一剛性支座,取消梁的概念,將梁板統一認為是一變截面板。在扁梁結構中,梁高比板厚大不了多少時,應將計算長度取至梁中心,選梁中心處的彎距和梁厚,及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。( 借用臺階式獨立基礎變截面處的概念) 柱子也可認為是超大截面梁,所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的,不削峰才有問題。
(4) 基坑開挖時,摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束,不反彈,坑中心的地基土反彈,回彈以彈性為主,回彈部分被人工清除。當基礎較小,坑底受到很大約束,回彈可以忽略,在計算沉降時,應按基底附加應力計算。當基坑很大時,相對受到較小約束,如箱基,計算沉降時應按基底壓力計算,被坑邊土約束的部分當做安全儲備,這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
5) 主梁有次梁處加附加筋: 一般應優先加箍筋,附加箍筋可認為是: 主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺,在次梁兩側補上,象板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但不應絕對。規范說的清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載,應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時,應加附加筋。當主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對不大主梁也可不加附加筋。總的原則,當主梁上次梁開裂后,從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時,主梁可不加附加筋。雖然也是各層共用的,但是層數增加,傳給基礎的荷載將會增大,我們需要增大基礎,這樣單位面積的造價有所降低,但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。
3提高建筑結構經濟性
建筑的層高增加,由于墻體面積和柱體積增加,結構的自重會增加,基礎和柱的承載力相應增加,水衛和電氣的管線會加長; 相反降低層高,可節省材料,有利用抗震,同時建筑的總高度減小,兩建筑之間的日照距離就會減小,間接的節約了用地。建筑面積相同,建筑使用不同的平面形狀時,它的外墻周長也就會不同,這樣當選擇圓形或是越接近于方形時,外墻周長系數就越小,基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少,同時其受力性能也得到提高,增強了建筑的經濟性能。優化方法的技術性實現,可以最合理的利用材料性能使建筑結構內部各單元得到最好的協調,不僅可以實現建筑美觀、實用,而且在造價方面也有較大的節省,達到了建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優化設計手段,達到這5 個方面的最佳結合,符合現今建筑商對于建筑結構的效益的需求,也符合市場可持續發展的需求。
4 結束語
建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例,結構設計優化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則,精心設計,應用現代化科技手段,選擇合理的建筑結構設計方案,實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。
參考文獻:
引言
自工業革命以來科學技術得到了迅猛的發展,尤其是最近幾十年,我們的生活方式發生了極大的改變,但社會快速發展的同時也帶來了一系列的問題。環境污染的日趨加重嚴重影響了人類的生存,令人感到欣慰的是,我們已經開始注重保護環境,實行人與自然和諧發展,走可持續發展的道路。綠色建筑設計符合時代的需求,對環境保護和走可持續發展道路有重要意義。
一、綠色建筑的基本內容
(一)綠色建筑的概念
綠色建筑即能夠達到節能減排目的的建筑物。所謂“綠色建筑”中的“綠色”是指建筑對環境無害,能充分利用環境的自然資源,并且在不破壞自然環境基本生態平衡的條件下建造的一種建筑,又可稱之為可持續發展的建筑、回歸大自然建筑、節能環保建筑、生態建筑等。綠色建筑即在建筑及使用的生命周期內,可以最大限度的節約資源、保護環境和降低污染,為人們提供一個健康、適用和高效的使用空間,讓建筑與自然和諧共生。
(二)綠色建筑的特征
相對傳統的建筑來說,綠色建筑極大的減少了建筑本身的能耗。綠色建筑對自然進行充分的利用,有既不浪費自然資源又不污染自然環境的特點。一般來說綠色建筑有以下特點:①節約環保。節約環保指的是人們在建造和使用建筑物的過程中盡量的減少對環境的影響,盡可能的節省資源,保護生態環境,減少對環境的污染,把由于人類建筑活動而對自然環境產生的破壞程度降到最低。②自然和諧。即人們在建造和使用建筑的過程中,愛護、保護自然環境,使人和自然和諧發展。只有人與自然和諧才能不損害子孫后代的利益,才能實現可持續發展的目標,達到人與自然和諧相處。③健康舒適。人們建造和使用建筑物的目的是為了讓其為人類提供一個健康和舒適的生活工作環境。因此,建筑物應滿足能為人們提供健康、舒適和高效的空間的基本要求。
