建筑結(jié)構(gòu)設計與基礎設計分析

1、建筑結(jié)構(gòu)設計與根底設計分析導言根底設計作為建筑結(jié)構(gòu)設計中的主心骨,由結(jié)構(gòu)設計的對象、 過程和內(nèi)容,結(jié)構(gòu)的作用,結(jié)構(gòu)耐火設計,結(jié)構(gòu)設計的一般要求四局部內(nèi)容組成.文章從影響建筑設計的因素,建筑結(jié)構(gòu)根底設計的考前須知和優(yōu)化建筑設計方案的角度入手,淺析建筑結(jié)構(gòu)設計中的根底設計.建筑結(jié)構(gòu)設計中根底類型的影響因素及考前須知建筑結(jié)構(gòu)的根底設計主要由水平結(jié)構(gòu)體系、 豎向結(jié)構(gòu)體系和根底結(jié)構(gòu)構(gòu)成.水平結(jié)構(gòu)體系選型和豎向結(jié)構(gòu)體系選型作為上部結(jié)構(gòu)選型,都是由根底選型開展出來的.在具體選擇時,需要考慮建筑地區(qū)的土壤與地質(zhì)、具體的環(huán)境要求、周圍的建筑情況、對于防震防災害的要求及施工的條件等因素.1.地基土的變化的影響在高

2、層建筑的設計過程中,需要考慮在風力較大的情況下,房屋會發(fā)生一定形變的問題,如在四級風力下,局部建筑在100米高空處的局部會產(chǎn)生8厘米左右的震動.因而,就需要設計師考慮建筑鋼筋的彈性系數(shù),在不改變建筑形狀的前提下,保證房屋的穩(wěn)定性.而地基作為受力的底層局部,其受力情況還受到地基土的軟硬程度和剛性及地基土分布的均勻性的影響.如果在根底設計時,將地基布置在未完全風化的基巖上,根底結(jié)構(gòu)發(fā)生整體彎曲或局部彎曲的可能性就很小.同時,建筑的上部結(jié)構(gòu)也不容易因根底結(jié)構(gòu)的不均勻沉降產(chǎn)生次應力.而由于在大局部建筑的實際情況中,地基土都具有一定的可壓縮性,且很難通過人工調(diào)整到達均勻分布的狀態(tài),必然會導致根底彎矩分布

3、的不同.雖然土壤的摩擦力受到土質(zhì)強度的限制,仍會保持在土的抗剪強度內(nèi).但在不同的狀況下,土壤的摩擦力系數(shù)會受到多方面因素的影響,如土壤內(nèi)部的孔隙水的密度會發(fā)生劇烈的變化,從而影響土的摩擦力的大小情況.2.建筑材料的性質(zhì)的影響止匕外,由于受建筑材料的熱膨脹系數(shù)的影響,還需將環(huán)境溫度納入考慮范圍.混凝土材質(zhì)作為建筑過程中最常用的材料之一,同時也是受到環(huán)境溫度影響的最大的一局部.由于混凝土材質(zhì)的熱膨脹系數(shù)較大,隨溫度和氣候的變化都較為明顯.如在低溫環(huán)境下,混凝土材質(zhì)的外表會由于內(nèi)部應力的急劇變化,出現(xiàn)外表裂縫；而在暴雨情況下,那么會由于混凝土材質(zhì)的多孔性,容易出現(xiàn)吸水膨脹的現(xiàn)象.因而,在設計過程中,

4、就需要設計師對各局部使用的混凝土材質(zhì)進行考察檢驗,詳細計算環(huán)境溫度與氣候變化對于建筑結(jié)構(gòu)的影響,選擇適宜的填充材料合理布置伸縮縫,對混凝土的分布進行一定的切割,降低混凝土分布的連續(xù)性.3.箱筏根底底板挑板的設計由于陽角面積在整個根底面積中所占比例極小,所以在建筑結(jié)構(gòu)的根底設計中,多將箱筏的根底底板和挑板設計成直角或斜角.同時,還可以防止底板鋼筋在布置時由于跨鋼筋而被迫加大通常筋的長度,大大的節(jié)約了建筑本錢.止匕外,如果在設計箱筏根底底板時能夠出挑板,還可以降低基底的附加應力,降低整體沉降,對于沉降差和整體傾斜也有著一定的矯正作用.當根底結(jié)構(gòu)處于天然地基與人工地基的交界處時,所出的挑板就可以適度

5、的將根底結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到天然地基上,提升建筑平安性的同時,合理的降低建筑本錢.在箱筏底板處加設挑板也能夠在不良的自然環(huán)境的情況下,解決一局部的平安問題,如地下水位較高的情況下,防止抗浮問題的出現(xiàn).4.異形柱的性能異形柱作為現(xiàn)代建筑設計中多用的結(jié)構(gòu)體系,滿足了建筑“墻不露角的美觀性,迎合了人們對于室內(nèi)建筑日益提升的要求.止匕外,異形柱還具有著靈活的優(yōu)點,因而得到了廣泛的使用.異形柱與傳統(tǒng)柱體的顯著區(qū)別之一為肢厚一般較小,在建筑過程中,嚴格遵照截面各肢的肢高和肢厚比不大于4的標準.而在選擇異形柱的過程中,具體要求主要集中在節(jié)點受力情況和抗剪承載力這兩個方面.異形柱的節(jié)點屬于梁高范圍的柱段,指的是建筑的梁

