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鋼筋混凝土多層框架房屋,結構設計看似簡單,但如果設計不當,將會給建設單位帶來浪費或不安全的種種問題。本文就鋼筋混凝土多層框架房屋結構實際設計中應注意的問題作了簡要的分析探討。
1.關于多層框架基礎類型的選擇問題
多層框架類型多層框架基礎類型的選擇,取決于地質條件,上部結構荷載的大小。上部結構對地基不均勻沉降及傾斜的敏感度及施工條件等因不。設計時應做技術經濟比較,綜合考慮后確定。對于框架結構的受力分析和輔助設計??山柚鶳KPM進行,其主要步驟:厚度:雙向板為1/40板跨,單向板為1/35板跨。然后進行撓度和裂縫計算。最后確定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a為軸壓比,fc凝土壓強度設計值。受荷面各及經驗系數確定。初選梁截面:粱高為跨度的l/lO一1/15,粱寬通常為1/2—/3梁高。輸入荷載:樓面荷載,梁上荷載,柱節點荷載,風載及地震信息。用PKPM中的SATWE內力分析程序進行計算??蚣苤紫纫獫M足軸壓比限制,對超筋和構造配筋的梁柱進行調整,直至配筋,截面大小適中為止。另檢查結構的自振周期,以名產生共振。基礎選型:常用的基礎型式有柱下獨立基礎。柱下條基,柱下筏板及柱基。
2.關于多層框架結構的參數選取問題
《抗震規范》中指出,所有的計算機計算結果,應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。論文大全。通常情況下,計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移)和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內力設計值、框架——抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
為了分析判斷計算機計算結果是否合理。結構設計計算時,除了有合理的結構方案、正確的結構計算簡圖外。正確填寫抗震設防烈度和場地類別。合理選取電算程序總信息中的其他各項參數也是十分重要的。
多層框架結構房屋有時也設置地下室。由于隔墻少,常采用筏板式基礎。在電算時,應將地下室層數和上部結構一起輸入,并在總信息中按實際的地下室層數填寫。這樣,計算地基和基礎底板的豎向荷載可以一次形成,并且在抗震計算時,程序會自動對框架底層柱底截面的彎矩設計值乘以增大系數。同時通過對層側移剛度比的分析比較,還可以正確判斷和調整房屋的嵌固位置,并采取相應的抗震構造措施。保證樓板有必要的厚度和最筋率等等;當結構表現為豎向不規則時。不僅要驗算薄弱層,而且還要對薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數。如果在結構總體計算時。論文大全??傂畔⒅刑顚懙牡叵率覍由⑸儆趯嶋H輸入的層數,彎矩設計值增大系數將會乘錯位置,從而在發生地震時,會使極易發生震害的底層柱底部位因抗震能力降低而破壞。
3.關于框架計算簡圖的問題
無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨立基礎埋置較深,在一0.05m左右設有基礎拉梁時,應將基礎拉梁按層1輸入。以某學生宿舍樓為例,該項目為層鋼筋混凝土框架結構,丙類建筑,建筑場地為II類;層高3.3m,基礎埋深4.Om基礎高度0.8m,室內外高差0.45m。根據《抗震規范》第6.1.2條,在8度地震區該工程框架結構的抗震等級為二級。設計者按3層框架房屋計算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m處的基礎拉梁頂面:基礎拉梁的斷面和配筋按構造設計:基礎按中心受壓計算。顯然,選取這樣的計算簡圖是不妥當的。因為,第一,按構造設計的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結構設計規范》—2002)第7.3.11條規定,框架結構底柱的高度應取基礎頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設計經驗表明,這樣的框架結構宜按4層進行整體分析計算,即將基礎拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應將荷載一并輸入。論文大全。這樣,計算剪力的首層層高為Hl=4—0. 05=3.95m,層2層高為3.35m,層3、4層高為.3m。根據《抗震規范》第6.2.3條,框架柱底層柱腳彎矩設計值應乘以增大系數1.25。當設拉梁層時,一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎頂面處的截面控制還是由基礎拉梁頂面處的截面控制??紤]到地基土的約束作用,對這樣的計算簡圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數為1,并復算一次,按兩次計算結果的包絡圖進行框架結構底層柱的配筋。
綜上所述,以上的幾個問題在鋼筋混凝土框架結構設計中經常遇到,也經常被忽略。所以,我們設計工作者應按規范和相應的構造要求,嚴格執行,從根本上消除設計隱患,確保設計質量。
【參考文獻】
[1]林岳峰對多層框架房屋結構設計相關問題的分析 [J],廣東科技2006(10).
[2]苑大欣.于鎮.多層框架房屋結構設計中的幾點思考[J] ,房材與應用,2006,34(4).
[3]李強.鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中常見問題分析[J] ,開封大學學報2006,20(2).
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使用優化建筑結構的方法,能夠使房屋在整體結構上更加科學、合理。在實際的房屋施工建設中,房屋的層數對房屋的成本造價產生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數的增加而降低,但是在超過一定的層數之后(即超限建筑物),房屋單位面積的造價反而會增加。因為隨著建筑物樓層的增高,房屋中的承重墻和柱等結構將會受到更多的荷載,房屋的穩定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結構的穩定性,增強建筑物的抗震性能以滿足現行規范的要求,結構形式將會發生大的變化,從而房屋的單位面積造價也會進一步增加。想要在相同的用地面積內,達到理想的房屋設計效果,提高建設單位的經濟效益,就需要合理的控制建筑物的層數,并且確保房屋良好的設計效果。使用建筑結構優化技術不僅能夠實現對房屋結構的優化,還能夠在有限的用地面積內實現最大化的利用效果,促進對建筑用地的合理使用。
3建筑結構設計優化措施
3.1優化結構設計模型
建筑結構的優化可以分為以下幾個階段:
(1)是對變量的選擇。
一般情況下,建筑師決定的最終建筑設計方案起到重要的作用,這些重要的建筑數值均可以作為變量供建筑設計人員進行選擇。例如:工程參數的參考,包括對房屋價格的參考、對于其損失的參考等等。設計人員若能夠將變化幅度較小或考慮因素較少的參數作為設計的參考,建筑結構的設計和編程難度將會大大降低,設計人員也能夠更快的找到最符合設計目標的數據。
(2)是對函數的確定。
設計人員要選擇出最符合配筋率和房屋結構構件尺寸的一組函數,進而在最大程度上降低建設成本。
(3)是對施工條件的衡量。
想要進一步確保建筑結構的穩定性,就需要從房屋的受力限度、變形限度、結構的穩定性、房屋結構構件的尺寸、結構構件裂縫的限度、房屋的結構體系等方面考慮。在實際的建筑結構設計過程中,設計師應該結合建筑使用方案和房屋的施工條件,分析出實際設計中存在的約束性條件,并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國現行的規范規定,以保證建筑結構的設計結果達到最優。
3.2確定合理的計算程序
設計師在對房屋結構進行設計的過程中,需要用到很多設計程序,而建筑結構優化的本質就是進行一個復雜繁瑣的計算過程。設計人員在對各種數據進行分析計算的時候,要注意將附加約束條件轉換成不帶約束的條件,這樣就更容易地得到更為精確的結構計算結果。此外,還要優化許多建筑結構的技術模式,因為這些模式有利有弊,所以設計人員需要根據實際的施工情況來選擇最合適的計算方案。
3.3選擇最優的程序
設計人員在設計好房屋的結構模型,且選擇了最為合適的計算方法后,就可以進入選擇最優設計程序的環節。對最優設計程序的選擇需要具備以下幾個條件:具備完整的功能、程序運轉較高以及程序用途齊全。
3.4對統計結論進行分析
設計人員在進行了各種計算之后,要對統計結果進行認真的分析,并且找出各個設計方案中不同點和相同點,并且結合總體的設計情況和進展選擇最佳的設計方案。設計人員在進行結論分析的時候,要注意不要遺漏一些細節問題。房屋的建設與設計是一項耗時長、成本高的項目,它不僅涉及到建設單位的利益,也涉及到了房屋使用者的利益,設計人員在把握細節的基礎上,要注意從宏觀上把握住當事人的利益,這樣才能夠有效的節約建設成本,進一步優化建筑結構。在進行建筑結構優化的時候,設計人員不僅要避免追求片面的利益,還應該避免為了追求設計創新而忽略了建筑實際情況。
3.5積極應用信息優化技術
由于建筑結構設計是一些比較復雜的工程,需要的資料也比較多,這為建筑結構優化帶來了一定的難度。這時設計人員就需要利用先進的信息化技術對建筑數據進行整理。例如,合理的利用一些參數定義的軟件,這樣就可以大大減小設計人員的工作量,提高其工作效率和工作質量。
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1.屋面活荷載取值
框架荷載取0.3kN/m2已經沿用多年,但屋面結構,包括屋面板和檁條,其活荷載要提高到0.5kN/m2.《鋼結構設計規范》規定不上人屋面的活荷載為0.5kN/m2,但構件的荷載面積大于60m2的可乘折減系數0.6.門式剛架一般符合此條件,所以可用0.3kN/m2,與鋼結構設計規范保持一致。國外這類,要考慮0.15-0.5N/m2的附加荷載,而我們無此規定,遇到超載情況,就要出安全問題。設計時可適當提高至0.5kN/m2.現在有的框架梁太細,檁條太小,明顯有人為減少荷載情況,應特別注意,決不允許在有限的活荷載中“偷工減料”。
2.屋脊垂度要控制
框架斜梁的豎向撓度限值一般情況規定為1/180,除驗算坡面斜梁撓度外,是否要驗算跨中下垂度?過去不明確,可能不包括屋脊點垂度。現在應該是計算的。一般是將構件分段,用等截面程序計算,每段都要計算水平和豎向位移,不能大于允許值,等于要驗算跨中垂度??缰写苟确从澄菝尕Q向剛度,剛度太小豎向變形就大。要的度本來就小,脊點下垂后引起屋面漏水,是漏水的原因之一。有的工程由于屋面豎向剛度過小,第一榀剛架與山墻間的屋面出現斜坡,使屋面變形。本人有此想法,剛架側移后,當山尖下垂對坡度影響較大時(例如使坡度小于1/20),要驗算山尖垂度,以便對屋面剛度進行控制。
3.鋼柱換砼柱