二、綠色建筑設計原則
(一)保護環境的原則
綠色建筑設計理念的核心原則是保護環境,這點對綠色建筑產業來說具有重大意義。在建筑房屋前,設計人員應先對施工現場進行詳細的勘察,制定詳細的設計建筑方案,確保建筑物對環境的影響減到最低,并避免有損害建筑的因素出現。
(二)節約能源的原則
我國是一個人口大國,由于人口的眾多和人口的不斷增長導致能源緊缺問題日益嚴重。所以在建筑房屋的時候要重視能源的利用情況,以保證不出現資源浪費的情況。綠色建筑的設計理念能很好的利用資源,防止能源浪費等對環境和發展不利的現象產生。
(三)消除污染的原則
綠色建筑的設計理念的重要內容之一便是對污染進行消除,在建筑房屋中,消除污染的應用和提出對環境保護有重大意義。在施工建筑時,要采取各種辦法,降低噪音污染、減少去煙塵污染,以保護生態環境
(四)低消耗原則
綠色建筑遵循低耗能原則,對建筑物的能耗起到了很好的控制,以減少對環境的損害,維護良好的自然環境。
三、綠色建筑設計理念的體現
由房屋建設中面臨的環境問題將綠色建筑設計理念應用到房屋設計之中,應對了時代對房屋設計的需求,為建筑發揮其良好的性能打下了堅實的基礎。現如今綠色建筑設計理念在房屋設計中體現在一下幾點:
(一)改造房屋設計的工藝
在綠色建筑設計理念的引導下,建筑物要應用先進的設計工藝,提升建筑物的質量,讓建筑物在建設過程中可以達到節能減排的要求。
(二)對房屋建設的材料進行改進
使用環保的材料可以有效地減少房屋在建筑和使用過程中對環境的危害。應對房屋建設使用的原材料不斷地改變和更新,使用大量的環保材料,以滿足基本建設需求并達到了保護環境的目的。
(三)對房屋外部環境進行合理設計
根據建筑物的功能和需求,對建筑物的外部環境進行合理有效的設置,為建筑物創造一個節能的環境。主要有在建筑物周圍進行綠化,這樣既可以凈化空氣,還可以減少噪音,美化了環境。
四、結語
關鍵詞:房屋建筑;設計目的;設計原則;設計方法
中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著我國國民經濟的高速增長,帶動了建筑業的快速、持續的發展。同時,隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,對現代房屋建筑結構設計也提出了更高的要求。發展先進設計理論,加強房屋的設計原則和設計方法的研究, 使房屋建筑結構設計更加安全、適用、可靠和經濟是現代建筑結構設計的發展方向。
1房屋結構設計的目的在現有技術基礎上,用最經濟的手段來獲得預定條件下滿足設計所預期的各種功能的要求,包括安全性、適用性、耐久性。1.1安全性:指結構應能承受正常使用時可能出現的各種荷載和變形等作用,在偶然事件(如地震、強風)發生時及發生后結構仍能保持必需的整體穩定性,即結構僅產生局部損壞而不致發生倒塌。1.2 適用性:指結構在正常使用過程中,應具有良好的工作性能。1.3 耐久性:指結構在正常使用和正常維護條件下應具有足夠的耐久性能,能夠正常使用到預定的設計使用期限結構的功能要求概括起來為結構的可靠性,即在規定的時間內(設計使用年限),在規定的條件下(正常設計、正常施工、正常使用和維護),結構完成預定功能(安全性、適用性、耐久性)的能力。
2房屋建筑設計的基本原則設計師在設計房屋建筑時,要考慮結構的緊密性和適用性,為了實現這一目標,一般要遵循以下這些原則進行設計:2.1 抓大放小的原則。房屋建筑結構雖然是由各種構件而組成一個整體,但各個構件的作用都是不一樣的,根據它起到作用的重要性有主次之分,這樣可以有效地應對外界的侵襲。2.2設置多道防線的原則。房屋結構只有層層設置,當收到外力破壞時,它都會合力合作。2.3 剛柔并濟的原則。如果單憑結構的剛性它的變形能力就比較差,而如果結構太柔卻會造成變形太大而無法使用,造成整體傾斜,因此要遵循剛柔并濟的原則。2.4 打通關節的原則。打通關節維持平衡可以永遠保持靜止狀態,如果遇到力量不能通暢,各個構件之間的靜態平衡遭到破壞,那么它的結構就會發生變化。
3房屋建筑結構設計的主要方法3.1在結構平面圖上的設計方法如果建筑的地域的防震烈度為六度區的時候,按照我國的防震設計要求,可以不必采用截面抗震驗算,但結構的設計也一定要達到抗震的標準。所以對于砌體結構的建筑,軟件建模可以省略,在進行設計的時候只要注意受壓和局部受壓的問題,就可以直接設計。如果條件和時間允許,要做建模也無可厚非,因為它可以利用建模來荷載導算。但是,如果建筑的地域防震烈度為七級時,就必須采用建模來進行計算。3.2屋面結構圖的設計方法如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式兩種的結構處理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齊,板的跨度比較大,而且,一般屋面坡度和屋脊線轉折比較復雜的坡屋面也都采用這種結構。而折板式則和梁板式的適用條件則相反。這兩種結構處理方式的板都是偏心受拉的構件。在板配筋的時候必須有板負筋拉通,這樣可以抵抗拉力。板厚基的厚度不能小于一百二十厚。另外,梁板的折角處對鋼筋的配置必須有大樣的示意圖。