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摘要:随着社会的发展,建筑工程的发展也突飞猛进。当前建筑行业的发展对其工程安全性提出了更高的要求,而建筑结构设计要把握一些重要准则并且联系施工现场的情况,但由于一些结构设计人员的工作水平不高现场施工人员工作水平不高,使得建筑结构设计过程中出现了没有遵从准则及没有联系实际现场等问题,接下来将就建筑结构设计过程中出现的问题进行简析,并介绍几种解决的思路,从而为提高其安全性尽绵薄之力。
关键词:建筑结构设计;提高建筑安全性;
引言
建筑结构的科学设计将有助于改善整个建筑结构的美观,最主要的是为人们提供更舒适、安全的生活环境。结构设计是衡量建筑结构安全性的主要标准。对于安全性的考虑,需要相关设计人员拥有丰富的实践经验和专业技术。这样设计的建筑结构对人们的需求才能更好的满足。目前,在我国信息技术不断的发展的同时,也促进了建设项目的进一步发展。人们对于建筑结构的要求也越来越高,如何提高建筑物的安全性,也是当前建设项目面临的一个关键问题。在建筑设计时,要充分把握建筑结构的设计要点,并考虑建筑安全,加强对建筑结构的设计管理,及时有效的消除结构设计中的隐患,重视建筑结构安全性能,并根据实际情况,大幅度提高建筑整体的安全性能。
1建筑结构设计中存在的安全问题及解决措施
1.1结构设计缺乏明确的传力路径
在结构设计中首先把握的是明确力学传力路径。明确的力学传力路径必须尽量减少转换构件。明确的传力路径不但对结构有利能符合结构力学的受力条件假定,而且能够减少中间多余的转换构件,可以节省造价。以一个过往工程为例如图一所示,某些设计人员把拉杆雨篷的拉杆位置拉在工字钢梁的侧面而无屋面支撑体系在这个节点拉结,这是一个传力路径不合理结构。首先工字形构件的弱轴跟强轴的抗弯抵抗距是有量级差的,而工字钢梁本身不应让其弱轴作为抗弯构件;其次其拉杆应当与其屋面支撑体统的节点位置直接相连,中间就形成了拉杆-梁-屋面支撑的不合理路径。正确的做法是把拉杆位置设置屋面支撑的拉结点,形成拉杆-屋面支撑这样一个直接而且明确的路径。通过两者的相比我们可以发现,后者的传力路径不但更短了,并且钢梁不需要考虑弱轴抗弯,不需要钢梁的弱轴作为转换构件。因此进行结构设计时候明确传力路径是结构设计一个重要准则。
图一左图传力路径不如右图明确合理
1.2设计人员需要构造上减少结构的差异沉降
除了外荷载,一些特殊的地质情况下,结构会因为沉降差异导致内力的产生,尤其是对变形敏感的混凝土结构中甚至会导致结构开裂,而这方面往往也是设计人员容易忽略的。在工程实践中,可以用的构造方法是可以通过拉结加强地梁来增强基础间的整体性;通过基础面积调平柱间的差异沉降;通过加强上部结构的整体性;通过变成协调变形能力强的钢结构,这些都是工程实践中有效的方法。
1.3设计人员需要把握好抗震中的概念设计
在抗震设计中,概念设计是非常重要的。因为现有的抗震设计理论前提假定,是基于规则性等一系列条件下的一个近似理论。其理论的假定是基于一定的规则性,如果不满足这个前提,很多计算指标是失真的、意义不大的。因此,合理的建筑形体和布置在抗震设计中是头等重要的。结构设计的形体主要提倡平、立面简单对称。因为过往的震害表明,简单、对称的建筑在地震较不容易破坏。因为简单对称的结构容易估计其地震时的反应,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。有抗震知识素养的结构设计人员,应该能够在方案前期阶段介入项目,尽量使项目在前期布置中就遵从规则性。但当遇到一些特殊情况,比如工艺的要求、特殊的空间要求等而做不规则的建筑物时,设计人员要清楚需要补充何种计算来提高建筑物的安全性。以上海鼎丰项目作为举例,其主厂房因为符合特别不规则的规定,虽然各种指标能够满足,但是由于该建筑物是属于特别不规则,是需要补充大震计算作为补充的。通过PUSH-over静力推覆、时程分析等方法,能发现其在大震验算中位移不能满足,显露的薄弱点是在其角部,从而对角部进行相应加强采用周边加强支撑后能满足大震下位移要求如图二、图三所示。现在该项目已经建成投产,效益良好。