6、與柱的交匯處.作為所屬層與上層到下層柱區(qū)的荷載與作用的傳遞方,由于受到異形柱截面寬度較小特點的影響,節(jié)點核心區(qū)的受力情況較為復雜,具體的作用力包括梁端與柱段的彎矩、扭矩、軸力等.為了提升建筑的性能,要求在根底設計時對節(jié)點處進行增強,如在異形柱與矩形柱的節(jié)點處,配置異形柱箍筋,同時限制異形柱縱向鋼筋插入核心區(qū)的長度等,用以保證結(jié)構(gòu)的延展性,提升建筑的抗震效果.異形柱由于結(jié)構(gòu)較為復雜,剪力中央與截面形心一般不重合,因而各局部在受力時產(chǎn)生的內(nèi)部應力無法得到抵消,產(chǎn)生翹曲正應力與剪應力,從而導致出現(xiàn)裂縫乃至斷裂的可能性大大提升,降低了變形水平.所以,異形柱被限制在7度地震設防以下使用.但隨著異形柱材料

7、的改變,性質(zhì)得到提升,現(xiàn)在已經(jīng)開始在局部8度設防地區(qū)開始使用.在實際的設計過程中,設計師應注意考慮異形柱的縱筋和箍筋、節(jié)點核心區(qū)的抗剪承載力、軸壓比限制等問題,配合建筑的具體條件,總結(jié)異形柱的適用范圍.建筑結(jié)構(gòu)根底設計的優(yōu)化方案1.不受手冊或教科書的影響,靈活進行設計由于建筑行業(yè)對于專業(yè)性要求極高,多數(shù)人對于學習過程中的指引過于看重.如在手冊中規(guī)定了梁板的凈跨為1.1倍,雖然這一規(guī)定適用于常規(guī)的結(jié)構(gòu)設計,但在應用日漸廣泛的寬扁梁的跨度計算中,這一要求卻并不適用.對于梁高與板厚相近的扁梁結(jié)構(gòu),應在不削峰的前提下,將計算長度取至梁中央.而在選取配筋時,應從梁中央處的彎矩和梁厚,梁邊彎矩和板厚配筋中

8、選取較大的一方進行匹配.2 .具體分析建筑所受的外部作用力在實際情況中,建筑會受到多種外部作用力,具體分為間接作用與直接作用兩種.間接作用包括建筑材料的收縮、環(huán)境溫度的變化與氣候的改變、地基的沉降、地震的作用等.直接作用,又稱荷載,分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載等.可變荷載作為作用力中較為復雜的一項,包括樓面均布可變荷載、屋面可變荷載、風荷載、吊車的豎向、橫向水平和縱向水平荷載等.這些外部作用力,又可分為分布荷載與集中荷載,在作用位置與作用方向上均有所不同,都需要設計師在設計時進行實地的考察與具體的分析,充分掌握建筑所要面對的情況與問題,從而選擇合理的根底設計,保證建筑的美觀性與平安性,這對

9、設計師考慮的全面性與自身的專業(yè)性也是一大挑戰(zhàn).比方,地震作為間接作用的一種,要求設計師在設計過程中根據(jù)標準合理設置防震縫,并適當增大抗震縫的間距.止匕外,火災作為偶然荷載中出現(xiàn)幾率最高的一項,需要格外注意.根據(jù)建筑的重要性、火災的危險性、建筑物的高度和火災的大小,建筑物的耐火等級被分為一級、二級、三級和四級.要求設計師根據(jù)建筑物的耐火等級及建筑個局部構(gòu)件的重要性確定各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐限制,同時,對于各結(jié)構(gòu)部件的燃燒性能也因耐火等級的不同而有所改變.設計師需要采取適宜的舉措,保證各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限高于該局部的要求值.3 .關(guān)注具體結(jié)構(gòu)平面圖的設計工作在建筑結(jié)構(gòu)設計的根底設計過程中,繪制建筑的平面構(gòu)

10、圖占有著重要的一環(huán),該環(huán)節(jié)要求設計師具有良好的空間感,并且書序建筑的整體結(jié)構(gòu),然后根據(jù)建筑所處環(huán)境的自然特征建立模型.設計師需要從建筑整體角度出發(fā),考慮建筑將要面對的各種問題,對結(jié)構(gòu)和大局進行綜合的評估與考量,并重視各個細節(jié)的問題.如該地區(qū)的抗震設防烈度度數(shù)為8,那么應該適當減少異形柱的使用,并提升各建筑部件的抗震水平,盡量選取穩(wěn)定的、脆性低的建筑材料作為建筑主體,務必滿足抗震舉措的標準.止匕外,在設計師專業(yè)程度允許的情況下,應減少建筑結(jié)構(gòu)軟件的使用,盡量直接設計,讓設計師親自面對設計中的一些情況,可以提升設計的靈活性與設計師的靈敏度.但如果該地區(qū)的防抗指數(shù)大于等于6,那么必須借助建筑結(jié)構(gòu)軟件來進行一些精密的結(jié)構(gòu)平面設計,保證工作的準確性與嚴密性.同時,為了便于施工方對于結(jié)構(gòu)平面圖的讀取與理解,在設計師提供設計方案時需采用多種設計圖相結(jié)合的方式進行描述.如在進行屋坡面板的設計時,就要求設計師同時提供坡面示意圖和大樣詳圖.結(jié)束語在選擇建筑結(jié)構(gòu)的根底設計時,需要保證基底的承載