土木工程结构设计中的常见的问题及解决措施

土木工程结构设计中的常见的问题及解决措施

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摘要:随着建筑业的快速发展,土木工程建筑越来越多,关于土木工程结构设计的形式也越来越多。正因为设计形式的层出不穷,使得我国目前在土木结构设计方面存在着这样或那样的问题。本文将重点从土木建筑设计中存在的普偏性问题出发,思考如何更好的解决相关问题,下网本文的讨论分析能够引起业内人士的相关思考。

关键词:土木工程结构设计;建筑业;质量安全;问题研究;解决对策

一、土木工程结构设计中常见的问题

由于土木工程设计涉及面极其广泛,每一种土木工程因为所采用结构的不同,在设计的过程中所遇到的问题也都不一样,下面就以房屋建筑作为研究对象,简单介绍土木结构设计中所遇到的一些较为常见的问题:

(一)图纸设计问题。土木工程建筑结构设计图纸是整个建筑施工的基础,所以这就要求建筑图纸必须要详细说明结构设计中的每一个环节和细节,如结构类型、抗震防震、墙体材料等方面。但从我国目前建筑施工企业的施工现状来看,却发现一些图纸都存在不规范的现象,如在梁、柱、墙的配筋图中,使用了不太标准的图集,没有清晰地对地上、地下的结构标高和结构层高进行标注,导致了施工的混乱。

(二)承重柱及构造柱的区别问题。在结构设计过程中,通常会出现构造柱和承重柱区分不明的问题。我们都知道,构造柱和承重柱是完全不同功能和不同概念的两个构件,一旦混淆,会对建筑工程的牢固性造成极其严重的影响。在砖混结构为主体的工程中,构造柱通常会和梁一起并配合适当的比例来搭配使用,它的作用是能够防止裂缝的产生,且能够提高建筑物的抗水平荷载能力,比如典型的地震荷载就是水平荷载。倘若设计人员不注意这个问题,一旦混淆使用,不经意间把构造柱当作承重柱来使用,那么建筑物就一定会发生变形,出现裂缝,沉降最后整体倒塌。所以,必须把两者区分开来,确保建筑工程的安全可靠。

(三)承重柱设计存在不合理的现象。在房屋建筑的土木工程中,有关房屋的负荷都是由承重柱来支撑的,特别在高层建筑,承重柱的作用显得尤为重要。承受住的荷载能力完全取决于它的截面面积。有些设计员在才选择承重柱时,没有考虑到截面尺寸问题,所以选择的承重柱截面不适宜,出现截面过大的情况较多。

(四)悬挑梁设计存在着增大截面高度-的现象。在土木工程设计中,设计员一般会根据文献推荐的悬挑梁截面高度取梁计算跨度的1/8-1/6的规定初选截面。当悬挑梁的计算跨度较大,或者由于房屋结构开间较大,作用于悬挑梁自由端处的纵向梁上承受比较重的维护结构,纵向梁需要比较大的截面高度时,设计员常常会有意无意地增大悬挑梁的截面的高度,认为截面高度的增大,结构可能偏于安全。

(五)设计理念缺乏环保、节能理念。长期以来,国内的土木工程结构设计中通常只是盲目追求形式,从而出现建材挥霍浪费的现象。设计人员对环保意识与建筑节能知识明显掌握不足,并且可以要求所谓的现代化设计而忽略了环保节能,造成了极大的浪费。近些年来,随着我国生态环境的日益严峻,各种材料日渐稀缺,提高结构设计的环保性、节能性成为日后设计的关键和趋势。

二、改善建筑结构设计的对策分析

(一)完善设计图纸

设计图纸的精确度尤为重要,因此,设计人员在开展工作时,应完全依照科学规范进行设计,不可为了节省工作量或是贪图方便,将设计图纸中的部分重要信息的标注或设定标准进行简单或直接忽略。特别针对部分复杂或细致的设计环节,工作人员需要更加细心,不能马虎了事。无论如何,设计人员在设计建筑结构的过程中,必须保证设计图纸的合理、严谨、科学。图纸设计完成后,设计人员需先行对图纸内容进行检查,确定设计图纸有无错漏,一旦发现问题,应立刻结合工程实际情况进行修改,直到确定图纸的各项内容已经标注,充分体现建筑结构设计的科学性和严谨性。

