建筑結構設計與基礎設計分析

  • 來源:建筑網   2019-12-27 11:30
摘要:

同時,建筑的上部結構也不容易因基礎結構的不均勻沉降產生次應力。而由于在大部分建筑的實際情況中,地基土都具有一定的可壓縮性,且很難通過人工調整達到均勻分布的狀態,必然會導致基礎彎矩分布的不同。雖然土壤的摩擦力受到土質強度的限制,仍會保持在土的抗剪強度內。但在不同的狀況下,土壤的摩擦力系數會受到多方面因素的影響,如土壤內部的孔隙水的密度會發生劇烈的變化,從而影響土的摩擦力的大小情況。

基礎設計作為建筑結構設計中的主心骨,由結構設計的對象、過程和內容,結構的作用,結構耐火設計,結構設計的一般要求四部分內容組成。文章從影響建筑設計的因素,建筑結構基礎設計的注意事項和優化建筑設計方案的角度入手,淺析建筑結構設計中的基礎設計。

1建筑結構設計中基礎類型的影響因素及注意事項

建筑結構的基礎設計主要由水平結構體系、豎向結構體系和基礎結構構成。水平結構體系選型和豎向結構體系選型作為上部結構選型,都是由基礎選型發展出來的。在具體選擇時,需要考慮建筑地區的土壤與地質、具體的環境要求、周圍的建筑情況、對于防震防災害的要求及施工的條件等因素。
1.1地基土的變化的影響
高層建筑的設計過程中,需要考慮在風力較大的情況下,房屋會發生一定形變的問題,如在四級風力下,部分建筑在100米高空處的部分會產生8厘米左右的震動。因而,就需要設計師考慮建筑鋼筋的彈性系數,在不改變建筑形狀的前提下,保證房屋的穩定性。而地基作為受力的底層部分,其受力情況還受到地基土的軟硬程度和剛性及地基土分布的均勻性的影響。如果在基礎設計時,將地基布置在未完全風化的基巖上,基礎結構發生整體彎曲或局部彎曲的可能性就很小。

1.2建筑材料的性質的影響
此外,由于受建筑材料的熱膨脹系數的影響,還需將環境溫度納入考慮范圍。混凝土材質作為建筑過程中最常用的材料之一,同時也是受到環境溫度影響的最大的一部分。由于混凝土材質的熱膨脹系數較大,隨溫度和氣候的變化都較為明顯。如在低溫環境下,混凝土材質的表面會因為內部應力的急劇變化,出現表面裂縫;而在暴雨情況下,則會由于混凝土材質的多孔性,容易出現吸水膨脹的現象。因而,在設計過程中,就需要設計師對各部分使用的混凝土材質進行考察檢驗,詳細計算環境溫度與氣候變化對于建筑結構的影響,選擇合適的填充材料合理布置伸縮縫,對混凝土的分布進行一定的切割,降低混凝土分布的連續性。
1.3箱筏基礎底板挑板的設計
由于陽角面積在整個基礎面積中所占比例極小,所以在建筑結構的基礎設計中,多將箱筏的基礎底板和挑板設計成直角或斜角。同時,還可以避免底板鋼筋在布置時由于跨鋼筋而被迫加大通常筋的長度,大大的節約了建筑成本。此外,如果在設計箱筏基礎底板時能夠出挑板,還可以降低基底的附加應力,降低整體沉降,對于沉降差和整體傾斜也有著一定的矯正作用。當基礎結構處于天然地基與人工地基的交界處時,所出的挑板就可以適度的將基礎結構轉移到天然地基上,提高建筑安全性的同時,合理的降低建筑成本。在箱筏底板處加設挑板也能夠在不良的自然環境的情況下,解決一部分的安全問題,如地下水位較高的情況下,避免抗浮問題的出現。

1.4異形柱的性能
異形柱作為現代建筑設計中多用的結構體系,滿足了建筑“墻不露角”的美觀性,迎合了人們對于室內建筑日益提升的要求。此外,異形柱還具有著靈活的優點,因而得到了廣泛的使用。異形柱與傳統柱體的顯著區別之一為肢厚一般較小,在建筑過程中,嚴格遵照截面各肢的肢高和肢厚比不大于4的標準。而在選擇異形柱的過程中,具體要求主要集中在節點受力情況和抗剪承載力這兩個方面。異形柱的節點屬于梁高范圍的柱段,指的是建筑的梁與柱的交匯處。

2建筑結構基礎設計的優化方案

2.1不受手冊或教科書的影響,靈活進行設計
由于建筑行業對于專業性要求極高,多數人對于學習過程中的指引過于看重。如在手冊中規定了梁板的凈跨為1.1倍,雖然這一規定適用于常規的結構設計,但在應用日漸廣泛的寬扁梁的跨度計算中,這一要求卻并不適用。對于梁高與板厚相近的扁梁結構,應在不削峰的前提下,將計算長度取至梁中心。而在選取配筋時,應從梁中心處的彎矩和梁厚,梁邊彎矩和板厚配筋中選取較大的一方進行匹配。

2.2具體分析建筑所受的外部作用力
在實際情況中,建筑會受到多種外部作用力,具體分為間接作用與直接作用兩種。間接作用包括建筑材料的收縮、環境溫度的變化與氣候的改變、地基的沉降、地震的作用等。直接作用,又稱荷載,分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載等。可變荷載作為作用力中較為復雜的一項,包括樓面均布可變荷載、屋面可變荷載、風荷載、吊車的豎向、橫向水平和縱向水平荷載等。這些外部作用力,又可分為分布荷載與集中荷載,在作用位置與作用方向上均有所不同,都需要設計師在設計時進行實地的考察與具體的分析,充分掌握建筑所要面對的情況與問題,從而選擇合理的基礎設計,保證建筑的美觀性與安全性,這對設計師考慮的全面性與自身的專業性也是一大挑戰。

2.3關注具體結構平面圖的設計工作
在建筑結構設計的基礎設計過程中,繪制建筑的平面構圖占有著重要的一環,該環節要求設計師具有良好的空間感,并且書序建筑的整體結構,然后根據建筑所處環境的自然特征建立模型。設計師需要從建筑整體角度出發,考慮建筑將要面對的各種問題,對結構和大局進行綜合的評估與考量,并重視各個細節的問題。如該地區的抗震設防烈度度數為8,則應該適當減少異形柱的使用,并提升各建筑部件的抗震能力,盡量選取穩定的、脆性低的建筑材料作為建筑主體,務必滿足抗震措施的標準。此外,在設計師專業程度允許的情況下,應減少建筑結構軟件的使用,盡量直接設計,讓設計師親自面對設計中的一些情況,可以提升設計的靈活性與設計師的靈敏度。但如果該地區的防抗指數大于等于6,則必須借助建筑結構軟件來進行一些精密的結構平面設計,保證工作的準確性與嚴密性。

在選擇建筑結構的基礎設計時,需要保證基底的承載力大于所需承受的最大應壓力。同時,保證控制建筑基礎的總沉降量和差異沉降量,用以保護上部結構。并需要根據周圍的社會環境及自然環境,對建筑的設計進行改良,降低對建筑自身及周圍環境的影響。此外,需要在滿足設計要求和安全系數的前提下,要求建筑設計師根據開發商的要求,提供合適的建筑設計,同時盡可能的簡化建設過程,降低建筑難度和建筑成本。

以上是建筑網整理的內容,更多關于“建筑結構設計與基礎設計分析”等建筑方面的知識,可以登陸建筑網建設通進行查詢。

湖北快3-官网