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房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

發(fā)布時(shí)間:2022-11-27 09:37:30

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房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的體現(xiàn)

1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程造價(jià)

房屋建筑的建設(shè)過(guò)程中,建筑的層數(shù)與建筑面積對(duì)于工程造價(jià)有著直接影響,但影響程度會(huì)受到結(jié)構(gòu)差異而產(chǎn)生數(shù)值的變化。例如在屋蓋的設(shè)計(jì)當(dāng)中,屋蓋不會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的變化而發(fā)生投資改變,但基礎(chǔ)部分的單位面積卻會(huì)因?yàn)閷訑?shù)的增加而發(fā)生轉(zhuǎn)變。所以,某些分部結(jié)構(gòu)的建筑造價(jià)會(huì)有明顯提升。另一方面,在當(dāng)前的房屋建設(shè)工程當(dāng)中,層數(shù)越多,單元建筑面積所分?jǐn)偟恼嫉孛娣e也會(huì)隨之下降,而層高與造價(jià)之間成正比例關(guān)系??紤]到房屋后期使用的功能與便捷程度,將單體建筑的平面形狀設(shè)為矩形也是常見(jiàn)手段。

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與投資成本

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是為了保障工程項(xiàng)目的合理性。按照相關(guān)研究數(shù)據(jù)的說(shuō)明,建設(shè)工程成本的主要消耗受到工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響,例如建筑維修、工程變更等都是產(chǎn)生費(fèi)用的主要原因。如果建筑設(shè)計(jì)考慮不到位,對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在功能判斷失誤時(shí),一旦出現(xiàn)工程質(zhì)量事故,必然導(dǎo)致成本控制失衡,安全隱患的出現(xiàn)必將帶來(lái)工程損失。

2結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)措施的重點(diǎn)

2.1地區(qū)差異

地區(qū)差異來(lái)源于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的影響因素,包括抗震等級(jí)、風(fēng)壓和地區(qū)規(guī)范等。由于高層建筑的抗震設(shè)防要求較高,尤其是某些地理位置特殊的區(qū)域,工程成本的控制工作也比一般地區(qū)的難度要更大,對(duì)于抗震措施的要求也更加明確[1]。而某些風(fēng)壓較大的地區(qū),風(fēng)荷載對(duì)于高層建筑的影響同樣顯著。

2.2建筑類型分析

建筑類型分析可以從兩個(gè)方面展開(kāi),即建筑層數(shù)、建筑體型。建筑層數(shù)與層高的設(shè)計(jì)是為了保障建筑的品質(zhì)與功能,所以在層高方面的技術(shù)優(yōu)化需要考慮到不同的因素。特別是地下室的設(shè)計(jì),應(yīng)綜合考慮基坑開(kāi)挖的土石方工程量、抗浮設(shè)計(jì)成本與暖通設(shè)計(jì)等。以地下車庫(kù)為例,風(fēng)道下無(wú)噴淋,底層層高可以設(shè)計(jì)為3.5m。

3結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段

在方案設(shè)計(jì)開(kāi)始前,需要重點(diǎn)了解工程項(xiàng)目的使用性質(zhì)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),并判斷其建筑結(jié)構(gòu)方案是否在規(guī)范要求之內(nèi)。這一階段的結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作是基于對(duì)設(shè)計(jì)概念的掌握,選擇技術(shù)更加合理的結(jié)構(gòu)方案。在設(shè)計(jì)初期,結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)該有相應(yīng)的說(shuō)明,對(duì)結(jié)構(gòu)體系選擇的合理性與經(jīng)濟(jì)性展開(kāi)分析。例如對(duì)結(jié)構(gòu)材料的確定、抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)要求、構(gòu)件間傳力關(guān)系的分析等,滿足合理性與可行性的要求。例如某高層建筑,高層住宅區(qū)域選擇的是剪力墻結(jié)構(gòu),且底層配套沿街商鋪,設(shè)有地下停車場(chǎng),在地下室建筑規(guī)模較大的前提下,需要對(duì)建筑方案與設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。具體分析,需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究,先進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)域的勘查工作。一般情況下,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)設(shè)置地下室防水板,并根據(jù)實(shí)際的要求來(lái)確定地下室結(jié)構(gòu)底板高度,保障其正常使用,因此,可以將地下室設(shè)置為無(wú)底板設(shè)計(jì),取消傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的鋼筋混凝土底板,讓地表水不會(huì)在底板高度以上的范圍進(jìn)行聚集。為了保障結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的可行性,需要采用分析軟件進(jìn)行定量分析。另一方面,地下室頂板排水管在布置過(guò)程中應(yīng)該與地下室頂板屋頂保持統(tǒng)一方向與同一角度,減少覆土厚度,減少建筑找坡成本。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,也應(yīng)考慮到十字梁系、斜交梁系、無(wú)梁樓蓋等多種情況。結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用思路主要體現(xiàn)在對(duì)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)上,包括對(duì)地下室頂板、底板和基礎(chǔ)的設(shè)置,這樣一來(lái)能夠保障建筑的基礎(chǔ)型式穩(wěn)定,降低基礎(chǔ)造價(jià)。