图三经过对应的加强满足大震位移要求
2建筑结构施工中存在的安全问题及解决措施
2.1浅谈部分施工环节不符合建筑安全性要求的应对方法
建筑工程中的施工环节是影响建筑安全性的另一个因素,而抗震性能是建筑安全性的一个重要方面,然而在施工过程中往往出现一些施工乱象。
比如某个工程作为例子。在梁柱节点核心区,本来应该作为梁柱节点抗剪重点加强的部位,因为此位置钢筋密度比较大,在施工中难以浇筑混凝土,施工人员为了浇筑方便在此位置范围反而去掉箍筋,这样重要的节点核心区虽然经过设计计算,但实际并没有做到规范要求的保证水准。因而在建筑工程施工过程中,设计人员应该加强对这类位置交底,明确节点核心区的箍筋的重要性。让施工隐蔽工程的实体与结构设计图纸相一致,才能有效落实规范规定的加强措施。
又以另一个工程作为例子。一部分大跨度悬臂板的结构,在支模扎好悬臂板的面钢筋后,没有做好足够的马镫筋,施工人员随意踩踏,导致面钢筋下榻。这样在悬臂板浇筑后会因悬臂板的面层受力钢筋不在设计的定位,导致有效高度不足,甚至酿成事故。所以建议设计人员在设计重要出入口上方的大跨度悬臂平台时候宜调整为带悬臂梁的形式。
2.2设计人员需要把握现场施工次序对结构计算的影响
现场的施工顺序如果与设计的考虑工况不一致时候,可能会导致某个有利因素在某个施工阶段中其实是不存在的,这样会导致结构整体不安全。所以需要考虑其次序来保证结构建设的全过程安全性。举例如东莞维他奶项目的一个单体,因为带有一个极大的雨篷,体量与主结构相当,是需要计算其抗倾覆能力的。如果计算其抗倾覆能力时候,把室内二层的DECK楼承板恒荷载作为抗倾覆有利因素的话,就必须注明其施工顺序是先浇筑DECK楼承板,后做大雨篷,这样才能与设计工况一致,把DECK楼承板算作为抗倾覆如图四。若现场无法保证其施工前后次序时候,保险做法应该是在计算抗倾覆计算时候不应考虑DECK楼承板的有利抗倾覆恒荷载如图五。因此,设计人员在进行设计的时候应当充分研究并考虑建筑物的施工次序,厘清各种有利不利因素在施工过程中的变化,才能有效排除此类安全问题。
2.3给予施工现场设计人员可以预见到的重要安全提示
由于施工现场对原有结构的受力形态不甚了解,在一些情况下可能会酿成事故,所以设计人员应当给与一些可以预见到的重要安全提示。用一个工程举例,在一个楼层中部半高处设置混凝土参观走道如图六所示,其混凝土参观走道是悬臂于柱,其柱的受力条件是上下都有楼层作为约束的。有经验的设计人员应当可以预料到若其参观走道的拆模早于上一层浇筑的情况下,混凝土参观走道就变成悬臂在柱,但柱的受力条件因为上层未建而变成纯悬臂构件,这样是不符合原设计工况的。在这种情况下为了安全必须在图纸中注明参观走道必须在上次楼板完成达到强度后方可拆模,并且在施工交底过程中对此方面进行重点讲解。因此,设计人员对施工现场的一些可以预见到的重要提示及交底是必要的。
图六参观通道
结语
目前在计算机技术的广泛应用中,设计人员可以借助计算机技术,对建筑结构进行优化设计。但在使用设计软件之前,设计人员必须要有自己的思考。在进行软件设计时,设计人员不要过于依赖软件技术,应该根据自己的经验和实际情况,对实际情况多考虑多分析,才能保证建筑结构整体的安全性。
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