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关键词:概念设计,设计预算,设计措施
一.在结构设计中有效运用概念设计
建筑的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用,一幢建筑物的设计,如果没有事先经过全盘正确的概念设计,以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理,也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。从结构杭震角度出发,住宅结构设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,否则,将会导致建筑结构设计的不合理,给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计,应对不同形式的住宅建筑,掌握各自概念设计中容易疏忽的要点:
夜上海论坛 (1)对一般多层砌住宅结构,应按建筑搞震设计规范要求做到:优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
夜上海论坛 (2)对钢筋砼多层结构住宅,力求做到:结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各各规则的结构单元,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元,结构布置以少设缝为宜,一量设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其于抗震墙的可靠连接。
二.从结构设计上预防构件开裂破坏的危害
预防或减少不均匀沉降的危害,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础方面加以控制。诸如:避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面形体变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应该引起重视的是:对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形成应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时,应使用不着同建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案,但当地软土层厚度较大时,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性,同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
夜上海论坛 三.从结构计算上满足规范要求
(1)避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、荷载折减不当、建筑物用料与实际不符,基础底板上多算或少算土重。
夜上海论坛 (2)底框砌体结构验算时就应注意:底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1.2~1.5的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,搞震墙折减到弹性刚度的20%-30%;应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
夜上海论坛 (3)以电算结果的正确性不以作出合理评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
四.从构造设计上采取措施
夜上海论坛 (1)注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。
夜上海论坛 (2)严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
(3)为了防止屋面温度力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。
(4)按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下至浅于500mm基础圈梁,或伸入室外地面以下500mm,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
五.结语
