结构设计与管理

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2012-12-03 09:44 热度:

  提要:通过对混凝土结构设计的经验分析,总结了结构设计中现行习惯做法,提出了结构概念设计、细部控制对用钢量的节省的意义,并讨论了应用结构设计管理在建筑设计中的重要性。

  关键词:概念设计,用钢量,设计管理

  引 言:建筑的经济性逐渐成为市场的热点,成本压力导致业主对结构设计经济性的要求进一步提高。这要求对结构设计优化及监控重视程度需要进一步提升。结构设计与管理的目标是使开发项目的结构成本在满足建筑要求的情况下合理最低,通过专业的结构设计与设计管理持续为项目创造价值。下面就这两个问题作进一步讨论。

  1混凝土结构设计体会

  目前钢筋混凝土结构在整个建筑市场占有主导地位,保证安全的前提下控制混凝土结构的用钢量,成为确定设计质量的核心标准之一。在钢筋混凝土结构设计中,随着设计师者规范的不同理解,会采取不同的处理方法。在这十余年的结构设计工作中,本人也积累了一些经验。下面就设计中应注意的问题,阐述一下个人观点。

  1.1概念设计:

  由于建筑的复杂性、地震的不确定性、计算软件的不精确性,必须对计算结果从力学概念和工程经验等方面进行概念设计,从宏观上确定结构设计中的基本问题。其主要内容包括:a)合理选择结构类型。b)整体性、承载力和刚度平面内及高度方向的均匀分布,避免薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中。c)具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。d)具有多道抗震防线,避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。e)各类结构构件应具有必要的强度和变形能力(或延性);f)非结构构件要合理设置,并与主体有可靠的连接。

  1.2设计总则:

  a)结构方设计应兼顾质量与成本,在保证结构安全的前提下力求节约,坚持成本最优原则。构件尺寸及配筋如不是计算和概念设计需要,应取最小值。b)优先采用HRB400级(三级钢);但当构件配筋由裂缝和挠度等正常使用极限状态控制时,特别是地下有防水需要时,应优先采用HRB335(二级钢)。c)较大的(需加强配筋)墙、梁、板预留孔洞及预埋套管应出定位图。d)人防设计除计算需要外,构件尺寸及配筋均采用规范允许的最小值。e)结构计算宏观指标如轴压比、周期、位移、剪重比、刚重比等等应控制在合适的水平,既符合规范的要求,同时也不要有太大的富余。

  1.3基础:

  a)地基承载力≥130kpa且埋深小于3米时宜采用天然基础;对全部或部分置于粘土层或全风化层的天然基础应进行沉降验算;对于天然基础,如果基岩埋深变化剧烈,在沉降值允许的前提下,可考虑将同一单元的基础置于不同持力层。b)为保证施工质量,独立基础应优先采用锥形基础,其边缘高度宜取200,不宜采用台阶式基础。C)悬挑地梁应按悬挑梁配筋。d)一层隔墙地面下作元宝基础,不单独设梁。

  1.4地下结构:

  a)地下室外墙混凝土不宜大于C3O,否则易开裂。b)有防水需要的地下挡土墙均做砼墙;地下室外墙应进行水土压力下的抗裂验算;侧墙内外竖向筋直径可不同,外侧竖向筋可采用长短筋搭配。c)地下室板宜结构找坡排水。

  1.5墙柱:

  a)墙柱布置间距、数量、长度应合适,墙柱轴压比尽可能与规范接近,避免因墙柱过密过长而造成浪费。b)除计算需要,墙柱混凝土强度等级以C25、C30为主。c)剪力墙竖向分布筋可取低至Φ10,水平分布筋可取低至Φ8,均可取HPB235。d)墙柱主筋由计算确定,根据计算结果部分可酌情适当放大。e)墙体拉结筋直径间距按规范最低要求取值。f)一些尺寸较小的填充墙垛应做成砼构造柱,二次浇筑。

  1.6梁:

  a)对跨度较大且承受次梁传递荷载的主梁,应验算弹塑性下挠度和裂缝。b)梁端部负筋与梁中贯通负筋应分别配置、搭接处理,贯通负筋满足规范最低要求即可,不应用端部负筋拉通作贯通负筋。c)当梁腹板高度小于450时,不配置构造腰筋(如计算结果需要配置抗扭腰筋则属例外)。d)主次梁相交处以加密箍为优先,吊筋设置与否应根据计算结果文件中剪力包络图为依据,如不需要,不应随意设置,以减少施工麻烦。e)悬挑梁箍筋全程加密。f)首层外圈梁高应考虑与室外地坪关系,不应在梁底与室外地坪之间留有间隙,可根据具体情况采取增加梁高或梁底挂板形式,使梁底或板底低于室外地坪不少于100。