少數設計的門式剛架,采用鋼筋混凝土柱和輕鋼斜梁組成,斜梁用豎放式端板與砼柱中的預埋螺栓相連,形成剛接,目的是想節省鋼材和降低造價。在廠房中,的確是有用砼柱和鋼桁架組成的框架,但此時梁柱只能鉸接,不能剛接。多高層建筑中,鋼梁與墻的連接也是如此。因為混凝土是一種脆性材料,雖然構件可以通過配筋承受彎矩和剪力,但在連接部位,它的抗拉、抗沖切的性能很并,在外力作用下很容易松動和破壞。有些設計,在門式剛架設計好之后,又根據業主要求將鋼柱換成砼柱,而梁截面不變。應當指出,砼柱加鋼梁作成排架是可以的,但將剛架的鋼柱換成砼柱,而鋼梁不變,是不行的。由于連接不同,構件內力也不同,要的工程斜梁很細,可能與此有關。
4.檁條計算不安全
檁條計算問題較大。檁要是冷彎薄壁構件,受壓板件或壓彎板件的寬厚比大,在受力時要屈曲,強度計算應采用有效寬度,對原有截面要減弱,不能象熱軋型鋼那樣全截面有效。有效寬度理論是在《冷彎薄壁型鋼構件技術規范》(GB50018-2002)中講的,有的設計人員恐怕還不了解,甚至有些設計軟件也未考慮。但是,設計光靠軟件不行,還要能判斷。軟件未考慮的,自己要考慮。再有,設計人員往往忽略強度計算要用凈斷面,忽略釘孔減弱。這種減弱,一般達到6-15%,對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面,如果強度計算不用凈截面,實際應力將高于計算值?!兑幏丁?.1.8、9條規定:“結構構件的受拉強度應按凈截面計算;受壓強度應按有效截面計算;穩定性應按有效截面計算。變形和各種穩定系數均可按毛截面計算”。有的單位看到國外資料中檁條很薄,也想用薄的。國外檁條普遍采用高強度低合金鋼,但我國低合金鋼Q345的沖壓性能不行,只有用Q235的。國外是按有效截面計算承載力的。如果用Q235的,又想用得薄,計算時還不考慮有效截面,荷載稍大時檁條就要垮。二。施工方面
1.柱子拔出
有的剛架在大風時柱子被拔起,這是實際中常出現的事故。主要原因不是剛架計算失誤,而且設計柱間支撐時,未考慮支撐傳給柱腳的拉力。尤其是房屋縱向尺度較小時,只設置少量柱間支撐來抵抗縱向風荷載,支撐傳給柱腳的拉力很大,而柱腳又沒有采取可靠的抗拔措施,很可能將柱子拔起。,因此,在風荷載較大的地區剛架柱受拉時,在柱腳應考慮抗拔構造,例如錨栓端部設錨板等。
2.沒有柱間支撐
這種情況最近較多,這樣肯定不行。目前沒有任何一本規范允許不設支撐。特別是柱間支撐,受力較大,絕不能省略。
3.端板合不上
端板連接是結構的重要部位。由于加工要求不嚴,而腹板與端板間夾角又,有的工程兩塊端板完全對不上,合不起來。強行用螺栓拉在一起,仍留下很寬縫隙,嚴懲影響工程質量。
4.錨栓不鉛直
框架柱柱腳底板水平度差,錨栓不鉛直,柱子安裝后不在一條直線上,東倒西歪,使房屋外觀很難著,這種情況不少。錨栓安裝應堅持先將底板用下部調整螺栓調平,再用用無收縮砂漿二次灌漿填實。
5.保溫材吸水超重
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1 房屋結構設計中存在的問題
目前,對于房屋結構設計中存在的一些問題主要有:
1.1 房屋設計者對設計理念重視不足。房屋設計者對房屋結構設計的重要性把握不夠,對設計方法和設計規范理解片面,一些工程設計涉及的內容思考不全面。有的甚至抄襲別人的設計成果,或者對實地沒有做足夠的調查和分析。
1.2 忽略地基變形計算。地基在荷載作用下, 由于建筑物壓縮使得土層發生不均勻沉降,因而必須根據現行規范實行地基變形計算。另外,在判斷地基是否進行變形驗算時,應把持力層范圍內土層是否均勻變化,有無軟弱土夾層等因素考慮進去。
1.3 房屋結構基礎設計不當。①房屋基本的地質詳勘報告不詳細,僅憑借建設單位口頭或簡單的基礎資料作為唯一材料進行施工。②僅分析地基土凍脹和融陷因素的影響,而忽略了綜合因素的分析。對于無特殊構造要求,多層及低層房屋建筑的基礎是地基要突破凍結線,而對于是否產生凍脹和融陷則往往被忽略,另外對水文、地質等因素沒有相關調查或資料不足,導致了房屋基礎工程造價費用高昂。③房屋基礎結構設計荷載取值不準確。如多層框架的鋼筋混凝土建筑常采用柱下獨立地基。在設計獨立基礎時,作用在于建筑基礎頂面上的外荷載取值不當,其主要在于設計和計算的不盡合理。而其主要承受力范圍不在軟弱粘性土層,故可以不必考慮地基和基礎的抗震承載力計算,但應考慮風荷載的影響。④建筑基礎拉梁層的計算模型脫離實際情況?;A拉梁層由于無樓板的特點,在用電算程序進行計算時,在考慮定義彈性的影響外,其樓板厚度應取零,結合總剛分析方法來進行分析、計算。否則就會與實際情況不符,如果房屋平面不規則,則更要特別注意這一點。
1.4 房屋框架結構設計中不應只注意橫向框架的設計,還要重視縱向框架的設計。現行房屋建筑的抗震設計要求, 水平地震作用應考慮橫向和縱向方向分別計算, 其地震作用應由抗側力構件來分析。一些結構設計者對非抗震建筑結構的設計,只關心縱向的、普通的連續梁延伸設計,而沒有關注橫向發展的設計,導致在實際設計中出現梁的支座負筋,跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。
1.5 框架計算簡圖及模型不合理。對于無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋建筑,由于獨立基礎埋置較淺,在設有基礎拉梁的前提下,考慮基礎拉梁的斷面與配以鋼筋按構造設計以及基礎按中心受壓的計算。第一,按構造設計的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,框架結構底柱的高度應取基礎項面至首層樓蓋頂面的高度。
2 房屋結構設計中的對策
針對當前出現的有關房屋結構設計中出現的問題,我們也提出來一些相應的措施和決策。首先遵照相關部門的有關規定,提高房屋設計者的責任心。由于設計者在設計過程中考慮問題不全面,或者對新規范的學習和認識不足,加之對現場環境的調研不充分,很多問題的存在使得設計單位對設計人員要求和上崗培訓更加緊迫。而從長遠的角度出發,定期地安排設計培訓,提高設計人員的總體素質,防止設計與實踐脫鉤。其次要講究經濟、安全、高質的基礎設計理念。不管是工業用房還是民用的房屋,高層結構的追求是現代社會的發展趨勢,這對設計者在地基和基礎設計方面上提出更高的挑戰。地基與基礎設計要做到即經濟合理,又安全適用,設計人員應該多借鑒地質勘察資料,并綜合多方面因素進行考慮來提出設計方案。再次應用科學技術來設計框架結構。①應盡量避免在框架結構中設置鋼筋混凝土樓電梯小井筒的設計。②在框架結構參數的選取上,要考慮電算用的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值等指標。③在結構的配筋上,注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。嚴格按照規范要求,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。④對于建筑物頂層的特殊性,嚴格遵循國家及當地標準來設計、實施,防止屋面溫度應力引起的墻體開裂、變形。
參考文獻
[1]閆世成、赫英福,談談房屋結構設計中應引起注意的幾個問題,林業建設,2002年第4期(26-29)
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引言
從傳統意義上來說,輕質鋼結構都是一些小角鋼和圓鋼組成的鋼架或小型或小跨度屋架結構,一般是用作倉庫或小型的廠房。隨著新型鋼材的出現,相繼出現了冷彎薄壁型鋼和彩色壓型鋼板,這使得輕型鋼結構發生了根本性的變革。這種新型的鋼材不僅具有傳統鋼結構的優勢,對于輕的優勢很是明顯,具體優勢表現在:造型新穎,即外觀造型輕巧美觀,對于建筑的表現力強,對于一些單多層工業、民用建筑和大中小跨度尤為適合,同時可以配合間距柱網,使得布置更加靈活;勞動強度比較輕,即在施工時可以使用小型機吊裝,這樣降低了勞動強度,減少了施工時間;構件輕,即通過設計后,這種高強度鋼材承受相同重量時截面積小,用鋼量相對較低;恒荷載較輕,即由于鋼材較輕,所以恒載荷和地震作用減少明顯,同時對地基的要求也較低。
此外,輕型鋼結構符合環保和可持續發展的要求,還可以代替磚石和木材結構。但是輕型鋼材是一種技術新、科技含量高的材料,所以對于施工和設計人員的要求就相對較高,還要進行一些專業的培訓。這樣一來,在生產線的建立上就會投入很大。此外,這種剛才還需要防火和防腐的處理。
大概在20世紀初期才開始形成裝配式輕質鋼房屋體系,當時主要應用于車庫的建設。到了20年代,定型化生產的廠房開始出現在人民的視野。在二戰期間,輕質鋼房屋的建設如噴井之勢飛速發展,那是多用于軍事飛機庫的建設。二戰結束后,面臨著重建的問題,輕質鋼房屋需求量更大,這進一步的刺激了輕質鋼房屋的發展。到40年代時,門式鋼結構開始出現,60年代得到了大批量的應用。就目前來講,一些發達國家也是使用輕質鋼結構進行建設。美國在門式鋼架上的設計不僅在理論上,而且在制造工藝上都比較先進。
2.門式鋼架房屋機構存在的問題
2.1 屋面活荷載取值
根據2008年《門式鋼架輕型房屋鋼結構技術規程》的規定:在使用壓型鋼板輕型房屋時,按照水平投影的面積來算,在屋內的豎向均布活載的標準值應為0.5kN/m2。但是并不是所有都是這個要求,當鋼架構件的受荷水平投影的面積是60m2時,豎向均布活載的標準值為0.3kN/m2。對于載荷效應來說,必須符合以下原則:a、將雪載荷、積灰載荷或屋面均布載荷同時考慮,得到最大值;b、雪載荷和屋面均布載荷不能同時考慮,把兩者比較選出最大值;c、當使用多臺吊車時,應當符合《建筑結構荷載規范》的國家標準規定來執行;d、不能把地震作用和風載荷同時考慮;e、由施工或者檢修帶來的載荷不和屋面材料及檁條自重以外的其它荷載一塊考慮。在應對各種載荷的計算時,應該把各種載荷按照載荷的組合原則進行計算,這樣能夠避免因重復計算帶來的浪費問題。
2.2 斜梁設計時,計算長度取值的問題:
a、對于屋面坡度較小的情況,根據GB50018的規定,在鋼架平面內計算其強度時,按照壓彎構件計算。但是對斜梁軸力小的情況時,把鋼架的計算長度近似為豎向支撐點間的距離。b、對于屋面坡度較大的情況,不論是在鋼架的平面內還是在平面外,軸力的穩定性都不能被忽略;c、從原則上來講,平面外計算長度一般是側向支撐點間的距離。但是,鋼梁的上下翼的邊緣都會有約束,一般有以下約束:①屋面系桿的支撐系統對其的約束作用;②檁條和屋面板對上翼緣約束作用;③檁條和隅撐的共同作用對下翼邊緣的約束。在計算時,我們一般把隅撐的設置作為鋼梁平面外長度,并不是將檁條的間距作為鋼梁平面外長度。然而,隅撐的位置設置又得根據鋼梁平面外長度作為量度。然而有些設計師將鋼梁的平面外長度定位3m,但是在制造的過程中卻省去了隅撐位置,最終造成了整個設計具有安全隱患。
2.3 構件的撓度問題
根據門式鋼架規程的規定,當鋼架斜梁只用于支撐冷彎型鋼檁條和壓型鋼板屋面時,則鋼架構件的豎向撓度限制是L/180;對于有吊頂的構件,豎向撓度限制是L/240;對于有懸掛起重機的構件,豎向撓度限制取L/400。對于具有一定載荷并且跨度較大的輕型鋼結構廠房的設計,撓度值將控制著構件的截面積的大小。很多的設計師在進行這方面的設計時,往往會忽略撓度對結構的控制,僅僅為了能夠滿足強度的設計做法是不對的。然而,在實際應用中,梁撓度的影響是非常大的,它不僅會影響到建筑物的正常使用,還會造成屋內積水,甚至出現漏水的情況,這些都會加大屋面的載荷,給整個結構帶來很大的安全隱患。我們可以加設搖擺柱的方法來應對那些跨度大、撓度難控制的鋼架,這樣做可以使撓度起不到控制的作用,而且還能把因撓度控制造成的截面過大的問題降到最低。
