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结构设计和经济价值构思选题

收藏本文 2024-02-13 点赞:25707 浏览:118678 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:正确地认识和处理结构和经济之间的联系,就能有效地把建筑生产的资源应用到全社会的利益上去。本文通过笔者从事结构设计与管理的实践经验,站在经济性的角度出发,从结构布置构思、结构受力方面来探讨如何使结构设计更加经济合理。
关键词:结构设计;经济分析;结构布置;结构传力
Abstract:To correctly understand and handle structure and the economic connection between, can effectively the construction of production resources applied to the benefit of society. In this paper the author is engaged in construction design and management experience, standing in the economic point of view, from the structure layout design, the structure stress to explore how to make the design more economical and reasonable.
Key words:Structure design; Economic analysis; Structure arrangement; Structural force tranission
1.引言
无论是工业建筑、居住建筑,还是其它的民用及公共建筑,都需要耗费巨大的社会劳动。这样,便产生了建筑和经济的多种联系。正确地认识和处理结构和经济之间的联系,就能有效地把建筑生产的资源应用到全社会的利益上去。包含着结构构思的任何建筑方案,在充分满足力学、功能与美学方面的要求之后,还仅仅是一个“理想中的计划”,能否得以实现.还要受到经济条件的“裁决”,再好的构思,再好的方案,若不能为经济条件所接纳,那也只能付之东流。
2.基于经济的结构构思
在通常情况下,一般建筑用于结构工程的费用,要占全部造价的40%乃至50%以上,居各项专业工程费用(如建筑、暖通、给排水、电气等)的首位。据统计,在我国的大量性民用建筑中,结构工程占建筑造价的55%~65%。可见,结构技术经济指标是评价建筑设计与创作是否合理的一个重要依据。目前,从分析表明,影响结构技术经济指标的因素是多方面的,对结构运用的评价也不可能脱离—定的具体条件。实际上,并没有一种在任何条件下都绝对经济有效的结构。某一种结构形式在这些条件下是可取的,但在另一些条件下就可能不怎么合理,甚至完全失去经济有效的意义了。
结构工程的经济效果如何,在很大程度上要取决干结构工程师的理论水平与设计水平。然而,值得注意的是,从开始进行结构构思时起,到确定和完善结构方案的整个建筑设计过程中,建筑师都可以,而且也应当充分发挥自己的主观能动性和创造性。这主要表现在以下几个方面:在建筑平面布局中,应当很好地推敲结构柱网的合理布置;在建筑剖面设计中,应当妥善地考虑结构传力的全过程;在组织结构的传力系统时,应当注意结构构件的灵活组合,采用不同的建筑材料;在结构构思体现出一定的创造性时,应当深入考虑该结构方案在施工中可能遇到的麻烦问题,并寻求具体实施的最好办法。
3.基于经济的结构布置
任何建筑物的结构传力路线,都可以相应地反映在建筑平面纵横交错的“承重”轴线上,这就是“结构轴网”:要经济有效地组织结构的传力路线,就必须合理地布置结构轴网,这样,才能提高结构的工作效能,充分发挥利用材料的力学特性与承载能力。因此,建筑平面布局不仅要满足建筑功能要求,而且还应当反映出结构安全的合理布置。在很大程度上,结构轴网的布置反映了建筑物各部分结构构件在三维空间中相互联结的构成关系。结构轴网的布置与经济因素有着多种多样的联系,如材料力学性能发挥的情况,结构构件标准化、定型化的程度,结构施工所需工期的长短等等,都与结构布置的格局及其尺寸直接相关,对这些方面是否有所用心,都将明显地影响到结构工程的经济效果。
不少结构设计人员形成了“跨度越小越经济”的错误概念,因此,每当水平承重结构——梁板的跨度有所增大时,便想到要加柱子。其实,这并不完全符合结构传力中的客观规律;应当说,在一定的荷载作用下,在—定的跨度范围内,不加柱子反而会更加经济一些。现结合工程实例采取进一步的验证。某裙房结构,设计者为了减小梁的跨度,在裙房梁中加了两根400*400厘米的钢筋混凝土柱子,这样,不仅不经济,而且也有碍于空间的使用。在改进方案中,取消了柱子,只布置了三根9米跨的大梁,与原方案相比,节约钢筋2