近而,在多层住宅设计中的结构设计时必须再加强结构设计人员对常见结构设计错误的辩别能力,提高对结构设计通病的防治能力,并灵活运用结构设计的基本方法,满足国家设计规范要求的前提下,引入新的概念设计,并从结构设计、设计计算及构造设计等方面采取多方面的有效措施,从而确保住宅结构设计水平和设计质量再上新的台阶。
关键词:民建;多层建筑;结构设计;户内组合
夜上海论坛 Abstract: with the diversity of the building with, in the structural design of the problems will meet, we will follow in various standards to solve some flexible structure scheme difficulties. This paper discusses the multilayer residence structure design key points of the authors.
夜上海论坛 Keywords: with; Multistory buildings; Structure design; Indoor combination
夜上海论坛 中图分类号: TU318文献标识码:A文章编号:
夜上海论坛 一、多层住宅单元组合
1.1 单元设计的组合层次
单元设计的组合层次一般有三类:即“单元―幢”、“套型―单元―幢”。 “基本间―套型―单元―幢”。“单元―幢”的组合层次简单明了,但可能作出的组合体类型受单元尺寸制约,组合变化的灵活性不如其他两种。“套型一单元―幢”的组合方法是以套型为最小组合单位。同一个套型可以在不同的组合单元中重复出现,因而设计几种套型就可能作出多种组合单元。由于这些单元都是在统一的套型基础上形成的,相互组合的灵活性较多,能形成比较多样的组合体的成套设计。以套为基本单位定型的做法使套与套的界限明确,适于在工业化住宅中采用。“基本间―套型―单元―幢”的组合方法是对户的组成进行再分析,提炼出几种重复的单位即“基本间”。这种方法可以使套型的组成更具规律性,适合在小开间横墙承重的成套住宅设计中采用。这对简化平面参数,减少构件规格十分有利。
夜上海论坛 1.2 单元组合方式
将若干个单元组合拼接起来就形成一幢住宅。其组合方式可分单向组合和多向组合两
类。单向组合一般可采用平接、错接、转角接等不同的组合方式,在单向组合体中一般设计有尽端单元、中间单元、转角单元。中间单元是标准单元,尽端单元则由于山墙提供了直接采光的外墙而不同于中间单元。就是采取尽端单元与中间单元组合的设计。转角单元是供组台体转变方向组合使用的。它局限性大,而且要增加构配件类型,目前多采用中间单元作转角组合的方法代替复杂的转角单元。沿街布置的住宅,建筑朝向常受到街道走向的限制。为了获得良好的建筑朝向,常进行锯齿形锗接组合,这样不仅满足了朝向要求,而且又变化了建筑体形。这种组合可以用锯齿形单元错接,也可以用平直单元作锯齿形锗落组。多向组合单元的设计要使单元具有几个方向组合的可能性,必须使每个方向可能拼接的部位的尺寸相互协调以适应多向组合的单元平面一般是多肢的。
二、多层住宅结构设计
2.1 多层住宅的户内组合
(1)户内各部分的功能关系。多层住宅户内各部分的组合必须符合功能关系要求,要为家庭提供尽可能好的使用条件,如厨房应尽量靠近户门入口,使带进家里的蔬菜和副食品直接送入厨房,餐室应靠近厨房,便于联系;卧室与分户门之间应有一个过渡空间,避免开门就把卧室一览无余,尤其北方要防止冬季冷风直接吹入卧室;卫生间从使用上看应靠近卧室,但卫生间易使墙面受潮,且水箱噪声和气味也会影响卧室,所以应适当隔离等等。户内组合应满足日照、通风、采光、隔声等基本要求。良好的朝向可以提供良好的日照和通风条件,因此选择合理的朝向是保证住宅能有舒适卫生的居住环境的重要因素。户内气流可以分为清、浊两种,厨房、卫生间的污浊气流应尽量不通过居室,以保证居室微小气候的卫生质量。当气流由南向北时,浊气流对居室无影响;气流由北向南时,则浊气流影响一个居室。组织好穿堂风是炎热地区户内设计的重要内容,为有利于形成穿堂风,应尽量使进风口与出风口相对,使气流通畅。在具体设计中,常常不可能面面俱到,而应综合考虑各种因素,以次要矛盾服从主要矛盾。
(2)户内组合特点。户内组合可分为居室的非套间组合和居室之间相套的套间组合两类,非套间组合能使各房间独立,使用上不会相互干扰。非套间组合一般用走道来组织户内交通。但走道所占交通面积比例较大,不太经济。如将走道适当放宽形成过厅 (一般除满通外还能放下一组餐桌椅),不但可以组织户内交通,还兼有进餐等起居功能,面积利用率可大大提高,如果过厅内能放下一张单人床,则交通空间将变成兼有交通和居住功能的综合空间―――居住过厅。由于居住过厅除组织交通外,可以进餐,可以会客,还可在必要时设床解决临时留宿问题,等于增加了一个居住空间。因此在近阶段,有无居住过厅成了户型的一种标志。常见的“二室一厅”户型是目前在不可能大幅度提高三室户比例的住宅建设中很受欢迎的一种户型。由于住户的经济地位、人员构成以及生活习惯各不相同,因而对户内的平面布局要求各异;即便是同一住户,不同时期对户内布局的要求也会有所改变。为了满足住户的不同需求,住宅设计中应充分考虑户内组合即空间分限的灵活性和可变性。