2.4 鋼梁高厚比問題
門式鋼架一般都是全鋼結構的,由于檐口位置和鋼柱的連接位置的彎矩較大,所以一般將鋼梁做成變截面型鋼梁。由于使用了這種變截面的鋼梁,所以在設計的過程中可能會造成高厚比招標的問題,所以對設計結構的就算需要最終檢查。根據2008年版CECS102:第6.1.1條規定,對于腹板高度的變化高于60mm/m時,將不考慮受剪板幅屈曲后強度對腹板高度比的控制,所以計算時不能將幅屈曲后強度考慮進去。具體的解決辦法如下:a、可以在構件的腹板設置一個橫向加勁肋,這樣做可以更加不考慮屈曲后強度,還可以提高其容許的高厚比;b、為了滿足高厚比,可以增加腹板的厚度,但是這樣可能會較大的使用鋼量;c、通過調節構件端部的高度和調整梁的變截面長度來使腹板的高度變化不超過60mm/m。
2.5 結構形式及布置方面
對于門式鋼結構房屋,冷彎薄壁型鋼檁條和壓型鋼板屋面板作為屋蓋和外墻最合適,而變截面實腹鋼架作為主鋼架最合適。同時我們還可以根據載荷、跨度和高度的不同,而采用等截面或變截面的焊接工字型或軋制H型的截面來設計門式鋼架的柱和梁。在設計吊車梁時,最好把等截面作為門式鋼架的柱。對于門式鋼架的柱腳,我們通常采用支撐設計來鉸接,一般用一對或兩對螺栓作為平板支座。這樣設計柱腳鉸接,不僅可以避免彎矩過大的問題,而且還可以減少基礎混凝土的造價問題。鋼接柱腳通常用于有吊車的廠房,這樣設計有利于吊車的平穩運作。采用一些隔熱卷材作保溫層和隔熱層,還可以用具有隔熱效果的板材做屋面來解決對房屋或廠房的隔熱要求。
2.6 屋蓋鉸接問題
在進行鋼結構屋蓋廠房的設計中,有些設計人員會把鋼梁和砼柱相連接的位置用剛接的計算方法來計算,所以在施工之后,連接處的受力是不是真正的剛接,這會帶來很大的安全隱患。為了安全起見,我們把砼柱面和鋼梁的鏈接用鉸接的形式來計算。
2.7 抽柱問題
有時由于空間原因,在某些廠房的設計中往往采用抽柱的屋架形式,即通過一些托或支撐來架梁。有些設計人員在對抽柱進行計算時,認為抽柱榀屋架就是直接把標準榀屋架刪掉柱子,然后加上托梁和鉸接的接點這么簡單。如此做法會出現梁截面嚴重不足的現象,這是由于彎矩是靠鋼梁在檐口的鋼柱約束傳遞的,而對于托梁,托梁和屋面梁是按鉸接的形式受力的,所以這樣會造成屋脊的彎矩最大,而截面卻最小的問題。此外,在對抽柱屋架進行計算時,托梁對屋架的彈性約束是必須要考慮的,具體的說就是把托梁和屋面梁的連接作為彈性支座,然后計算其對鋼梁的約束作用,并非是簡單的按照鉸接來進行計算。對廠房的抽柱計算時,建議從整體上把握,利用整體建模計算,結構的受力情況,最后選出最優截面。
2.8 有吊車設計圖紙的標識問題
對于有吊車的廠房設計,設計的圖紙中不僅要有構架的設計,還要表明吊車的型號、臺數、吊重重量和跨度能數據。防止因為標注不明確帶來安全隱患的問題。
2.9 其他
除以上問題外,可能還會有焊縫質量、涂裝、保溫隔熱防水的問題。其中,《鋼結構設計規范》中對焊縫質量做出了明確規定,值得注意的是要把評定等級,檢驗等級和焊縫質量等級區分開來。對于涂裝,對于鋼材都需要做一些防火或防銹涂層,《建筑設計防火規范》( GBJ16—87)第 7.2.8 條做出了規定。對于保溫隔熱防水問題,室內的溫度要求可能會比較高,所以要對冷橋接點做一些處理,例如選用一些高檔保溫材料能夠較好的減輕結露和冷凝的現象。
3. 結語
由于現階段鋼結構廠房的日益增多和廣泛使用,對其安全問題提出了更高的要求。所以在門式鋼架設計中要避免以上問題的同時,做到規范、實用和美觀相結合。
參考文獻
[1] 趙建成 ,周觀根 ,魯永貴.輕鋼結構中屋面撓度對屋面防水影響[J].第三屆全國現代結構工程學術研究會,2003,3.
[2] 仝迅 .抽柱門式鋼架的設計計算[J].工程建筑與設計,2004,12.
[3] 陳章洪.建筑結構選型手冊.北京.中國建筑工業出版社.2000.
篇6
關鍵詞 :殘疾人;殘疾人公共文化服務體系;結構;功能
中圖分類號:G127 文獻標識碼:A doi:10.3969/j.issn.1665-2272.2015.11.039
*基金項目:2014年國家級大學生創新創業訓練計劃項目資助(項目編號:2014049719003)
收稿日期:2015-04-16
1 結構功能主義方法論與殘疾人公共文化服務體系
在2006年“公共文化服務”這一重要概念被國家提出以后,無論是政府還是個人都越來越意識到公共文化服務對于文化生活的重要性。加快殘疾人公共文化服務體系建設的步伐,明確殘疾人公共文化服務體系應該具備的各項功能,對當前我國殘疾人公共文化服務體系的建設具有不可忽視的指導作用。
結構功能主義,是現代西文社會學中一個發展歷程較短,但受重視程度較高的理論流派。它認為,社會是具有一定結構或組織化的系統,各組成部分以有序的方式相互關聯,并對社會整體發揮著必要的功能。整體上它是以平衡的狀態存在著,任何組成部分的變化都會趨于新的平衡。
殘疾人公共文化服務體系內外結構所具有的功能不是單個的分割開來的,它們的功能是相互作用、相互連接的,只有各個功能獲得最大程度的整合,殘疾人公共文化服務體系的整體價值和功能才能實現??梢哉f,作為整體社會結構的一個必不可少的組成結構,在它的建設和長遠的發展過程中,結構功能主義都應作為重要的理論和方法論貫穿始終。
2 殘疾人公共文化服務體系建設的結構體系
根據結構功能主義的理論和方法,結合現有的社會資源和社會經驗,殘疾人公共文化服務體系要建設的結構體系由殘疾人公共文化服務政策保障體系、產品生產運營體系、信息集成體系、資金保障運行體系、人才體系組成。
2.1 殘疾人公共文化服務政策保障體系
在這一體系中需要政府承擔主要的責任,積極為殘疾人制定和實施基本文化權益保障政策。為了確保政府出臺的相關政策切實有效,就要盡可能地征求各方面的意見,特別是殘疾人自己的意見,最好是能夠開通一個征集各方意見和收集相關信息的渠道,這樣既方便了群眾發表意見,也方便了政府收集信息。各級人大、殘聯等相關的組織或單位應充分發揮自己的作用,積極履行自己的職責,使出臺的相關政策都能有效施行。與此同時,政府應該重視相關理論研究人才的培養,可以對殘疾人公共文化服務體系進行行之有效的理論研究,使政策實踐能夠獲得深厚的理論支撐。
2.2 殘疾人公共文化服務產品生產運營體系
殘疾人公共文化服務產品生產運營體系是指專門針對殘疾人進行文化服務的包括產品選擇、產品設計、產品生產、產品營銷等環節的體系。這一體系的關鍵作用在于相關企業能夠長期為殘疾人提供豐富的文化產品供給。這一體系在產品選擇和產品設計方面,應有效地與政策保障體系和信息集散體系相結合,時刻關注國家頒布的相關政策,了解信息集散體系收集的有關殘疾人文化需求方面的相關意見,同時也能聽取相關專家的建議,做到產品選擇契合殘疾人的文化需求,產品設計吸引殘疾人的文化興趣。在產品生產方面,要做到保質保量,讓殘疾人能夠買時放心,用時舒心。在產品營銷方面,要使用合適的宣傳手段,積極開拓銷售市場,讓盡可能多的殘疾人享受到文化產品服務。
2.3 殘疾人公共文化服務信息集成體系
這一體系的主要作用是面向不同的人群收集、、傳播公共文化、文化服務相關方面的有效信息,這些人群包括殘疾人群體、文化服務相關的工作人員、專門從事文化服務研究工作的有關專家、企業人員以及一般的非殘疾人群體,在這些人群中殘疾人群體的相關信息的收集、和傳播是重中之重。相關的機構或組織可以借助互聯網、新聞媒體、電視、廣播等媒介進行公共文化、文化服務信息的收集、、傳播。同時,其他非殘疾人群體也要充分發揮自己的作用,積極配合政府、殘聯等做好相關信息的集成工作。
2.4 殘疾人公共文化服務資金保障運行體系
這一保障體系主要包括資金投入和資金運行兩個方面。關于資金投入主要是政府的財政投入,政府在進行財政投入的時候應該進行合理的考量,比如在建設文化服務設施、投資文化產品的生產、培養文化服務人才等方面要進行合理分配,分清輕重緩急,比較重要的方面在財政投入方面可以放寬,不是特別重要的方面則可以緩一緩,從而做到張弛有度,有的放矢,另外從中央到地方的資金投入比例也要合理分配,而不能有所偏頗。在資金運行方面,要建立保障資金安全運行的有效機制,從上到下的資金能夠足額發放、及時到位,并有效監督各級政府能夠將資金用到實處,確保資金保障運行體系能夠支撐其他體系的正常運行。
2.5 殘疾人公共文化服務人才體系
這一體系是培養殘疾人公共文化服務各方面的人才。不僅包括高素質的專業干部、技術人員等,還包括能夠走向基層的人才隊伍。目前,我國的殘疾人公共文化服務體系建設還沒有全面完成,還需要從各方面加以完善,人才體系的建設還存在很多不完善的方面。因此,應未雨綢繆,確立明確合適的目標,竭力提高各方面、各層面的人員素質,使殘疾人公共文化服務人才體系逐步完善。
3 殘疾人公共文化服務體系的整合功能
殘疾人公共文化服務體系的整合功能事實上是由它自身所具備的結構體系決定的,共包含三部分的內容,分別為殘疾人公共文化服務體系的顯功能即公共文化服務功能,殘疾人公共文化服務體系的正功能即社會管理功能,殘疾人公共文化服務體系的潛功能即弘揚和創新文化的功能。
3.1 殘疾人公共文化服務體系的顯功能——公共文化服務功能
積極發展殘疾人公共文化服務事業,有利于維護殘疾人的文化權利、豐富殘疾人的文化生活、培養殘疾人的文化興趣、開闊殘疾人的文化眼界、加深殘疾人的文化內涵。積極建設殘疾人公共文化服務體系是對殘疾人公共文化服務事業的大力支持,它對政府、對殘疾人等最明顯的作用就是面向殘疾人所具備的公共文化服務功能。
就殘疾人的公共文化服務功能來說,相關人員應該在文化服務理念上,樹立想殘疾人所想,急殘疾人所急的社會主義服務理念,并結合當今社會,為殘疾人提供多元化的文化服務內容,比如服務產品的多元化、服務設施的多元化、服務方式的多元化等等。同時政府、殘聯、企業等機構能夠積極宣傳和踐行公共文化服務,在全社會的范圍內營造為殘疾人進行文化服務的良好氛圍,并積極拓寬為殘疾人提供文化服務的途徑?,F在常見的提供文化服務就是通過博物館、文化館、廣播這樣的途徑為向殘疾人提供文化服務,但是在全社會快速發展的今天顯然是不足以全面滿足殘疾人的文化需求的。
3.2 殘疾人公共文化服務體系的正功能——社會管理功能
殘疾人群體本身屬于弱勢群體,他們各方面的合法權益僅憑借其自身的能力很難得到基本的保障,尤其是他們的文化權益更容易被忽略。但是,殘疾人的文化權益也是殘疾人應該獲得的重要權益。殘疾人公共文化服務體系在建設過程中會為殘疾人提供健全的公共文化服務、公共文化活動場所、文化產品等健康向上的文化內容,在政策、資金、人才、技術等方面向殘疾人群體傾斜,使文化資源能夠均衡布局、合理配置。
除此之外,殘疾人由于相對于非殘疾人而言較少接觸社會,從而也比較缺乏維權意識和法律意識等。殘疾人公共文化服務體系具備的文化服務性質,不僅能在潛移默化的過程中逐步培養殘疾人長久性地、積極主動地參與社會活動的能力,在積極參與社會活動的過程中充分發揮殘疾人潛在的創造力和自我約束力,并且能夠有效的向殘疾人傳播一些法律知識和社會行為規則,這可以說是傳播法律知識的一條捷徑,使殘疾人不僅提高了內在文化素養、培養了殘疾人必要的維權意識,也從一定程度上提高了殘疾人抵制犯罪的能力,降低殘疾人犯罪的概率,從而維護社會秩序和社會穩定。
3.3 殘疾人公共文化服務體系的潛功能——弘揚和創新文化的功能
面向全體殘疾人所建設的殘疾人公共文化服務體系可以針對殘疾人群體,提供一個民族文化的傳承與發揚的平臺。這個平臺可以為殘疾人群體提供豐富多彩的文化服務,吸引更多的殘疾人對本土文化的興趣,在提升他們的文化修養的同時培養他們的文化自豪感和責任感,讓殘疾人群體感受到我國本土文化的優越性,積極推動本土文化的傳播并努力發展本土文化。
