时间:2023-07-21 17:27:08
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇给排水结构设计规范,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词 高层建筑,人防设计特点,给排水设计,通风设计,消防设计
Abstract: Due to the high-level basement of the building of civil air defense construction projects with its specificity, the increasing application of the basement of civil air defense construction projects. This article aims to correct implementation of high-rise building basement of civil air defense construction process should be performed such as water supply drainage systems, ventilation systems and fire protection design, carried out a detailed statement; at the same time, combined with some experience of the relevant case presented some of the common solution to the problem.
Keywords: high-rise buildings, civil air defense design features, drainage design, ventilation design, fire design.
中图分类号:TU97 文献标识码:A文章编号:
前言
目前,大多高层建筑物根基掩埋深度较大,考虑到合理充分利用地下建筑空间的影响,地下室的人防工程建设必然成为行之有效的解决方案。随着城市高层建筑结构设计的要求逐渐提高,许多民用的地下车库也被设计成平战结合的人防地下建筑,换言之,高层建筑的地下室人防建设已经逐渐成为建筑物结构空间设计的关键组成环节,这要求建筑工程师人员要对建筑结构设计关键环节灵活掌握。
由于地下室人防建设的特殊性和复杂性,设计者往往会忽略某些关键部分,从而对人防建设的概念和设计方案存在较多误读和不清晰。本文通过总结多年来地下室人防建设的结构设计经验,就高层建筑地下室人防建设的给水、 排水、 通风、消防系统设计三个方面阐述下本人心得体会。
1地下室人防结构设计特点
高层建筑的地下室人防建设不同于地面上高层建筑,因此在地下人防建设结构设计时要充分兼顾地上民用建筑管道等的设计,例如,《人民防空地下室设计规范》 的第3.1.6条[1]规定:与地下人防建设无关的任何管道,都不应该透过人防地下室的围栏结构,因特殊情况必须穿过地下室顶部结构时,只能让给排水、空调等管道(公称外径小于75厘米)通过。而且,任何穿过防空地下室的管道设施都必须进行防护密闭处理。以上规范均是地下室人防建设工程的强制文件,在设计施工过程中必须严格按照相关规范条例执行。
下面就地下室人防结构设计的特点总结如下:
(1)同时考虑平战结合,满足突然的战争时期不同的荷载影响,如考虑核武器和较常规的战争武器的荷载效应。地下室人防结构设计主要重点在三个部分:第一,主要结构建设,包含底基、承重墙、顶部构件的设计;第二,间隔墙壁,包含地下室人防和普通墙壁隔板设计;第三,管口封闭设计,包含给排水管道出入口、消防系统管道口和通风出入口风井等。
(2)结构构件机械强度能升高。比如混凝土强度提高145倍,砌体强度提高123倍,钢材强度提高140倍,即构件综合强度系数[2]。
2通风系统设计
地下室的人防通风系统设计是为了确保人防工程内部的空气流通而建立的机械通风系统,它可以解决除尘问题和过滤毒气的问题,这样就防止了外界的大气渗透和超压,同时工作人员进出地下室时不会把外界的含毒气体带入人防地下室内部。
2.1进风系统
当战争时期敌人使用生化武器或爆炸毒气时,进风系统此时可以对毒气中的灰尘和有害成分等进行清除,确保来自室外空气的新鲜。
一般来说,进风系统的风机和风管布置采用两种方法:(1)滤毒清洁式通风系统配进风机。(2)滤毒清洁式进风共用同种型号的两用风机。
2.2排风系统
排风系统结构设计与进风系统基本一致,分为隔绝、滤毒式和清洁三种方式。排风系统目的在排除人防结构内的毒气,配和进风系统以防止内部超压。
在地下室人防建设通风设计中,除上述内容之外,还需要对以下设备计算,如密闭阀门、防爆波活门等;设置风量调节阀、消声器等配件。
3 地下室人防给排水系统设计[3]
3.1给水设计
给水系统设计一般根据战时需水状况设计,满足掩蔽人员的用水需求和清洗地下室用水,地下室内部都设有储存水设施。地下室人防日常用水根据《地下室设计规范》(GB500382005)需达到表1所示要求。
表1 战时人员掩蔽用水量
掩蔽人数 每人用水量(L/d) 贮水时间/d 贮水量/m3 消防用水/m3 口部冲水用水量/m3 总贮水量/m3
1200 8 23 110 0.8 5 116.2
250 15 23 40 2.8 5 48.3
3.2排水设计
排水设备与给水设备配套的,通常地下室人防建筑的排水设备是不和地面上的高层建筑物的民用生活用水设备连接的,设有独立的排水设备。它主要用来排放民用日常污水和冲洗地下室用水。
通常,地下室的排水管道该装设阀门避免民用污水的溢流问题。考虑到战争人防建设的特殊性,排水系统应选用防震效果好的排水管道系统,平战时期的排水管道可以通用,在特殊时期,只要更换排水系统的污水泵,即可改变污水流量和扬程。
4消防系统设计
《人防工程设计防火规范》(2001年版)要求:地下室人防建筑物的面积大于300m2时,要设室内消火栓;面积大于1000m2应设自动喷水灭火装置。目前,我国高层建筑地下室人防建筑大多在上述范围内,并且复合规范要求。因此,消防管道在平战时期可以通用。
高层建筑的地下建筑不作为人防用时,消火栓管道结构设计连接地上与地下建筑物的。
高层建筑地下室作为人防使用时,消防管道应采取密闭措施,所以尽量缩减穿越人防建筑的管道数目。可以将地下室和地面建筑的消火栓分别设立为环状管,降低防护阀的使用,从而确保人防结构强度和密闭性。
就自动喷水灭火系统而言,其管道布置在人防结构以外的管道,喷淋管侧壁穿过人防结构时,只在人防结构内侧安装防护阀门。
5结论
在高层建筑地下室人防工程建设中,应严格按照操作规范,在给水排水系统、通风系统和消防设计等等各个方面正确贯彻执行,同时结合具体案例和经验体会,采取合理的应对措施。
参考文献
中国建筑设计研究院GB50038-2005人民防空地下室设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2005
中国建筑科学研究院GB50010-2002混凝土结构设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2002
关键词:构筑物 管道 整体抗浮 局部抗浮 抗浮措施
0 引言
抗浮是给水排水工程结构稳定验算的重要方面,也是其结构设计的首要环节。在市政工程建设中,给排水工程结构常需埋置于地面以下。在地下水较丰富的地区,当地下水位高于结构底面时,结构将受到地下水的浮托力作用。此外,如结构物基坑回填采用透水性材料或非透水性填料未能压实,上层滞水也会产生浮托力。设计人员在给水排水结构设计中,应根据场地的水文地质条件首先对结构物进行抗浮验算,拟定其相关结构尺寸。然而,在具体的工程实践中,给排水结构物由于抗浮失稳造成的破坏并不鲜见。笔者对市政工程中几种典型给水排水结构物抗浮设计方法进行了总结和讨论,供相关人员参考。
1 给水排水结构的上浮力作用及抗浮验算
地下式给水排水结构物(构筑物、管道等)受到的地下水浮托力可用阿基米德原理进行解释和计算。阿基米德原理要求浸入静止流体的物体下表面必须与流体接触,故理论上“对节理不发育的岩石和粘土”,地下水(含上层滞水)对结构物按阿基米德原理计算得到的浮力可进行折减。实际工程中,由于地方经验或实测数据的欠缺,设计时对结构物受到的浮力通常未考虑这种折减。则结构物可按下式进行抗浮稳定验算:
式中: 为抗浮力总和(仅计入永久荷载),根据所采用的抗浮方式确定, 为同时采用的抗浮方式数。 为地下水重度标准值。 为结构物浸入地下水部分的体积,地下水位应考虑可能出现的最高水位,可用勘察部门根据场地内水文地质条件综合确定的抗浮设防水位。 为抗浮稳定性抗力系数,对构筑物结构取1.05,对管道结构取1.10。
2给水排水结构物常用抗浮方式
结构抗浮工程措施一般有结构自重抗浮、配重抗浮、锚杆(或基桩)抗浮及管理抗浮(导渗抽排)。工程设计时,应综合考虑地下水位、结构特征、地形地貌、地质土层情况、施工能力等因素,经技术、经济比选后,最终确定抗浮措施。
2.1自重抗浮
靠结构物自身结构构件的重量满足抗浮要求,自重计算不包括设备重、使用荷载及安装荷载,适用于自重加大不多即可满足抗浮要求的情况。一般中小型给水排水构筑物、管道等常采用此抗浮方式,当抗浮稳定不满足时,适当加大其结构构件的尺寸。自重抗浮较其它抗浮方式更安全可靠。
2.2配重抗浮
通过在结构物上增加压重满足抗浮要求。常用的配重是构筑物外挑底板上的填土(地下水位以下填土取浮容重)或砌体。在不影响使用空间的情况下,也可在结构物内设置填料(如毛石砼或其他低强度等级砼)。当管道自重抗浮不满足要求时,在管道上设置现浇或预制砼块也是配重抗浮的一种形式。
2.3锚杆(基桩)抗浮
利用锚杆(基桩)的抗拔承载力来抵抗地下水浮托力,常用于结构物所受地下水浮力较大,采用自重抗浮等其他抗浮方式难以满足要求的情况。锚杆(基桩)应均匀布置在构筑物底板下壁板轴线位置,或在整个底板下均匀设置。前者不改变底板受力情况,后者在底板受力分析时应考虑地下水浮力的影响。
锚杆(基桩)抗拔承载力特征值应通过现场载荷试验确定,初步设计时可根据《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:2005)或《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)中有关公式估算。
3几种典型给水排水结构物的抗浮计算实例
3.1 管道
某工程截污管采用DN800钢筋砼管,分陆地段和河道段两部分。陆地段采用开槽敷设,管顶覆土1.2m,抗浮设防水位取地面以下0.5m;河道段管道无覆土,管顶位于河道常水位以下。管道抗浮验算如下(整体抗浮):
陆地段: =(18x0.5+8x0.7)x0.96+24x0.785x(0.962-0.82)=19.32KN/m,
=10x0.785x0.962=7.23KN/m, / =2.67>1.1,抗浮验算满足要求。
河道段: =24x0.785x(0.962-0.82)=5.31KN/m,则 / =0.73
图一
=5.31+(6.81/2.5)=8.03KN/m, / =1.11>1.1,满足抗浮要求。
3.2箱涵
某雨水箱涵BXH=4.0x3.0m,壁板厚350mm,顶、底板厚均为400mm,底板外挑400mm,涵顶覆土1.0~2.7m。涵顶道路荷载为公路-Ⅰ级,管道结构的重要性系数取1.0。抗浮计算地下水位按设计路面以下0.5m。该构筑物抗浮验算如下(仅需整体抗浮,采用自重+配重抗浮,涵顶覆土取1.0m,为最不利情况):
=24x[5.5x0.4+(4.7x3.4-4x3)]+(18x0.5+8x0.5)x4.7+[0.4x(18x0.5+3.9x8)x2]
=241.58KN/m
=10x(5.5x0.4+4.7x3.4)=181.8KN/m, / =1.32>1.05,满足抗浮要求。
3.3 清水池
某工程清水池结构布置如图二所示,池内设置400x400mm立柱,立柱间距3.5x4.0m,采用无梁楼盖结构,池顶覆土厚300mm。±0.000相当于黄海高程48.000m,根据本工程地质勘察报告,抗浮设防水位取黄海高程49.500m。现对清水池进行抗浮验算(局部抗浮):浮力 =10x1.95=19.5Kpa;
顶板及其上覆土重 =24x0.25+18x0.3=11.4Kpa;底板自重 =24x0.45=10.8Kpa;
立柱自重折算 =24x0.4x0.4x3.5/(3.5x4)=0.96Kpa
则 / =23.16/19.5=1.18>1.05,满足抗浮要求。
图二
4 结语
地下式给水排水结构物抗浮验算包括整体抗浮和局部抗浮。在复杂的工程实践中,设计人员应根据给水排水结构物的具体型式、结构特点及场地水位地质条件等因素,对其进行正确的抗浮验算,并采取适宜的抗浮措施,保证结构安全。施工阶段的抗浮,应要求施工单位切实做好基坑排水工作,确保不间断排水。如出现意外,基坑无法抽排而导致积水时,应立即对正在进行施工的结筑物采取临时抗浮措施,确保结筑物不致抗浮失稳破坏。
参考文献
[1]. GB50069-2002 给水排水工程构筑物结构设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2002.
