建筑混凝土结构与钢结构设计中的特点和方法.pdf
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1、2023.09Doors&Windows1 1前言前言将钢筋混凝土结构结合起来将钢筋混凝土结构结合起来,既能够保证房屋既能够保证房屋的强度和承载力的强度和承载力,又能够降低房屋的自重又能够降低房屋的自重,使房屋的使房屋的使用面积更大使用面积更大。由于这种新型的框架体系具有诸多由于这种新型的框架体系具有诸多的优越性的优越性,因此因此,它在我国的工程建设中得到了广泛它在我国的工程建设中得到了广泛的应用的应用。针对这一现状针对这一现状,本文运用案例研究的方式本文运用案例研究的方式,探讨了在实际工程中探讨了在实际工程中,钢钢、混凝土两种建筑的设计特混凝土两种建筑的设计特征和处理办法征和处理办法。经研究
2、分析经研究分析,在建筑工程的钢结构与混凝土结在建筑工程的钢结构与混凝土结构的联合设计中构的联合设计中,应着重关注其水平风载荷对屋盖应着重关注其水平风载荷对屋盖和网架的影响和网架的影响,以及屋盖结构类型对底部混凝土结以及屋盖结构类型对底部混凝土结构的影响构的影响,并据此开展钢结构与混凝土结构的科学并据此开展钢结构与混凝土结构的科学设计设计。2 2工程案例工程案例某工业厂房某工业厂房,主体结构为三层厂房主体结构为三层厂房,厂房长厂房长150150m m、宽宽4040m m,占地占地60006000m m2 2。在本工业厂房的建设工在本工业厂房的建设工地地,其主要的土质成分为具有鹅卵石的砂粒其主要的
3、土质成分为具有鹅卵石的砂粒、粉质黏粉质黏土和淤泥质黏土等土和淤泥质黏土等,其厚度为其厚度为3535mm3939m m。经过各种经过各种影响因子的分析影响因子的分析,确定了本项目建筑结构的风压力确定了本项目建筑结构的风压力为为0 0.4 4kN/mkN/m2 2,地震设防强度为地震设防强度为7 7度度。该工程的工期为六个月该工程的工期为六个月,在具体的建设过程中在具体的建设过程中,4545d d内必须要完成整个工程的建设计划和图纸设计内必须要完成整个工程的建设计划和图纸设计;两个月内两个月内,土地平整土地平整、地基建设全部完工地基建设全部完工;7575d d内完成内完成主体建筑主体建筑,并保证完
4、工交付并保证完工交付。因为时间相对紧张因为时间相对紧张,因此因此,在对其钢结构和混凝在对其钢结构和混凝土结构进行设计时土结构进行设计时,设计人员必须保证设计工作的设计人员必须保证设计工作的精确性和快捷性精确性和快捷性,尽量减少因设计不合理而造成的尽量减少因设计不合理而造成的工程更改工程更改,甚至是返工现象甚至是返工现象,从而保证整个项目的建从而保证整个项目的建设质量和进度设质量和进度。3 3钢结构和混凝土结构的设计要点钢结构和混凝土结构的设计要点从当前的房屋建筑结构来看从当前的房屋建筑结构来看,钢结构和混凝土钢结构和混凝土结构是最普遍的两种结构类型结构是最普遍的两种结构类型。通过实际的运用和通
5、过实际的运用和研究研究,可以看出可以看出,不管是钢结构还是混凝土结构不管是钢结构还是混凝土结构,都都有其自身的优点和缺点有其自身的优点和缺点。下面分别从两个方面对它下面分别从两个方面对它们的基本特征进行剖析们的基本特征进行剖析。3 3.1 1钢结构的特点钢结构的特点在建设项目中在建设项目中,采用钢结构具有如下特点采用钢结构具有如下特点。(1 1)耐震性耐震性:由于钢筋具有极佳的可塑性和延展由于钢筋具有极佳的可塑性和延展性性,因此因此,可以对整个建筑物进行最优设计可以对整个建筑物进行最优设计,大幅提大幅提高建筑物的地震反应能力高建筑物的地震反应能力,进而提高建筑物的使用进而提高建筑物的使用年限年