現在,人們的整體生活水平越來越高,與此同時對文化的要求也越來越高,其中就包含對文化創新要求的提高。關于文化的創新,可以從我國傳統文化和世界文明兩方面入手,既要去粗取精吸收優秀傳統文化,又要海納百川借鑒世界其他文明,從而形成不僅可以滿足人們的文化需求,還可以體現自身特色的文化內容和形式。不過,文化的內核一般來說是比較穩定的,而文化的形式則會隨著歷史的變化而變化。所以,當今的文化創新主要體現在文化形式上的創新。建設殘疾人公共文化服務體系,利用當今的網絡技術、電子技術等手段,面向殘疾人群體提供文化內容的多種表達和傳播方式,在創新文化形式的基礎上創新文化,實現文化的現代化。在現在的生活中,人們對于傳統文化越來越少的接觸或者了解,比如書法、剪紙等。對于殘疾人群體來說,他們比非殘疾人更少的接觸這些優秀文化。所以,殘疾人公共文化服務體系就要在穩定的文化內容的基礎上創新出有吸引力、易于接受的文化表達形式,以此傳遞深層文化內涵,讓更多的殘疾人受益于本國文化,熱衷于本國文化。
參考文獻
1 J.H.特納.社會學理論的結構[M].杭州:浙江人民出版社,1987
2 周怡.社會結構:由“形構”到“解構”——結構功能主義、結構主義和后結構主義理論之走向[J].社會學研究,2000(3)
篇7
引言:
近些年來,建筑行業異軍突起,一個城市的建筑行業直接標志著該城市的城市化水平,同時又對該城市人們居住和生活質量產生了直接影響,然而,當前建筑施工企業又不能夠保證建筑工程的施工質量,這也就對人們的生命和財產安全產生了很大威脅。筆者認為,房屋結構設計直接決定了建筑物最終的施工質量。但是,在當前房屋結構設計領域中,存在著很多問題。下面論述了房屋結構設計中的常見問題。
1. 房屋結構設計中存在的問題1.1 一體化計算機程序的廣泛應用并沒有顯著提高結構設計質量。(引1)
隨著計算機輔助設計(CAD)技術的發展,計算方法日益精確化,制圖方法中采用的平面表示法和各種標準圖相繼得到完善,建筑結構設計中存在的熱點問題也隨之發生了諸多變化,比如,結構整體內力計算和分析非常容易實現,而且出圖速度快,節點及其他。
細部表達圖紙量大為減少,長期困擾建筑結構設計的一些問題已經得到較好的解決,同時以前不那么重要的問題則上升為困擾結構設計師的熱點和難點問題。一體化的計算機程序屏蔽了計算的過程,許多設計軟件并沒有明示軟件內部的簡化方法和軟件的缺陷,使得一些計算和設計錯誤更難發現。
1.2 部分結構設計不合理如《建筑抗震設計規范GB50011-2010》第7.1.8條(強制性條文)規定“底部框架-抗震墻結構,上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間,抗震墻很少,上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊,造成結構體系不合理,傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤,導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件,特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定,存在漏算錯算現象;有些結構設計與提供的計算書不一致,結構強度遠遠低于計算結果,設計存在嚴重安全隱患。1.3 設計深度達不到規定要求由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;或是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解.因此在設計人員制作圖紙中存在“偷工減料”,設計粗糙,過于簡單。
2. 結構設計中要遵循的基本原則
房屋結構設計的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應使用的要求,所以設計人員房屋在結構設計時要保證并遵循這四個基本原則:
(1)抓大放?。唬?)多道防線;(3)剛柔相濟;(4)打通關節。
前三道原則很容易理解,對于原則四,所謂關節,是指變化相聚之處,或變化出現的地方。 不同類型的構件相接處,同一構件截面改變之處,是關節。廣義上,諸如結構錯層之處,體量改變之處,轉換層亦是關節。對于復雜的結構體系,關節的復雜性難于預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度,但因關節的普遍存在,力量的傳遞往往不能暢通而出現集中甚至中斷,破壞由此而發生。歷次災害表明,從節點開始破壞的建筑占了相當大的比例。所以理想的結構體系當然是渾然一體的----也就是沒有任何關節的,這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。
3. 房屋結構設計地基與基礎
3.1 縱觀近些年的房屋結構設計質量,不難發現,很多低層房屋,(例如單建的物管用房、設備房等)并沒有地質的詳勘報告,只是單純的依靠建設單位進行口頭闡述或者是籠統的對附近建筑物基礎設計資料進行參照就進行了施工圖的設計,房屋結構的地基與基礎設計必須要做到安全、合理、適用,要求設計人員必須要依據相關的地質勘察資料,統一的考察多個方面的易損,從而進行房屋結構設計上部結構方寧和基礎類型的設計,單純的憑地耐力這一個數據時不安全和不全面的,要求我們更加不能夠盲目的認為將耐力容許值取小一些就萬無一失了。
4. 樓板設計常見問題 樓板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面,屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上,樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。 4.1 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現裂縫。 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中,常常在樓板上布置一些非承重隔墻,故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外,板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板,這樣會給上部的板增加了一個中間支承點,使其變為連續板,支承點上部出現了負彎矩,而在板的設計中又沒考慮該部分的影響,致使板頂出現裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩,由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,短跨方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設計為圖省事或對板受力認識不足,而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算,致使長跨有效高度偏大,配筋降低,使結構構件存在質量隱患,甚至出現開縫的現象。
5. 抗震結構設計房屋設計用從抗震要求出發,進行合理的結構設計。
5.1 一定要重視概念設計,這是抗震設計的首道防線。
5.2 對一般多層砌體住宅結構,應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系:縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。
5.3 對鋼筋砼多高層結構住宅,力求做到:框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力;框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接;結構布置應盡量采用規則結構,對復雜結構,可以設置防震縫。
6.構造柱的設計
6.1一般來講,在磚混結構中,構造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外,還可以與圈梁聯結在一起形成對砌體的約束,這樣的設計不僅可以限制墻體裂縫的開展,同時還可以維持豎向承載力,提高結構的抗震性。應避免在結構設計中,將構造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構造柱一般生根于地梁中,沒有另設基礎,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。尤其是在結構遭遇地震作用時,應力會集中早構造柱位置,導致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。因此,設計人員必須保證承重大梁下的柱子應按承重柱進行設計,若遇特殊情況,如梁上荷載較小,也可將構造柱布置在承重梁下方,但構造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應考慮在柱承范圍之內。
7.結束語
綜上所述,房屋結構的設計工作需要設計人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合,才能從根本上消除設計質量的隱患。建設工程是一種特殊商品,工程投資大、建設周期長,其工程設計質量不僅關系到工程的投資效益、使用要求,而且直接關系到人民群眾的生命財產安全。針對當前設計質量狀況,設計單位應加強內部的質量管理,設計管理部門要加大對設計質量的監督管理,結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作,加強對業主、勘察、設計單位的市場監管力度。特別是設計單位在進行房屋結構設計時必須在滿足國家設計規范要求的前提下,加強房屋結構的概念設計和地基設計,才能提高房屋結構設計水平,確保房屋設計質量不斷提升,以使房屋的結構設計工作做到更安全、更合理。
參考文獻:
篇8
Key words:multi—story masonry house,structural system,seismic design,longitudinal cross wall,seismic joint
【關鍵字】多層砌體房屋結構體系 合理性抗震設計防裂縫
中圖分類號:TU973+.31 文獻標識碼:A 文章編號:
一、多層砌體房屋抗震設計中的合理性
1、采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系
墻體布置應滿足地震作用有合理的傳遞途徑。由于橫墻開洞少,又有縱墻作為側向支承,所以橫墻承重的多層砌體結構具有較好的傳遞地震作用的能力。而縱橫墻共同承重的房屋既能比較直接的傳遞橫向地震力,也能直接或通過縱橫墻的連接傳遞縱向地震作用。所以,從合理的地震作用傳遞途徑分析,宜優先采用縱橫墻共同承重的結構體系,盡量避免采用縱墻承重的結構體系。
2、合理布置平、立面,適當設置防震縫
多層砌體房屋的平、立面布置應規則對稱,最好為矩形,這樣可避免水平地震作用下的扭轉影響。然而對于避免水平地震作用下的扭轉僅房屋平面布置規則還是不夠的,還應做到縱橫墻的布置均勻對稱。磚墻沿平面內對齊、貫通,能減少磚墻、樓板等受力構件的中間環節,使震害部位減少,使震害程度減輕;同時,由于地震作用傳力路線簡單,中間不間斷,構件受力明確,其簡化的地震作用分析能較好地符合地震作用的實際。