关键词:医院建筑; 抗震; 荷载; 设备夹层; 防辐射
Abstract: according to the several hospital structure design experience, from the structure concept, calculation, construction stage and late equipments installation of building structure design of the hospital is summarized, and proposed to the hospital building structural design should pay attention some questions and experience.
Keywords: hospital buildings; Seismic; Load; Equipment sandwich; Radiation prevention
中图分类号:TU318 文献标识码:A文章编号:
近几年先后完成了张家港第一人民医院,安徽省心脑血管医院、深圳市第三人民医院,东莞第三人民医院,安徽省立医院,安徽医科大学第一附属医院,深圳市新安医院(图一),深圳市滨海医院,深圳市儿童医院,深圳市坪山第三人民医院、深圳市光明医院等若干具有代表性的大型医院。结合这么多的设计实践对其中的一些问题及经验进行如下归纳。
一、抗震性能设计
医疗建筑机构无论在百姓日常生活的医疗保健及自然灾害面前的灾难救助中都是极其重要的位置;所以在结构设计中选择受力明确,传力途径简单的结构类型,使其具有良好的抗风、抗震性能。
在《建筑抗震设防分类标准中》GB 50223—2008,“医院建筑应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计,增强抗震设防能力。” 第4.0.3 医疗建筑的抗震设防类别,应符合下列规定:1 三级医院中承担特别重要医疗任务的门诊、医技、住院用房,抗震设防类别应划为特殊设防类。 2 二、三级医院的门诊、医技、住院用房,具有外科手术室或急诊科的乡镇卫生院的医疗用房,县级及以上急救中心的指挥、通信、运输系统的重要建筑,县级及以上的独立采供血机构的建筑,抗震设防类别应划为重点设防类。 3 工矿企业的医疗建筑,可比照城市的医疗建筑示例确定其抗震设防类别。
目前一般设计院设计的省市中心医院多为二、三级医院,即划分为重点设防类。特别是在汶川地震后,国家及地方加强了对医疗机构的抗震设防要求,在地震局《地震安全性评价管理条例》及地方规定如:深圳《地基基础勘察设计规范》(SJG 01-2010),安徽省地震局公文中对于医院类必须专门进行地震安全性评价,以此作为抗震设计依据。
值得注意的是现代医疗建筑除了门诊、医技、住院楼外,还有些附属医疗设备用房,如氧气站,污水处理站,动物实验室等,这些建筑作为完整医疗体系的一部分同样在自然灾害中不能中断运转,所以抗震标准应该和主体一样。
二、荷载取值
医疗建筑由于工艺、设备、房间功能多样性,其《建筑结构荷载规范》上的规定难以涵盖;结合我院在实际的医疗建筑设计中、与设备厂家及医疗机构配合经验,总结出了一般性医疗房间的荷载取值,见表。
医疗建筑中电梯种类繁多,各个功能也不尽相同,如,医梯、客梯、货梯、提升梯(药房使用)、无机房电梯、还有物流小车等等,荷载不能简单的套用规范,而应按设备厂家的参数复核,其中医疗电梯与民用的电梯的机房荷载相差较大,按照现行规范的荷载显然不能满足需要,需要仔细核对厂家医梯的电梯荷载参数。
三、抗震单元划分设计
医疗结构中门诊,医技,住院楼相对是比较完整的医疗工艺划分,设计中也常以此功能分区为结构抗震单元单体,对于一些由于建筑医疗工艺中不宜划缝的超长结构,首先构造上加板厚配筋、划分后浇带、考虑温度应力的影响、有限元分析应力分布,应力较大区域采取加强措施;其次是化学添加剂,补偿混凝土收缩;最后也可以采用无粘结预应力来抵抗温度应力,在滨海医院超长结构中,这些措施的使用有了良好的效果,在施工及后期高温天气得到很好的验证。
四、楼板结构设计
区别于普通建筑,医疗建筑由于医疗设备工艺的特殊性,有大量的降板及板厚设计要求。例如:1)口腔科:医疗工艺特殊,需要特别的排水设计,所以结构设计一般预留300mm的整体降板来满足要求;2)洁净房间:如药库等有洁净要求的房间,房间顶不能有排水管的出现,上方有卫生间需要整体降板600mm,将整个排水管完整的隔离开。3)特殊设备房间:如X光,CT、ECT、DR、DSA等房间由于设备安装需要专门的设备检修管沟,整体的房间及控制室需要降板300mm,而MRI房间,降班更需至450mm;由于设备的重量较重,回填考虑用混凝土回填。4)卫生间:座式、蹲式及无障碍卫生间的不同降板高度。
五、设备夹层的设计
由于现代医疗工艺的复杂性,管线众多,在设备转换层中,房间需要与管线有结构层隔离;所以出现了专门为了隔离设备管线的夹层结构,在设计中,尽量减少梁高,保证楼层净高,同时避免出现抗震不利的短柱、薄弱层、刚度突变层。夹层结构若按混凝土结构设计夹层,易造成楼层形成短柱及由于层高较矮上下层剪力突变,故一般优先考虑钢结构夹层,混凝土结构上预埋埋件,钢梁与主体连接为铰接或滑动支座。楼板采用钢板加50mm的混凝土面层,减轻新增结构自重,同时设计中也应该考虑钢结构的耐腐蚀、耐火性能。
六、防辐射结构专项设计
放射影像科布置有CT机,X射线机、MRI(核磁共振),胃肠造影、DSA,ECT等,由于射线会引起物质的直接或间接电离,对人体将产生不同程度的伤害,在设计和施工工程中,做好射线的防护工作十分重要。在结构设计中,首先射线防护房间采用240mm实心砖砌筑(对于MRI,CT房间为370mm),高度范围内不的留施工孔洞,当范围内有预留设备安装口时,其后需要衬以铅板;墙外防护层的粉刷由专业厂家配合施工。
核医学直线加速器机房,其主射线方向钢筋混凝土墙厚2600mm,顶板厚2600mm,副射线方向混凝土墙厚1300mm;顶板厚1300mm,具体的尺寸大小需要和设备专业厂家密切配合后确定。由于直线加速器为大体积钢筋混凝土结构设计,其厚重有利于屏蔽射线的同时,由于受水泥水化热和混凝土收缩等因素的影响,可能会是墙体产生贯穿裂缝而导致辐射外泄,因此在施工和设计中应相应采取措施:1)防护墙的配筋,由于墙厚较厚,计算上基本按构造配筋即可满足强度要求,为了更好的防止裂缝的出现,一般尽量采用小直径,小间距钢筋布置,中间加拉结钢筋。2)施工中合理分段留施工缝,我们可以按底板,厚墙,顶板分三次浇筑,施工缝结合现场情况预留,为了消除施工缝对于混凝土防护结构的消弱,将施工缝设为台阶状,并设置止水钢板,防止射线的渗透。3)机房和顶板的混凝土施工,注意防止裂缝产生,施工过程应参考大体积混凝土的施工技术,从材料、配合比、施工方案,养护等多方面采取综合措施来预防裂缝的产生。另外由于机房墙体很厚,必须密切配合各专业预留墙洞口,管线的预留沿墙厚纵,横方向倾斜45度,室内侧应避开主射线照射区域。
总结而言之,概念上正确选择设防烈度,划分抗震单元;核对实际医疗荷载,密切与相关设备厂家配合,得到实际设备参数;重视医疗工艺上的要求,放射科及核医学等涉及二次深化设计的工艺更需和结构专业紧密配合,墙厚,防护厚度,包括后期的设备进场安装路线,预留设备孔洞;医疗建筑结构的设计,更加需要与建筑,电气,给排水,暖通,智能专业的互相协作,才能完成一个好的建筑作品。
参考文献
GB50223-2008 建筑抗震设防分类标准;
GB50011-2010建筑抗震设计规范;
GB50009-2001 建筑结构荷载规范
[关键词]建筑设计 安全问题 结构设计
引言
安全问题是建筑设计中的一个重要内容,它应以保障人身安全为出发点,根据建筑物的用途、容纳人数、面积和人们的生理、心理状态等情况,合理布置安全疏散通道,为人们的安全疏散提供有利条件。目前,国内建筑工程的施工安全管理责任主要由施工方承担,出现的施工安全问题也由施工方处理,忽视了安全管理的系统性,尤其是前期设计阶段的建筑设计因素对施工安全生产的影响,由此可见建筑设计阶段的安全性问题考虑也是一项重要的研究性课题。
1.建筑安全与结构安全的关系
建筑结构安全直接影响建筑物的安全,结构不安全会导致墙体开裂,构件破坏、建筑物倾斜等,严重时甚至发生倒塌事故。如墨西哥城在1985年9月地震中,不少三角形建筑均遭到严重的破坏.从结构角度而言,平面形状是三角形的结构迎风面较大。在水平风力作用下,它受力的效果,即抗弯曲变形和抗侧移的能力比圆形、椭圆形、正方形、正多边形、十字形,工字形、口字形等平面形式的高层建筑要弱很多,而使得建筑物安全性较差。
2.结构设计安全度
2.1结构设计安全度的概念
从事建筑结构设计的基本目的是在一定的经济条件下,赋予结构以适当的安全度,使结构在预定的使用期限内,能满足所预期的各种功能要求,一般来说,建筑结构必须满足的功能要求是;能承受在正常施工和使用时可能出现的各种作用,且在偶发事件中,仍能保持必须的整体稳定性,即建筑结构需具有的安全性;在正常使用时具有良好的工作性能,即建筑结构需具有的适用性;在正常维护下具有足够的耐久性。因此可知安全性、适用性和耐久性是评价一个建筑结构可靠(或安全)与否的标志,总称为结构的可靠性,对这些性能的度量,即结构在规定的时间内。在规定的条件下,完成预定功能的概率。称为结构的可靠度(或称安全度)。
2.2安全度与工程事故
