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华太设计:建筑设计与结构设计的亲密关系

  伙伴还是冤家--设计中的难兄难弟

  建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个重要的环节,对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用。二者相互协调也相互制约,是伙伴还是冤家,就在于能否和谐工作。

  建筑设计师常常把结构放在从属地位,要求结构必须服从建筑,一切以建筑为先导。这一观念分割了科学的完整性,忽略了基本的力学规律,片面地追求建筑与技术和艺术的结合。往往给建筑工程质量带来不合理和不安全的因素。

  优秀的建筑设计方案,依赖于合理的结构设计;而有限的结构设计技术水平又制约着建筑设计的层次。因此,在做建筑设计的过程中,建筑师必须具备一定的结构知识。

  许多建筑设计师,刻意强调创作的美观、新颖、标新立异,喜欢创作的最大自由度,这样的设计会给结构带来很大的难度和挑战,如果建筑设计师在进行平面设计和竖向设计构思时,能够依据基本的结构技术原理和有关结构的受力特征,与结构设计师紧密配合,彼此渗透,选择合理的结构体系,这样才能设计出真正满意的建筑。

  钢筋混凝土常用的结构形式:

  框架结构:平面布置灵活,抗侧刚度小,但建筑物较高时就需要较大的梁柱,减小了有效的使用空间,经济指标不太好。

  剪力墙结构:刚度大、承载力大,但平面布置不灵活,建筑空间受到限制。

  框架-剪力墙结构:包含了框架结构和剪力墙结构的优点。

  板柱-剪力墙结构:由无梁楼板和柱及剪力墙组成,层高较矮,节约能源,但抗侧刚度不好。

  筒体结构:抗侧刚度较好,可以用于较高的建筑。它有框架核心筒结构(核心筒与周围稀柱组成)和筒中筒结构(核心筒与外围框筒组成)两种表现形式。

  混合结构:钢框架或型钢混凝土框架与钢筋混凝土筒体(或剪力墙组成)



  地震基本概念:

  震级:是表示地震本身大小的尺度。震级的大小和震源释放的能量有关。

  烈度:是指某一地区的地面和各类建筑物遭受某一次地震影响的强弱程度。

  对于浅源地震来说,震中烈度I0 与震级M的关系大致为:M=1+2/3 I0

  结构平面布置

  独立结构单元宜形状简单规则,刚度和承载力分布均匀

  不应采用严重不规则平面布置,也就是要求:

  1、平面宜简单、规则、对称,减少偏心。

  2、平面长度不宜过长,突出部分不宜过大。

  3、不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。

  伸缩缝的最大间距:

  框架结构55米,剪力墙结构45米,这是规范规定的。

  框-剪结构,我们一般取中值50米。

  防震缝设计:

  抗震设计时,高层建筑宜调整平面形状和结构布置,避免结构不规则,不设抗震缝。当建筑平面复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时,宜设置抗震缝将其划分为比较简单的几个结构单元。

  最小缝宽为70mm,其高度≤15米。超过15米时,6度、7度、8度、9度相应增加高度5m、4m、3m、2m、缝宽加宽20mm--框架结构

  框剪结构取前值的70%,剪力墙结构取前值的50%,但均不应小于70mm。

  另外,不同的结构体系,缝宽应该按不利的结构类型确定。缝两侧房屋高度不同时取较低房屋的高度。

  结构的竖向布置

  高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化。不应采用竖向布置严重不规则的结构。

  抗震设计时,结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。

  高层建筑宜设置地下室

  高层建筑的埋置深度为:一般取1/15H且不小于3米,桩可取1/18H(由室外地坪到承台底)

  多层建筑在满足地基稳定和强度变形要求的前提下,基础宜尽量浅出力。但埋深应不小于冰冻深度。北京市区及近郊区可取0.8m,远郊区可取1.0,延庆、密云等边远山区应按当地情况酌定。(延庆1.2米,呼市1.6米)

  关于经济指标,结构的经济和建筑的方案有着密切的关系。结构设计不仅考虑安全问题,还需注意经济合理。在方案设计的过程中,我们要考虑以下几个方面:

  1、 平面规则;

  2、 竖向规则;

  3、 转角尽可能少;

  4、 形心合于重心;

  5、 跨度合理。板跨度越大,板厚度就越大,配钢筋也多,不经济。故能加梁的地方尽可能加梁来分隔板跨;

  6、 一般8*8柱网的楼面,从经济性来讲如何布置梁:井字梁优于十字梁,十字梁优于没有梁(厚板);

  7、 竖向构件上下对齐,少转换,不转换;

  8、 采用轻质隔板,围护墙。

  我们经常会在日常的工作中把建筑和结构比喻成红花和绿叶的关系,希望我们的红花在绿叶的映衬下能更加健康、美丽。

 



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