在設計坡屋面板的平面設計圖時,可以采用剖面示意圖的方法進行表示,因為這樣施工人員可以簡單地從圖紙上了解施工方案。設計人員在設計結構時一定要有空間概念,設計出來的圖紙要簡單明了,讓施工人員能夠看明白。因為坡面的房屋會導致有些樓層的墻體比較高,所以設計人員要和門窗頂設置圈梁互相結合這樣可以降低墻體的高度。3.3大樣詳圖的設計方法建筑詳圖如果沒有發生錯誤,在這基礎上可以進行繪制大樣詳圖,還可以在曾經做過的詳圖基礎上進行部分的改進。只要讓建筑的整體外形不改變,考慮到結構的受力能力和施工起來比較方便即可。但在外形尺度和標高上必須和建筑專業統一協調。3.4樓梯的設計方法在設計樓梯時,對樓梯的梯板要控制好它的撓度,梯梁的梁下凈高度要符合建筑標準,梯梁的位置要使上下樓層的位置一致。如果遇到有些不合適的地方可以運用折板樓梯,折板樓梯的鋼筋在里面的折角處要把它斷開分別進行錨固,這樣可以預防局部應力集中在一處。對于梁下的凈空要求和梯板寬度的問題都要注意。第一段梯板的基礎要注意它的基礎沉降問題,如有必要應該設置梯梁。3.5房屋建筑基礎要求對于混凝土的采用要選用具有耐久性的材料,基礎配筋最少要達到最小配筋率的要求,條基交接位置的鋼筋布置要用標準圖或者采用詳圖。對于條基交叉處的基底面積不可循環使用,基礎寬度要調節好。在基礎圖中的構造柱定位不夠確定時要對它準確定位。3.6根據抗震要求,對房屋建筑進行合理的結構設計對于普通的多層砌體結構的建筑,可以采用橫墻承重或者縱橫墻一起承重的結構體系。對于縱橫墻的布置要力求對稱均衡,在平面內要對整齊,豎向要上下連接好;不能采用沒有錨固的鋼筋的砼預制挑檐;樓梯間不能設置在房屋的轉角處和近端。而對于有比較多鋼筋砼住宅又比較高的建筑結構,盡量要做到:對于抗測力結構如框架和抗震墻要進行雙向布置,這樣可以各自承擔地震力;框架體系的各個抗震力的結構要統一形成空間工作狀態,不僅要對抗震墻之間的樓和屋蓋的長寬度比以及對抗震墻的剛度進行控制以外,還要保證樓、屋蓋的統一性和抗震墻的連接也要可靠;對于建筑結構的布置力求采用規則結構,如果碰到比較復雜的結構,可采用防震縫。3.7對于建筑的結構計算和構造設計都要求合理首先,對建筑底框砌體結構進行驗算的時候應該注意以下幾點:底部剪力方法僅對于剛度較均衡的多層結構,而比較薄弱的底層混合結構,還要把塑性變形集中的影響考慮進去;底層框架的混合結構不可以采用簡易的防震墻方法,應該采用雙保險的措施,抗震墻承擔了所有的剪力,而框架可以根據剛度的比例對剪力進行承擔。在對剛度進行計算時,框架不能折減,抗震墻的折減則可以減到剛度的百分之二十到三十之間。另外,在對樓板進行計算時,方法要準確,應該注意以下幾點:在對雙向板進行查表計算時,對材料泊松比的影響在計算時不可以忽視,不然會導致它的計算值偏小;在計算連續板時不可以用單向板進行簡單地計算。最后,荷載計算不能發生錯誤。
4現代房屋建筑結構設計的發展趨勢隨著社會的需求,計算理論的發展,計算機的應用,新型建材的研究與應用,今后建筑結構設計的會有如下的發展趨勢:4.1 概念設計將發揮越來越大的作用概念設計是根據抗震設計的復雜性,難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現合理抗震,避免無必要的繁瑣計算,同時為抗震計算創造有利條件,使計算分析結果更能反映地震時結構反應的實際情況的設計方法。4.2 采用先進的計算理論空間受力分析、非彈性變形分析、塑性內力分析、時程分析、最優化設計、方案優化等先進科學的設計方法、設計理論將得到越來越多的應用。4.3 使用具有高強、輕質、環保等特點的新型建材建筑物的自重在結構計算中占很大的比重,使用輕質、高強的建材,將使建筑結構設計發生革命性的變化。
總而言之:房屋建筑結構設計是個系統、全面的工作。作為結構設計人員,需要扎實的理論知識功底,靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度,加深對房屋建筑結構設計中常見問題的認識與研究,以不斷提高自身的結構設計水平,使設計的作品比現階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經濟的結構形式。
參考文獻:
[1]徐國華.建筑結構設計的基本方法及注意事項[J].科技咨詢導報.2007(11).
關鍵詞:建筑設計,節能技術,應用,方法
Abstract: at present, in the architectural design of industry in the architectural design of energy saving technology application more and more important, combining with the energy saving technology in architectural design in function and at present application status of energy saving technology in architectural design of the application are discussed, in order to achieve the consumption of building, conservation and reasonable utilization of energy resources of purpose.