关于工程事故与设计安全度的关系,有人认为国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系,规范的安全度是够的。资料显示,上世纪50年代的结构设计方法与现在近似,当时所用的混凝土强度很低,只有110#一140#。比现在的C15还低.其施工手段也很落后,混凝土用体积配合比。人工搅拌,没有振捣器。而施工发生安全事故的却很少,如北京饭店、王府井百货大楼等一些建筑物,使用至今已逾45年,而且都经过了唐山地震影响的考验,因此可以说。现在的安全事故与结构设计安全度是没有连带关系的。不过也有专家指出,一些工程事故往往由多种因素综合造成,施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低,加在一起终于酿成大祸,这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败,较高的安全度总是与较低的失效概率相联系,这是客观规律。
2.3提高建筑设计质量的措施
建筑设计人员要提高质量意识,清楚本职工作的重要性,同时设计单位要强化质量管理,健全和完善质量保证体系。具体有以下几点:
1)加强业务知识学习,提高技术素质;
2)有关上级行政主管部门应大力支持设计单位和有关设计人员按
科学规律从事设计工作;
3)加强建筑专业与结构专业和其他相关专业之间的联系。
3建筑设计要进行防火防爆设计
建筑消防设计是建筑设计中一个重要组成部分,关系到人民生命财产安全,应该引起大家的足够重视。在工程设计中,常用的消防设计规范为《建筑设计防火规范》GB5001 6―2006、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045―95和《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084―2001,其各有适用范围,指导各种建筑消防设计。本文讨论以下两点:
3.1建筑的防火分区问题
《建规》3.2.1条规定了厂房的防火分区,其中有一点需要注意,即厂房的防火分区是和该厂房的耐火等级、最多允许层数及占地面积有关。厂房不同于民用建筑,规定的是防火分区最大允许占地面积,而不是建筑面积,因此不用上下层叠加,而库房的防火分区是根据储存物品的火灾危险性来确定建筑的耐火等级、最多允许层数、防火分区面积,其防火分区间面积是指建筑面积。普通多层民用建筑的防火分区值得注意的是,当建筑物纵向防火分区超面积时,楼梯间应封闭,虽然《多规》中规定封闭楼梯间的门为双向弹簧门就可以了,但作为划分防火分区用的封闭楼梯间门至少应设乙级防火门。因为开敞的楼梯间也是开口部位,是火灾纵向蔓延的途径之一,也应按上下连通层作为一个防火分区计算面积。
3.2安全疏散设计问题
很多大型商业建筑在消防安全疏散设计中存在的问题,诸如首层中部疏散楼梯无法直通室外、中庭回廊容易滞留人员、首层疏散距离超过规范要求等。商业建筑卖场的疏散距离应执行《建规》中5.3.8第三款 (不论采用任何形式的楼梯问,房间内最远一点到房门的距离不应超过袋形走道两侧或尽端的房间从房门到外部出口或楼梯间的最大距离)的规定,即22m,如再设有自动喷水灭火系统其疏散距离再增加25%,为275m。但如果在商业建筑的卖场每家店铺均设有到顶的隔断墙,并设有安全疏散通道,疏散通道两侧的隔墙耐火极限≥1h(非燃材料),房间隔墙耐火极限t>0.5h(非燃材料),则房间门通过安全疏散通道到疏散出口的距离适用40m和22m的规定。当为高层建筑的商业营业厅时,其安全疏散距离应为30m,是依据《高规》6.1.7条的有关规定,高层建筑内的观众斤、多功能斤、餐厅、营业斤和阅览室等,其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离不宜超过30m。
此外,建筑设计中的防爆问题也逐渐受到关注。美国建筑师现在在设计建筑时考虑的因素又多了一项――防爆,其目的是减少恐怖袭击所带来的生命和财产损失。鉴于目前的反恐形势,美国许多城市在设计建筑房屋时,已经将安全等级与建筑设计融为―体。
3.3考虑建筑结构的耐久性
结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题。现在有这样的倾向:设计中考虑强度多而考虑耐久性少。重视强度极限状态而不重视使用极限状态.重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。所谓“安全”,包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行。以及保证结构有修复的可能,即所谓的“强度”、“功能”和“可修复”三原则.我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干渴、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远大于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害。所以这个问题必须引起格外重视。
4.建筑设计需考虑环境影响
目前,以可持续发展、节约资源与环保作为根本原则的绿色建筑 (生态建筑)设计已经成为一种趋势,国内外对绿色建筑(生态建筑)的理解逐步取得了共识。绿色建筑体系的界定原则,不在于它是否应用了某种绿色设计的技术方法,而是要从以下两个观点考虑它是否贯彻了可持续发展的原则:在时间上,要从建筑全寿命周期过程中建筑对环境和资源影响的考虑:在空间上,要从建筑材料及建筑使用功能对室内、室外,对局地、区域及至全球环境和资源影响的考虑。显然,这其中包含了建筑设计对环境影响方面的安全考虑。《IS021930:2007建筑施工的可持续性――建筑制品的环境声明》,就是国际标准化组织新制定的一个标准,描述了建筑制品环境声明的原则和框架。
5.关于若干重要性位置建筑设计安全问题
5.1大型敞开楼梯采用防火卷帘封闭的问题
商业性建筑内为适应大客流量及开阔的视野空间的要求,往往设计比较宽大的敞开楼梯作为主要客流通道。但按照《高层民用建筑设计防火规范》要求,此类建筑的疏散楼梯必须是封闭楼梯间或防烟楼梯间。为解决这种矛盾,设计人员在建筑内既设计了大型敞开楼梯间,并采用防火卷帘封闭,又设计在数量和形式上符合规范要求的疏散楼梯。此种设计方式的问题在于,违背了人们在火灾情况下的实际疏散趋向。
5.2地上层与地下层共用楼梯间的问题
为防止人员由上层疏散时进入地下层,规范要求,地上层与地下层不宜共用楼梯间。但由于结构等方面的原因,楼梯间贯通地上与地下层,未加分隔的情况很普遍,设计人员对这个问题也不是很重视,尤其当地下与地上层使用功能相同时,业主亦不愿进行分隔。笔者认为,不论何种情况,在地上与地下层之间应设有一个明显的防火和疏散分界,方法是用实体墙和防火门将地下室入口单独隔开(包括两梯段间隙),使首层进入地下室和首层向上层的入口错开。
5.3商场楼梯间的设计宽度
国内专家论证会曾明确规定,建筑面积超过10000平方米的商场,其总疏散系数可以由原计算值乘以0.6确定。一方面节约了大量的投资,另一方面也增加了很大的使用面积。目前,我国商场建设也日趋大型化、综合化、规模化,因此,这样的论证会非常必要,非常及时。例如:80000平方米的商场,6层,一级耐火等级建筑,用这种方法计算,现楼梯间面积达到278.60平方米即可,以原计算方法节约建筑面积464.34平方米,这些面积可以重新应于用商业,其间接的收益更大。
5.4关于消防电梯的设计
在11层与12层越层式住宅建筑中,是否设计消防电梯曾经有过争议。根据《民用建筑设计防火规范》中对建筑高度的定义,“只有屋顶的水箱间,电梯机房、排烟机房和楼梯出口小间等不计入建筑高度”,而且,消防电梯主要用于对火灾的扑救,为了节约灭火战斗人员的时间和体力。所以,11层越12层的住宅按消防方面的要求应按12层计算,应设置消防电梯。很早以前国内专家论证会就明确了此类住宅应设置消防电梯,其消防电梯的设置要求应满足规范的规定。
结束语
在进行建筑设计时,不能片面地追求建筑技术与建筑艺术“完美”的结合和功能达到要求。结构设计人员应针对具体工程特点,选用合理的规范规定、考虑结构的耐久性、安全度等,还要从结构的体系、构造、材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证结构的安全性,同时还应与结构设计、给排水等专业设计相结合,最终达到满足结构安全的目的。
参考文献
1.郑峰,建筑设计必须与结构设计相结合[J],科技信息,2008,(2)
2.黄晓莺,关于建筑结构设计安全度的探讨[J],工业建筑。2001
关键词:钢筋混凝土水池;结构设计;构造;荷载组合;裂缝
Abstract: the reinforced concrete pool design requirement and attention problems for a more detailed description, puts forward some problems in the design process, the processing method also puts forward the structure design of reinforced concrete pool of general construction requirements.
