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建筑结构工程论文范文1
钢筋工程是高层建筑主体结构施工中的重要组成部分,对建筑结构的稳定性有很重要的影响。只有在钢筋选购、加工、存放、安装等环节中确保其质量,才能为建筑主体结构施工提供便利,确保建筑主体结构施工的质量。对于钢筋加工、存放阶段,第一,需要确保钢筋原材料的质量,做好钢筋原材料的验收工作。在进场过程中,对其产品合格证、型号、强度等进行严格的检查,避免不合格或不符合工程施工要求的钢筋材料进场;钢筋的存放必须整齐,同时由于钢筋具有容易生锈的问题,需要做好必要的防锈保护措施。在钢筋的加工方面,应该结合工程施工图纸的具体要求,根据工程设计的结构形状等进行加工。同时将加工好的钢筋配件进行合理存放,并做好相应的防护措施。对于钢筋安装,第一需要将安装过程中必备的工具准备妥当,然后合理配置施工人员,做好技术交底。同时加强对钢筋安装人员的培训,使其严格按照钢筋安装规范进行操作。对一些柱梁交叉处钢筋纵横交错及其他钢筋较多的柱筋应分组编号,以防混淆。对一些斜柱、异形柱,柱钢筋应用钢管支架对钢筋进行临时固定。对于规格大于22mm的应采用机械连接。总之钢筋工程务必保证其级别、规格、数量、长度、间距、锚固长度及保护层厚度符合要求。
2混凝土工程
高层建筑混凝土主体结构施工具有配筋多、体积大、结构复杂等特点,同时对施工技术具有较高的要求。在混凝土主体结构施工过程中,不仅需要控制施工材料的质量,在施工过程中还需要控制施工温度,严格按照相关的规范进行混凝土的配置、运输、浇筑、振捣、养护等,避免混凝土结构强度受到影响。作为一种水硬性材料,混凝土工程施工中必须进行适当的养护,可以说养护施工是混凝土质量的有效保障措施。进行混凝土养护,主要是为了在混凝土硬化期间,防止其表面的水分过渡流失,影响混凝土结构稳定性、强度,避免其表面出现裂缝。现阶段,混凝土工程养护施工中一般利用新型的养护工艺,即加入养护剂。利用养护剂能够有效的隔离空气与混凝土表面直接接触,避免水分流失,确保混凝土内部水化反应的进行。当然,在进行混凝土养护过程中,应该对养护的时间进行严格控制,对于大体积凝胶材料混凝土来说,其养护时间一般不能少于14天,同时也应该根据实际的情况,如天气、温度等进行具体考虑。对于大体积混凝土来说,其表面水分流失快,需要在其表面用一层塑料薄膜进行养护,及时调整混凝土内外温度差,确保混凝土的强度。目前,在我国高层/超高层混凝土结构中,C40-C60及混凝土应用已较为普遍,采用高强混凝土可以减少构件截面尺寸,增加有效使用空间,降低自重,节省材料费用。另外,高强混凝土流动性不佳,使泵送难度加大,促进了混凝土技术的进步,国内的泵送混凝土主要采用掺粉煤灰和化学外加剂。
3垂直运输
在高层建筑工程施工过程中,涉及的垂直运输作业很多,并且运输量一般较大,给指挥工作增加了难度,施工人员的安全防护工作尤为重要。所以,在垂直运输过程中,需要选择合理的运输机械,如施工电梯、塔式起重机、输送泵等等,这样才能确保垂直运输的安全,提高工程运输的经济效益。
4总结
建筑结构工程论文范文2
关键词:建筑工程;混凝土;结构设计
近年来,随着我国城镇化发展的深入推进,建筑需求量越来越多。在现代建筑工程施工过程中,混凝土结构是普遍使用的一种结构形式。这种结构具有承载力强、耐久性好、刚度大、耐火性高、安全性高等特点,同时在施工过程中施工成本较低,得到了广泛的应用。在实际中,为了确保建筑混凝土结构的施工质量,实现建筑工程的各项功能,必须对混凝土结构设计中可能存在的问题进行严格的管控,合理分析,并制定相应的解决对策,为建筑工程施工质量的提高打下良好基础。
1建筑工程混凝土结构设计中的不足
1.1地基与基础设计中的问题
在混凝土结构设计中,天然地基独立基础有时因为持力层土层分布不均匀,使基础坐落在软硬不均的土层上,相邻基础沉降差过大,导致基础变形过大;由于地下室在提高建筑稳定性、地基承载力、减少地震破坏以及解决建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此,在很多建筑工程中,经常会设置地下室。当建筑选址在山地上时,由于原始地貌水位较低,设计过程中往往会忽视建筑工程竣工后由于回填土体毛细现象,导致地下室底板及外墙承载力不足,出现墙体裂缝和底板涌水现象,给工程项目带来难以解决的问题和损失。