Keywords: architectural design, energy efficient technology, application, method
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
1 。我國節能設計的應用現狀
我國節能技術推廣起步較晚,與發達國家相比,能源浪費十分嚴重。在節能建筑推廣中還存在幾方面的問題:政策不配套,缺乏激勵機制;建筑節能管理工作體制不順、監管體系不健全,造成執法不嚴、監督不力;對建筑節能的投入太少,資金投入水平低下,建筑節能缺少基礎研究;建筑節能標準不完善、不配套等。住宅是一個完整的整體產品,各個專業、各個部門要加以協調配合,共同保證合理的節能,達到節能的要求。現在很多建筑師片面追求外觀,大量的使用大面積的外墻和外飄窗,給節能制造了很多障礙。目前建筑市場真正的高舒適低能耗建筑還極少,絕大多數建筑都是在利用各種名詞進行操作,僅僅對一兩項高新技術進行簡單的拼裝就標榜自己是生態節能建筑。根據當前中國的經濟狀況,應該提倡一種低成本、高效益的節能技術推廣,即以建筑節能設計為主要手段,而非盲目花費很大的人力、物力和財力。
到目前為止,我國建筑節能工作的領域和范圍得到了一定的擴展,建成的節能建筑逐年增加。另外,太陽能和新能源在建筑上的應用工作也進展迅速。我國建筑節能是從采暖地區的居住建筑開始的。另外,已經在一些城市開展了建筑供熱計量收費體制改革的試驗,建立了一些公共建筑節能試點,并對既有住宅進行了示范節能改造。
2 。房屋建筑節能設計措施分析
2.1 墻體保溫系統
墻體保溫分為建筑內保溫和建筑外保溫兩種。相對外墻內保溫而言,外墻外保溫的保溫效果更理想,取暖成本大幅下降,并可完全避免熱橋,因而采用外墻外保溫是在經濟條件允許的情況下較好的選擇。在實際的建筑設計應用中,外墻的保溫系統應用的較多。外墻體在建筑設計中主要有以下構造要求。
(1)主墻體構造。砌磚或混凝土承重墻厚度由結構受力確定,表面應平整、牢固,達到粘貼聚苯板的條件。在混凝土墻外側表面留有預埋鐵件時,要涂刷防銹材料。
(2)窗口構造。磚砌復合墻的窗口過梁要做出槽口,以便聚苯板貼到窗邊,混凝土復合墻在門窗口四周也要留出槽口,沿槽口貼聚苯板;窗口下的內外窗臺之間做一道保溫層,可避免窗口四周出現熱橋。
(3)檐口構造。檐口是外墻和屋面相交的部位。外墻到此收頭;屋面排水與一般挑檐屋面做法相同;要求屋頂保溫層搭過墻身,與外墻保溫層交接,防止頂棚四角結露。
(4)勒腳和首層處構造。在勒腳和首層處的裝飾保溫層要增加一道纖維增強層,并要將玻璃纖維增強層包括底邊。由于墻體外保溫技術在國內應用和推廣的時間不是很長,一些建筑設計人員對于各種外保溫技術還沒有很好的認識和掌握,對于外保溫的一些做法還存在著模糊的觀念。
2.2 建筑遮陽系統
建筑設計人員在實際的設計中,可以根據業主的要求和當地的自然環境條件,靈活應用不同類型的遮陽措施。具體主要可以做到以下幾點要求:
(1)因地制宜的原則。由于各地的地理緯度、氣候的差異,各地建筑的遮陽時間不盡相同。夏熱冬冷地區不僅夏季炎熱,而且冬季寒冷,采光保溫與夏季遮陽同等重要,應遵循夏季遮陽不能遮擋冬季陽光的原則。
(2)平面布局原則。在平面布局中,為防止夏季受強烈的太陽輻射的影響,房間應避免東西向,至少西向不大面積開窗。在總體布局時,可利用建筑物之間相互遮擋的方法,盡量減少遮陽構配件的使用。
(3)房間功能的差異性。性質不同的房間,衛生、光線攝入標準不一樣,對遮陽要求也不同,不能一概而論。例如陳列室、展覽館、醫院手術室、實驗室、書庫及其他特殊車間,直射陽光中的紫外線對書籍、文物、藝術品、藥品等有褪色、變質作用,因此往往不允許直射光射入室內。