4.2%,节约混凝土10.2%,节约造价16.1%。

由此可见,简洁地布置结构柱网,能充分发挥和利用材料的受力特性和承载能力,并可以取得较好的技术经济指标。一般来说,在荷载不大的单层或多层民用建筑中,钢筋混凝土梁的经济跨度可以达到8米。个别情况下,结合建筑平面的合理布局,也可以考虑扩入到10米左右。
4.基于经济的结构传力设计
建筑物的自重及其各种荷载一般都是由上部向下部,由顶部向基础来传递的。因此,基于经济性的角度来发现,还必须从建筑物的整体来分析结构传力的全过程,避免在结构的某一部位,或者各结构部位相互交接的地方出现传力迂回受阻的不利情况,由此而增加工程造价。
在多层或高层建筑的剖面设计,要注意不要由于大厅空间的布置不当,或顶层建筑体形的处理欠妥而竖向承重结构上下错位。否则,便会导致结构传力系统的复杂多变,例如要出现承受很大的集中荷载和很大弯矩的“托柱梁”等。尤其是对于大空间建筑的剖面设计中,除了应确定合理的屋盖结构形式外,很重要的一点就是,还要特别注意新型屋盖结构与其支撑结构之间的连接关系。
鉴于屋盖结构笨重而造成的“肥梁、胖柱、深基础”的情况是尤为常见的。然而,还应当注意的是,即使屋盖结构部分是轻巧而经济的,但如果忽视了与支撑结构部分相互交接的关系,使得屋盖结构部分传力的内力在此迂回受阻,那么也同样会大大降低整个结构工程的技术经济效果。以一个典型的例子来验证。某56个12*15m双曲扁壳。扁壳采取7*8的联方排列,为了解决厂房的通风、采光以及排水问题,在每个薄壳之间采用了3m宽的井字形天沟板,并且在薄壳的四边边梁上开设天窗。由于四个相邻的薄壳的支点彼此相距各3m,而在建筑物的使用要求上又不允许出现4根独立的柱子,因此只得加大柱子截面尺寸,采用一根带有3.5*3.5m柱帽头的柱子来同时支撑四个相邻薄壳的四个支点。这样,不仅屋盖的荷载要通过很大的柱帽头才能传递到柱子上,而且这种柱子在薄壳屋盖的施工过程中,还将承受很大的弯矩。这些因素导致该结构工程的技术经济效果产生了极为不利的影响。从对该工程的经济分析的结果可以看出,尽管双曲扁壳本身因具有合理的结构形式,而且较之预应力钢筋混凝土拱形屋架及其大型屋面板系统可节约钢材26%,降低造价11%。但是就薄壳的支撑结构——柱子而言,却由于传力曲折、受力复杂而使其用钢量增加

源于:期刊论文www.udooo.com

了三倍、造价增加了一倍。该工程的结构设计方法,薄壳屋盖部分所节约的钢筋、降低的造价不但全部为柱子部分相应指标的增加所抵消,而且整个结构与对比标准比较起来,用钢量反而增加了21%,造价也增加了7%。该工程支撑结构形式的不合理,与厂房的剖面设计有直接关系。可以设想,如果不采用井字形天沟板来划分屋盖,而是改为按一字形来布置天沟板,这样既可以解决通风、采光和排水问题,又可以大大简化薄壳屋盖的支撑结构设计。从国外的工程实践来看,国外虽然也有使用双曲扁壳按井字形天沟呈联方排列的实例,但是其柱子是设计成刚架式独立支撑的形式。由于这些柱子与保证壳体刚度的拱形构件连成一体,因而传力直接,并且便于壳体按单个顺序施工,不会出现:站立不稳、失去平衡所带来的附加弯矩问题。
在国外现代建筑中,也有不少对结构传力途径考虑不当的工程实例,如西柏林议会厅便是很典型的一个。结构设计者为了追求屋盖周边呈自内悬挑的造型效果,故意采用了一对仅有两个共同支点的巨型斜券,来作为悬索屋盖的支承结构。由于屋盖极易倾覆,设计者只好采取一个很笨拙的办法:在厅堂周边的外墙位置上加设了一道十分复杂而又笨重的钢筋混凝土圈梁,使之与巨型斜券的起点处刚接。显然,由屋盖斜券传来的内力,必然会在此交接处迂回受阻,对结构受力十分不利。该圈梁呈空间曲线变化,高度为0.4米,宽度自上而下逐渐增加,最高点处宽度为2.5米,最低点处宽度竞达6米,又由于圈梁的变形会使支撑屋盖的斜券在其平面内产生—个约为圈梁变形四倍大小的位移,所以,还必须对此圈梁加筋加固。该结构工程不仅浪费了大量的材料,同时也给施工带来了很大的麻烦。
从以上基于经济性的角度来分析结构传力问题,我们可以得到的启发是:结构工程是否能取得比较好的技术经济效果,不能孤立地看某一部分的结构形式如何,而应当从建筑物的整体中分析结构传力的全过程,其中,要特别注意使上部结构与下部结构相互交接处传力通达而不受阻,路线简捷而不迂回,这对于结构设计人员在结构构思中处理好大跨新型屋盖结构与其支承结构之间的关系是格外重要的。
5.结语
从以上两方面对结构设计分析表明,从开始进行结构构思时起,到确定和完善结构方案的整个建筑结构设计过程中,应当充分发挥自己的主观能动性和创造性。同时应当正确处理好上部结构与下部结构相互交接处传力通达而不受阻,路线简捷而不迂回。
参考文献:
钟明.结构设计的经济意义[J].铁道运营技术,2010,28(12):118~119.
李世鹏,刘红霞,冯庆栋.混凝土结构设计的安全与经济[J].建筑结构,2009,27(11):31~33.
[3] 顾小兵.结构设计方法在结构设计中的现实应用[J].价值工程,2008,31(09):57~58.
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