大量的震害表明,由于地震作用的復雜性,其對不對稱的結構的破壞較均勻對稱的結構要嚴重一些。但是,由于防震縫在不同程度上影響建筑立面的效果且增加工程造價,應根據建筑的類型、結構體系、建筑狀態以及不同的地震烈度等區別對待。規范的原則規定為:當建筑形狀復雜而又不設防震縫時,應選取符合實際的結構計算模型,進行精細抗震分析,估計局部應力和變形集中及扭轉影響,判別易損部位并采用加強措施;當設置防震縫時,應將建筑分成規則的結構單元。對于多層砌體房屋,當有下列情況之一時宜設置防震縫:(1)房屋的立面高差在6m以上;(2)房屋有錯層,且樓板高差較大;(3)各部分結構剛度、質量截然不同。
3、在多層砌體屋抗震設計應嚴格進行抗震計算
抗震計算是抗震設計的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎。在多層磚房的抗震計算中,水平地震力作用計算可根據房屋的平、立面情況采用不同的方法。對于平、立面布置規則和結構抗側力構件在平、立面布置均勻的可采用底部剪力法;對于立面布置不規則的宜采用振型分解反應譜法;對平面不規則和豎向不規則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉影響的分析程序。
二、多層砌體房屋抗震構造中的合理性
1、縱橫墻豎向應上、下連續,不宜采用上剛下柔的結構
房屋的縱橫墻沿上下連續貫通,可使地震作用的傳遞路線更為直接合理。如果因使用功能不能滿足上述要求時,應將大房間布置在頂層。若大房間布置在下層,則相鄰上面橫墻承擔的地震剪力,只有通過大梁傳遞至下層兩旁的橫墻,這就要求樓板有較大的水平剛度。而從房屋縱橫墻的對稱要求來看,大房間宜布置在房屋的中部,而不宜布置在端頭。而上剛下柔的房屋也只有通過大梁傳遞至下層兩旁的橫墻,這就要求樓板有較大的水平剛度。
2、樓梯間不應設在房屋的盡端和轉角處
由于水平地震作用為橫向和縱向兩個方向,所以在多層砌體房屋轉角處縱橫兩個墻面常出現斜裂縫。不僅房屋兩端的四個外墻角容易發生破壞,而且平面上的其他凸出部位的外墻陰角同樣容易破壞。樓梯間比較空敞和頂層外墻的無支承高度為一層半,在地震中的破壞比較嚴重。尤其是樓梯間設置在房屋盡端或房屋轉角部位時,其震害更為加劇。
3、煙道、風道、垃圾道及配電箱洞口等不削弱墻體
墻體是多層砌體房屋承重和抗側力的主要構件。局部削弱的墻體,不僅在削弱處率先開裂,還將產生內力重分布。因此,規范規定煙道、風道、垃圾道和配電箱洞口不應削弱墻體;當墻體被削弱時,應對墻體采取水平配筋等加強措施,對附墻煙囪及出屋面煙囪采用豎向配筋。
三、多層砌體房屋整體合理性
1、采用現澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋
房屋是縱、橫向承重構件和樓、屋蓋組成的一個具有空間剛度的結構體系,其抗震能力的強弱取決于結構的空間整體剛度和整體穩定性。現澆鋼筋混凝土樓板及屋蓋具有整體性好、水平剛度大的優點,是較理想的抗震構件,不但可消除預制樓板所產生的滑移、散落問題,還可以增加房屋的整體性,增大樓板的剛度,同時樓、屋蓋現澆增加了樓板對墻體的約束。因此,采現澆樓、屋蓋是一種較好的增強樓房結構空間剛度和整體穩定性的方法。
2、合理設置圈梁和構造柱
1976年的唐山大地震及2008年四川汶川大地震震害調查表明,兩次地震砌體結構破壞嚴重的建筑破壞主要原因在于未合理的設置構造柱和圈梁,或者是構造柱上下端箍筋應加密而沒有加密。構造柱是一種約束砌體的邊緣構件,它不單獨承受垂直荷載。在墻體受水平地震作用的初期,構造柱的應力極小,剛度也不大,但當墻體開裂后,柱內應力逐步增大,直到裂縫貫通墻體,構造柱才明顯受力直到鋼筋屈服。此時的墻體已破碎,構造柱的約束作用使得墻體雖破碎而不至于倒塌,從而達到“裂而不倒”的目標。構造柱的設置較大幅度地增強了墻體的變形能力,使房屋取得了較大的延性,從而減小了突然發生倒塌的可能性。
構造柱作為一種豎向構件,一般沿墻高截面不變,配筋也少有變化。因此,在各樓層柱高處必須有圈梁作為錨固點,有了二者的拉結作用。才能形成上下和左右墻段的約束作用,從而限制墻體開裂的發展,并減小裂縫與水平面的夾角,保證墻體的整體性和變形能力,提高墻體的抗震能力。除此以外,圈梁作為一種重要的構造措施。它還加強了內外墻之間、樓板與墻體之間的連接,提高了結構的整體性,并減輕地震時地表裂縫對房屋的影響,特別是屋蓋和基礎頂面處的圈梁具有提高房屋豎向剛度的能力和抵御地基不均勻沉陷的能力。
總結
多層砌體房屋是我國居住、辦公、學校和醫院等建筑中最為普遍的結構形式??偨Y多層砌體房屋的震害經驗,房屋結構體系不合理性或存在缺陷是多層砌體房屋產生震害的主要原因之一。因此,多層砌體房屋合理的抗震結構體系合理性,對于提高房屋的抗震能力是非常重要的,也是房屋抗震設計中應考慮的關鍵問題。因此在進行多層砌體房屋抗震設計時,應充分結構體系的合理性。
【參考文獻】
[1]民房建筑結構抗震能力分析與抗震措施探討[期刊論文]-山西建筑2009,35(29)
[2] 伍世添 淺談砌體房屋抗震結構設計[期刊論文]-廣東建材2011,27(7)
篇9
房屋的抗震性能最大程度上取決于房屋的抗震設防標準,抗震設防標準越高,房屋的抗震性能就越強。目前,已有數百位專家在研究討論新的房屋抗震設防標準,以期修改沿用多年的房屋建造抗震標準,增強新建房屋的抗震能力。北京地區近日已率先將農房抗震要求提高到了能抵御8級地震的高標準。據測算,抗震設防標準每提高一級,建筑成本將隨之提高8%-10%。 房屋的選址是房屋抗震性能的外部主要條件,初步總結四川地震的經驗和教訓可以發現,遭遇同等強度地震的不同位置的房屋,其抗震性能有所不同。位于地質斷層附近的房屋比其他房屋更易被震塌。我國是一個地震多發國家,發生過破壞性地震的城市占全國城市總數的10%以上。因此,各地今后在房屋建筑設計與施工之前,必須充分重視房屋的選址應遠離地質斷層,防患于未然。 房屋結構設計與施工質量、房屋裝修是決定房屋抗震性能中受人為影響最大的兩個因素。在房屋結構設計中,一般而言,剪力墻結構的抗震性能優于框架結構,框架結構優于磚混結構。在施工質量中,建筑物必須嚴格根據抗震設計規范施工。 居住者在房屋裝修時不得隨意更改房屋結構,尤其是不可隨意更改房屋承重墻等一些關鍵部位,更改結構時應得到專業人士的指導或相關許可,任何擅自改動都有可能降低房屋抗震性能,造成致命隱患。
1 建筑物的重要性決定了其不同程度上的抗震性能
不同結構型式是不同建筑物功能需求和性價比所決定的,不能單單片面的說地震來臨時,哪種結構型式就一定好哪種結構型式就一定不好;因為按目前的抗震設防標準,它們有一個共同的設防目標:小震不壞 、中震可修 、大震不倒。
國家按建筑物發生災害時對人民生命財產可能造成損失的程度,按建筑物分為甲乙丙丁四類。主要的、重要的水電站、醫院、電力、通訊等生命救援保障和人員密集建筑被定為甲類或乙類,一般的住宅、辦公等均定義為乙類,設防的目標也不同:丙類建筑在設計時按設防目標進行;甲乙類建筑設計時至少要提高1度,請注意,這里均指是烈度而不是震級,這也很好理解,好的地基要比差的地基抗震性能好,處在地震活動帶的建筑自然發生地震的幾率大,抗震性能也很難保證。
2 建筑物得抗震性能首先取決于建筑物的抗震設防標準
國家根據地震發生的可能性和震害的嚴重性確定各地區基本設防烈度,這是各地區抗震設計的基本參數,主要代表地面加速度的大小。設防烈度一般分6~9度,上海地區設防烈度主要為7度,崇明、金山為6度。對具體建筑物,需要結合建筑使用功能的重要性確定建筑的抗震設防標準,即確定設計烈度和抗震等級。對一般建筑,設計烈度就是本地區設防烈度。設計烈度愈高,抗震能力愈強,但建筑物造價也愈高。
2.1 房屋結構的抗震性能與合理的抗震設計密切相關。
抗震設計就是要選擇合適的結構形式,確定合理的抗震措施,保證結構的抗震性能,確保建筑物滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震目標。所謂中震,指設防烈度,小震比中震小約1.55度,而大震則比中震增加約1度。合理的抗震設計主要基于先進的抗震理念、系統的分析計算和恰當的抗震措施。既要注意控制抗震指標如軸壓比、相對變形等,又要采取合適的抗震構造措施。
目前高層住宅主要采用現澆剪力墻結構、框架-核心筒或框架-剪力墻結構,具有較好的強度和變形能力,抗震性能相對較好。因此,無論板式住宅還是點式住宅,只要設計合理,都可滿足抗震要求。多層住宅大部分采用磚混結構,目前多采用現澆樓板,并采取設構造柱和圈梁等抗震措施,或者采用框架結構,大大增強了抗震能力。部分建筑外形怪異,平立面不規則,傳力體系復雜甚至需要多次結構轉換,這既增加了建筑物造價,也影響了建筑物的抗震性能。
2.2 房屋抗震性能還與施工質量等其他因素有關。因此加強施工質量監督,規范既有建筑的使用管理是十分必要的。
3 建筑物抵抗地震的能力不確定性
為了搞好抗震結構的施工,首先要了解地震力對建筑物可能引起的破壞作用。因為地震時不確定性和復雜性,我們很難用“數值設計”來有效控制結構的抗震性能,因此不能完全依賴于計算。根據目前對地震規律的認識,抗震設計的指導思想是:房屋在使用期間,對不同強度的地震應具有不同的抵抗能力,一般小震發生的可能性較大,因此,要求做到結構不損壞,這在技術上,經濟上是可以做到的。近幾年臺灣發生三次地震,福建沿海受其余震波影響,沒有造成建筑物嚴重損壞。如果要求結構遭受大震時不損壞,這在經濟上是不合理的,因此可以允許結構破壞。但是在任何情況下,不應導致建筑物倒塌,概括起來說,抗震設防的一般目標就是要做到“小震不壞,大震不倒”。從另一方面看,一個地區的基本地震烈度也是難以準確估計的,要根據當地的地址,地形和歷史地震情況等確定,因此房屋抗震能力很難確定。那就要在結構強度上和構造上下功夫,才能做到建筑物裂而不倒。這種危中脫險的工作主要依賴于良好的結構設計和施工質量。
4 施工質量和房屋抗震性能的關系
在強烈地震的作用下,要使建筑物裂而不倒,關鍵在施工過程的控制,以保證結構本身具有足夠的強度和各部件間有可靠的連接。對混合結構來說,一是砌體強度,也就是磚塊本身和砂漿標號。二是內外磚墻的咬槎以及構造柱,圈梁和墻體的連接構造。對鋼筋混凝土結構來說一是混凝土和鋼筋本身的強度。二是節點間的連接構造,兩者都和施工的質量密切相關,強度和構造連接的施工質量好,建筑就能抵抗地震,否則建筑物就要遭到嚴重破壞,以致倒塌,人民生命財產遭到嚴重損失。
5 目前影響建筑物抗震的施工質量問題
對于磚混結構的建筑物,在材料選用、施工質量上應當引起足夠重視。砌體強度不足,砂漿不飽滿,砂漿標號低,砌筑前磚塊不濕潤,冬季施工不澆水都會降低砂漿的粘結力和砌體的抗剪強度;加之砌體結構通常采用單塊的材料和砂漿砌筑,抗拉壓力低,且主要以手工操作,容易喪失承載能力。圈梁和構造柱的配筋不合理:圈梁和構造柱依靠其中的鋼筋將建筑上下各層,各片墻體連在一起,哪里連接不好,哪里就容易出問題。我們在施工現場經常發現鋼筋搭接長度不夠,鋼筋接頭該錯開的不錯開,該彎鉤的不彎鉤,鋼筋位置偏差大等等,都會直接影響到結構整體連接。 構造柱與墻體拉接筋放置不準確,構造柱混凝土振搗不密實,都直接影響構造柱的抗震能力,關系到磚混結構建筑物能否滿足抗震要求。