夜上海论坛 2.2 动态型住宅建设方式的设计
近年来,住宅设计中灵活可变性的问题越来越受到人们的重视。各地都在探索一些行之有效的方法。大开间住宅要求板跨较大,在一定程度上受到施工条件的限制,对有些地区不一定适合。有的方案是在小开间结构体系的基础上加以探索。它通过变动户间某一道墙的位置可变化出多种套型,可改变相邻两套的面积和户型,具有一定的适应性,尤其适合商品住宅的需要。根据近年来对商品住宅的调查,绝大多数的买主都是在住宅建设过程中或基本建成后前来商购,他们对面积和户型的需求各异。这个方案设在户间的某一道墙,可以在施工过程中或基本建成后,根据买主的需求确定其位置,由此可变换出 8 种户型。还有一种被称为“支撑体住宅”的设计方法。其特点是由建设单位建成住宅骨架支撑体部分,即设计和建造住宅的“外壳”,其内部让住户根据自己的经济条件和要求进行房间分厢和装修,将半成品住宅变成成品。目的是最大限度地满足居住者的意愿。但这必须要有专门的室内设计和装修单位为之服务,要有性能良好的隔培配件、厨卫设备、门窗系列和住宅内各种配件与之配套,以满足住户的需求。
2.3 多层住宅建筑给排水设计
(1)立管管道敷设。立管管道敷设在管道井内,使厨、卫整洁美观,缺点是占用了厨、卫的面积,但比例不大。在中高档商品房建筑方案设计时应优先考虑这种方式,即可以提高厨、卫的使用质量,又可以降低排水管的水流噪声,提高住房的环境质量;对于厨、卫面积较小的经济适用房和解困房,在南方天气较暖和地区可考虑明装在建筑物外墙阴角处,使空间得到最大利用;在其它地区可考虑明装在厨、卫的墙角处,但应以不影响住户厨、卫的使用为前提。
(2)地漏设置问题。地漏是排水管道系统中的一个重要附件,其作用就是及时排除地
夜上海论坛 面的积水。在住宅建筑中,一般只在卫生间地面设置地漏,而在厨房中则不设置。因为在实际使用中,厨房地面不会形成积水,如有少量溅水,用拖布即可解决。同时,由于长时间不用,使水分蒸发,破坏水封,管道中臭气进入室内,污染空气。故厨房不设置地漏,避免排水横管进入下层用户。
(3)家用热水器设置问题。住宅设计时应预留安装热水供应设施的条件,或设置热水供应设施。所以在没有集中热水供应的住宅,应考虑家用热水器的安装位置及冷热水管道布置。家用热水器一般有燃气、电、太阳能等三种。燃气热水器和电热水器一般安装在厨房或卫生间内,在建筑给排水设计时应预留出热水器的安装位置和冷热水管道的接口,便于用户装修时安装。太阳能热水器使用简便安全,无需燃料,运行费用低,使用寿命长,无污染,故已被作为一种节能措施,太阳能热水器一般安装在屋顶,这样就需要在卫生间与屋面热水器之间设置冷热水管道,所以在建筑设计时需预留太阳能热水器及冷热水管道的安装位置。
三、结语
住宅设计必须遵循自然辩证法,掌握和运用科学的思维工具去探索建筑与环境的内在自然规律。在建筑设计中要把握系统观,体现科技观,富有创新观,只有这样才能创作出优秀的设计方案。
参考文献
[1]胡晓雷. 浅谈民建中抗震设计的几种方法[J]. 山西建筑,2010,(4).
夜上海论坛 关键字:高烈度区,多层住宅,小墙肢
随着社会经济的发展,人民生活水平的提高,使人们对住宅的要求越来越高。人们对房屋的使用功能、房间组合、采光以及立面造型等提出了很高的要求,而一些传统的砖混结构根本满足不了人们对住宅的要求。目前,都是在高烈度区,进行小墙肢剪力墙多层住宅结构的设计。以下对小墙肢和连粱结构的设计作进一步地分析和探讨。
夜上海论坛 一、小墙肢剪力墙住宅的发展
本文以大理市为例,对小墙肢剪力墙住宅的发展进行分析。《建筑抗震设计规范》明确规定砌体结构房屋总高度和层数。而对于9度区,总层数不能超过4层,多层粘土砖房总高度不超过12m。而大理市原来以9度来作为抗震设防烈度,现在根据新的抗震规范,以8度来作为抗震设防烈度,其设计地震分组为第一组。随着20世纪90年代的进入,大理市的人口以及规模不断地扩大,使住宅建设迅猛地发展起来了;这样就导致城市住宅用地趋于紧张性,而传统的砖混结构住宅根本无法适应城市发展的需要。根据统计调查,砖混结构住宅在大理市的住宅建筑中占据了一定的比例(这是按照面积计算的)。而超过抗震规范对砖混结构房屋的相应规定是小墙肢剪力墙多层住宅的层数与建筑高宽比。用部分墙段改为现浇钢筋泥凝土承重墙来作为它的结构形式,剩下的部分用砖改以及用其它的轻质来填充墙。小墙肢剪力墙不会受多层砖房总层数以及高度的抗震规范的限制,从而使框架结构住宅中方形框架柱突出墙面对室内布置的影响得到了避免。因此,在大理市住宅建设中,小墙肢剪力墙结构受到了高度地重视,并能够广泛地应用到住宅建设中。