Keywords: reinforced concrete pool; Structure design; Structure; Load combination; crack
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
引言
随着我国四个现代化建设的开展,综合国力的增强,城市的不断发展扩大,人们生活、工业生产和环境保护的需要,水池类构筑物工程建设逐年增多。因耐久性和实用性方面的要求越来越高,钢筋混凝土已经作为水池的主要砌筑材料。钢筋混凝土水池在炼油化工建设中是一种应用极为广泛的构筑物,大量用于储存水、油和污水等介质,在炼油厂给排水工程中最常见的是清水池、蓄水池、隔油池、中和池、曝气池、沉淀池、反应池及消防水池等。
一、钢筋混凝土水池分类及应用
钢筋混凝土水池根据结构形式分为圆形水池、矩形水池;按施工方式分为整体式、分离式、装配式;根据池壁的高宽比分为浅壁池、一般壁池、深壁池;根据池室布局可分为单格水池、多格水池和多排多格水池等。根据埋置深度分为地上式、地下式、半地上式。水池从用途上可分为两大类:一类是水处理水池,另一类是贮水池。由于多数建于地下或半地下,质量较好又可节省材料。水池埋入地下后,温度及风化作用等因素影响较小,而且池壁外土压力能平衡部分或全部池壁内的水压力。因而,采用材料又依据水池容积耗费材料等而定为砖砌池壁及钢筋混凝土池壁两大类。无论是矩形还是圆形、预制还是现浇的池体,由于多种原因产生变形所引起的池体结构裂缝(包括池顶板、壁板、底板)都是难免的,都要使裂缝严格控制在规范允许的范围内(一般水池裂缝规范允许0.2mm) 。同时,在给排水工程的污水处理厂设计中,水池的设计占很大比重,其土建投资约占整个处理厂土建总投资的70%一80%,因此,水池结构设计的技术与经济合理性显得尤为重要。
二、钢筋混凝土水池的结构设计
1.结构设计应符合的规定
a.各种结构类别、形式的水池均应进行强度计算。根据荷载条件、工程地质条件和水地质条件,决定是否验算结构稳定性。
b.钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度验算。满足正常使用要求时,控制裂缝开展是必要的,对于圆形水池或矩形水池的某些部位(例如长壁水池的角隅处),其受力状态多属轴拉或小偏心受拉,唧整个截面处于受拉状态,这就需要控制其裂缝出现;更多的构件将处于受弯,大偏心受力状态,从耐久性要求,需要限制其裂缝开展宽度,防止钢筋锈蚀影响水池的使用年限,这里面也包括混凝土的抗渗,抗冻以及钢筋保护层厚度等要求。
c.对于建于地下水位比较高的场地的水池,还应进行水池抗浮验算。
三、钢筋混凝土水池的一般构造要求
1.钢筋混凝土贮水或水处理构筑物,其壁、底板厚度均不宜小于200mm。主要是从保证施工质量和水池的耐久性考虑,水池的钢筋净保护层厚度不宜太小,也就决定了构件的厚度不宜太小,否则难以做好混凝土的振捣密实性,就会影响其水密性要求,并且将不利于钢筋的防锈,从而影响水池的使用寿命。
2.水池各部位构件内,受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(从钢筋的外缘处起),应符合《给水排水工程构筑物结构设计规范》中表6.1.3的规定。钢筋混凝土结构的使用寿命通常取决于钢筋的严重锈蚀而导致破坏。钢筋锈蚀可有集中锈蚀和均匀锈蚀两种情况,前者发生于裂缝处,加大保护层厚度可以延长碳化时间,亦即对结构的使用寿命提高了保证率。另外,对钢筋保护层厚度去稍大一些,有利于混凝土(钢筋与模板间)的振捣,对混凝土的水密性是有好处,也就提高了施工质量的保证率。
3.钢筋混凝土墙(壁)的拐角及与顶、底板的交接处,宜设置腋角。腋角的边宽不应小于150mm,并应配置构造钢筋,一般可按墙或顶、底板截面内受力钢筋的50%采用。
四、钢筋混凝土水池计算的荷载组合
对于非地上式水池,池壁的水平向荷载包括:池内水压力,池外土压力(包括地面活荷载影响和地下水位所处的位置的影响);垂直向荷载包括:池内水重和池外土重。为了简化计算,通常池内水压力可按齐顶水压计算。荷载不利组合分为:a.池内有水、池外无土;b.池外有土、池内无水。结构模型可按一端简支,一端固定的单跨梁或者三边固定,一边简支的双向板来计算。对于地上式无顶盖的水池,池壁可按悬臂板来计算。如果是水池顶板荷载包括:恒载(顶板和抹灰自重、覆土重),活载(考虑是否通车或消防车,按规范取相应值),结构计算模型可按一般的双向板来计算;水池底板荷载:顶板自重、满水重量,结构计算模型可按无梁楼盖计算。由于水池的底板和池壁都相对比较厚,对于一般的水池(壁高不超过3.5m),起控制配筋的不是强度而是裂缝宽度。
五、钢筋混凝土水池裂缝控制措施
1.将基础与池壁的混凝土浇筑间隔时间缩短至10d左右,以减小基础对池壁的水平阻力。
2.模板拆除后及时回填土,以控制混凝土早期或中期开裂。
3.适当配置水平钢筋:配筋尽可能采用100~150mm间距,配筋率宜在0.3%~0.5%之间。
4.缩短伸缩缝距离,将伸缩缝缩短至8mm左右。
5.优化混凝土配合比:选用低水化热的水泥,将混凝土塌落度减小至14mm以下。
6.混凝土浇筑:a.采取跳仓浇筑法,其间隔时间控制在一周以上;b.在高温季节用帐篷将砂石骨料覆盖,控制混凝土的出机温度;用保温材料将混凝土输送管道包裹,降低混凝土的入模温度;c.分层浇筑混凝土,厚度控制在500mm以下。
7.混凝土养护:缩短带模养护时间,且保证混凝土连续养护时间不少于14d。
六、大型水池结构无温度伸缩缝处理方法
1.设置混凝土后浇带。当池体长度超过国家规范的要求时,不设温度伸缩缝,而设置1~2m宽的后浇带。该法只能解决施工期间混凝土的收缩问题,并不能解决季节温差(湿差)所产生的温度应力问题。尤其对于水池类结构,随着时间的延续,后浇带很难保证池体混凝土不发生开裂,渗水。
2.使用混凝土膨胀剂。掺加膨胀剂的目的就是在混凝土中产生膨胀应力。但产生的膨胀应力值是有限的,也就是说,超过一定的界限就起不到应有的作用。从工程耐久性考虑,水池结构不宜使用含钙矾石类的膨胀剂。因为膨胀剂中的延迟钙矾石生成现象,会给水池结构带来灾难性的后果。
3.预应力技术。用有粘结或无粘结预应力钢绞线来解决温度应力问题。当池体长度和宽度都较大时,不设温度伸缩缝,而在池壁、底板水平方向均施加预应力来解决温度应力问题,这是从根本上解决水池裂缝问题的方法。采用预应力无缝整体水池设计,建造出来的水池结构耐久性更强,且比传统分缝水池节约造价7%~20%左右。
七、结语
1.池底和池壁一次浇筑完成,不留施工缝,配置φ10@150水平钢筋可满足不设伸缩缝要求。
2.若池底和池壁分两次浇筑,距池底500mm处,留一道水平施工缝,配置φ12@120水平钢筋,施工质量良好,也可不设施工缝。
3.水池类现浇结构,一般厚度不大,高度也不高,这类结构很容易从池壁上部出现边缘效应而引起裂缝。为此,建议在池顶和池底以及水平施工缝的上、下宜各配置4φ16~4φ22的粗钢筋予以加强,也称此部位为“暗梁”。这样,易裂的薄弱部位的含钢率均大,混凝土的极限拉伸提高,从而结构的抗裂性得到增强。
参考文献
[1]《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB 50069-2002.中国建筑工业出版社.
在进行建筑结构设计过程中,设计人员要不断引进先进的设计理念,明确设计目标,坚持优化设计的原则,提高设计效率,保证设计质量,为建筑工程施工提供重要的参考标准。为了做好建筑结构优化设计,设计人员不仅要保证建筑工程安全,还要坚持安全问题的原则,有效的控制工程投资,满足建筑结构设计在经济和技术方面需要,最大限度的降低工程造价。但是在实际设计过程中,会受到多方面因素的影响,不利于优化设计的展开。有的设计人员没有经过进一步严格的教育培训,缺乏相应的设计经验,依然沿用传统的设计方式,无法在设计过程中,真正进行优化设计。因此,为了有效的控制工程造价,设计人员要坚持优化的原则,控制好细节问题,保证设计的经济效益和技术水平满足实际需要。因此,本文结合设计情况,就如何做好建筑结构优化设计展开论述。
1.建筑结构优化设计的原则
对建筑结构设计而言,要保证建筑结构的稳定性,提高建筑的经济效益,提升建筑居住的舒适度,合理利用空间,满足实际用户需要。在设计过程中,要坚持优化设计的原则。1.1提升用户舒适度的原则。在进行建筑结构设计过程中,设计人员从建筑结构整体进行把握,做好建筑接哦股、装饰、机电、给排水等设计,重点要做好建筑的平面布置,提高建筑平面高度,丰富建筑内部使用功能,设计良好的外形,保证在建筑工程施工完成以后,用户感到十分舒适。因此,设计人员要结合建筑物的性质和特点,选择合理的结构体系,明确设计标准,保证建筑构件的科学性和合理性。1.2保证建筑安全的原则。对建筑工程而言,不仅要求稳定性,而且要保证安全性。根据我国建筑设计规范要求,保证建筑在“小震不坏,中震可修,大震不倒”,最大限度的保证建筑结构的安全性和稳定性。设计人员要进行严格的分析,根据建筑物不同功能,调节建筑物的安全性能,控制好设计的每一个细节和步骤,保证建筑物的稳定性。1.3坚持节能环保的原则。随着我国社会经济的发展,节约环保理念深入人心。因此,在进行建筑结构设计过程中,设计人员要坚持节能环保的理念,把绿色节能真正深入到建筑结构优化设计中,促进建筑行业的可持续发展。第一,在建筑材料选择上,设计人员要结合建筑性质,选择节能环保的最新材料,避免对环境造成污染或者破坏。第二,在设备选择方面,要优化设计组织,明确节能环保目标,重视环保工作。第三,在设计过程中,要提材料的利用率,控制好材料利用的每一个细节,优化资源配置,实现节能环保的目标。
2.建筑结构设计优化方法应用分析
在进行建筑结构优化过程中,设计人员要在满足实际建筑行业标准的前提下,不断总结经验,重视建筑结构优化设计的层次,优化内部结构布局,证建筑结构的稳定性,提高建筑的经济效益,提升建筑居住的舒适度,合理利用空间,满足实际用户需要。2.1提升建筑结构优化设计的层次性。在进行建筑结构实际设计过程中,设计人员要结合实际情况,针对潜在的影响因素,优化整体设计结构,提升建筑结构设计的层次性和复杂性,完善建筑结构的体系和安全设计体系,不断引进当前先进的设计理念,制定完善的设计标准实现工程叠加的目标,控制好建筑结构年限设,根据建筑结构的性质,确定最佳的有优化设计方案,从而提升建筑建设的经济效益和社会效益。2.2剪力墙优化设计。在整个建筑工程结构中,联肢墙连接着内部梁和墙,保证了墙的安全性和稳定。在实际设计过程中,连梁的强度和刚度增加了结构的地震作用,相应的梁和墙分配内力也不断增加,需要不断增加配筋的数量,就会增加工程材料投入,进一步增加工程造价。因此,在设计人员要摒弃传统落后的设计方式,要从经济的角度,分析建筑结构的抗力和变形,对剪力墙,要保证周围均匀对称,科学布置,在满足设计规范的前提下,不断减少剪力墙的数量,从而有效的降低工程造价,为建设单位创造更多的经济效益。2.3重视设计的协调性。在进行建筑结构设计过程中,设计人员要不断应用当前优化设计方法,提升建筑结构设计的协调性的,不断强化建筑结构的整体性和协调性,处理好建筑内部结构之间的关系,重点控制好建筑平面配合的紧密度,保证整体结构设计的合理性,提升结构设计的美观性。在进行建筑结构墙和柱设计过程中,要在满足实际要求的基础上,控制好房间的开间和进深,提升房间空间的利用率,满足人们不同方面的需要。2.4实现建筑结构设计的系统化。随着建筑工程建设行业的发展,需要设计人员做好屋盖系统设计,要综合考虑多方面的因素,科学选择房屋结构类型,进行合理布局,控制工程投资,跟得上社会发展的步伐,有效的降低工程能耗,不断创新建筑结构设计理念,提升建筑结构的稳定性和安全性,保持整体结构的对称性。2.5提升建筑结构设计生态性。在进行建筑工程项目设计过程中,在建筑材料选择方面,需要体现建筑建筑工程建设的生态化价值。并且随着建筑工程生态化趋势的发展,将带动建筑工程施工技术朝着高质量、低耗能、高性能的方向转变,通过降低工程成本,获得更多的经济收益。作为设计单位,在施工正式开始前,要不断采用先进的施工技术和高性能的施工材料,促进建筑工程周围生态环境的和谐发展,从而降低耗能,不断延长建筑工程的使用寿命,促进建筑与周围生态环境的和谐一致。
作者:崔明亮
参考文献
[1]沈汝伟.对建筑结构优化设计的探讨[J].煤炭技术,2011,04:242-244.