6、限。(。(2 2)抗裂性抗裂性:与常规砌体相比与常规砌体相比,钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架的耐火能力更强的耐火能力更强,不易产生裂缝不易产生裂缝,并且可以分摊到承并且可以分摊到承重墙上的应力重墙上的应力,减少了墙壁发生裂缝的减少了墙壁发生裂缝的e e概率概率,因此因此,钢筋混凝土框架的抗裂缝能力更强钢筋混凝土框架的抗裂缝能力更强。(。(3 3)耐用性耐用性:较较于木制于木制、石制等常规构造形式石制等常规构造形式,钢筋混凝土框架构造钢筋混凝土框架构造形式表现出较强的抗侵蚀性能形式表现出较强的抗侵蚀性能,同时同时,还能提供较佳还能提供较佳的隔热性能的隔热性能,从而使整个房屋的耐用性得到提高从而使整
7、个房屋的耐用性得到提高。(4 4)便捷性便捷性:一般的钢结构工程采用的都是在工地上一般的钢结构工程采用的都是在工地上组装的钢架组装的钢架,整个工程可以采用自动化的方法进行整个工程可以采用自动化的方法进行,而且施工过程非常简便而且施工过程非常简便,可以有效地保证工程的总可以有效地保证工程的总体施工品质体施工品质,从而大大提升了工程的施工速度从而大大提升了工程的施工速度。然而然而,通过具体的运用和研究通过具体的运用和研究,也可以看出也可以看出,钢钢结构的建筑也有一些缺点结构的建筑也有一些缺点,包括包括:成本相对较高成本相对较高、设设计规范要求较高等计规范要求较高等。3 3.2 2混凝土结构特点混凝
8、土结构特点(1 1)耐用性和防火性能耐用性和防火性能:混凝土结构与其他结构混凝土结构与其他结构相比相比,它拥有更好的耐用性和防火性能它拥有更好的耐用性和防火性能,而且不会频而且不会频繁地进行维护与维修繁地进行维护与维修;(2 2)整体性整体性:能够提高整个建设项目的荷载能够提高整个建设项目的荷载,提提高项目的美感高项目的美感;(3 3)可塑性可塑性:在特定的情况下在特定的情况下,可以根据实际需可以根据实际需要要,对其外形进行柔性设计对其外形进行柔性设计,并且并且,不管其外形如何不管其外形如何,都可以利用混凝土浇筑工艺来达到都可以利用混凝土浇筑工艺来达到。然而然而,在实际使用中在实际使用中,混凝
9、土结构也存在有一些混凝土结构也存在有一些不足之处不足之处,由于其本身的质量较大由于其本身的质量较大,极易产生裂缝极易产生裂缝,并且抗压性不足并且抗压性不足,其施工还会受气候其施工还会受气候、气候等因素的气候等因素的建筑混凝土结构与钢结构设计中建筑混凝土结构与钢结构设计中的特点和方法的特点和方法王嘉辉王嘉辉山西中方森特建筑工程设计研究院有限公司侯马分公司山西中方森特建筑工程设计研究院有限公司侯马分公司摘摘要要:建筑工程主体一般以钢结构和混凝土结构为主要设计形式建筑工程主体一般以钢结构和混凝土结构为主要设计形式,在设计的过程中具有各自的设计特点和设计效果在设计的过程中具有各自的设计特点和设计效果,
10、因因此设计人员应结合实际需求选择结构类型此设计人员应结合实际需求选择结构类型,必要时应进行钢结构与混凝土结构的结合设计必要时应进行钢结构与混凝土结构的结合设计,以达到建筑物的设计应用需求以达到建筑物的设计应用需求。本本文结合具体的案例文结合具体的案例,对混凝土结构和钢结构的设计特点和方法进行了分析对混凝土结构和钢结构的设计特点和方法进行了分析,希望对建筑结构设计有所帮助希望对建筑结构设计有所帮助。关键词关键词:混凝土结构混凝土结构;钢结构钢结构;建筑设计建筑设计DOI:10.12258/j.issn.1673-8780.2023.17.040建筑规划与设计建筑规划与设计1182023.09Do
11、ors&Windows制约制约,因此因此,如果在混凝土结构中发生问题如果在混凝土结构中发生问题,维修起维修起来会非常困难来会非常困难。从以上的分析可以看出从以上的分析可以看出,在建筑工程中在建筑工程中,将这两将这两种结构相组合设计种结构相组合设计,可以取得更好的设计互补作用可以取得更好的设计互补作用。因此因此,在该工厂建筑中在该工厂建筑中,采用了钢筋与水泥相结合的采用了钢筋与水泥相结合的方式方式。4 4建筑混凝土结构与钢结构的设计注意事项建筑混凝土结构与钢结构的设计注意事项在工程设计中在工程设计中,设计人员必须将风荷载和重力设计人员必须将风荷载和重力载荷等因素纳入其中载荷等因素纳入其中,只有如