  1.7板:

  a)楼板负筋不应大面积拉通,但小板块如卫生间、建筑平面薄弱处抗震需要、突出建筑之外房间抗温度应力需要则属例外。b)异形板设计应进行有限元分析,对跨度较大的异形板应验算弹塑性下挠度和裂缝。c)对于小板块,如板上砌有隔墙,在板厚及配筋值不变的前提下,可以不设置两根加强筋。d)为避免或减少建筑阳角处板温度裂缝,除阳角处楼板负筋加密外(间距不大于150),在保护层内附设双向Φ4@80冷拔钢筋,长度取1/3短跨;窗台板转角处应设置放射筋。e)楼板中穿管线不应有大量集中的地方及相互交叉超过3层的情况,否则应予以处理,防止砼开裂。

  1.8附属结构:

  a)主体钢筋混凝土如果存在附属的钢结构,应充分考虑钢结构的设计,并应预先在钢筋混凝土结构设计中设置钢结构的预埋件,避免事后打凿砼。b)女儿墙水平筋间距不大于150。

  2 设计管理

  2.1特点:

  结构设计具有一定的模糊性,没有唯一解。各设计公司、审图公司、业主设计部,甚至同一公司中的不同人员对规范的理解常常也不一致。而这些理解上的差异会对结构成本造成一定的影响。这需要从内外两个方面解决。

  内部:在设计公司内部造一种设计人员之间进行坦诚技术交流氛围,从而对一些常用的结构概念形成共识,避免同一套图纸中由于多人合作而形成的设计概念不一致。在遇到对规范的理解不一致,或其他有争议的技术问题时,可以利用广泛的外部资源,听取各种解释,从中选取对项目最有利的做法。

  外部:与这样在设计过程中随时把可能引起争议的地方与施工图审查公司事先沟通。达成共识,保证将来施工图审查时一次通过,无需改图;提前输入《结构设计统一技术措施》,在设计初期就跟业主进行沟通,取得他们的认同,避免事后扯皮。

  2.2细化:

  结构设计贯穿于设计工作全过程,包括:建筑方案设计的前期介入,提供专业建议;扩初设计时的结构多方案比较优化;施工图阶段时的精心设计;与施工图审查单位的及时沟通;以及施工过程中现场配合等工作。

  结构设计管理亦是无处不在,管理工作的高效是设计工作高效的基础。具体而言就是将每个结构设计过程划分为若干小的阶段,各阶段之间为关键控制节点。在每个关键控制节点对上阶段的设计成果进行审核,并和业主就下阶段设计的技术条件进行交流,达成共识,然后再进行下阶段工作。这样对每个阶段的设计都实现了“事先控制”,对整个设计而言则实现了“过程控制”。设计公司基本不需返工,设计质量、进度、成本三方面均能取得较好的效果。

  2.3信息管理:

  我国在理论研究就、规范编制和管理、专业软件编制及其运用规范和软件进行高难度项目设计的能力等方面,基本已和国际接轨。从节才的角度看,对结构设计的管理进一步的要求是节约材料、降低造价。近年来,这已经成为房地产行业新的关注点。

  我们已经跨入信息时代,这只是说我们可以非常快的获得巨量的信息,但我们却只能消化应用这些信息的很少的一部分。实践证明,知识的实际传播速度还是相当慢的。因此,在信息时代,我们仍然要非常敏感地搜集相关信息,同时要积极消化,应用它们,转化为实际经济效益。

  设计公司在这方面亦需加强管理,通过项目实现信息的采集,做到新规范,新软件的及时应用,行业内新技术的及时了解并酌情使用,保证自身始终处于业内科技水平的前沿,从而维持核心竞争力。

  2.4管理方法的固化:

  结构设计技术虽然纷繁复杂,且不断更新,但管理方法却可相对固化。管理方法的标准化作为ISO标准化的一部分,正是结构设计标准化的主要内容之一。

  设计管理方法的固化会使结构设计从现在的“手工单件制作方式”变成“标准化的批量生产”,降低结构设计管理的难度,加速人才的成长。“专业之道,惟精惟一”,结构设计管理的最终目标是使所有开发项目的结构成本在满足建筑要求的情况下合理最低,通过专业的结构设计管理持续为项目创造价值。

  3总结

  1)钢筋混凝土结构设计中要做到节省用钢量,就必须全方位行动,宏观概念上给予定性掌握,微观细部上给予定量控制。

  2)结构设计管理创新的关键是管理思路和管理方法上的创新;技术创新则是正确管理方法下的自然成果。

  3)理想的结构设计与管理应当以设计规范为基础,以市场需求为导向,在方案、初设、施工图三个阶段全面展开。只有把结构设计管理思想贯穿项目始终,才可保证项目的顺利完成;只有如此,才可保证设计工作的高效率进行;亦只有如此,才可完成令业主满意,具有市场竞争力,安全经济美观的设计。

  参考文献:

  [1]李国盛. 混凝土结构设计禁忌及实例[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2007

  [2]混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010

  [3]建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010

  [4]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2010)[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2010

文章标题:结构设计与管理

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