夜上海论坛 二、小墙肢剪力墙用钢筋混凝土对住宅结构的设计
一些平面小开 、小进深、层高较低等是小墙肢剪力墙结构多层住宅的最大特点,钢筋混凝土小墙肢用窗间墙和部分纵横墙进行布置,并使楼屋面刚性板能够相连,这是由连粱和现浇钢筋混凝土来进行的,使小墙肢梁承重体系得以形成。通过一些工程设计来说明,小墙肢和连粱的设计能够合理地解决,并使建筑抗震设计规范的要求得以满足。
1、对墙肢结构进行设计。布置小墙肢剪力墙,要根据抗震设计的要求,把窗间
墙、楼梯间以及房间四角等布置成一字形以及十字形墙段,使各个结构平面主轴方向均匀、对称的布置好;这样使各墙肢肢长不用相差太大,从而使结构扭转得以减少。要接近各墙肢刚度,必须在水平地震保证作用的情况下进行,这样使墙肢受力均匀,也使个别长墙肢由于内力太大而导致设计超筋在竖向,从而使竖向刚度从下到上逐渐地减小,这都是由于混凝土强度以及墙厚的变化而造成的。因此,各墙肢之间的连系粱以及承担填充墙与楼面板荷载的主次梁的跨度不要超过
夜上海论坛 5m,这是墙肛布置所要做到的。如果对墙肢设置中间进行调整要超过5m才可以这样做。对于墙肢厚度来说,要与当地气候条件以及填充墙材料规格相结合。填充墙在连粱和主次梁上。而各墙肢刚度以及墙肢总量对小墙肢剪力墙结构抗侧移刚度起决定作用。造成结构刚度小、位移偏大,这都是由于墙肢太短以及墙壁率太小而引起的,这就给承载力、稳定性以及正常使用造成一定地影响。如果刚度偏大,地震反应大,会造成浪费。而对于9度区5到7层的住宅,要确定好墙肢长度并按以下原则进行。第一,要有足够的抗侧力刚度井,使各个独立墙肢得以保证,并与异形柱区别开来。第二,在水平地震作用的情况下,要让墙肢得以保证,并使它具有足够的延性,从而使墙肢高宽比得以避免。框剪结构与小墙肢剪力墙结构水平位移特征相类似,虽然它底部最小,中间较大,但是其顶部次之。在一些实际工程设计中,都与抗震规范的框架相符合。
2、对连梁进行结构设计。由连系梁连接在同一轴线上的各墙肢,使联肢墙得以形成,并导致墙肢的约束条件得以增加,从而使墙肢和结构的抗震性能以及连粱刚度的变化能够进一步地提高。这样使结构的总体抗侧移刚度受到直接地影响。对连粱截面和配置钢筋选择要合理,使结构的抗震能力能够进一步地提高。对于
连粱设计来说,要遵循以下原则:(1)对连梁剪切破坏要避免,即使破坏也要从弯曲进行破坏,使强剪弱弯要求的设计得以满足。(2)根据“强柱弱粱”延性的设计原则,从而使小墙肢剪力墙结构设计为“强墙肢弱连梁”的延性结构。这样能够使连粱有较好的延性以及适宜的刚度得以保证。对小墙肢剪力墙进行综合的考虑,从墙肢布置原则以及连梁跨度角度出发,而连粱截面的高度为300~500,这是结合实际进行取数的。按照住宅的工程为例,其底层层高3600,在这相同的条件下,使各墙肢间连粱截面高度得以改变。随着连梁刚度的增大而增大,从而使连梁和墙肢内力也随之增大起来。如果构件的配筋量增加了,会造成一定地浪费。因此,窗下墙的连粱不适合在多层住宅中使用,这样使刚度很大的剪切块产生,就不利于抗震的设计。在工程实际设计中,住宅建筑在9度区5~7层中,要选择即合理又经济的连梁截面的高度。如果刚度较小的连梁截面,就称作为弱连粱。
3、对连梁在地震中设计的建议。一般来说,连梁在小震作用下,使结构弹性强度和位移角能够符合规范要求,并得以满足。因此,在小震作用下,假如连梁的强度没有得到更好地保证,那么,对于大震下的连梁来说,其性能能够满足它的目标。目前,根据软件的弹塑性变形验算方法来计算,只体现构件抗弯的塑性铰部分,并没有使大震下构件的抗剪强度以及弹塑性工作要求得到反映,就单单地以大震下的层间位移角来满足要求,并使大震下的工作性能误认为具有保证性。这样通过截面验算的方法来使连梁在中震和大震下的抗剪工作性能得以保证。
夜上海论坛 4、墙肢与连梁截面设计以及构造的建议。对于其建议从原则上来说,要遵循抗震规范的要求,要与墙肢短的特点相结合,并调整墙肢端暗柱配筋以及改进水平抗剪配筋,从而使安全经济能够达成又是施工的最终目的所在。经过对结构抗震等级的确定,使地震作用效廊得以调整,也使墙肢腹板水平分布钢筋能够计算出来。但在设计中,用设端暗柱,并根据设计配筋率使腹板竖向分布能够均匀的设置好,并降低施工难度以及节约钢筋;这样使混凝土墙肢的延性能够进一步地提高。当施工遇到困难时,就要调整交汇点的配筋。对交汇点的配筋调整后,要使墙肢1和墙肢2的受力钢筋配置要求得以满足。
夜上海论坛 三、结论
随着社会主义经济的发展,住宅建筑结构设计要求也随之高起来了。小墙肢剪力墙结构结合墙肢短以及交汇点多等特点更适合建造多层住宅,并在高烈度区更值得应用和推广,也便于住宅结构的设计及施工。
参考文献:
[1]、赵建华.高烈度区小墙肢剪力墙多层住宅结构设计[J].建筑结构,2002,04,(04).