关键词:裂缝;控制;技术;材料;设计
Abstract: in this paper, according to the analysis of concrete cracks and drainage buildings, cracks control in many aspects of design, material, construction, and according to the characteristics of drainage construction are described. Hope our colleagues to give guidance.
Keywords: crack; control technology; materials; design;
中图分类号:TU74 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)04-0000-00
引言:
给水排水工程中混凝土建筑所占的比例很大,项目总造价份额会达到60%以上,所以在施工过程中,混凝土结构的裂缝控制是施工技术的关键。给排水工程中,会涉及到很多大型混凝土水池的建设,这些水池会出现很多微观的混凝土裂纹,虽然这些裂纹不影响建筑物的施工,但是这些水池会在蓄水的过程中受到水压力的影响,使混凝土结构的裂纹发生扩大。最终会发展成为贯穿性裂缝。严重时会威胁混凝土的结构安全,所以在施工过程中我们必须加大施工监控力度,以减少裂缝的产生。
给排水建筑物中混凝土裂缝产生的原因
给排水建筑物中混凝土裂缝产生的原因主要有两大类,变形引起的裂缝和荷载引起的裂缝。变形引起的裂缝在排水建筑物中占有主要份额,特别是在混凝土受温差和干缩影响下产生的裂缝占有很大的比例。变形作用引起的裂缝是因为混凝土变形收缩约束引起的应力要大于混凝土的抗拉强度而产生的。这些裂缝在形式上有分为水泥的水化热、环境生产热、气温变化,以及混凝土自身的干缩和收缩引起的。给排水建筑的荷载裂缝是由于因地基承载力不足造成的不均匀沉降和地基约束变形而形成的。所以为了有效控制混凝土裂缝产生的原因,就要在材料选择和结构强度等方面做文章,以保证对结构裂缝的控制。
二、材料的选用
1.水泥标号不宜过高以减少收缩。混凝土的强度等级和弹性变形模量愈低,混凝土徐变的影响就越大,收缩应力就越小。在满足各项设计要求的前提下,混凝土强度等级宜控制在C25-C35。
2.选用的骨料须注意其化学稳定性。一般选用水化热较低和含碱量较低的水泥《给水排水工程构筑物结构设计范》GB50069建议采用普通硅酸盐水泥。不宜采用早强型水泥,有抗冻要求的混凝土宜采用普通硅酸盐水泥。混凝土用的粗骨料,其最大颗粒粒径不得大于结构截面最小尺寸的1:4。不得大于钢筋最小净距的3:3。同时不宜大于40mm。其含泥量不应大于1%吸水率不应大于1:5。当采用多级级配时,其规格及级配应通过试验确定。细骨料宜采用中、粗砂其含泥量不应大于3%。
三、设计措施
在工程设计中,应该根据结构所处的具体条件灵活运用“抗与放”的设计准则。从结构形式的选择(微动、滑动及设缝措施,提供”放”的条件)及材料性能方面(提高抗拉强度、抗拉变形能力及韧性等,提供”抗”的条件)采取综合措施。如抗放结合、以抗为主或以放为主的措施。
1.适当增配构造钢筋 混凝土的配筋对收缩值起一定作用。在构造配筋上,可适当增配构造钢筋,使其起到温度筋的作用,能有效地提高抗裂性能,构造筋应尽可能地采用小直径、小间距。工程实践表明,水池等薄壁结构当采用泵送混凝土时,水平构造钢筋间距宜小于150mm,间距为200mm时出现裂缝的情况较为普遍。
2.设臵后浇带、伸缩缝混凝土墙体的裂缝与墙体长度有关。一般情况下,长度越长受温度干缩变形影响越大,产生裂缝的可能性也越大。水池长度超过20m时建议根据实际情况采取设臵后浇带、伸缩缝或采取保温措施等,以缩减温度收缩应力。
3.避免结构突变(或断面突变)产生应力集中,控制应力集中裂缝。当不可避免断面突变时宜作局部处理,做成逐渐变化的过渡形式,如设置腋角,同时加配钢筋。对孔洞(如圆形的、方形的、矩形的)应该按照GB50069-2002的要求进行洞口加固避免孔洞转角出现斜向裂缝。不要忽略按规程《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS 138-002的要求对池体水平转角的配筋计算,有时经验性的构造配筋未必能满足要求。
4.要设置暗梁和加强肋,因为给排水工程的水池在钢筋的选择上和混凝土结构上相对较小,而且高度都不高,这类结构最容易在池壁上部因边缘效益引起裂缝,而且这些裂缝的形式都为上宽下窄,所以在水池的纵横走向和四角都要设计加强肋以保证混凝土结构的边缘有期限抗拉强度,以达到防止裂缝产生的目的。
5.设滑动层和压缩层
混凝土构件在受到水压时就会出现较大的变形,所以在构造上要尽量减小因变形受阻而引起的额外应力。在挡墙式浅池的设计中要在底板和混凝土垫层间利用油毡纸设置滑动层,而且底板要露出构造的底部,并在侧面设计6厘米左右的聚苯乙烯硬质泡沫塑料压缩层,以保证减小地基对水池产生的侧面阻力,这样就可以降低地基在对底板约束的同时产生墙壁的变形,进而减少墙壁裂缝的产生。
6.在施工前对水池位置的地基承载力进行检测,要做好地基处理,防止不均匀裂缝的产生。
四.施工控制与技术措施
1. 模板选型和模板支拆施工
为了减少模板材质问题形成的混凝土温度裂缝,要在提高墙面的外观质量入手。
1)在春、夏季节进行施工时要使用钢模板,因为钢模板的导热性好,混凝土的内部热量可以很快的散失,这样就能有效均衡混凝土内外温差,可以减少降低混凝土裂缝的发生。在同一条件下,要将混凝土内部的水化热降低,钢模板可以最大降低12度,而木质模板只能降低9度,所以在满足施工组织的情况下,要尽量的使用大型模板和钢模板。
2)在利用钢模板进行施工时穿墙螺栓为防渗效果带来一定的影响,所以要在螺栓外加射套管,当浇筑完成后可以直接对螺栓孔进行处理,这样可以达到有效防止螺栓孔出现渗漏的现象。
3)给排水建筑物的墙壁较薄,所以要尽量延长拆模时间,一般要在混凝土浇筑4-5天后进行拆模,因为经过较长的等强期,混凝土内外温差较小,这样就可以直接降低温度裂缝的差生,同时模板对混凝提墙体有较好的保水作用,延长拆模时间可以使混凝土多吸水,较少墙体的水流失,对不规则裂缝起到很好的控制作用。
4)构筑物在模板支撑的过程中必须以伸缩缝为边界,要在伸缩缝两侧布置模板或者以伸缩缝为边界,进行二次浇筑,禁止用一块模板将其同时支起。对于水池顶的挑檐要保证整体性,可以一次支模完成,要保证挑檐与模板为以个整体,不能出现硬弯。如果现场条件允许,可以将挑檐的模板单独进行加工,以保证挑檐有良好的外观感和平整度。
2.严格控制水灰比、用水量和水泥用量
混凝土的水灰比是直接关系到混凝土收缩性的主要因素,如果水灰比过大就会降低抗拉强度,例如水灰比在0-6情况下要比0-4的混凝土收缩增加40%.所以在保证混凝土泵送的条件下要尽量降低水灰比,要适量在混凝土中增加粉煤灰以减少混凝土的收缩变形,在混凝土泵送的技术中,混凝土都使用添加粉煤灰和减水剂的方法来降低水灰比、减少水泥浆量。这样就可以直接降低水化热峰值的出现,同时也降低了混凝土的收缩变形
3.控制混凝土的浇捣入模温度
在冬季进行施工不要一味的提高混凝土的材料温度,在很多大型的给排水工程中,对混凝土裂缝的控制体现在对水化热所引起的拉力控制,要尽可能的降低混凝土的入模温度,以达到控制混凝土温度减小内外温差的目的。而且在控制降温的过程中,要缓解降温速度,要做到越慢越好,为混凝土内部应力松弛创造条件。同时混凝土要保证良好的潮湿状态,这对增加混凝土强度和减少混凝土的收缩是十分有利的。
4.混凝土浇筑前要对混凝土的模板和预埋构件进行浇水润湿,以避免水分的失散。
5.控制掺和料的参量,以防止出现降低强度和增加混凝土收缩的情况。
6.模板要有足够的稳定性和强度,避免出现涨模和位移的现象,在施工的过程中要减少混凝土对模板的荷载力。
7.要安装设计要求进行混凝土施工缝的设置。对于水池的施工缝在设计图纸中会有明确的要求,施工缝不能出现垂直形式。在进行水池的底板浇筑时要一次成型,不得出现施工缝。水池壁的施工缝距离底板要保证在20厘米以上的位置。当底板与池壁连接处出现腋角时,要将施工缝宜留在腋角上面不小于20厘米的位置。
五、结束语
本文通过对给排水混凝土建筑施工技术的进行分析,提出了控制裂缝的要点,并在设计、材料、施工等很多方面进行裂缝控制技术的说明,希望在以后的工作中对工程技术人员的提供一定的帮助。给排水建筑施工中要引起对给排水裂缝的足够重视,要最大限度的减少裂缝的出现,要将预防泄漏事故,放在给排水建筑工程的安全和质量控制的首位。
参考文献:
[1]李杰瑞;孙宏飞;孙卫东;山东省某大型水厂的技术改造方案比选[j];中国给水排水;2008年 第12期
[2]王应军;碾压混凝土坝裂缝成因及防治措施研究[D];大连理工大学;2002年
[3]刘汉明;某大型水厂水池的大体积墙板混凝土施工[j];建材与装饰(下旬刊) 2007年 第07期
[4]明;埋塑截渗墙在大型水厂施工中的应用特种结构[j];2001年 第02期
【关键词】不设伸缩缝;矩形水池,抗裂;分段张拉;无缝化
前言:水环境问题已经成为可持续发展的重要问题之一,随着国家对污水处理能力和处理深度要求的不断提高,污水处理池的平面尺寸不断加大。