1.2混凝土上部结构设计中的问题
在混凝土结构上部设计时,还存在一些问题,框架结构中抗震设防防线较少;因梁跨度大,梁截面高度就大,而框架柱截面较小,导致强梁弱柱情况出现;框架—剪力墙和剪力墙结构中,剪力墙布置不均匀,出现单肢剪力墙刚度过大,应力集中,连梁刚度过强等;高层结构中忽视零应力区等现象。这样类似问题出现,会给建筑结构的安全带来隐患。
2混凝土结构设计不足的应对策略
2.1混凝土结构地基与基础设计
在实际工程中,采用天然地基基础形式时,要么基础情况非常好,地基承载力非常高;要么上部荷载较小,楼层数较低,对地基承载力要求也较低,采用天然地基可以使工期短、造价低。但无论如何都要满足地基的强度和变形要求。根据地基基础设计规范的规定,地基承载力特征值低于130kPa、相邻建筑物距离过近可能导致发生倾斜、建筑物附近堆载过大等都应进行变形验算。当基础处于软硬不均的持力层土层上时,要采用褥垫层以调整不均匀沉降。根据具体情况,进行厚度约为500~600mm的换填,并进行分层碾压夯实。采用锥形独立基础时,斜面坡度小于1:3,混凝土能够振捣密实,保证基础强度和高度的要求。在对基础间拉梁设计时,要充分考虑梁上土的重量和柱底荷载拉力的作用,适当的增加配筋,从而保证基础的整体刚度。对于地下室工程,宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。当处于不利地段时,应采取相应措施。充分考虑各个构件所承受的荷载,尤其是水浮力,回填土后水的压力会升高。底板的浮力会加大,墙体的水平压力也会增高。针对这样的问题,在建筑使用功能允许的情况下,应将底板和地下室外墙尽量分隔成小跨,以减小压力对底板和外墙的影响,减少开裂情况的发生。同时,可以提高垫层混凝土强度等级,厚度也不小于100mm。
2.2混凝土结构上部设计
上部设计中,宜设置多道防线。(1)对整体建筑的抗震要求进行全面考虑,也就是重视概念设计。抗震设计宜采用平面布置基本均匀,竖向刚度无明显变形、承载力无明显突变的结构体系,不应采用严重不规则结构。因此应选择合理的抗震结构体系和构件截面尺寸以及合适的配筋方式,确保竖向构件有足够的延性,增大构件的塑性变形能力。框剪结构和剪力墙结构设计时,剪力墙应沿着纵横两个方向,布置在建筑周边、电梯间、楼梯间及荷载较大的位置,墙体间距满足规范,同时单片剪力墙的水平剪力不能高于结构底部总水平剪力的30%。在设计第二道防线时,要对剪力墙连梁的跨高比进行严格控制。实践表明,剪力墙连梁跨高比为5时,各项性能是最好的。(2)在进行剪力墙梁、柱设计时,应该坚持强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的原则。此外,对于中震程度建筑混凝土结构,需要考虑第一级别剪力墙,墙肢数量最少要保持4肢。当第一级别的剪力墙进入塑性阶段后,需要在级别较小的剪力墙进行多道设防,避免建筑在震动下过度变形,从而对级别小的剪力墙造成危害。在上部结构设计中,设计者应有选择的将纵横两片剪力墙连接在一起,在遇到中震或者大震时,剪力墙开裂会达到耗能的作用,这样就保持了建筑延性破坏,确保了建筑整体性能不损坏,真正做到小震不坏、中震可修、大震不倒,以保证人民生命财产的安全。
3结束语
在新时期下,不管是业主,还是建设单位都对建筑工程的整体质量有很高的要求,即使是墙体开裂都会对人的心理带来不好的影响。因此结构设计时必须根据具体情况,认真、仔细的对混凝土结构进行设计,并反复审查,发现问题后及时解决,不断优化混凝土结构设计方案,从而促进建筑工程施工质量的提升,为整个建筑工程各项功能的实现提供保障。
作者:毛亚凤 单位:昆明理工大学
参考文献:
[1]张立军.论房屋建筑混凝土施工技术[J].工程技术研究,2017,(2):73+75.
[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技术与质量管理[J].住宅与房地产,2015,(28):53+57.