2.3 建筑結構體系
鋼結構建筑有諸多優點:強度高、自重輕、平面布置靈活、造型美觀、施工速度快、工期短、環保、滿足可持續發展原則等。由于這些優點,也就決定了其在建筑施工過程中的能耗將比混凝土結構要少。同時,一棟建筑物在其建造階段會消耗大量資源和能量,并且在其使用過程中需要消耗相當數量的資源,舊建筑的拆除也會造成大量建筑垃圾的產生,而鋼結構建筑在這些過程中所產生的能耗將是最低的。
鋼材屬于可循環使用的材料,同時鋼結構住宅體系復合墻體系統中大部分材料也可以重復使用,以上兩項建材均為建筑主要構成材料,因此鋼結構體系不僅節約建材,也實現了經濟循環。
3. 建筑節能設計中的發展趨勢
3.1 利用自然通風技術
在進行節能建筑的選址時要考慮到,基地風資源除地區冬夏主導風向、強度等因素外,還包括由特定地形引起的地形風以及由周圍構筑物引起的風場變化。總體設計多依照基地上太陽輻射和自然通風情況來規劃建筑布局,設計室外場地。住宅選址在自然風存在處,應避免布置在夏季主導風向風陰影區內;應巧妙利用高大建筑物或地形遮擋冬季惡性風流;呈“U”型布置的組團式住宅開口應面向夏季主導風向;呈行列式布置時,將住宅平面錯開布置或與夏季主導風向成40~50度布置;夏季主導風迎風面則布置低層住宅,以利于接受夏季主導風。
針對自然通風進行建筑整體設計,確定氣候和地塊的自然通風潛力;預測自然通風驅動力,確定自然通風方案;根據設計要求和設計參數選定通風設備,確定通風設備的安裝位置與大小;利用自然通風技術進行節能建筑整體設計。
3.2利用傳統遮陽技術
利用傳統建筑的遮陽技術,要實現建筑的節能,必須在思想上回到不依賴主動式技術的層面上來重視被動式技術,這樣才能體會到建筑遮陽等被動式技術的必要性。
具體到方案設計的工作,應該在設計的初期就明確地把建筑的地域性作為設計的基礎,考慮建筑的遮陽問題,從整體布局和空間設計角度學習我國傳統建筑遮陽的做法。在對建筑遮陽因素要求較高的地區,如熱帶海洋性氣候地區或沙漠干旱氣候地區等地區進行建筑節能設計時,為了達到遮陽的效果,可以參照以下設計措施:(1)減小建筑的東西向間距,通過相互的影子來減低外墻所吸收的熱能,或者可適當利用傳統的院落布局模式進行建筑物間、建筑與院落的遮擋。(2)利用伸出的屋檐來避免陽光直射到垂直的墻壁及窗口上。要在現代建筑中推敲新的大屋檐形式遮陽板形式。(3)盡量選擇低層建筑,可以減少陽光的直射。(4)采用整體遮陽,利用巨大的遮陽構件對建筑進行整體遮陽。
3.3節能設計及高科技技術體系應用
(1)建筑護結構的節能設計包括:外墻保溫構造、熱橋阻斷技術、屋面保溫隔熱技術、地下室外墻及地面保溫技術、高效節能外窗及幕墻系統、窗墻面積比的控制、遮陽設施、自然通風與采光的利用。
(2)建筑內余熱/冷的回收利用。
(3)可再生綠色能源的利用:太陽能、淺層土壤熱能、地表水體熱能、風能等。
(4)提高舒適度的其他技術:浮筑樓板技術、雙層架空地面系統、潔具同層后排水技術、中水處理及回用系統、智能樓宇自控系統等。
4. 結束語
建筑節能是我國建筑業可持續發展的重大戰略問題。大力開展建筑節能的新技術、新產品、新工藝、新材料及先進適用成套技術的研發、攻關,同時加速建筑節能科技成果的轉化和推廣應用,為建筑節能的通用化、配套化、系統化提供技術支持,逐步推進節能建筑專業化、標準化的設計、施工已成為當務之急。只有這樣,才能不斷促進建筑產業的發展,保護生態環境,提高人民的生活質量。
參考文獻
[1]彭星.建筑設計中節能要點分析[J].中國新技術新產品,2010,(16).