對于混凝土結構的建筑物,當前鋼筋混凝土結構的施工存在問題比較多,對結構的抗震性能極為不利。首先混凝土強度問題,混凝土水泥用量,水灰比和含砂率控制不嚴,對混凝土濕潤養護不重視,振搗不密實,柱頭施工縫遺留木屑、焊渣等造成柱的斷層,這些都是削弱結構支撐豎向荷載能力的重要因素,嚴重影響房屋抗震能力。
6 總結
前面談到影響房屋抗震的施工質量問題,這些都不是很難做到,只要我們在施工過程中認真負責,引起重視,發現問題及時整改,嚴格按照施工規程操作,控制好每一個分項、分部工程,絕不片面追求施工速度不顧工程質量,對人民的生命財產要有高度負責的態度。只有這樣,才能使建筑物的抗震安全性能得到進一步保證,人民生命財產免遭損失。
參考文獻:
[1]楊佑發;鄒銀生 底部框剪砌體、房屋空間彈塑性地震反應分析 [期刊論文] -振動與沖擊2003(01) .
[2]楊佑發 底部框剪砌體房屋抗震及隔震性能研究 [學位論文] 1998 .
[3]楊佑發;魏建東 結構動力分析的非線性擬動力方程法 [期刊論文] -世界地震工程2002(02) .
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一、高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較,結構專業在各專業中占有更重要的位置,不同結構體系的選擇,直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有:
(一)水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結構中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力,是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
(二)側移成為控指標
與低層或多層建筑不同,結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結構的側向變形迅速增大,與建筑高度H的4次方成正比(=qH4/8EI)。
另外,高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大,在設計中不僅要求結構具有足夠的強度,還要求具有足夠的抗推剛度,使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內,否則會產生以下情況:
1.因側移產生較大的附加內力,尤其是豎向構件,當側向位移增大時,偏心加劇,當產生的附加內力值超過一定數值時,將會導致房屋側塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞,使機電設備管道損壞,使電梯軌道變型造成不能正常運行。
4.使主體結構構件出現大裂縫,甚至損壞。
(三)抗震設計要求更高
有抗震設防的高層建筑結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。
(四)減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施,可以多建層數,這在軟弱土層有突出的經濟效益。
地震效應與建筑的重量成正比,減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了,不僅作用于結構上的地震剪力大,還由于重心高地震作用傾覆力矩大,對豎向構件產生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。
(五)軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中,框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力,中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時,此種軸向變形的差異將會達到較大的數值,其后果相當于連續梁中間支座沉陷,從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。
(六)概念設計與理論計算同樣重要
抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的,盡管分析手段不斷提高,分析的原則不斷完善,但由于地震作用的復雜性和不確定性,地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性,可能導致理論分析計算和實際情況相差數倍之多,尤其是當結構進入彈塑性階段之后,會出現構件局部開裂甚至破壞,這時結構已很難用常規的計算原理去進行分析。實踐表明,在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。
二、高層建筑的結構體系
(一)高層建筑結構設計原則
1.鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合,做到安全適用、技術先進、經濟合理,并積極采用新技術、新工藝和新材料。
2.高層建筑結構設計應重視結構選型和構造,擇優選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平、立面布置方案,并注意加強構造連接。在抗震設計中,應保證結構整體抗震性能,使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。
(二)高層建筑結構體系及適用范圍
目前國內的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有:框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。
1.框架結構體系。框架結構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架,它是主要承重結構,各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個空間結構體系,它是高層建筑中常用的結構形式之一。
框架結構體系優點是:建筑平面布置靈活,能獲得大空間,建筑立面也容易處理,結構自重輕,計算理論也比較成熟,在一定高度范圍內造價較低。
框架結構的缺點是:框架結構本身柔性較大,抗側力能力較差,在風荷載作用下會產生較大的水平位移,在地震荷載作用下,非結構構件破壞比較嚴重。
框架結構的適用范圍:框架結構的合理層數一般是6到15層,最經濟的層數是10層左右。由于框架結構能提供較大的建筑空間,平面布置靈活,可適合多種工藝與使用的要求,已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫院、旅館、學校及多層工業廠房和倉庫中。
2.剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度,在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”,剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度,墻體同時也作為維護及房間分格構件。 轉貼于
剪力墻結構中,由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載,剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置,它剛度大,空間整體性好,用鋼量省。歷史地震中,剪力墻結構表現了良好的抗震性能,震害較少發生,而且程度也較輕微,在住宅和旅館客房中采用剪力墻結構可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點,而且可以使房間不露梁柱,整齊美觀。
剪力墻結構墻體較多,不容易布置面積較大的房間,為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求,以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求,可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架,形成框支剪力墻結構。
在框支剪力墻中,底層柱的剛度小,形成上下剛度突變,在地震作用下底層柱會產生很大內力及塑性變形,因此,在地震區不允許采用這種框支剪力墻結構。
3.框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻,可以組成框架—剪力墻結構,這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點,又有較大的剛度和較強的抗震能力,因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4.筒體結構體系。隨著建筑層數、高度的增長和抗震設防要求的提高,以平面工作狀態的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系,往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體,成為豎向懸臂箱形梁,加密柱子,以增強梁的剛度,也可以形成空間整體受力的框筒,由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有:
(1)框架—筒體結構。中央布置剪力墻薄壁筒,由它受大部分水平力,周邊布置大柱距的普通框架,這種結構受力特點類似框架—剪力墻結構,目前南寧市的地王大廈也用這種結構。
(2)筒中筒結構。筒中筒結構由內、外兩個筒體組合而成,內筒為剪力墻薄壁筒,外筒為密柱(通常柱距不大于3米)組成的框筒。由于外柱很密,梁剛度很大,門密洞口面積小(一般不大于墻體面積50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空間整體作用,類似一個多孔的豎向箱形梁,有很好的抗風和抗震性能。目前國內最高的鋼筋混凝土結構如上海金茂大廈(88層、420.5米)、廣州中天廣場大廈(80層、320米)都是采用筒中筒結構。
(3)成束筒結構。在平面內設置多個剪力墻薄壁筒體,每個筒體都比較小,這種結構多用于平面形狀復雜的建筑中。
(4)巨型結構體系。巨型結構是由若干個巨柱(通常由電梯井或大面積實體柱組成)以及巨梁(每隔幾層或十幾個樓層設一道,梁截面一般占一至二層樓高度)組成一級巨型框架,承受主要水平力和豎向荷載,其余的樓面梁、柱組成二級結構,它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結構上去。這種結構的二級結構梁柱截面較小,使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。
除以上介紹的幾種結構體系外,還有其他一些結構形式,也可應用,如薄殼、懸索、膜結構、網架等,不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結構。
[參考文獻]
[1]GB50011-2001建筑抗震設計規范.
