浅谈建筑结构设计技术的应用

浅谈建筑结构设计技术的应用

中国的建筑结构最初是一种低级的土壤结构。随着人口和资源的压力，大城市开始建设高层建筑，甚至限制高层建筑。对于建筑结构设计技术而言，低层地面结构相比要容易些，但也要综合考虑建筑物的稳定性、美观性以及抗震性能。例如结构体系、房屋体形、刚度分布、构件延性等等方面。通过鉴别、评价、选择等方式，并利用计算和构造的措施消除建筑物内的薄弱环节。设计工程师要根据振动中结构的受力特征，突出主要的矛盾，利用科学合理的概念来指导设计。我国的建筑结构设计技术正在蓬勃的发展中。1建筑物的新要求1.1．计开支的资金由于能源、土地以及材料价格的不断上涨，开发商为了减少一定的利益损耗，就开始注重在设计时对资金和材料的节省。节省资金和材料的设计开支，就可以将多余的资金应用于其他的发展方面。倘若从根本上做到经济节省，结构设计人员就要对民用建筑结构的概念设计进行总体的掌握。概念设计需要工作经验和理论知识的依据，并结合建筑功能要求与建筑工程的相关条件，用整体的概念在特定的建筑空间中完成结构总体方案的设计，处理结构与结构，构件与结构之间的关系。如果一幢建筑没有经过很好的概念设计，是无法实现造价经济、最好的结构效果的。1.2增强建筑的灵活性，使建筑更灵活无如今，随着科学时代的进步，人们越来越注重户型的内部结构。每一位业主，都有个性化的审美意识和思维方法，而且在不同的时期，住户的想法和对建筑结构的要求都各有不同。建筑对结构设计的新要求，表现在多考虑到了住户所需要的建筑内部空间划分、建筑分户墙、楼梯间以及固定的厨房和卫生间的权利。布置竖向受力构件，卫生间要和受力构件隔墙结合设置，防止出现在户型的内部，造成阻碍和影响美观。这样就能在进深和开间两个方向保有比较大的灵活性，也考虑到了承重墙的隔音。设置外墙部位的墙、梁、柱，都要考虑到窗户的灵活性，为窗户的布置创造一定的条件。设计楼板，也要充分考虑调整隔墙的位置。2现代建筑结构设计的关键2.1点式楼与平面式楼以往，我国建筑结构设计多用纯矩型板式民用建筑楼，它的平面形式多为一梯六户，而且有四个单元的房间可以间接采光，厨房区域没有阳台。这样传统而且普通的民用建筑户型，房间的光线很暗，因为没有阳台的缘故，在冬季倘若存储水果蔬菜等，有很大的不便。板式楼的建筑结构，没有什么特殊的特点，但是它的整体计算力比较好，而且没有超限。新型的板式楼，最主要的是它融合了点式楼的特点，立面上是多的平面设计。有着点式楼的凹凸进退，也有着板式楼的南向采光。在整体的平面布局上，虽然属于一梯六户，但是能采光而且无阳台，只有两户。由于和单一的矩形平面相比，有着多变的立面，而且在平面上有着独特的优势，但它主要的不同点是它的结构整体计算周期相比平面结构大，整体的计算周期位移。而且新型的板式楼，它的两侧会有一部分超限的连梁截面强度，没有比较大的抗剪强度，剪压比超出了原本的范围。2.2形状柱结构2.2.1矩形柱框架结构设计设计结构中，主要是要求框架结构的柱用矩形柱，也有其他的截面形式，所以采取的柱形也不一样。矩形柱比三角形、圆形有着良好的受力性能，完善的计算理论、明确的传力途径，并因为长期的工程实践，也总结积累了大量的经验。所以，矩形柱的计算理论和模型比较符合实际的情况。但如果将矩形柱运用在民用的建筑上面，会因为增加的建筑高度，使得柱截面也在不断的增大，造成了房屋内部的布置有诸多的不便。一八层的浇框架建筑，矩形柱约为450mm×450mm，有200mm的内墙，300mm的柱外皮和膜厚。如果在每一户内，使用柱可能会占据使用面积的0.5%，更是由于后期的装修，容易造成面积的大量浪费。