[關鍵詞]鋼框架-支撐體系;內嵌鋼柱外墻板;預制全裝配式結構;住宅產業化
引言
住宅產業化通過工業化的生產方式,提高了住宅產業的勞動生產率,降低了工程成本[1-2]。目前常見的預制裝配式主體結構多為鋼框架-現澆混凝土剪力墻結構、鋼框架結構,圍護體系常采用加氣混凝土磚、太空板、輕鋼龍骨加強板等[1,3]。以上結構體系的施工周期雖較傳統混凝土結構有所縮短,但現場所需腳手架及人工較多,機械化程度低。本文提出的分層裝配式鋼框架-支撐房屋,除樓板疊合層外,預制率高達95%以上,無需現場搭接腳手架。采用吊車裝配作業,減少了所需人工,外掛墻板拆分預制,模板統一,實現了工廠設計的標準化、模塊化和機械化,減少了現場施工造成的環境污染,縮短了施工工期。
1工程概況
該工程是一座3層裝配式鋼框架-支撐民居。房屋東西向長度為13.2m,南北向長度為10.5m,建筑面積為385.4m2,建筑總高度為10.56m,層高為2.85m。建筑設計年限為50年,耐火等級為二級,抗震設防烈度為7度,地面粗糙度為B類。工程建筑平面及立面如圖1,2所示。
2主體結構設計
主體結構為分層裝配式鋼框架-支撐體系,主要由框架結構承擔豎向力,柱間交叉柔性支撐抵抗水平力,梁、柱結構平、立面布置如圖3,4所示。基礎采用預制鋼筋混凝土獨立基礎,框架柱采用方鋼管柱,鋼梁采用焊接H型鋼,材料均為Q235B。框架結構梁貫通,柱分層,即在梁柱節點處保持梁通長、柱分層,通過端板螺栓實現梁與柱、梁與梁以及柱與基礎的全螺栓連接[4]。外墻采用內嵌鋼柱及支撐的預制陶粒混凝土復合墻板,墻板厚度為210mm;樓板與屋面板采用波紋鋼腹板預應力混凝土疊合板;樓梯采用預制樓梯。采用ETABS軟件對主體框架結構進行分析,節點連接形式按最不利情況假定,采用鉸接形式,以此確定柔性支撐最大受力,實際工程仍采用半剛性連接。基本風壓取0.45kN/m2;樓面恒載取4.5kN/m2;活荷載:衛生間取2.5kN/m2,廚房取2.0kN/m2,陽臺取2.5kN/m2;地震加速度為0.10g。經驗算,在風荷載與設防地震作用下,結構的最大層間位移角為1/862,滿足規范限值1/500的要求;在多遇地震作用下,結構的最大層間位移角為1/564,滿足規范限值1/250的要求;各荷載工況組合下,方鋼管柱的軸力最大值為292.4kN,小于其軸心受壓承載力343kN,應力比為0.852,梁最大壓彎比為0.594,梁柱強度及穩定性均符合要求。在荷載組合下,最大層間剪力X向為150.72kN,Y向為179.75kN,小于水平支撐提供的X向承載力230.02kN及Y向承載力400.36kN,X向應力比為0.655,Y向應力比為0.574,均滿足設計要求。
3墻板設計
3.1墻板結構
工程采用210mm厚三明治陶粒混凝土復合墻板,內外兩側為50mm厚LC30陶粒混凝土面板,中間為110mm厚聚苯乙烯泡沫板(EPS板)層。兩側混凝土層配有鋼筋網片,由斜鋼筋貫穿泡沫板層焊接形成空間桁架,使內外葉墻板協同受力,為完全組合墻板,如圖5所示。陶粒混凝土密度小,重量輕,相較傳統混凝土墻板,該墻板自重減輕了30%,其強度與重度的比值約為普通混凝土墻板的1.14倍;陶粒混凝土導熱系數一般為0.2~0.7W/(m•K),僅為普通混凝土的0.5倍,增強了墻板的保溫性能,減少了熱損,耐火時間為普通混凝土墻板的1.5倍,節能效果達65%以上。部分墻板保溫層內嵌有鋼柱,鋼柱與混凝土層間填充有5mm厚柔性材料,保證了鋼柱在受力后不會將力傳遞給墻板,并允許鋼柱與墻板之間發生一定的面內及面外位移。此外,部分柱間由柔性抗拉支撐連接,承載水平荷載。如圖6所示,支撐內嵌于墻板保溫層內,墻板內側支撐張緊裝置所在部位預留橢圓形孔洞。如圖7所示,支撐一端設有套筒螺栓作為張緊裝置,可以通過調節套筒螺栓確保支撐的承載力和延性,兩端均通過承壓型高強螺栓與柱上的耳板連接。在安裝前,支撐保持松弛狀態;待鋼柱安裝就位后,通過調節套筒螺栓使支撐張緊,并在相應位置填充保溫防水材料后用水泥砂漿抹面。鋼柱及支撐內嵌的形式避免了鋼柱及支撐外露,能有效地防火隔熱,降低冷熱橋。該內嵌結構減少了支撐占用的空間,提高了鋼框架-支撐體系的空間利用率,美觀程度高,裝修方便。該復合墻板整體性好,安裝方便,形式美觀,具有良好的抗拉壓、抗剪、抗沖擊性能,是一種具有良好保溫隔熱效果的墻體[5-6.