目前根据《给排水工程结构设计规范》(GB50069-2002)第6.2.1条要求,地面以上水池不超过30m应设伸缩缝,一般采用中埋式橡胶止水带,作为连接和止水结构。近年来在房屋建筑领域,超长混凝土结构成为发展方向,在给排水结构水池方面,也有类似工程也有所尝试,给排水大型池体结构无缝化,是一个发展方向, 国外已经采用整体设计取代变形缝设计。但大型矩形不设变形缝水池结构跨中裂缝成为困扰设计和施工的一大难题,目前相关分析研究较少,本文以某工程项目为对象,研究应用了大型矩形不设变形缝水池抗裂施工技术。
1工程实例
某项目改良型A/A/O池为矩形水池,结构设计为超长不设缝水池,单座池体L×B×H=77.1m×69.1m×7.0m,底板厚度四周为900mm,中部为450mm,外壁厚度均为300mm,每3.2m设置扶壁柱。
2.裂缝分析
通过对池壁混凝土裂缝的类型和产生机理的分析,并进行温度应力计算,分析找出相应对策。
2.1 温差计算
从已建工程的调查中发现,底板出现裂缝概率较低,大底板上池壁裂缝概率很高约占85%,根据冶金部建筑科学研究院著名结构裂缝控制专家王铁梦的相关理论,计算得出:
池壁混凝土总温差T=气温温差T1+水化热温差T2+干缩当量温差T3=16.0+37.9+21.4=75.3℃
水池池壁在这75°C的降温作用下引起收缩变位,池底对池壁也产生的约束从而产生约束应力。这种外界的约束将对混凝土产生拉应力。由于池壁的高度(7m)小于0.2倍的池壁长度(77.1m),混凝土内部约束应力接近于轴向受拉状态,在离开端部区域后,全截面可以认为是均匀受拉,最大拉应力发生在池壁的中部区域。
池壁混凝土最大拉应力计算: > C30混凝土抗拉强度 R=2.01MPa,池壁混凝土必将产生裂缝。
通过计算可知如果不进行温度控制措施,池壁必将出现开裂。
2.2 裂缝产生原因及对策
根据以上分析和计算,针对本项目大型池体无变形缝施工,作以下归纳并制定相应对策,见表1。
结构计算温差其中水化热温差T2和收缩当量温差T3可以通过设计后浇带的方法较好的控制,最终用混凝土填筑密实成整体的无伸缩缝结构。通过“后浇带”的设置,不再考虑水化热温差T2,而收缩当量温差T3则进行折减。最终的结构计算温差 。
通过采取以下技术措施,找到最恰当的途径,降低结构计算温差,避免结构跨中出现宽度大于0.2L以上的裂缝,使大型池体无变形缝施工得以顺利实现。
3 相应技术措施
3.1混凝土配合比优化
通过对混凝土原材料的选择和配合比的优化,实现降低水化热,保证混凝土的强度和耐久性,补偿混凝土干缩效应,甚至还可以在混凝土中建立一定的压应力,改善混凝土性能,提高其抗裂能力。确保缓凝时间,缓凝对炎热和大风天气,混凝土表面水分激烈蒸发引起内外硬化不均匀和异常收缩引发的裂缝有预防作用。
选取在本地区使用较为成熟的JM-Ⅲ混凝土高效增强剂,掺加该外加剂的混凝土,减水率可以达到23.5%,28d基本无收缩,42d收缩率不大于1.2×10-4,水化放热峰值明显降低,并向后推迟24h,可以实现降低水胶比、降低并延缓水化热释放、缓凝、保坍、易于泵送、补偿收缩、提高混凝土密实性等需要,从而达到预防混凝土早期裂缝,增强混凝土抗裂能力,提高耐久性的目的。另外还有一定抗冻性能,-5℃以上不用再使用抗冻剂。
3.2 混凝土保温保湿养护
⑴保温养护
对于大体积混凝土而言,采用内部冷却管降温,或采用模板或挡风、保温材料进行蓄热养护,可使混凝土早期强度较快增长,又减小混凝土内外的温度梯度,避免发生温度裂缝。底板夏季采取蓄水养护,因为水的比热比较大,在底板以上蓄水也可达到保温效果。冬季则铺设保温材料养护。
不可再炎热天气向正在水化的混凝土表面洒水,这样会冷却表面,增大混凝土内外温差,诱发裂缝。
⑵保湿养护
底板混凝土浇筑12小时后,即可进行保湿养护,蓄水是简单可靠的方法。池壁可在松动对拉螺栓后沿模板与混凝土之间的缝隙灌入少量清水,保持混凝土表面湿润。拆模后可采用薄膜覆盖、挂草帘、裹养生布等方法保湿,避免阳光直射。冬季则需进行包裹、挡风,防止大量失水。
对于给排水构筑物,混凝土至少保湿养护14天,养护期间使混凝土表面一直处于过饱和状态,避免干湿变化。夏季施工可采取模板蓄热养护,底板蓄水和池壁挂麻袋片滴灌保湿养护,如插图1示。
3.3应力释放
为便于混凝土温差和干缩产生应力的释放,采取以下措施。
⑴减小底板约束,便于应力释放
采用带保护膜的SBS卷材,粘接于混凝土垫层以上,将底板混凝土与地基基础隔离开,作为滑动层,使底板和池壁在硬化干缩过程中,降低底板水平阻力系数,减小池壁干缩过程中底板的约束,减小裂缝发生机会。
⑵消除相邻板块约束
一般在后浇带施工时,底板和池壁钢筋是不断开的,相邻板块之间相互约束,影响应力释放,但本项目将底板钢筋在后浇带中完全断开,待后浇带封闭前才连接起来,如插图2示。
⑶封闭时间
混凝土后浇带封闭的时间需要在两侧混凝土浇筑均超过45天,收缩趋于稳定之后,连接钢筋及钢绞线,封闭后浇带混凝土。混凝土达到强度后整体温度下降,将会在混凝土中产生一定拉应力,使后浇带在气温较低的环境下闭合,可以有效降低混凝土中的温度应力。
3.4有效建立预应力
本工程尝试通过张拉水平无粘结预应力筋,来解决生化池超长不设缝的问题。如果直接两端张拉,考虑到池壁相对较低,池壁中部的预应力因受底板约束作用将很难建立。这可以通过建立有限元模型进行分析对比。
3.4.1池壁预应力分布模拟
现以77m长度方向池壁为例进行模拟分析。
⑴根据有限元软件ANSYS模拟,当采用两段通长张拉时,77m长度方向池壁中部仅建立了0.7MPa的预压应力,见插图3。
⑵为了达到在跨中有效建立预压应力,在后浇带处分段,将池壁分成3段,中间段先进行张拉,这种设想在软件模拟计算中得到验证,见插图4。
由插图4可以看出中间段预应力筋张拉结束后,池壁中部预压应力得到了建立,同时可以观察到因底板的约束作用,池壁中间的底部应力只有0.6MPa,而顶部却达到了6.2MPa左右。
⑶待两端张拉后,软件模拟计算如插图5所示。
可以看出池壁中部出现了消压现象,但预压应力建立情况仍然远好过通长一次张拉的效果。池壁两端的预应力也得到了建立。
3.4.2分段分次张拉技术
通过上述分析,池壁采用分段分次张拉技术,钢绞线以池壁后浇带为界分3段张拉,3段采用连接器进行连接。有效建立预应力,中间段池壁在早期先采用较小的力进行预张拉,控制中间段池壁早期裂缝发生。池壁预应力筋展开图见插图6示意,连接器在中间段池壁两端后浇带内。
⑵连接器
其原理见下插图7所示。
3.5季节温差和干湿变化对混凝土的影响
针对季节温差,可以通过采用无粘结预应力进行有效补偿,在水池外壁设置保温层,降低混凝土内外两侧温度梯度,也是一种抗裂方法。
可能由于试运行、检修等情况发生,而引起池体干湿交替变化,引起混凝土吸水膨胀和失水收缩,虽然可由预应力进行补偿,但还有一个阻止混凝土干湿变化的措施:在内壁刷防腐涂层,在混凝土表面形成一层隔离膜,防止混凝土与水接触引起的胀缩和冻融变化,提高混凝土的耐久性。防腐材料最好采用柔性材料,并定期检修。
4.结论
⑴本项目研究成果在项目实体工程获得应用,成功完成了施工任务,实现了大型池体无变形缝施工。施工中采取了一系列技术措施,实现了2座AAO生化池大型池体无变形缝施工,解决了抗裂施工难题,通过连续的观测,池体未出现可视的裂缝,满水试验未出现渗漏,在此前的使用过程中,状况良好。
⑵预应力分段张拉技术和连接器的使用成功决了在跨中有效建立预应力,解决了施工和使用过程中的结构抗裂问题,在给排水构筑物上应用,提高了池体的整体性,是一个创新。
⑶本项目系统解决了给排水大型池体无变形缝施工技术问题,使今后池体向更大规模、不设缝方向发展成为可能。无缝设计和施工是今后给排水大型池体的发展方向。
⑷系统分析,全面解决问题。本项目针对实现大型池体无变形缝遇到的障碍,全面分析作用机理,分析对比,系统进行应对解决,消除所有隐患,形成了给排水大型池体无变形缝施工技术,在工程实体中成功应用,标志则此技术的可靠性。根据科技查新报告查新结论,有新颖性和先进性。
⑸通过本项目的研究,形成了系统的控制方法。与传统的施工方法相比,具有更高的可靠性,对于今后施工给排水大型无变形缝水池施工具有指导意义,能够提高结构的可靠性和耐久性,提高质量,减少维修。而且,对于今后大型无变形缝水池的推广具有一定参考价值。
⑹需要进一步研究的问题。用于温度应力计算的模型有很多,还没有统一的方法,另外季节温差对矩形给排水结构的影响目前规范在这方面还是空白,今后可在混凝土中埋设传感器,测量混凝土施工和结构使用过程中的温度和应力变化,以利于施工技术措施的改进,提高工程质量。
参考文献
1.《无粘结预应力卵形消化池结构设计与施工》,特种结构2004-21(1)万玉生
【关键词】民用建筑;结构设计;问题;设计要点
智能建筑的兴起,对民用建筑规划设计也提出了更高的要求。社会群众的生活和民用建筑的设计有很大关系,同时,结构设计会对建筑的质量产生很大的影响。我国的民用建筑具有明显的内涵和特征,转变了以往单一的住房设计,对建筑的舒适性、宜居性、耐用性、环保经济性和安全性有了更高的要求,因此,应该在综合了信息学科、控制学科、材料学科、建筑学、美学、电工学科之后,对民用建筑的内部结构进行综合性的规划。结构设计是直接决定着建筑物的安全和舒适度以及其功能是否能充分发挥的关键因素。在实际的案例中,经常可以看到因为设计出错带来的各种建筑问题。本文阐述了民用建筑结构中的相关问题,分析在社会主义建设的新时期,民用建筑结构在设计方面的新要求,最终从运用钢结构、个性化设计和局部设计等几个方面对民用建筑的结构设计进行了讨论,并且对设计中存在的问题进行了深入的分析。就建筑结构设计的概念及基本内容进行了简要的阐述。
一、新时代对民用建筑结构设计的新要求及基本内容