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隨著市場經濟的深入發展以及國家建設問題的普及,在和諧社會發展的偉大宏圖下,建筑工程的質量是直接關系到百姓生命與財產安全等切身利益的重大問題,也是一個工程能否如期完成的基礎。因此,工程建設越來越受到社會的廣泛關注。但就目前的情況來看,建筑工程在結構設計中仍存在一些問題。
二、建筑結構設計中存在的常見問題
(一)地下室外墻的設計問題
地下室外墻的厚度、混凝土強度等級及防水要求,應根據建筑場地條件、地下水位高低、上部結構荷載與地下室層數、層高、埋深、水平荷載的大小及使用功能等綜合考慮確定。高層建筑地下室外墻的厚度不應小于250mm。[1]地下室外墻的混凝土強度等級宜低不宜高,混凝土強度等級過高,水泥用量大,易產生收縮裂縫,但高層建筑不應低于C30,當地下室有防水要求時,地下室外墻的抗滲等級應由最大水頭與墻厚之比確定,但任何情況下都不應低于0.6MPa。地下室外墻的配筋主要由垂直于墻面的水平荷載控制。水平荷載包括室外地面活荷載產生的側壓力、地基土的側壓力、地下水壓力等。地下室外墻近似按受彎構件設計。地下室外墻在垂直于墻面的地基土側壓力作用下,通常不會發生整體側移,土壓力類似于靜止土壓力,工程上通常取靜止土壓力系數K=0.5來進行計算。
(二)連梁超筋問題
剪力墻結構設計中連梁超筋是一種常見現象。某段剪力墻各墻肢通過連梁形成整體,成為連肢墻或壁式框架,使此墻段具有較大的抗側剛度,能達到此目的主要依靠連梁的約束彎矩。連梁的超筋實質是計算剪力不滿足剪壓比要求。連梁易超筋的部位,在一般剪力墻結構中,豎向在總高度1層左右的樓層;平面中,當墻段較長時其中部的連梁易超筋;某墻段中墻肢截面高度(即平面中的長度)大小懸殊不均勻時,在大墻肢上的連梁易超筋。
(三)承重柱截面高度設計過小
這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計者誤認為六度設防就是不設防,不圖受力分析方便,他們故意把柱子的截面高度設計得過小,使梁柱的線剛度比加大,把梁簡化為鉸支梁,柱按軸心受壓計算,這種做法雖然易于進行結構受力分析,但卻給房屋結構埋下了隱患。[2]因為這樣做忽略了梁柱間的剛結作用,即忽略了柱對消化酶的約束彎矩,加之以柱截面的配筋都較小,結構一旦受力后,柱頂抗彎強度必然不足,從而柱子在梁底附近將會出現一條或多條水平裂縫,形成塑性餃。這樣在正常使用情況下,柱子已開始帶餃工作。這不但影響了房屋的耐久性,而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是,這樣的結構一旦遭遇地震作用時,將會倒塌,這違背了現行抗震規范中"強柱弱梁"的設計原則。
(四)房屋高度、高寬比超過現行規范
現行的規范、規程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規定限值,甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中,對于房屋高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的高層建筑,應按超限高層建筑進行設計。同時,另一點不容忽視的問題是,房屋適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外,還與場地類別與結構是否規則等因素有關,當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規則時,其最大適用高度應適當降低。
三、解決建筑設計中存在問題的一般措施
(一)與其他專業配合,充分溝通
我們拿到提資圖不要盲目建模計算和上機繪圖。先進行全面分析,并與建筑設計人員進行勾通,充分了解工程的各種情況功能、選型等,要理解透徹建筑圖的意圖,平立剖的關系。必要時多組織各專業的協調會,明確各專業需要注意和配合的地方,統一做法和標準,確定原則性的方案,使各專業的條件圖真正成為條件圖,避免在出圖后再調整方案引起重復工作,浪費時間。
(二)充分收集資料
準確確定計算參數建設工程由于其所處的地理位置的制約,設計所要涉及的參數也會具有特殊性。例如基本風壓、基本雪壓、地震烈度、場地土類別等參數的選取,我們就要根據《全國基本風壓分布圖》、《全國基本雪壓分布圖》及此工程的地質報告確定,再譬如墻體圍護主材各地區都會有差異,根據實際采用的材料來確定墻體荷載就變得很關鍵。[3]而且對于某些特殊的重要建筑還要根據試驗、類似工程經驗來確定各種參數的取值。在著手設計前,充分收集設計所需資料、規范,根據具體的地域、工程類型準確確定計算參數,不僅可以使設計計算準確可靠,也能避免因參數不合理而造成的浪費、返工等。
(三)合理簡化,做好建模前處理
建模計算前的前處理要做好。例如荷載的計算要準確,不能估計,要完全根據建筑做法或使用要求來輸人懸挑構件及轉換層構件是否要考慮施工活荷載的不利影響樓梯洞口的輸人局部開洞的處理、飄窗部份荷載的處理等。有些復雜難處理的地方,要運用力學知識適當簡化、等效處理,減少計算的工作量。
(四)運用結構設計概念,進行結構優化
在計算中,要充分考慮在滿足技術條件下的經濟性。不能隨意加大配筋量或加大構件的截面,造成"肥梁、胖柱、深基礎、有些設計人員算不清,加鋼筋和層層附加保險性"以至配成超筋梁柱。[4]要始終牢記"強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則",注意構件的延性性能,加強薄弱部位,注意鋼筋的錨固長度,尤其是鋼筋的直線段錨固長度,考慮溫度應力的影響。
四、結語
隨著經濟的發展和人們對建筑物功能需求的改變,建筑結構設計最為一項系統、全面的工作,其設計質量關乎到整個工程建設的質量,關乎人民的生命和財產安全。因此,作為設計工作者應該按照規范嚴格執行相應的構造設計,在結構設計的各個階段做好問題研究與預防,從根本上消除設計質量的隱患,為社會的發展和進步做出巨大的貢獻。
參考文獻:
[1] 鐘玉云.建筑結構設計中概念設計的應用探討[J].福建建材.2010(04)
[2] 謝偉.關于建筑結構設計過程的探討[J].中國住宅設施.2010(11)
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中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:2095-2104(2012)03-0020-02
隨著現代社會發展的商業化,工業化和城市化,房屋建筑逐漸由單層,多層向高層發展,房屋的結構也由簡單的混凝磚變的復雜,框架、剪刀墻、框―剪、框―筒、簡體等現在已經變成現在建筑設計中的主要結構形式。雖然說這樣的建筑形式已經適應現在社會的發展,但是,在具體的結構設計中,還存在著一些需要解決的問題。
一.關于設計規范的強制性問題
眾所周知,我國的設計規范是強制性的,對于設計人員來說,規范就相當于法律,只要不違反規范,哪怕是設計出現了問題,也有可能不用承擔任何的責任。而國外許多發達國家的設計規范都是指導性的,設計出了問題自己負責,休想將責任推向規范。所以我國規范的編制工作者有著更高的要求,同時也會遇到一些復雜的問題。我國的規范并沒有明文規定設計工作者不準采用高于規范設定的安全度水平;但在過去計劃經濟時代的影響下,缺乏經驗的設計工作者還是不善于應用具體的施工環境和條件,必要時加以靈活運用;而與此相反,某些故意鉆規范空子的人則會沿著規范最低的邊緣路線行事,以達到其不良目的并推卸責任!
二.獨立基礎設計荷載取值問題
鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立結構?!督ㄖ拐鹪O計規范》(GB50011―2001)第4.2.1條指出:當地基主要受力范圍內不存在軟弱粘性土層時,不超過8層且高度在25cm以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房,可不必進行地基和基礎的抗震載力測驗,但這些房屋在設計時應考慮風荷載的影響。因此,在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中,必須輸入風荷載,不能因為在地震區高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。
另一種情況就是,在獨立設計基礎時,作用在基礎頂面上的外荷載,只取軸力設計值和彎柜設計值,無剪力設計值,或者甚至只取軸力設計值。以上兩種情況都會導致基礎設計尺寸偏小,配筋偏少,影響基礎本身和上部結構的安全。
三.結構規范設計浪費問題
作為結構設計工程師,恰到好處的選用材料是應盡的責任。就是以較少的材料完成建筑物各種功能的要求。如果將構件截面任意加大,材料用量任意增多,這個工作,建筑師也能做。當前的建筑結構設計存在的問題中,有一個不容忽視,就是設計中的浪費現象。我們有不少鋼筋混凝土高層建筑的用鋼量已經超過了國外發達國家的同等規格的用鋼量。其不合理處可見一斑。關于建筑結構設計安全度的討論是正常的,但會不會引起誤導,使一些設計人員誤以為按我國的規范設計會造成不安全,以至盲目加大構件截面,增加用鋼量,造成不必要的浪費。這種可能性是不能不防的。
節約作為人類可持續發展的一種美德,應該是結構設計人員的重要守則。這里提出探討的知識計劃經濟時期提出的片面的節約,但即使是那種節約在當時的社會背景下也是合理和必要的。問題是如果將它搬到今天的社會經濟狀況和體制下,有時就不再適宜。
四.結構計算中幾個重要參數的合理選取問題
《建筑抗震設計規范》中第3.6.4.4條指出,所有的計算機計算結果,應經分析判斷其合理、有效后方可用于工程設計。通常情況下,計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、墻和柱的軸壓比以及墻,柱,梁和板之間的配筋、底層墻和柱底部截面的內部設計值、框架―抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力與總地震傾覆力矩的比值、超筋超限信息等等。
為了分析判斷計算機結果是否合理,結構設計計算時,除了有合理的結構方案,正確的結構計算筒外,正確填寫抗震設防等級和場地類別,合理選取電算程序總信息中的各項參數也是十分重要的。
五.樓板設計的荷載計算問題
板是建筑工程中的主要承重構件,是它將樓面、屋面的荷載傳到其周圍的墻或梁上,所以樓板的設計問題必將連帶梁,墻,柱等構件安全。若對整個設計考慮不周,很容易出現設計質量問題,有的還可能存在嚴重的質量隱患。設計板中有以下一個常見的問題:
1.為了計算方便或者是對板的受力狀態認識不足,只簡單的將雙向板作為單向板來計算,使得計算假定與實際受力狀態不符,導致一個方向配筋過大,而另外一個方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足,致使板出現裂縫。
2.線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中,常常在樓板上設置一些非承重隔墻,在樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后,進行板得配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載除以板的總面積作為轉換結果。另外,板上隔墻頂部常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓、屋面板,這樣會給上面的一個板增加了一個支撐點,使其變為連續板,支撐點上部出現了負彎矩,而在板得設計中又沒考慮板得影響,導致頂板出現裂縫。
3.有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩,由此向雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放,彎矩方向的跨中鋼筋應放在下面,長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面,計算時應用兩個方向各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小D(D為短向鋼筋的直徑)。如果不注意這一點,兩個方向取同一有效高度進行配筋計算,會導致長跨有效高度偏大,配筋偏低,使結構構件存在質量隱患。
六.懸挑梁以及連續梁問題
1.懸挑梁的梁高選用太小
很多時候,設計者往往只注重了梁強度和傾覆力的驗算,而忽略了對梁高度的驗算。梁高選用過小,會引起梁截面的受壓區應力過高,在正常使用狀態下,梁截面受壓區產生非線性徐變。梁撓度隨著時間的推移不斷加大。撓梁的變形引起樓板出現裂縫,裂縫寬度隨著撓梁的加大而加寬,從而影響了房屋的正常使用。據調查,這種挑梁的變形發展到后期,梁支座截面上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。受支座附近剪彎作用的影響,豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫,此時的梁就已經接近破損。當為托墻挑梁時,梁過大的撓度引起梁上墻體在梁支座附近出現裂縫。懸挑梁的截面過小對結構的抗震也很不利,懸挑結構對豎向地震作用最為敏感。梁高小時,截面的相對受壓區高度較大,梁的延性減小,在豎向地震作用下易發生脆性破壞,失去承受力。
2.連續梁按單梁進行設計
這種情況多發生在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷載一般較小,沒有引起設計師的重視。因受力分析方便,設計師把實際應為連續梁的梁按單跨簡支梁進行設計,致使梁在支座附近上部受拉區出現豎向裂縫,進而引起梁上部欄板出現豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時,問題將會變的更加嚴重。因為該梁一般會被直接暴露在室外,受環境溫度影響比較大;當環境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或者挑梁的影響,在梁內產生收縮應力,該收縮應力作用于原已產生的梁上裂縫處,引起梁的支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力下降,直接影響了使用安全。
七 結束語
房屋結構設計是個系統,全面的工作,作為結構設計人員,需要扎實的理論知識功底,靈活的思維創新能力和嚴肅認真的工作態度。隨著社會經濟的發展,多層房屋的設計已經形成一個趨勢。設計人員們應該加深對當前房屋設計規范的了解,以及對當前多層房屋設計中存在的問題和隱患有一定的認識和研究,以不斷提高自我的設計水平,使設計的作品比現階段的其他建筑具有更高的水準,更合理和更經濟的結構形式。我們設計工作者應嚴格執行現行規范,才能從根本上消除設計質量的隱患!