3.2外墻板與鋼梁連接節點設計
復合墻板與鋼梁的連接如圖8所示,該節點采用倒L形連接件連接,倒L形連接件的一邊與鋼梁的翼緣采用焊接連接,另一邊與預制裝配式復合墻板通過預埋的內絲套筒螺栓連接。倒L形連接件與墻板連接處預留橢圓形螺栓孔,在容許一定安裝誤差的同時,可使墻板發生一定的平面內位移,減輕了框架層間位移對墻板的震害。此外,預制裝配式復合墻板在連接部位預留凹槽,倒L形連接件與凹槽相貼合,外表面與墻板齊平,連接區外形更加平整,提高了外形美觀度。該倒L形連接節點安裝簡單、精度高,施工方便,能承受較大的作用應力,同時提高了安裝效率,減少了建筑耗材。
4樓板設計
該工程樓板采用波紋鋼腹板預應力混凝土疊合板,如圖9所示。波紋鋼具有平面外剛度大、抗屈曲承載能力高及抗剪能力強等優點,以波紋鋼為腹板,替代傳統PK板中帶孔T形肋,有效提高了該疊合板承載能力。該預應力混凝土疊合板開裂荷載大于6kN/m2,極限承載力為8~18kN/m2,跨中撓度為7.75mm,與相同板跨的鋼絲桁架樓板相比,其承載力提高了3.3倍。制備該疊合板所需模具簡單,材耗小,相較鋼筋桁架樓承板,其支撐跨度提高至4.2m,是鋼筋桁架樓承板的2.3倍,減少了材耗;相較傳統PK板,其模具損耗減少約90%,人工成本降低約80%,共節約成本約10%。此外,波紋鋼腹板預應力混凝土疊合板可根據線纜布置情況,現場在鋼腹板開孔或工廠預制開孔,而底板與鋼腹板一次澆筑成型,沒有施工縫,預制板重量也更輕,解決了PK板T形肋與底板易剝離的問題。該波紋鋼腹板預應力混凝土疊合板成品質量高,生產成本低,是普通預制混凝土疊合板的良好替代品之一[7]。
5經濟分析
如表1,2所示,該工程結構總用鋼量為13.455t,單位用鋼量為37.75kg/m2,其中鋼梁用鋼量為7.655t,占總用鋼量的57%,鋼柱用鋼量為5.274t,支撐用鋼量為0.526t。相較于純鋼結構框架(柱截面250×250,梁截面H450×220×8×10)單位用鋼量為55.8kg/m2,降低約32%;總混凝土用量為30.16m3。
6結論
(1)工程采用預制陶粒混凝土墻板、預制樓板、預制樓梯、鋼梁鋼柱,裝配率高達95%以上。(2)采用鋼框架-支撐體系,整體結構的延性好,連續梁抗彎剛度大,跨中撓曲變形小,梁貫通式全螺栓端板節點,構造簡單,柱自重輕,便于安裝。(3)相較于普通混凝土墻板,帶內嵌鋼柱的預制陶粒混凝土復合墻板自重減輕了30%,強度與重度的比值約為普通混凝土墻板的1.14倍,節能效果達65%以上。(4)在相同板跨時,相較于鋼絲桁架樓板,波紋鋼腹板預應力混凝土疊合板承載力提高了3.3倍。疊合板底板與鋼腹板一次澆筑成型,沒有施工縫,預制板重量更輕。
參考文獻
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【關鍵詞】建筑結構;結構設計;基本原則;問題
【中圖分類號】TU318【文獻標識碼】A【文章編號】1002-8544(2015)07-0008-01
目前隨著我國經濟的高速發展,以及我國政府大力支持住房建設,我國房屋建筑行業高速發展,各種類型的房屋建筑在不斷擴大,房屋建筑結構設計水平也有了顯著的提高,各個大型的建筑的快速發展導致設計平面的布置以及體型變得越來月復雜,從而導致目前的建筑結構體系日趨多樣化。然而,目前在我國實際的建筑結構設計過程中,總會受到各種各樣的因素影響,比如由于建筑工程設計人員的疏忽,或是在設計過程中存在其他方面的原因導致在建筑設計中出現一些不可避免的問題,就是這些問題對房屋的建筑質量產生或輕或重的影響。因此,想要做好建筑結構設計,必須對房屋建筑結構設計的特點及結構體系有充分的了解,把握好建筑結構設計中的要點,只有這樣才能大大的提高結構設計水平,在結構設計當中,要遵守經濟適用、安全合理、保證質量的基本原則。把握好建筑結構設計應注意的問題是關系到建筑安全、人民安居樂業的重要工作,所以,我們作為房屋建筑結構設計人員,為避免建筑設計疏忽而造成損失,應該具體分析一下建筑結構設計中應注意的問題。
一、在房屋建筑結構設計過程中應該遵循的幾個基本原則
設計人員在房屋建筑結構設計過程中,理應遵守四個基本設計原則,保證建筑結構設計的質量,這四個原則就是:“多道防線”、“抓大放小”、“剛柔相濟”、“打通關節”。要想房屋建設的質量有保證,必須嚴格遵守這四個基本原則,嚴格規劃,精益求精。