但如今的异形柱框架结构可以处理这些问题。异形柱结构框架是具体根据墙体的情况，柱截面做成“L”、“T”、“Z”等。墙的转角部位多用“L”形，纵横墙的交接处多用“T”形，柱肢的宽度最好保持和墙体相同的厚度，让墙体表面和柱表面平齐。2.2.2计算异形柱的配筋异形截面柱的抗振性能以及受力特点和经常使用的矩形截面柱有很大的不同。如今，对于这方面的试验研究和理论分析还比较少，结构专业的软件还不能直接的计算异形柱的总体框架。由于现在还处于过渡的阶段，因此需要两种办法来计算。一种是近似等效截面法，利用截面等惯性矩原则把异形柱等效成矩形柱，再利用计算机程序进行计算，得出柱的内力，并将矩形柱的内力给予相应位置的异形柱，得出异形柱的配筋。“T”形柱，要根据混凝土的有关规范来对“T”形截面来计算柱配筋。“L”形柱，要根据等宽翼缘来对应“T”形截面柱，通过计算，来附加一个扭矩来完成抗扭复核。在内力计算的时候输入的截面积属于等效面积，所以要验算异形柱的轴压比，要按照其真实面积。这种方式省时省工，而且有较低的计算精度，所以要定性分析计算结构，并对结构进行概念的设计。另一种办法是有限元法，就是将如今现有的通用有限元计算程序，按杆单元模型，并将异形柱的惯性矩和实际截面面积等输入程序，算出各柱单元的内力，并按照规范来计算配筋。这种方法有着简明可靠的计算模型，而且有着精准的计算精度。但缺点是需要很多的时间来准备数据，并对设计人员要有一定的专业知识和有限元知识。3新建建筑结构的技术开发3.1结构体系的组合及用量我国钢铁工业自建国以来，就处于一个比较好的发展阶段，钢铁的大力发展，使得建筑业开始运用钢结构建设。钢结构和钢筋混凝土结构以及砖混结构相比，有着三个主要的优点。钢材的强度比较高，在设计民用建筑时可采用大开间的布置。而钢筋混凝土结构和砖混结构因为自身材料的性质制约，限制到了空间布置的广泛和自由。倘若出现过大结构跨度，就会加大构件的尺寸，不但影响到了美观，而且会增大结构的自重程度，使造价升高。而且，相比之下，民用建筑采用钢结构体系，综合的经济效益和安全性都比较好。钢结构的自重轻，和砖混结构相比，只是砖混结构的65%左右。因此，在一定的程度上，减少了砂石土等基本材料的用量。不但可以适应于软弱的地基部位，而且在其他的地基条件下，也一样可以减少基础的造价。钢结构运用于民用建筑中，不仅建筑的施工周期短，而且能够加快资金的周转，大大的提高投资的总体效益。另外，钢结构建筑还有很高的性价比，能够利于可持续的发展、环境保护，而且对产业化发展有一定的帮助，有利于环境的可持续发展，并适宜产业化发展，有着极大的发展前景，能够带动新型材料的发展和钢铁产业的进步和开拓。3.2大板配合预应力预应力大板结构是布置明梁在柱与柱之间，采用预应力大板设置楼板。预应力大板上可以直接的布置一套隔墙的结构体系。倘若联合预应力的宽扁梁，在预应力大板上布置起隔墙的结构体系。若使用这种大板配合预应力，就能够更大限度的提高楼层的净高。例如9m以上的跨的预应力宽扁梁就可以比普通预应力梁少200mm，而比普通混凝土梁高度减少350mm。在底部，设置大柱网和大空间的多功能商住楼，多设置一些结构转换层。随着不断成熟的应力技术的发展，预应力的施工费和材料也在不断的下降。我国高层建筑中的转换层结构使用预应力的技术情况也逐渐增多。在预应力大板结构中，常在建筑方面避免了比较难看的室内次梁模式，使原本的住宅建筑的平面布置更灵活，也有利于处于二次装修时，改造室内布局，满足住户的个性需求。4建筑结构设计关键技术随着科学技术的发展，我国建筑结构设计技术也步入了多元化。建筑结构设计技术关系到了建筑工程的