建筑结构工程论文范文3
1.1钢结构设计防腐方面的问题及对策
钢材受自然因素影响较大,一旦长时间暴露在室外环境中,就极易被锈蚀,不仅钢材的外观会深受影响,钢材的质量也会大打折扣。因此,在钢结构建筑设计中钢材防腐问题也是必须引起高度重视。当前,钢结构建筑设计中对于防腐方面问题的解决方法通常是采用涂抹防腐涂料的措施。设计人员会根据钢结构建筑的要求选用合适的防腐涂料,并要求施工人员在施工中严格按照相关要求规范进行操作。此外,对于钢结构构件也有不同的要求,例如有的构件在出厂前需要涂刷一层底漆。在钢材上涂抹防腐涂料就目前来看是最为有效的防腐措施。但是这样做只是基础性的防腐,因而为了提高钢结构的防腐效果,就必须选用耐候钢作为钢结构建筑的首选材料,并利用热浸镀锌技术对其进行处理,利用镀层,达到保护钢结构不被腐蚀,尤其是应加强有机涂料配套技术的应用,以及阴极保护技术的应用,才能更好地确保其防腐性能得到有效的提升。
1.2钢结构设计在物理方面的问题及对策
1.2.1噪声问题及对策
噪声问题是现代建筑中最为常见的问题之一,且一直没有得到彻底的解决。怎样有效降低噪声已经成为当前建筑学中的重要研究课题之一。人类耳朵能够听到许多种声音,而这些声音又大致能够分为两类,一类是无害悦耳的声音,例如音乐声、鸟鸣声等;另一类则是有害的噪声,例如各种机械发出的轰鸣声,刺耳的喇叭声等。一般情况下,建筑使用功能的不同对隔音的效果要求也不同,例如大型商场建筑,其隔音效果要求较低;寻求安静的住宅建筑隔音效果要求就较高,这就需要设计人员根据建筑使用功能以及隔音效果的不同要求进行专门的设计。在钢结构建筑设计中所采用的隔音措施主要有:使用隔声门、隔声窗,并在建筑或需隔音的房间外墙上使用隔声性能较好的材料。根据建筑使用功能的不同,其对吸音的效果要求也不相同。例如音乐厅类型的建筑,其主要使用功能就是让人类的耳朵吸收发出的音乐声,所以在音乐厅类型的建筑中通常会在顶棚增加反射板用来反射声音,若是音乐厅中的声音无法反射,那么人类的耳朵所听到的声音就会有缺失,甚至是听不到声音。当前,解决吸音问题的主要措施有两种:第一种是科学的设计吸声结构,例如孔石膏板吊顶。第二种是采用先进的吸声材料,例如玻璃、岩棉等吸声性能较好的材料。
2建筑工程中钢结构设计的稳定性与设计要点
2.1建筑工程中钢结构稳定设计的特点
建筑工程中钢结构稳定设计的特点主要表现为:第一,钢结构的多样性。建筑工程中钢结构设计方面的问题直接影响着钢结构的稳定性,特别是承荷载力大的钢结构部位,在进行这类钢结构部位设计时必须进行多方面的考虑,并对钢结构的稳定性进行认真分析、探究。第二,钢结构的整体性。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体,任何一个构件所具有的作用都是不容忽视的,若是当任意一个构件出现问题,例如失稳、变形等情况,那么必定会对其他构件造成影响,最终导致钢结构整体稳定性出现问题。
2.2钢结构稳定性的计算方法
(1)整体刚度计算。在现行的钢结构计算规范中,通用的计算方法是轴心压杆稳定计算方法,其主要采用是折减系数方法和临界压力求解法。其中,临界压力由欧拉公式给出。(2)整体稳定性分析。钢结构建筑是由多种构件共同组成的一个整体,其整体稳定性受各种构件的制约较大,各构件之间是否具有良好的稳定性,是确保钢结构整体稳定性的前提基础。所以,应对其整体稳定性进行分析。(3)其他特点的稳定计算。钢结构的各种组成构件又能分为两大类,为弹性构件和柔性构件,因而,在进行钢结构稳定性时应重视这一特点。由于柔性构件容易发生变形,进而导致钢结构内部也发生变化,最终对钢结构整体稳定性产生严重的影响,所以,必须重视柔性构件的分析。
2.3钢结构稳定性的分析方法
(1)静力法。静力法的分析原理是结合已经出现了微小变形后的一些结构受力的条件,并根据这些条件来建立相对平衡的微分方程。通过建立的微分方程仔细的计算出构件受力的临界相关荷载。在实际中应用静力法构件平衡微分方程时,应遵循相关设定,具体表现为:直杆构件应该为截面,其压力应始终遵循之前的轴线进行作用。(2)动力法。当钢结构的结构体系处于平衡状态下时,若是受到一定的干扰,那么整个结构体系就会产生振动,这时应采用动力法对钢结构的稳定性进行分析。钢结构整体稳定性与其所承受的荷载有着密切关联,在钢结构出现变形以及钢结构振动加速时,这种联系更加紧密。若是钢结构所承受的荷载值低于钢结构自身稳定性的极限荷载值时,会出现加速度和之前的钢结构变形的具体方向相反的状况。(3)能量法。若是在实际应用中钢结构载着保守力并且已经具备结构变形的相关受力条件,那么就能以此条件构建总体势能。如果要计算钢结构的总体势能,则必须满足一个前提条件,即钢结构处于相对平衡的状态下。