第一,建筑結構設計的原則是多道防線。總所周知,想要建設出高質量高安全的建筑結構體系是要求我們采取多道防線來設計的,這樣一來,即使發生不可避免的災難時(如火災、地震),也可以通過多道防線來一層一層來防護,假設我們把在災難來領是的生存希望寄托在某單個構件上是非常不合理的。比如,房屋的多肢墻與單片墻相比,多肢墻的抗壓能力要比單片墻的大得多。
第二,在建筑結構設計當中要遵守的第二個原則就是:抓大放小。設計人員都知道,在整個房屋建筑設計當中,總的結構體系是由大大小小的各個構件協同在一起組成一體的,各個構件的作用組成整體建筑性能,但是,每一個構件在結構中的作用都是不相同的,“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等說的就是在建筑結構設計中需要遵守的抓大放小的原則,也是建筑結構設計中最常用到的概念。
第三,我們在建筑結構設計當中,也講究剛柔相濟。剛柔相濟也是當前合理的建筑結構體系離不開的。如果房屋建筑結構的剛度太大,則會導致變形能力下降,當強大的外界沖擊力瞬間來臨時房屋需要承受的力量非常之大,這時很容易導致房屋局部嚴重受損。甚至會讓房屋坍塌,所以在設計房屋的時候,需要考慮剛中有柔,然而,房屋建設設計的太柔,雖然結構可以很好的消減外力,但是容易受外界壓力的影響,而造成房屋變形過大以至于無法使用戶使用。
第四,房屋建筑過程中,打通關節這一步是必不可少的,他關系到房屋建設質量的好壞。這是因為結構體系中,大大小小各種類型的關節到處存在,而建筑結構的體系是統一的整體。我們所做的工作就是,打通建筑關節使結構保持平衡,這樣做的目的其實就是使建筑結構永遠處于原始的靜態,避免外力不能平衡時而導致結構發生變化。
二、目前我國建筑結構設計中的應該注意的一些問題
第一、在地基建筑上與建筑基礎結構設計方面存在的問題。首先,結構工程師一直都應該很重視地基與基礎設計的方面,原因就是這個階段設計過程的質量好壞會對后期設計的工作的產生巨大影響,不僅如此,在建筑房屋的時候,地基基礎將是直接決定整個工程造價。然而,目前很多房屋建筑并沒有地質勘察這方面的報告,建筑人員只是通過建設單位的口頭表述,或者是模糊的照搬現有的建筑物基礎設計資料就開始進行施工圖設計。甚至有些建筑設計師對軟弱的地基的危害認識不清,不加以防范,粗心大意。在采用土墊對軟弱地基處理過程中,缺乏換土墊層設計這一個過程,大部分設計人員只憑經驗處置地基的設計問題,或者是簡單地憑借以往的設計經驗來加強房屋的承載能力,根本沒有進行地基墊層寬度以及厚度的精確計算,也沒有對其抗壓能力的估算,這樣做使得房屋建筑既不安全,還不經濟實用。與此同時,有一些設計人員在設計高層民用建筑房屋時,在計算房屋的梁、柱時并沒有尊照目前我國的設計規范,沒有將荷載乘以折減系數計算來其荷載能力,所以,這樣做的結果會常常導致采用荷載值偏離實際值。結合多年經驗,在地基建造和基礎設計這一過程中,建筑設計工程師應當盡量選用整體性能好、能夠滿足地基承載力的設計,并且能夠自行調節結構設計的不均勻沉降的現象。
第二,在鋼筋混凝土承重結構體系、方位布置方面的問題。原則上,盡可能使鋼筋混凝土結構的布置“規則化”,在抗震概念設計中,這是一個十分重要的過程,其中“規則化”就要求建筑使用平立面外形尺寸設計,以及建筑設計的承載力相關的地理分布等因素的考慮。由于大部分設計人員沒有按照這幾條要求導致我國很多鋼筋混凝土承重結構設計布置不合理,建筑的體型也不規則。從而引起建筑結構不規則,尤其是對于復雜的建筑,在設計過程中很難用若干簡化的定量指標來一一劃分不規則程度,并且使其衡量出來,例如鋼筋混凝土民用多層建筑結構設計的不規則程度。
第三,建筑樓板設計中存在的問題。在建筑工程中,樓板是其主要的承重構件,如果是與墻連接,它將樓面、屋面的荷載轉移傳給其周圍的墻上,如果與梁連接,就會將壓力轉移到房梁,樓板的位置設計必定涉及梁、墻、柱等構件安全。如果對整個設計的考慮不周全,就會很容易導致設計原理問題。
第四,在抗震設計中,各個計算方面存在的問題。每個房屋都要有抗震設防的建筑結構設計,不僅要考慮正常使用的豎向荷載重、風荷載重,還應該使結構有良好的抗震防倒性能。我們知道,建筑結構有沒有耐震的能力,主要看房屋有沒有承載力和變形能力。房屋建筑中,鋼筋混凝土是一種彈塑性材料,它的結構應該具有塑性變形的能力。
三、結語
從上面所說的總結起來,作為結構設計人員,建筑結構設計是一個系統而全面的工作,是建筑安全應用的基礎。在工程實踐中要嚴格遵照有關設計的規范、按照設計的標準進行操作,設計人員應該具備靈活創新的思維,加上嚴謹認真的工作態度,不斷提高自身的結構設計水平,以保證建筑質量,確保人民生命財產安全,推動建筑業不斷向前發展。
參考文獻