12、此只有如此,才能保证整个工程才能保证整个工程的结构品质的结构品质,从而达到对建设项目的后期使用要求从而达到对建设项目的后期使用要求。所以所以,在开展具体的建筑设计时在开展具体的建筑设计时,需充分关注下面两需充分关注下面两个方面的影响个方面的影响。4 4.1 1水平风荷载对屋盖和网架的影响水平风荷载对屋盖和网架的影响在以钢架和钢筋混凝土结合的方式进行工程设在以钢架和钢筋混凝土结合的方式进行工程设计时计时,其钢架屋面的支承方式有两种其钢架屋面的支承方式有两种:即上弦支承和即上弦支承和下弦支承下弦支承。由于采用了上弦和下弦两种不同的承重由于采用了上弦和下弦两种不同的承重方式方式,上下弦的承重上下弦的
13、承重,其高度都不得高于柱子高度其高度都不得高于柱子高度,因而在实际设计时因而在实际设计时,不必将水平向的风荷载作用纳不必将水平向的风荷载作用纳入其中入其中。而采用下弦式支承结构而采用下弦式支承结构,则要求在屋面四则要求在屋面四周进行封闭周进行封闭,此时此时,设计人员必须研究屋面的水平风设计人员必须研究屋面的水平风载荷的作用载荷的作用(图图1 1)。)。图图1 1屋盖支撑类型示意图屋盖支撑类型示意图通常通常,在工业车间中在工业车间中,钢结构建筑屋顶的跨距为钢结构建筑屋顶的跨距为2020mm5050m m,其高度为其高度为 3 3mm4 4m m,跨距与高度之比为跨距与高度之比为 1 1 1313
14、 1 1 1616。根据有关的研究和分析根据有关的研究和分析,建筑物的风压和建筑物的风压和风振因子将会受到其本身的高度的影响风振因子将会受到其本身的高度的影响,而当建筑而当建筑物的高度较大时物的高度较大时,其受到的风载荷的作用也会较其受到的风载荷的作用也会较大大。在利用在利用PKPMPKPM这一软件对本建筑工程进行建模这一软件对本建筑工程进行建模时时,设计人员必须对格架高度进行全面考量设计人员必须对格架高度进行全面考量,并在其并在其之上之上,对风压和柱底弯矩进行科学的计算对风压和柱底弯矩进行科学的计算,从而实现从而实现对建筑物模型的精确建立对建筑物模型的精确建立。此外此外,由于平板网架的布局方
15、法一般会采用满由于平板网架的布局方法一般会采用满跨形式跨形式,而在其对立面是而在其对立面是S S型横向格架进行布设时型横向格架进行布设时,需采用四个半跨活载荷的方式进行布局需采用四个半跨活载荷的方式进行布局,从而能够从而能够最大限度地减少水平方向上的风荷载对建筑格架的最大限度地减少水平方向上的风荷载对建筑格架的不利影响不利影响,以保证整个建筑的风载性能以保证整个建筑的风载性能。4 4.2 2屋面结构形式对下部混凝土的影响屋面结构形式对下部混凝土的影响在对建筑项目中的钢结构进行规划设计时在对建筑项目中的钢结构进行规划设计时,当当其钢架屋面的跨距小于其钢架屋面的跨距小于2020m m时时,应采用轻
16、钢架应采用轻钢架;当其当其跨径大于跨径大于2020m m时时,应采用管状或网格状的形式应采用管状或网格状的形式。在综在综合考量受力和费用等各个方面的原因后合考量受力和费用等各个方面的原因后,在上部结在上部结构的设计中构的设计中,建议将其设计为钢结构与混凝土结构建议将其设计为钢结构与混凝土结构相互结合的形式相互结合的形式,将轻型夹心保温板与钢框架结构将轻型夹心保温板与钢框架结构形式的墙体形式的墙体、屋面进行合理组合屋面进行合理组合,并将楼板钢筋以及并将楼板钢筋以及混凝土浇筑振捣等施工分别完成混凝土浇筑振捣等施工分别完成。因此因此,本项目采用这种方式对该工厂的主体建本项目采用这种方式对该工厂的主体
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