3结语
建筑结构工程论文范文4
【关键词】地下建筑,抗浮技术,措施探讨
中图分类号:TU198文献标识码: A 文章编号:
一.前言
随着城市和建设进程逐步加快,各种地下建筑逐渐出现,这些建筑在进行设计施工和正常的运行中,由于一直基本处于下下,很容易受到来自各种地下水的侵蚀,地下水对整个地下建筑有着十分重要的影响,因而,在建筑施工和竣工后的使用中,要做好各种抗浮措施,如此,可以更好的防止地下墙体发生裂缝或者是软化坍塌,对确保整个地下建筑的安全和工程质量有着十分重要的作用。
二.地下水对地下建筑的危害探究
1.地下水水位变化对建筑工程的危害。地下水的水位一般会受到降水,季节变化等因素的影响而产生水位的升降,地下水位的上升下降,会对整个建筑结构的设计产生极其消极的影响,。首先,当水位上升的时候,不仅仅会造成地震沙土液化速度加快,规模扩大,更会使得建筑结构下的岩土发生断裂,变形扭曲,滑坡,崩塌等多种地质灾害,严重降低了整个建筑结构中基础地基的承载能力,不利于整个建筑结构的稳定,不利于整个建筑结构抗震性能的增强。其次,地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。最后,地下水的冻胀也会对建筑结构的设计产生消极影响,主要表现在,当冻胀的地下水升温使得水浸湿和软化岩土时候,会使得地基土质的强度会大幅度降低,使得建筑物的沉降幅度变大,地基容易发生很大幅度的变形,造成建筑结构的稳定性差。
2.地下水会对建筑物的建筑构件造成很大的侵蚀性。地下水会对建筑构件中的混泥土,可溶性石材,和建筑主体中的管道,金属构件等造成很大的腐蚀和侵蚀,不仅仅会加快各种构件的老化,寿命缩短,更大幅度降低了整个建筑结构的稳定性和刚度。
3.地下水的水力状态容易发生改变,会使得在饱和的砂型土质的建筑结构设计变得更为艰难。当水力发生变化时候,土质的效应力大幅度降低,容易形成流砂,使得建筑结构下的土体发展流动,造成地表地基的坍塌,威胁建筑结构的稳定。
三.地下水对地下建筑结构设计的受力影响
1,地下水对地基基础设计中应力计算的影响
在地下建筑结构设计中,最关键是要确保地基的稳定,进行地基设计时候,首先要做到的就是要精确计算出自重应力和附加应力。在计算地基任意深度的自应重力时候,要以地下水位为分界线,地下水上面的土质,一般采用的是土质的自重应力。如果地基位于地下水的下面,那么,地基在水下的砂性土需要综合考虑到地下水的浮力作用。如果还是粘性土质则变得更为复杂,需要根据不同的情况而定,一般认为,如果在地下水下面的粘性土质的液性指数不小于零,那么,此时土质会是一种流动的状态,每个土质颗粒之间有很多自水,这种情况下,土体便受到了地下水的浮力作用。因此,在进行地下水位之下的自重应力的时候,要根据实际情况,综合考虑,分析确定是否需要将地下水的浮力纳入其中。如果液性指数在零之下,那么土质会保持在固体的状态,土质就不会受到地下水的浮力,在实践操作中,一般都会按照不利的状态来进行综合考虑分析。
2.地下水对天然地基承载力的影响
在建筑结构地基的设计中,要做好天然地基承载力的计算,地下水对地基有着十分重要的影响作用,一般而言,都会表现在两个方面,其一,位于地下水位之下的土质,会很容易失去表观凝聚力,而这种凝聚力多半是由毛细管和弱结合水所形成的,当失去凝聚力的时候,会使得土质的凝聚力大幅度降低。其二,当受到地下水的浮力时候,土质将会很大程度的降低了自身的凝聚力,也因此会使得建筑结构设计中地基的的综合承载力变弱。在实际建筑结构设计中,都会假设地下水水位上下的土质强度都是一样的,只是单一的考虑到地下水的浮力对土质的承载力产生的影响,当建筑结构设计的地基持力层在地下水位下面,而且不具有透水性,那么,不管基底上层的土质是否具有透水性,都统一使用保护重度,当地基的持力层具有透水性的时候,可以将有效重度纳入范围。