民用建筑指的是将居住作为主要目标的建筑,在结构设计的过程中具有复杂的环节和重大的责任,会对人民的日常生活产生很大的影响,随着我国城市化水平的不断增加,对结构设计的需求也不断增加,民用建筑和其它的建筑不同,将居住作为主要的目的,因此,对厨卫面积、采光和通风等有很高的需求。随着社会对环境保护和绿色建筑的日益重视,在设计民用建筑结构的过程中,应该增加环境保护的理念,将环境适用和经济安全作为设计的指导性理念,对整体的概念设计进行把握。
结构设计就是使用结构的语言形式来表达出设计者(设计专业技术人员)的设计理念。而所谓的结构语言就是指一种提炼出的结构元素。这个结构元素包含了很多方面,有墙、柱、梁、板以及楼梯等等。通过这些结构元素的运用来组成建筑物的一个结构体系以及承重体系等。简要的说,结构设计也分为基础设计、上部结构设计以及下部结构设计。
建筑结构中的基本内容又包括两个方面,一是结构设计的程序。在一个建筑的设计中,除了结构设计以外,还有给排水设计以及暖气通风设计、电气设计等等。无论是哪个部分的设计都要求具备美观性、功能性以及经济性和环保性的特征。建筑物要想有效的发挥其功能,就必须在建筑结构设计上格外注意,因为这也是保证建筑物质量的一个基础;二是结构设计的要求。对于建筑物结构设计的计算要求对构件在正常状态和极限承载能力的状态下进行计算。例如疲劳强度的验算等。如果有多种的作用力同时发生在构件上,那么必须对构件在各种作用力下的效应进行仔细的分析,将最不利的组合考虑进去。对于抗震的设计也是非常重要的,我国对于抗震设防的烈度一般在六到九度,还可以根据建筑物所在地区的不同以及建筑物的结构类型和高度等实际情况采取不同的抗震等级标准。而抗震等级不同,那么在计算和构件等方面的要求也就有所不同。
二、民用建筑结构设计中存在的问题
在我国民用建筑结构设计中存在着设计不合理的现象,一些设计将底层设计为很大的空间,没有抗震墙,最终使结构体系不完善,有很大的安全隐患,没有明确的传力,在一些抗震分类当中,选择了不合适的抗震场地,最终导致了整个设计结构的错误,在一些混凝土配件之中,存在着配筋率不合格的现象,计算书和结构设计不一致,使结构强度降低,存在着安全隐患。在设计的过程中,一些设计人员偷工减料,设计的十分粗糙和简单,在施工图之中应该使用的大样图、系统图存在着漏洞,不能对工程的整体面貌进行反映,在设计之中没有对消防、耐火等级、安全等级、工程类别和设计依据等进行明确的交代和标明。
1.部分结构设计不够科学合理。一部分的结构设计存在较大的安全隐患,没有按照我国的建筑抗震设计的相关规定执行。有些建筑的底层需要设计成一个较大的空间,因而缺少抗震墙,并且上部与底部的抗震墙也没有对齐,使得其结构体系不合规范,不符合力学原理。更有甚者,在设计中将抗震和场地的分类搞错,致使整体的结构设计都出现错误。对于一些类似悬挑构件的混凝土构件,最小配筋率都不符合规定,甚至相差一半或者一半都不到。在计算荷载取值时不按照规定来确定的现象比较严重,而且一些结构设计的计算书明显与其不符,计算结果远大于其结构强度,使得建筑物存在较大的质量威胁。
【关键词】给排水设计;高层建筑
相对于低层建筑来说,高层建筑的高度大、层数多、振动源多,排水量和用水量都比较大,也给建筑的给排水设计提出了更高的要求。必须结合高层建筑的特点给出对应的给排水设计,从而提高给排水系统的质量,同时也为给排水系统施工奠定良好的基础。
1 高层建筑给排水设计的特点
由于建筑高度和层数的增加高层建筑的给排水设计有着以下几个重要特点:(1)静水压力大,所以管道和配件的压力更大,影响系统的安全性,同时也增加了系统设计的难度;(2)引发火灾因素更复杂,高层建筑的结构和功能更加的复杂导致更容易着火,对消防防水系统的稳定性、安全性有了更高的要求,从而满足各类消防需求;(3)给排水量大,用水人数的增加,且瞬时给排水量大大增加,一旦发生给排水系统故障严重影响居民生活质量,必须提高给排水系统的可靠性,通过结构设计减少堵塞、泄露等的发生;(4)对防震和防噪声要求更高,给排水系统的管线和设备会造成一定的噪声,必须注重防噪声设计。
2 高层建筑给排水设计重点分析
2.1 生活给水系统
由于供水高度的增加,仅通过室外管网压力无法满足高层用户的水压要求。设计中一般要使用增压设备,从而增加水压。如果给水系统不采用竖向分区设计,也会增加底层管道和设备的压力,所以给水系统的整体设计思路为分区域供水。
2.2 生活热水系统
热水供应是较为薄弱的环节,随着热供应工程的发展热水供应得到一定发展。水加热方式有直接和间接两种,按照供应方式不同可分为集中供应和局部供应,要结合建筑的实际应用选择合适的生活热水系统。同时在热水供应中还需要注意几个方面的问题:(1)水垢问题,常见的应对方法是软化,降低水的硬度。但是软化的成本较高,且管理和运行较为复杂。另外还能通过温度控制来降低水垢,一般水温控制在40℃~60℃最佳。也可应用磁水器来降低水垢硬度,松软并打散后排出;(2)热水循环中热水泵的承压问题,底层热水泵的压力较大,对强度和密封性要求更高,一般需要专门订货提高强度和密封性;(3)排气问题,由于加热处于设备的底部所以供水中随着水中压力的减少会减少气体的溶解度,导致气体逐渐的析出,所以热水系统也需要注意排气。特别是上行下给式的系统中,气体在顶部的聚集还能够影响水循环,所以必须在顶部设置排气装置,且热水管道严禁设置成凹凸形,且横管有不低于0.003的坡度;(4)体积膨胀问题,由于水温的影响会导致管道和设备出现热胀冷缩,所以必须设置释压安全阀和膨胀管来减少热胀冷缩带来的问题,保持压力系统的平衡和稳定。
2.3 消防给水系统
消防问题对给排水设计提出了更多要求,主要表现在两个方面:(1)消防栓给水系统,建筑的消防系统设计是给排水设计的重要组成部分。而消防栓给水系统对于扑灭火灾早期有重要的价值,且为了提高系统的应用性常需要用稳压泵来保持较高的水压。并能够提供小口径的自救水枪方便非消防专业人士使用,提高建筑的安全设计。为了有效的提升消防栓的出水量和水压,可在分区内设置多出口水泵、减压阀、稳压阀等,保障灭火系统的可靠性、并通过加强设备用泵和工作泵的自动切换保障发生火灾是灭火装置能正常投入使用;(2)自动喷水灭火系统,近几年我国建筑的消防给水系统也逐渐的向自动喷水转换,通过传感器和报警装置提高对火灾的预防能力。
3 给排水设计的优化
对于给水系统可通过共用吸水管和分建水池来降低建筑投资成本并提升建筑面积的利用率。为减少生活污水的处理,可以把消防贮水和建筑贮水分开单独设置。而消防泵排水能够直接回到消防贮水池中,利用储水来减少能量消耗。类似的雨水排放和生活污水排放也可分开,并对较为严重的污水做处理后排放。在实际施工中,设备房常需要设置到不规则地段,从而保障地下室内车库的空间利用。对于管道铺设来说,尽量保障管道不变形的情况下用最短的距离排出污水。管道之间、管道与墙体之间均预留一定的距离。排出管端和排水立管必须设置弯头,一般要求弯曲半径不低于管径4倍的直角弯头。另外在设计中还要综合考虑管线的管卡、外径、内径、配件等的尺寸和规范,提高设计规范,优化设计过程。
4 结语
总之飞速发展的建筑业给给排水设计提出了更高的标准,本文结合高层建筑的特点对其给排水设计进行了分析,结合设计的重点进行了讨论,为高层建筑的给排水设计提供了参考。
参考文献:
[1]袁宝军. 高层建筑给水排水工程水力计算及优化设计的研究及探讨[D].合肥工业大学,2003.101-102.
[2]梁志君. 南宁九洲国际大厦给排水设计及绿色建筑技术应用[D].华南理工大学,2012.56-58.
[3]黄玉珠. 建筑给水排水工程设计标准体系及应用研究[D].华南理工大学,2012.49-51.
Abstract :Construction quality and safety of the fundamental guarantee for the design of the building structure, therefore, must be filed on the design of building structures link attached great importance to the practice which should be strictly carried out according to relevant design standards and design specifications, a scientific and rigorous manner.treatment, in order to fully ensure construction quality and safety, thus achieving the purpose of ensuring people's lives and property safety. This article discusses in detail many of the basic requirements for the design of building structures, and conducted in-depth inquiry, and the design of the building structure to have a positive role on the future of the building structure design.
Keywords: building structure; security; design methods; requirements...