3.2結(jié)構(gòu)初設(shè)階段

結(jié)構(gòu)初設(shè)階段是在結(jié)構(gòu)布置的工作結(jié)束后,如截面合理性與經(jīng)濟(jì)性滿足要求進(jìn)行的相關(guān)工作,在概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算與分析。具體來(lái)看,應(yīng)該按照建筑結(jié)構(gòu)的要求來(lái)對(duì)基礎(chǔ)選型、地基形式、結(jié)構(gòu)特殊處理等工程進(jìn)行相關(guān)要求。而這一階段的結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)際上是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)置的優(yōu)化,確定混凝土強(qiáng)度等級(jí),在符合受力狀態(tài)的前提下進(jìn)行模擬計(jì)算。例如對(duì)于建筑物的地下室設(shè)計(jì),需要結(jié)合長(zhǎng)期區(qū)域周邊的自然環(huán)境、基坑深度和地下水情況來(lái)設(shè)置合理的基坑開(kāi)挖模式與隔水措施。該階段的技術(shù)使用模式需要結(jié)合多項(xiàng)學(xué)科的要求,進(jìn)行專業(yè)配合,確定結(jié)構(gòu)初設(shè)的具體形式。

3.3施工圖設(shè)計(jì)階段

施工圖的設(shè)計(jì)階段需要根據(jù)設(shè)計(jì)文件的要求來(lái)進(jìn)行,并且需要具備合格的巖土勘探報(bào)告,文件內(nèi)容也應(yīng)該按照深度規(guī)定的資料要求進(jìn)行調(diào)整。由于計(jì)算前的數(shù)據(jù)可能會(huì)進(jìn)行調(diào)整,所以在細(xì)節(jié)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化需要重點(diǎn)關(guān)注。例如整體建模方面就需要在符合結(jié)構(gòu)邊界條件的基礎(chǔ)上來(lái)正確確定結(jié)構(gòu)傳力關(guān)系,然后確定結(jié)構(gòu)的合理性,按照計(jì)算分析的結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)平面和豎向面的規(guī)則性控制。在結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面,也應(yīng)考慮到鋼筋的最大、最小直徑與間距、配筋率、配箍率、不合理區(qū)域的局部結(jié)構(gòu)調(diào)整等。例如某商業(yè)中心地塊呈長(zhǎng)方形,其中有兩棟150m左右的高樓與五層大底盤裙房,地下室在頂板和負(fù)一層之間有局部夾層存在,均為A級(jí)高度現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。由于裙房的整體結(jié)構(gòu)較長(zhǎng),正負(fù)零以上將裙樓分隔成為了不同的單元,具備抗震性能。從工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用來(lái)看,由于裙房結(jié)構(gòu)自重荷載小于水浮力荷載,所以抗拔樁應(yīng)該進(jìn)行合理設(shè)置,并考慮到底板受力情況。綜合比較過(guò)后,裙房與地下室考慮采用泥漿護(hù)壁機(jī)械先對(duì)灌注樁進(jìn)行鉆孔,然后以周圍環(huán)境為參考,合理設(shè)計(jì)樁長(zhǎng),并進(jìn)行地下室抗浮設(shè)計(jì)。

4結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑工程中將發(fā)揮重要的作用,而相關(guān)技術(shù)人員也應(yīng)該重視概念設(shè)計(jì)理念與價(jià)值工程方案,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化布置。在滿足建筑功能的前提下,應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代化的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行合理規(guī)劃,降低工程造價(jià),獲取經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)建筑的安全性與經(jīng)濟(jì)性保障的最終目標(biāo)。在未來(lái)的相關(guān)工作中,還應(yīng)該總結(jié)建設(shè)性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)優(yōu)化技術(shù)的合理利用,在技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行操作性的合理分析,保障工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)投入回報(bào)。

參考文獻(xiàn)

[1]曲浩.淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2013(8):167-167.

作者:朱占期 單位:長(zhǎng)沙市建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

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