五.抗浮设计方案与具体措施
除箱形基础和内部无柱的地下构筑物外,采用片筏基础的地下室的结构一般难以满足整体抗浮的刚度和强度要求,故将地下室划分为若干结构单元进行抗浮验算是合理的,抗浮设计需结合结构单元抗浮验算的结果选择或调整结构抗浮方案及措施。抗浮方案及措施有:
1.主体工程采用桩(挖孔桩除外)基础时,单层地下室或裙房地下室可用桩协助抗浮,因为受地下水变化的影响,该桩可能抗拔也有可能承压。
2.主体工程采用天然地基时,单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载(如覆土)抗浮,或将单层地下室和裙房及裙房地下室的结构处理成垂直荷载作用下的子框架结构支承于主体结构上,由主体结构协助抗浮。后者需修正原设计对应于子框架的梁柱内力与配筋和主体结构中支承子框架的节点的梁柱端的内力和配筋,修正的原则是取二次设计中承载力大的配筋和截面。主体结构离支承子框架节点较远的梁柱端内力受影响较小,一般可以不必修正。
3.抗浮锚桩协助抗浮。如图1,抗浮锚桩的结构设计方法基本上同锚杆,适用范围比较大。常用于大空间、大面积的单层地下室或裙房地下室及地下构筑物抗浮,当水压力较大时,用分布抗浮锚桩无梁地下室底板的方案易于设计且比较经济。
4.地下罐体的抗浮设计应注意其基础或基墩在地下水的影响下可能受压也可能受拉,要做两个方向受力的强度验算。
5.在必要时要做抗浮桩或抗浮锚桩的拨和压的双向受力验算,承压验算宜考虑桩土协同工作,桩主要起抗倾斜作用,注意抗浮验算单元应与协助抗浮的方案吻合,位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力,悬挑出室外的地下室底板可以适当考虑上面覆土的内摩擦角按倒梯形截面计算抗浮力,抗拔桩和抗浮锚尽量布置在柱、墙下或对称布置在柱下,共同形成基础梁的支座,可以使抗拔桩和抗浮锚桩的受力均匀。
如图2,当基础梁的刚度较小时,要避免跨中抗梁的内力计算,因基础梁的竖向位移刚度从柱下至跨中各点不相同,所以布置在基础梁跨中的抗拔桩和抗浮锚桩对基础梁跨中是新约束,应注意计算简图的处理,调整基础梁的配筋,工程地质勘查应考虑协助抗浮的抗拔桩和抗浮锚桩的布置方案对桩长的影响。
五.结束语
地下建筑的抗浮设计施工关系到整个建筑工程的后续施工,关系到整个建筑工程的工程进度,工程成本控制和工程质量的保证。加强地下水对建筑结构设计影响的研究,找出地下水浮力对地下室和建筑物结构施工设计的重要影响方式,和发生原因,有助于地下建筑结构设计的科学化和合理化。地下水是建筑结构设计中无可避免的载体,水压力和地下水的浮力都会优先于地基对建筑物的结构产生反力作用,因此,在建筑结构设计中,要对地下水这一最重要的影响因素做出深入研究,这是保护地基稳定的关键环节。同时,通过探究发现,地下水主要还是通过影响到建筑结构设计中的基础设计的受力,主要是建筑结构的自应重力和建筑结构的承载力,要从建筑结构设计中的抗浮力上面加以改善和修正,尽力保证建筑结构设计的合理性和科学性,保证工程的质量。
参考文献:
[1]杨建浩 王永裕 地下建筑的抗浮技术措施 [期刊论文] 《西部探矿工程》 -2004年1期
[2]杨方勤 段创峰 吴华柒 袁勇 上海长江隧道抗浮模型试验与理论研究 [期刊论文] 《地下空间与工程学报》 ISTIC PKU -2010年3期
[3]赖泽金 李涛 彭星新 地下建筑物的抗浮设计 [期刊论文] 《中国房地产业》 -2011年8期
[4]贾金青 陈进杰 大型地下建筑抗浮工程的设计与施工技术 [期刊论文] 《建筑技术》 ISTIC PKU -2002年5期
[5]黄学兵 地下建筑工程抗浮的探讨 [期刊论文] 《中华民居》 -2012年6期
建筑结构工程论文范文5
【关键词】地下水,建筑结构,设计,危害,探讨
中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
一,前言