參考文獻:
1.《建筑抗震設計規范》
篇13
建筑結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師所要表達的東西。建筑結構語言就是結構師從建筑及其它專業圖紙中所提煉簡化出來的結構元素。包括基礎,墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等等。然后用這些結構元素來構成建筑物或構筑物的結構體系。通過多年的結構設計實踐,對結構設計提出了應注意的一些問題,探討了在結構設計工作中的基本方法。
1 平面圖的設計
在繪制結構平面布置圖前要需要說明一個問題,就是要不要輸入結構軟件進行建模的問題。當建筑地處抗震設防烈度為6 度區時(建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外),根據建筑抗震設計規范,是可以不用進行截面抗震驗算,但應符合有關的抗震措施要求。那么對于砌體結構來講如果時間不是很充足的話應該可以不用在軟件中建模的,直接設計即可。繪制結構平面圖時可直接在建筑的條件圖上來繪制結構圖,這一步必不可少的是刪除建筑圖中對結構來講沒有用的部分,簡單快捷的方法是利用軟件的圖層功能,直接凍結相關的層,然后再建立新的結構圖層:圈梁層,構造柱層,梁層,文字層,板鋼筋層等等。這樣做的目的是提高繪圖效率,方便在不同結構平面圖間的拷貝移動和刪除。但對于墻體受壓或局部受壓、托梁、陽臺、樓梯、樓板等構件應進行計算。除了必要的計算外,還應按規范要求采取適當的構造措施。墻體局部受壓時除應按規定進行計算外還應在梁下墻體采用設梁墊或設置構造柱等措施。如果時間不是很緊張的話,建議還是輸入建模較好,建模后可以利用軟件來進行荷載導算、構件的強度計算及驗算等。當建筑地處抗震設防烈度為7 度及以上時(包括規范規定需要考慮地震作用的情況),根據建筑抗震設計規范,因需要計算地震作用,所以必須要輸入軟件建模計算的。這樣可以利用軟件來進行繁瑣計算工作,根據程序的計算結果再繪制結構平面圖。
2 框架結構的“強柱弱梁”
根據抗震規范“強柱弱梁”的設計原則,我們希望柱的承載能力要大于梁的承載能力,也就是說當結構遭遇地震作用時應該是梁端首先出現塑性鉸,梁出鉸后結構產生較大的塑性變形,因此能消耗地震能量。但要真正做到“強柱弱梁”是有一定難度的?,F就以下幾方面的做法做簡要探討。
(1)梁端負彎矩計算。在框架結構設計中,梁的計算跨度是取兩節點間的距離。梁端負彎矩的最大值出現在梁柱交點上。如用此彎矩進行截面計算所得到的配筋量肯定要比用柱邊截面處彎矩計算所得到的配筋量要大,這就增加了實現“強柱弱梁”的難度。因此,在對梁端進行截面計算要考慮柱截面尺寸對構件內力計算的影響,采用柱邊截面處的彎矩。
(2)梁端的實際配筋。在實際工程中,梁端超配筋的現象很普遍,這樣的結果就會使梁端的實際承載能力大于計算所需的承載能力,就造成柱與梁的承載能力之間的差值減小或低于梁的承載能力。所以,我們在設計中應該合理的控制梁端實配鋼筋與計算配筋之間的比例關系,梁端負彎矩不應超配筋。
(3)在計算梁的剛度時根據規范要求計算樓板對梁剛度的貢獻,樓板的有效寬度取多少可以充分考慮梁與板的整體作用,還有樓板有效寬度內的鋼筋對梁端的影響,這都是一些不確定的因素。樓板有效寬度取值的大小很大程度上也影響能否真正實現“強柱弱梁”的實現?,F有的抗震規范通過柱端彎矩的增大系數來提高柱在軸力作用下的正截面受彎承載力,并規定柱端彎矩大于梁端彎矩,使梁端出現塑性鉸的時間要早于柱。這些都是延性框架的最基本要求。
3 砌體結構中房屋構造柱與承重柱混淆不清
在砌體結構中,構造柱不但能夠提高墻體的抗剪能力,而且構造柱與圈梁聯結在一起,形成對砌體的約束,這對于限制墻體裂縫的開展,維持豎向承載力,提高結構的抗震性能有著重要的作用。在當前結構設計中,構造柱還經常被作為承重柱使用,這種作法將引起以下幾個問題。
(1)構造柱作為承重柱使用后,使得構造柱提前受力,這不但會降低構造柱對砌體的拉結和約束作用,而且結構一旦遭遇地震作用時,在構造柱位置必然形成應力集中,而構造柱的截面尺寸與配筋均較小,混凝土強度等級一般也比較低,所以造成構造柱首先破壞。這樣,構造柱不但起不到其應有的作用,反而成為房屋結構中的一個薄弱的部位。
(2)構造柱一般生根于地圈梁中,不需要另設基礎,構造柱兼作承重柱使用后,柱底基礎的抗沖切、抗彎及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞,將導致構造柱下沉,引起其周圍的墻體出現裂縫,最后導致建筑物倒塌。建議承重大梁下應按規范要求設計成墻垛。這樣做即安全又簡單且造價合理經濟。若梁上荷載和跨度都比較小時,構造柱也可布置于梁下,但此時必須按不考慮構造柱作用來驗算梁下墻體的局部承壓和抗彎強度。經驗算滿足后,方可在梁下布置構造柱。像規范中規定的“樓梯斜梯段對應的墻體處,應設置構造柱”,就是屬于這種情況。因為斜梯段處一般設有樓梯梁,梁上的荷載也比較小。
(3)構造柱作為承重柱使用,還能造成結構形式的混用。這種結構形式在結構設計中是最忌諱的。因為砌體結構的墻體是由磚、砂漿砌筑而成,它的特點是剛度很大而承載力相對較低。當建筑物遭遇地震作用時,吸收了很大的地震能量,但砌體的承載能力較低,所以很快就因破壞而退出工作。這時結構就將荷載全部或大部分的轉嫁給構造柱來承擔,很顯然,構造柱由于截面尺寸及配筋均較小,是不能抵御地震作用的,所以,就容易造成建筑物的破壞或倒塌。
4 懸挑梁的梁高選用過小
現在的設計者往往只注意了對梁的強度和傾覆進行驗算,而忽略了對梁端撓度的驗算。梁高選用過小,引起梁截面的受壓區應力過高,在正常使用狀態下,梁截面受壓區產生非線性徐變,梁撓度隨時間的推移不斷加大。挑梁的變形引起梁上板出現裂縫,裂縫寬度隨著挑梁變形的加大而加寬,影響了房屋的正常使用。據觀察,這種挑梁的變形發展到后期,梁支座截面上部受拉區常常出現較寬的豎向裂縫。梁受支座附近彎剪作用的影響,豎向裂縫向下延伸發展為斜裂縫,此時梁已接近破壞。當為托墻挑梁時,梁過大的撓度會引起梁上墻體在梁支座附近出現裂縫。裂縫在梁支座處沿豎直方向向上發展,當到一定高度時沿斜向延伸,裂縫愈靠上愈寬。挑梁的截面過小對結構的抗震也很不利。懸挑結構對豎向地震的作用最為敏感。梁高小時,截面的相對受壓區高度較大,梁的延性減小,在豎向地震作用下易發生脆性破壞,失去承載力。
5 連續梁按單梁進行設計
這種情況主要發生在陽臺邊梁的設計中。由于邊梁上的荷重一般較小,沒有引起設計者的重視,為圖受力分析方便,設計者把實際應為連續梁的梁按單簡支梁進行設計,致使梁在支座處上部負筋配置量過少。這樣必然引起梁在支座附近上部受拉區出現豎向裂縫,進而引起梁上部攔板出現豎向裂縫。如果該邊梁長度較長時,問題將會變得更加嚴重。因為該梁一般直接暴露在室外,受環境溫度影響較大。當環境溫度變化時,梁的伸縮受到梁端柱或挑梁的約束,在梁內產生收縮應力,該收縮應力作用于原已產生裂縫的梁上,引起梁在支座附近沿整個梁截面四周裂縫貫通,梁承載力降低,直接影響了使用安全。在實際工作中,多次發現類似情況出現,因此應引起設計者的重視。
6 基礎設計中的方法與建議
目前,我們在結構設計中是將上部結構、基礎、地基土三者分開設計的。三者在設計中互不關聯。上部結構設計時不考慮基礎與地基土的剛度對上部結構的影響;在設計基礎時也不計上部結構的剛度對基礎的貢獻;只是將上部結構的荷載傳遞給基礎;在地基土的承載力計算及沉降計算時同樣沒考慮基礎的剛度作用,將上部結構傳來的荷載簡化成均布荷載按傳統方法――直線分布法的原理進行計算。對于一般結構的基礎設計而言,采用這種方法簡便快捷,對于排架結構之類的上部柔性結構以及地基較好的獨立基礎,能夠得到較滿意的結果。但是,對地基沉降較敏感的一類結構,如框架結構,計算結果與實際情況有較大的出入,對于地基較差的軟弱地基上的條形基礎,按這種方法計算與實際差別也較大。同樣對于高層剪力墻結構下箱形基礎置于一般性質天然地基這種情況,這種簡化計算結果也不能令人滿意。
在建筑結構的設計中,雖然這種簡化的計算方式我們已經采用了很多年,而且在一些簡單的結構設計中我們還在繼續采用。我們在基礎設計時如何做到安全、可靠、合理、經濟,很顯然采用這種方法除了安全、可靠,無論如何也不可能是經濟、合理。我們稍加思考就能發現這種簡化的方法的不合理之處。首先任何一棟建筑物都包含上部結構、基礎、地基三部分,作為一個整體,它們是即相互聯系、影響,又相互約束和相互作用。把三者分開來單獨計算,不考慮相互之間的聯系與約束,不考慮基礎的變形和位移,因此計算所得的結構與實際受力往往有很大的差異,這種現象在底層及邊跨的梁柱中尤為明顯。我們都知道任何一建筑物在外力的作用下,均會產生相應的變形,上部結構、基礎、地基他們根據各自的剛度對相互的變形有著制約的作用,從而制約整個結構體系的內力、變形、基底反力及沉降的變化,同時滿足內力平衡、變形一致。所以,最合理的設計計算方式就是應按結構整體考慮―共同作用。上部結構、基礎的剛度現在可以通過程序計算得到,地基土變形特性的計算模型及參數的確定,是一個非常復雜和困難的課題,這需要我們不斷的摸索和研究。一般的建筑基礎設計還是可以采用傳統方法――直線分布法,它的精度能滿足要求。高層及同一整體大面積基礎上建有多棟高層或多層等復雜建筑的基礎應該采用上部結構、基礎、地基同作用的方法來計算結構的內力及變形。