(二)合理科学选择承重柱。

房屋的负荷由承重柱来支撑,特别相对于高层建筑而言,极其重要,因为高层建筑的荷载比较大,且对抗震性能要求也比较高。所以,在设计承重柱的时候,要注意以下的几点:

第一,正确选择承重柱的材料类型与性能。这两个因素都直接影响到承重柱的使用效果,尤其在荷载能力、强度方面的影响特别大。因为钢管具有一定的韧性以及混凝土抗压性、耐久性等性能,所以一般情况下,制作承重柱的材料都会选择钢管、高强度混凝土等,最为常见的承重柱为型钢高强混凝土柱。

第二,注重承重柱的选型。这方面需要考虑的较多,其中以施工技术、经济指标这两项最为重要,需要综合考虑。另外,还需要考虑承重柱轴力大小,轴力大小不同,型号也不一样。考虑承重柱的选型的一个重要原因是建筑物抗震性能的要求。除此之外,有些设计员在设计的过程中没有考虑到截面尺寸的问题,所以选择的承重柱截面不适宜,较多的情况是出现截面尺寸过大的现象,为了有效地缩减截面尺寸,可以选择高强度混凝土等,这种类型对缩减承重柱尺寸效果比较好。

第三,承重柱种类不同,轴压比限制也有所不同,所以在选定轴压比的时候,要根据具体情况来定,尽量将误差降到最低。过高的轴压比会使承重柱塑性受到严重影响,因为轴压比过高,承重柱的预压应变比较大,预压应变对承重柱的塑性影响非常大,尤其是转动能力的影响,这样会使承重柱的延性大大将降低。相反,轴压比过低的,承重柱的截面尺寸容易出现过大的现象,这会严重影响到承重柱的高度,当然也会影响到成承重柱的延性。综上分析,在选择承重柱的时候首先要注意考虑其有限延性,其次要注意轴压比的选择,只有两者选择好才能使承重柱最大程度的获得水平抗力。

(三)合理确定悬挑梁的截面高度。一般情况下,影响悬挑梁截面高度的因素有:第一,悬挑梁承重的荷重;第二,悬挑梁的计算跨度;第三,悬挑梁受拉钢筋的直径。说到这三方面的因素,要引入两个主要的参数,就是荷载跨度比和跨高比。对于不同荷载跨度比和钢筋直径,悬挑梁的跨度比有其上限及下限。跨高比的上限,当荷载跨度比值较小时,要做好挠度控制;当荷载跨度比值较大时,由抗弯载力控制。跨高比的下限,由裂缝宽度控制。为了不作挠度验算,设计时减小跨度比,增大悬挑梁截面高度,如不满足裂缝宽度的要求,结构构件将是不安全的。同时,还要注意几点:首先,要重视正常使用极限状态下结构构件的裂缝宽度的验算,不适宜照搬某些手册的条款;其次,要选择一些轻型维护结构,减少作用于悬挑梁自由端处纵向梁上的荷重;再次,不适宜选择较大开间的结构形式,减少作用于悬挑梁自由端处纵向梁的截面高度;最后,选用悬挑梁的截面高度,可不作挠度及裂缝宽度验算,紧需作抗弯及抗剪承载力计算。

除了以上的所介绍的,我们还要注意引入节能环保的设计理念,如房屋节能技术、利用可再生资源、利用建筑节能门窗等。引入节能设计理念,采用节能建筑,不仅可以节约资源,保护环境,更重要的是能为人们创造一个健康舒适的生活环境。

三、结语

总的来说,土木建筑工程的结构设计,关系到整个工程的安全和质量,也直接关系着工程的使用寿命。所以,必须提高土木工程结构设计的重视程度,保障工程质量,保证建筑的使用寿命。

参考文献:

[1]李乐.土木建筑结构设计中问题初探[J].工程技术(文摘版).2016(12)

[2]叶欣.土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题浅谈分析[J].工程技术(引文版).2017(3)

[3]陈君.土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题探讨[J].工程技术(引文版).2017(2)

[4]黄玉梅.对高层建筑结构承重柱设计的探讨[J].中国科技博览.2015(11)

[5]焉永强.关于悬挑梁设计几个问题的思考[J].中小企业管理与科技(下旬刊).2009(13)

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