在进行建筑结构设计中,地基设计是最为重要的部分,地基的稳定将直接关系到后续施工中整个建筑的工程质量。但是,在建筑结构设计中,会因为地质地貌的差异,土质,地下水的水位,升降情况等多个方面的影响,而使得建筑结构的设计变得更加艰难。地下水的浮力,压力会在建筑水位升降中,对整个建筑结构产生强大的反力作用。因此,在进行建筑结构设计中,要研究地下水的蕴藏情况,埋藏条件,存在情形和周围地质的关系,要重视地表水对施工的抗浮影响,潜水的工程抗浮,结构支撑于地基的抗倾稳定验算等的主要地下水等多方面的因素,探究地下水对建筑结构设计的危害,在此基础上做出科学合理的设计,对保证整个工程的顺利进行,保证施工的质量有着十分重要的意义。
二.建筑结构设计和地基基础设计简述
1.建筑结构设计概念和重要性
建筑结构设计就是在遵守建筑结构设计规范的基础上,在综合考虑到建筑功能,并对施工地点的地质水文条件做出准确勘探的条件下,对建筑结构的梁柱,地基等承重构件做出科学合理规划的过程。
2,建筑结构设计的重要意义
在我国,进行建筑结构设计时候,必须勘察其地质条件,据建筑的用途和地质条件,确定抗震等级,并综合考虑到各种建筑构件的科学组合,避免组合上的缺陷,同时,要对建筑结构构件的承载力和相关的极限状态做出验算,保证整个建筑结构的承载在极限范围内部。科学合理的建筑结构设计,不仅仅是后续施工的基础,更对整个工程有着十分重要的指导作用,将直接关系都工程的质量和成本控制。因此,找出影响建筑结构设计的因素,并作出科学合理的控制措施,是整个工程顺利进行的关键。
三,地下水对工程建筑的危害探究
1.地下水水位变化对建筑工程的危害
地下水的水位一般会受到降水,季节变化等因素的影响而产生水位的升降,地下水位的上升下降,会对整个建筑结构的设计产生极其消极的影响,。首先,当水位上升的时候,不仅仅会造成地震沙土液化速度加快,规模扩大,更会使得建筑结构下的岩土发生断裂,变形扭曲,滑坡,崩塌等多种地质灾害,严重降低了整个建筑结构中基础地基的承载能力,不利于整个建筑结构的稳定,不利于整个建筑结构抗震性能的增强。其次,地下水的过大下降,常常诱发地裂、地面沉降、地面塌陷等地质灾害以及地下水源枯竭、水质恶化等环境问题,对岩土体、建筑物的稳定性和人类自身的居住环境造成很大威胁。最后,地下水的冻胀也会对建筑结构的设计产生消极影响,主要表现在,当冻胀的地下水升温使得水浸湿和软化岩土时候,会使得地基土质的强度会大幅度降低,使得建筑物的沉降幅度变大,地基容易发生很大幅度的变形,造成建筑结构的稳定性差。
2.地下水会对建筑物的建筑构件造成很大的侵蚀性。地下水会对建筑构件中的混泥土,可溶性石材,和建筑主体中的管道,金属构件等造成很大的腐蚀和侵蚀,不仅仅会加快各种构件的老化,寿命缩短,更大幅度降低了整个建筑结构的稳定性和刚度。
3.地下水的水力状态容易发生改变,会使得在饱和的砂型土质的建筑结构设计变得更为艰难。当水力发生变化时候,土质的效应力大幅度降低,容易形成流砂,使得建筑结构下的土体发展流动,造成地表地基的坍塌,威胁建筑结构的稳定。
四,地下水对建筑结构设计的受力影响
1,地下水对地基基础设计中应力计算的影响
在建筑结构设计中,最关键是要确保地基的稳定,进行地基设计时候,首先要做到的就是要精确计算出自重应力和附加应力。在计算地基任意深度的自应重力时候,要以地下水位为分界线,地下水上面的土质,一般采用的是土质的自重应力。如果地基位于地下水的下面,那么,地基在水下的砂性土需要综合考虑到地下水的浮力作用。如果还是粘性土质则变得更为复杂,需要根据不同的情况而定,一般认为,如果在地下水下面的粘性土质的液性指数不小于零,那么,此时土质会是一种流动的状态,每个土质颗粒之间有很多自水,这种情况下,土体便受到了地下水的浮力作用。因此,在进行地下水位之下的自重应力的时候,要根据实际情况,综合考虑,分析确定是否需要将地下水的浮力纳入其中。如果液性指数在零之下,那么土质会保持在固体的状态,土质就不会受到地下水的浮力,在实践操作中,一般都会按照不利的状态来进行综合考虑分析。
2.地下水对天然地基承载力的影响