中图分类号:TU198文献标识码: A 文章编号:
1.建筑工程中框架结构构造
某单位工程是五层的框架结构,设防了六度抗震,并具备框架四级的抗震等级和二级的耐火等级,该单位工程处某小区旁,建筑面积拥有1718m2,其总长是27.84m,总宽度是16.44m,总占地面积是457.69m2。
施工条件:该建筑工程还不是该市一级企业。但具备完善技术装备,施工器具也可以按照需求选择,施工所需劳动力可用民工解决,单位可提供技术人员。
自然条件:该工程项目处在市区,其中地计算是由亚粘土和人工填土构成,人工填土成地基表层、亚粘土成持力层。拟定建筑物具备完善给排水管网,且在拟建工程地方设置了接口,另外取土和卸土都处在施工场地之外,距离5千米。在夏季月的平均温度是32度,在冬季月的平均温度是6度,雨季持续3到6个月,每月平均降雨量为200到40毫米,最大风力是6级,主导风向是南风。
技术经济相关文件:在施工现场旁有着纵横道路,因此场地符合施工需求,拟建房屋旁能够搭建临时设备符合了施工要求,另外机械、构建和施工材料能够直接搬运去现场,建筑材料能在本市区购买,工程用包料包工方式承包,承建该工程建筑的公司拥有预制厂,能够承担该工程所需预制构件生产。
2.建筑工程中框架结构设计
建筑工程中框架结构设计是在总体规划基础上按照任务书要求全方位考虑建筑艺术、建筑经济、材料设备、结构施工、使用功能和基地环境等问题,从而设计出既具艺术性、又具科学性的生活和生产环境。
本工程结构设计特点是:设防六度抗震,并要具备框架四级的抗震等级和二级的耐火等级,结构构件其主筋保护层的厚度是框架为30mm,板是20mm,基础是40mm。构造筑起混凝土等级是C20,其余的构件混凝土全部为C25等级,框架梁柱其纵向钢筋锚固的长度是40d,搭接长度是30d,分框架梁低的纵筋锚固的长度是25d。砌砖用M5混合砂浆,砌体采取Mu10烧结砖。下面就框架结构设计作主要阐述。
2.1框架柱设计
框架柱设计要符合以下要求:(1)设计柱网要符合建筑功能要求,对于旅馆和住宅等建筑,设计柱网时要和建筑隔墙相适应,通常情况下,为尽量降低柱网对建筑其使用功能作用,一般柱子设计在纵横墙的交叉点上;(2)设计柱网时要满足合理结构受力、明确传力体系、间距要适中、整齐、规则等要求,框架结构承受竖向的载力时还需承载水平载力,同时只能承受来自自身平面水平力,所以设置框架时应处在建筑物两个主轴的方向。另外,柱网尺寸还承受梁跨度约束,梁跨度一般为6到9米;(3)设计柱网时要确保便利性,在设计结构时要充分考虑到施工便利性,尽量降低项目造价,提高施工速度。另外设计时还需考虑构件尺寸标准化和模数化,缩减构件规格,设计柱网要使板、梁规则、简单。
2.2梁格设计
梁格设计按照楼面不同竖向负荷传送路线可以分为:纵向结构承重、横向结构承重和纵横向结构承重三种。(1)纵向结构承重方案主要设计是在横向设计好连系梁,在纵向设计好结构承重梁。纵向结构承重方案缺点建筑横向的抗侧刚度比较弱,一般在建筑进深较小且是大开间柱网的情况下使用,该方案由于受力不好,在设计中很少使用;(2)横向结构承重方案是在纵向设计好连系梁,在横向设计好结构承重梁。横向结构的主框架梁是沿着横向设计并处于建筑短向,拥有较少跨数,当加大梁截面时将有利于建筑物横向抗侧其刚度的提高,对于纵向由于拥有较多跨数,因此刚度也大,所以该种设计会使横向和纵向两方向刚度逐步接近,结构受力也更加合理,所以建筑框架设计时应优先考虑该设计方案;(3)纵横向结构承重方案是指在横向和竖向都设计结构承重梁用来承受楼面的载力,该种设计方案具备整体性能好优势,框架柱都是双向偏心的受压构件、是空空受力系统,也被称作空间框架结构并被广泛采用。
2.3框架结构的选择高度设计
据调查大量震害及项目设计经验得出为满足既经济实惠又安全可靠要求,高层和多层由钢筋混凝土构成的建筑其高度不可过高。当处在水平负荷压力下时,框架弯矩和变形程度在很大程度上与框架层数相关,随着框架层数的增多,水平位移距离也越大,与此同时,框架内力也跟着在快速增长,当层数达到某一数值时,竖向负荷产生内力将远远小于由水平负荷产生内力,此时竖向负荷将对设计失去控制作用,水平负荷将对设计起到控制作用,建筑中框架结构优越性将被掩盖。从强度角度上看,建筑高度和层数的不断增加,虽然竖向负荷及水平负荷产生内力都在相应增加,但是水平负荷产生内力增加速度却更快,所以当建筑程度到达某一数值时,框架内会产生相当大的内力。从刚度角度上看,当建筑高度不断增加后,宽高比就不断缩减,水平负荷作用下,建筑框架结构就具备较大柔性,建筑层间水平位移成为了主要控制元素。所以,在建筑层数相对较高时,为负荷刚度和强度要求,就必须增加框架下方几层柱、梁截面尺寸,但是也务必会带来不经济与不合理。
2.4框架结构的抗震级数设计
在相同地震强度下,对于不同类型结构钢筋混凝土建筑都有着不同抗震要求。在建筑抗震的设计规范中明确指出建筑抗震级数设计是按照建筑高度、建筑结构类型和建筑设防烈度将框架抗震墙和框架结构划分成一到四四格等级抗震级数,同时还要求不同抗震级数结构要满足需要结构措施和结构计算。
2.5规则与不规则结构设计
设计抗震级数时,假如未将不规则结构中存在问题进行妥善处理就会对建筑产生有害影响,有时甚至会导致严重后果。因此,对于不规则结构存在的不利位置,为在抗震设计里区别对待,有效采取措施,提高建筑抗震能力,设计时要掌握区别规则和不规则结构方法,
综上所述,建筑工程中框架结构设计作为建筑工程项目重要组成部分,它不仅是结构设计中的基础设计,还是建筑工程中结构设计的重要形式。建筑框架结构中的多层结构不仅具备整体性好、抗震性强、结构设计灵活、传力明确等优点,还被广泛运用到民用建筑和各类多层工业上。城市用地的高度紧张、人口的普遍密集以及商业竞争日益激烈都象征着高层建筑的不断发展和出现。
【参考文献】
[1]李新杰.建筑框架结构设计方法探究[J].中国科技博览,2011(20).
【关键词】土建结构;设计;问题与对策
土建行业一直以来就是国民经济发展的巨大推动力,土建结构的完善和改进,满足人们对土建物的质量要求的同时积极推动了国民经济的提高。然而,质量提升的幅度一直无法达到人们要求的进度,而且,土建行业在发展的过程中速度过快导致较多的问题和弊端,这就需要相关的专业工作人员继续研究以推动土建行业整体的发展。
1、土建结构设计的基本内容
1.1土建结构设计程序。在进行土建的设计方案工作时,要综合考虑多方面因素,结合实际情况和美观效果。在进行设计工作时,主要可以分为三阶段,第一阶段就是土建整体结构设计方案阶段,第二阶段就是施工数据计算准备阶段、最后就是方案施工阶段,这三阶段主要涉及的结构设计有电气系统、给排水系统、暖气通风系统等多个需进行设计的土建系统。在进行这些设计时,结合实际情况,保证质量和实用性的前提下,要注重外观、环保、土建美等多方面要求,并且要在全面掌握土建物数据和实地观察后在进行设计方案的工作,以确保方案的合理科学和可行性。
1.2土建结构的分类。土建物根据不同需求会有多种形态和不同点,因此相应的土建结构也就有所区别,而对不同的土建物进行划分的依据也就是不同土建物的诸多差别,主要划分依据有以下几方面:一,高度及层数差距。土建物分为单层、高层、多层和超高层四中;二,用途不同。主要分为两种,分别是民用和工业土建;三,土建材料不同。主要结构有砌体、钢筋、混合材料、木材和混凝土原料等;四,结构形态不同。相应区分开来的结构有剪力墙、排架、大路、筒体和框架等。土建结构的分类根据上述区别可以划分多种。
2、结构设计中缺陷分析
2.1结构设计图纸模糊粗略。在土建施工前的准备工作中,土建结构图纸的设计需要加倍注重。质量过关的设计图纸能够正确指导施工,细节和数据都较为清晰和详尽。然而,在实际的方案设计中,往往无法达到要求标准,例如细节标注不明,相关数据给予的不够精确,相关图表不够详尽,这些可能导致施工人员无法准确判断施工材料的尺度标准,无法全面把握设计图纸所表达的意义,从而导致诸多施工事故的发生,甚至影响整个土建最后的质量问题。
2.2土建基础选型不合理。土建地基是承载整个土建的根本,是整个土建项目的基础和要点之一,必须着重对待处理。尤其是进行地基基坑选择时,必须要综合考虑多方面因素,例如当地土质、岩层、天气等因素,特别是地基的均匀沉降能力,要严格考察。然而,在现实中,这些问题往往无法被设计者重视,从而导致设计方案安全性的降低。
2.3浇砼楼板质量的影响。浇砼楼板质量好坏与否直接影响了土建整体质量的好坏。主要分为钢筋不合格和砼的质量不合格。砼的质量问题是因为现代的商品砼厂家,为了追求砼的可泵性,在其中添加了大量的水,这导致了砼的质量降低许多,从而导致开裂情况的发生。而对于楼板钢筋存在的问题,主要是由于在浇砼的过程中被不小心破坏了,这直接导致了在浇砼的楼板凝固之后,一些钢筋直接到外面,还有的则是出现倒伏的情况。
2.4地下室外墙存在安全隐患。地下室外墙的可靠对于土建物的安全也起着至关重要的作用,它在结构设计中属于非常重要的一部分,对外墙的厚度防水性等等都有非常严格的要求,但是即便提高了关注程度,在实际的施工过程中依然经常出现意外。一些工作人员在设计中并没有能够很好地意识到外墙的重要程度,没有对外墙的施工要求进行了解,一味地追求完成工程,但是却忽略了工程的质量影响。
2.5含钢量降低。在当前竞争激烈的土建市场,许多企业为了降低成本、提高收益,在土建设计工作时会要求减少钢筋的用量。众所周知,钢筋就像土建物的筋脉般必不可少,减少必要用量会危机土建物安全,存在豆腐渣工程的嫌疑和问题。
3、土建结构设计的问题对策
3.1图纸设计尽量详细。土建图纸是非常重要的施工依据,在土建结构图纸的绘制过程中,设计人员一定要严格按照图纸绘制规范进行,采用标准的图集,对于图纸的绘制,应当是越详细越好,对于土建物比较重要的地方,更要提高注意。在图纸初步绘制完成后,设计者一定要对其进行严格的审查,确保图纸的准确无误。一份详细清晰的图纸不仅可以使工程的施工进度加快,另一方面也减少了土建错误情况的发生。
3.2基础选型科学。土建的基础选型是整个土建以后施工的大标准和主要方向,科学、合理的基础选型能够保证土建物的安全和质量,因此设计人员在选型时必须要综合多方面因素,例如当地的地理环境,气候条件,地质岩层活动以及季节风雪等。
3.3浇砼楼板质量的提高。在解决浇砼楼板的质量问题时,要考虑多方面因素,主要从以下两方面入手:一是跟生产供商厂家协商,让他们提高供给砼的质量,但是这种方式,往往无法实现,原因是供给商提供的混凝土是在运往施工地的路途中凝固导致的石灰和水所占比例较大,而非自身产品质量问题,所以很难达成协商。二就是施工时工作人员自己加工,调和石灰和水的比例,使其达到要求标准这样也能够满足施工的材料要求。
3.4地下室外墙设计更合理。地下室的外墙设计时整个土建设计上的一个难点和重点之一,其直接影响整个土建物质量,进行设计工作时必须综合考虑多方面因素而且要对土质进行实地勘探,以此来设计墙体厚度和长度。另外,在设计墙体混凝土的强度时,要适量、适度,不能过大或过小,否则会导致崩裂和坍塌事故的发生。要加强墙体的施工管理,以此保证质量。
3.5遵守设计规范。当上级对设计工作者提出一些设计要求时,要根据实际情况给予取舍,不能因为是上级要求,而不顾设计质量一味以满足其要求为标准。例如上级当前许多土建企业都要求减少土建设计中的钢筋用量,此时就需要根据实际情况而定,以确保设计质量。另外,土建企业的设计部门要加强管理和监督,以保障土建设计的质量。
4、总结
在整个土建项目中,土建结构的完美设计无疑能够保障土建物的安全和质量,其实整个土建过程最重要的环节之一。所以,在进行设计工作时,要求工作者能够结合实际,发挥创新精神,设计出更好的方案图纸。另外,对相关设计者的专业素质和责任心要有更高的要求,要遵循规范、合理以及精准的工作原则来解决相关问题。
参考文献
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