在建筑结构地基的设计中,要做好天然地基承载力的计算,地下水对地基有着十分重要的影响作用,一般而言,都会表现在两个方面,其一,位于地下水位之下的土质,会很容易失去表观凝聚力,而这种凝聚力多半是由毛细管和弱结合水所形成的,当失去凝聚力的时候,会使得土质的凝聚力大幅度降低。其二,当受到地下水的浮力时候,土质将会很大程度的降低了自身的凝聚力,也因此会使得建筑结构设计中地基的的综合承载力变弱。在实际建筑结构设计中,都会假设地下水水位上下的土质强度都是一样的,只是单一的考虑到地下水的浮力对土质的承载力产生的影响,当建筑结构设计的地基持力层在地下水位下面,而且不具有透水性,那么,不管基底上层的土质是否具有透水性,都统一使用保护重度,当地基的持力层具有透水性的时候,可以将有效重度纳入范围。
五,抗浮设计方案与具体措施
除箱形基础和内部无柱的地下构筑物外,采用片筏基础的地下室的结构一般难以满足整体抗浮的刚度和强度要求,故将地下室划分为若干结构单元进行抗浮验算是合理的,抗浮设计需结合结构单元抗浮验算的结果选择或调整结构抗浮方案及措施。抗浮方案及措施有:
1.主体工程采用桩(挖孑L桩除外)基础时,单层地下室或裙房地下室可用桩协助抗浮,因为受地下水变化的影响,该桩可能抗拔也有可能承压。
2.主体工程采用天然地基时,单层地下室或裙房地下室可采用加大恒载(如覆土)抗浮,或将单层地下室和裙房及裙房地下室的结构处理成垂直荷载作用下的子框架结构支承于主体结构上,由主体结构协助抗浮。后者需修正原设计对应于子框架的梁柱内力与配筋和主体结构中支承子框架的节点的梁柱端的内力和配筋,修正的原则是取二次设计中承载力大的配筋和截面。主体结构离支承子框架节点较远的梁柱端内力受影响较小,一般可以不必修正。
3.抗浮锚桩协助抗浮。抗浮锚桩的结构设计方法基本上同锚杆,适用范围比较大。常用于大空间、大面积的单层地下室或裙房地下室及地下构筑物抗浮,当水压力较大时,用分布抗浮锚桩无梁地下室底板的方案易于设计且比较经济。
4.地下罐体的抗浮设计应注意其基础或基墩在地下水的影响下可能受压也可能受拉,要做两个方向受力的强度验算。
5.在必要时要做抗拨桩或抗浮锚桩的拨和压的双向受力验算,承压验算宜考虑桩土协同工作,桩主要起抗倾斜作用,注意抗浮验算单元应与协助抗浮的方案吻合,位于地下水位以下的室外抗浮覆土要扣除地下水的浮力,悬挑出室外的地下室底板可以适当考虑上面覆土的内摩擦角按倒梯形截面计算抗浮力,抗拔桩和抗浮锚尽量布置在柱、墙下或对称布置在柱下,共同形成基础梁的支座,可以使抗拔桩和抗浮锚桩的受力均匀。当基础梁的刚度较小时,要避免跨中抗梁的内力计算,因基础梁的竖向位移刚度从柱下至跨中各点不相同,所以布置在基础梁跨中的抗拔桩和抗浮锚桩对基础梁跨中是新约束,应注意计算简图的处理,调整基础梁的配筋,工程地质勘查应考虑协助抗浮的抗拔桩和抗浮锚桩的布置方案对桩长的影响。
六,结束语
建筑结构的设计关系到整个建筑工程的后续施工,关系到整个建筑工程的工程进度,工程成本控制和工程质量的保证。加强地下水对建筑结构设计影响的研究,找出地下水浮力对地下室和建筑物结构施工设计的重要影响方式,和发生原因,有助于建筑结构设计的科学化和合理化。地下水是建筑结构设计中无可避免的载体,水压力和地下水的浮力都会优先于地基对建筑物的结构产生反力作用,因此,在建筑结构设计中,要对地下水这一最重要的影响因素做出深入研究,这是保护地基稳定的关键环节。同时,通过探究发现,地下水主要还是通过影响到建筑结构设计中的基础设计的受力,主要是建筑结构的自应重力和建筑结构的承载力,要从建筑结构设计中的抗浮力上面加以改善和修正,尽力保证建筑结构设计的合理性和科学性,保证工程的质量。
参考文献:
[1] 陈晓坚 地下水在建筑结构设计中出现的问题探讨 [期刊论文] 《广东科技》 -2010年8期
建筑结构工程论文范文6
【关键词】 民用建筑;结构节能;原理;措施
中图分类号: TE08 文献标识码: A
0 引言
随着我国经济及社会的发展,能源消耗消耗量急剧增加,能源危机迫在眉睫。我们亟需要开拓一条节能减排的绿色化道路,而民用建筑作为一种主要的建筑类型,其节能潜力巨大。基于此,笔者结合自己学习及工作的经历和经验,在相关理论的支撑下,对我国民用建筑结构节能原理及措施进行了较为系统的研究。
1 建筑节能概述
建筑节能是指通过建筑材料的合理选择、施工过程的有效控制、建筑使用过程中的资源消耗的整体控制,达到提高建筑性能及能源利用率的目标。一般来说,建筑节能主要通过建筑采暖、空调、照明、热水供应等方面的优化设计来达到节能的目的[1]。由此可以看出建筑节能所涉及的范围及内容比较广泛,几乎涵盖了从建筑设计开始,到建筑施工、使用的整个过程。所以说建筑节能是一项系统的工程。同时,建筑节能工程对于技术的要求很高。几乎所有的节能目标的实现都要用技术做支撑。比如围护结构的保温隔热技术、太阳能与建筑一体化技术、建筑遮阳技术等都是建筑节能的重要技术,另外还包括一些近年来比较受关注的照明节能技术、新型供冷供热技术等。这些技术决定着建筑节能的效果,因此在建筑规划设计之前,就要将建筑的节能与建筑本身的规划、设计、施工、监理等过程的管理紧密的联系起来,使之成为一个不可分割的整体。只有从系统的角度,站在战略的高度上,才能有效地实现建筑节能工程。
2 民用建筑结构节能的相关原理
对于民用建筑节能工程来说涉及到的相关原理,最重要的就是与节能技术相关的一些原理。一般来说,建筑物的能耗是由建筑本身的围护结构决定的,围护结构的冷风渗透和热传导共同造成了建筑物的能耗,所以要节能的话,也应该从这两方面着手。对于民用建筑来说,其围护结构主要是指墙体、屋面、窗户(玻璃幕墙)、外遮阳设施等[2]。这些结构最为主要的功能及作用就是防热御寒,保证建筑空间内不暴露在外部环境中,这样建筑在受到一定遮护的情况下,可以减少外部环境对室内环境的影响,可以形成一个相对舒适的空间。虽然,屋内温度及环境受到外部的影响,而且冬季与夏季的屋内外的热流方向截然相反。但是,都要求房屋的护结构具有一定的绝热性能,这样才能保证流出或流入的热量相对减少。由此可以看出建筑的护结构直接影响民用建筑的能耗。因此,对于民用建筑物来说,节能的主要途径包括墙、门、窗、顶等围护结构的节能。通过对围护结构的优化设计,减少建筑的能量损耗及消散,使房屋整体达到保温、隔热、透光、通风等要求,以满足节能的需求,达到最佳的节能效果。
3 民用建筑结构节能的相关措施
通过上面的分析可以看出,民用建筑的结构节能对于实现我国可持续发展战略及节能减排措施具有一定的促进作用。具体来说,笔者结合我国的发展实际,对我国民用建筑结构节能,提出几下几条改进措施。第一,建筑墙体的节能措施。可以在建筑的外墙部分建筑一个保温层,以增强外墙的保温效果。值得强调的是这种保温层,一定要经受得起撞击,如果受不起撞击的话,不仅保温效果会受到很大的影响,而且会增加使用的风险性,影响整个建筑的美观。同时,要尽量做好保温层与墙体之间的固定[3]。一般来说,实际建设的过程中,主要通过贴保温板、粉刷石膏、聚苯颗粒胶粉等方法,实现墙体的保温。第二,建筑门窗的节能措施。门窗是建筑与外界环境融为一体的主要连接。所以,门窗的节能设计对于整个建筑来说,影响也是非常大的。比如说,门窗的位置与方向、窗户的设计、玻璃的选择等,都是影响门窗获得太阳能的主要因素。另外,影响门窗热损失的因素还包括辐射、对流、空气渗漏等。所以,在选择门窗设计及安装的时候,要合理选用原片玻璃及隔热性能好的窗框材料。第三,建筑屋顶的节能措施。建筑屋顶的取材是决定其节能性能的关键因素。一般来说,要根据当地的环境气候及地理条件来综合确定。一般来说,屋顶的保温层不应该选用一些导热系数较高的保温材料,因为这种材料,虽然能够有效地防止热量的传递,但是吸水性能比较好。所以,会严重地影响材料本身的保温性能。所以,屋面应该铺设绝热材料或者采用倒置式屋面做法,也可以采采用植被屋面。第四,建筑楼板及遮阳设施的节能措施。一般来说,与外部环境接触的楼板主要包括挑板、过街楼等,如果不进行保温的话,会照成冷桥。至于遮阳设施,主要是窗、玻璃幕墙的配套设施,这些实施虽然表面上对建筑保温效果的提高,效果不明显。但是,对于调节日照、节省能源具有十分重要的作用。
4 结语
通过论文的研究可以看出,民用建筑结构节能不仅能够达到建筑节能的目的,还可以增加建筑整体的美观效果。所以,在民用建筑设计、建设与使用的过程中,要从建筑结构的角度,增强建筑的节能效果。最后,希望论文的研究为相关的工作者及研究人员提供一定的借鉴与参考价值,也为我国民用建筑结构节能的设计及运用做出一定的贡献。
【参考文献】
[1] 褚良银,陈文梅,李晓钟,刘培坤. 水力旋流器能耗机制与节能原理研究 Ⅴ.流场结构与能量耗损[J]. 化工机械,2009,06:8-12.
[2] 汪慧,张立亚,马桐年. 解读《天津市民用建筑围护结构节能检测技术规程》[J]. 天津建设科技,2011,03:11-12.