㈠ 框架结构设计方法研究有哪几种
建筑结构设计建筑结构包括上部结构设计和基础设计。
上部结构设计主要内容及步骤:
根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料;
结构平面布置;
初步选用材料类型、强度等级等,根据经验初步确定构件的截面尺寸;
结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析;
荷载效应组合;
构件的截面设计。此外还包括某些必要构造措施。需要依据结构专业相关规范、图集等。上部结构设计:主要分为框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、砌体结构。
基础设计:
1、根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式,材料强度等级,一般有浅基础(如:独立基础、条形基础等)和深基础(如:桩基)。
2、基础底面积的确定及地基承载力验算。
3、基础内力计算及配筋计算。
4、考虑必要的构造措施。结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上,该图纸是结构工程师的语言,是直接面对施工现场及相关工程技术人员的,应该按照一定的规范绘制。
㈡ 建筑设计及其理论的研究方向
1.公共建筑 公共建筑类型丰富, 且有各种规模等级。 本研究方向内容包括对公共建筑的总体规 划、功能组织、形体塑造、结构选型等各方面研究,强调对公共建筑中出现的各类型新 问题的研究和解决。
2.居住建筑 新的使用功能的出现, 多种使用功能的结合, 新的管理理念和新的运作方式的采用, 新设备和新材料的发明等等, 这些新事物的出现, 要求设计师必须重新来认识居住建筑, 研究各种新问题的解决方法。 本研究方向强调对居住建筑中出现的各类型新问题的研究 和解决,使设计观念和设计方法与时代的发展紧密的结合在一起。
3.文化建筑 文化建筑在城市建设中占有重要地位, 本研究方向强调对文化建筑中出现的各种新 问题的研究和解决,使设计观念和设计方法与时代的发展紧密的结合在一起。
4.教育建筑 教育建筑是当代建筑类型中非常重要的一种建筑类型, 本研究方向强调对教育建筑 中出现的各类型新问题的研究和解决, 使设计观念和设计方法与时代的发展紧密的结合 在一起。
5.高层建筑 高层建筑对当代中国城市化进程有着重大的影响, 本研究方向强调对高层建筑中出 现的各类型新问题以及高层建筑与城市的关系的研究和解决, 使设计观念和设计方法与 时代的发展紧密的结合在一起
1、养老服务设施的布置首先应从环境调查入手,建立一个适宜建设区及不适宜建设区的分析系统;2、要从社区老人规模调查入手。从而确定养老服务设施的规模大小。3、从相应的服务设施的服务半径及老年人步行路程(时间或距离)来合理分布服务设施在社区内的布局。4、考虑服务设施的内容,也就是说调查老年人需要什么要的活动,相应的采用什么样的服务设施。比如棋牌室、聊天室(结合园林空间形成各个相对独立或半封闭的休闲空间)、游步道(散步)、轻度的健身器材等。
㈣ 绿色建筑设计方法研究
1绿色建筑的设计要点
1.1绿色建筑的设计理念
绿色建筑在建设的过程中秉承“绿色环保”的核心理念,因此,在绿色建筑的选址和布局过程中,要遵循以下理念:①在建筑环境的选择上,要选择“天然无公害”的绿色环境,杜绝任何人为或自然污染现象;②在建筑位置的选择上,要尽量靠近现有交通运输线路,沿线发展,以提高公共基础设施的利用率;③在土地资源的利用上,要合理布局绿色建筑的密集程度,在保证绿色建筑正常功能的使用下,减少土地资源的浪费;④在循环利用上,要采取合理的废物改造手段,充分发挥废弃建筑的再利用价值;⑤在环境的规划上,要充分进行建筑绿地的修建,改善城市微气候;
⑥在项目前期策划和可行性分析阶段,应充分考虑绿色设计的要求,合理选择基地的地理位置;⑦在建设基地的选择上,综合考虑基地周围环境条件和特征;⑧在建筑容积和能耗控制上,要合理规划建筑密度和道路交通组织;⑨在日照条件利用上,充分考虑建筑所在地风向的常年主导方向,避开冬季主导风向对建筑日照利用造成的不利影响;⑩在自然资源利用上,充分考虑自然光照和热能资源对建筑的影响,最大限度地利用冬季日照取暖;⑪在平面功能合理分区,使功能相近用房相对集中,以便利用设备系统分区控制,合理安排建筑进深和各主要功能用房,组织利用自然通风。
1.2绿色建筑的设计原则
绿色建筑的设计原则有以下3点:①因地制宜的原则。即保证绿色建筑的方案和施工符合当地自然环境、人文环境的特点。②节约资源、保护环境的原则。即在绿色工程建设的过程中,合理控制各项原材料的使用度,并将施工过程中对环境造成的负面影响降到最低。③满足建筑功能需求的原则。即所建设的绿色建筑拥有其他建筑的一切功能和活动空间。
2绿色建筑案例分析
2.1北京奥运村
2008年建设的北京奥运村是绿色建筑最典型的代表,其均体现了环保节能闷闹生态技术的应用,具有良好的示范作用。比如一体化太阳能热水系统,具有储热、换热和提供生活热水等功能,不仅满足了奥运期间运动员对热水的需求,还发挥了其后续价值功能,满足居民对生活热水的需求。北京奥运村在水清洁处理和加热的过程中,引入了清河污水处理厂二级出水,通过“再生水源热泵系统”进行水源的再次处理加工。在水循环利用的过程中,建设了水处理花房,利用植物、微生物食物链处理生活污水。
2.2广东科学中心
广东科学中心也属于绿色建筑设计的典范。在设计过程中,综合考虑了广州的气温、降雨量和光照强度等各方面因素,并将其充分与建筑功能、造型结合在了一起,保证了建筑具有一定的使用性功能,比如遮阳型玻璃的遮阳功能等;符合节约资源、保护环晌旁境的基本国策,比如太阳能风帆充分利用了自然资源。在其供水设施的设计中,主要利用分质供水、合理排水、节水起器具和中水利用等较为先进的净水、节水技术,不仅保障了建筑内的正常用水,又响应了节约用水的号召;在建筑采光设计上,将自然采光与设施采光合理地结合在了一起,节约了建筑原材料。
2.3世博会场馆
世博会馆展现在人们眼前的是一幅诗情画意的绿色画卷,处处体现着21世纪的建筑新思潮——节能、环保、绿色、和谐,成为了绿色建蚂谨罩筑设计的典范。其中,中国馆展现了我国极具魅力的古典美,且结合了许多环保新技术,既是一道亮丽的风景,也是一部绿色“环境宣言”。中国馆在造型设计上采用层叠建筑设计结构,上凸下凹,形成了上层对下层的自然遮阳,且在其屋顶、外墙上均装有太阳能电池板,可充分利用光照资源;中国馆中地区馆的建筑屋顶运用生态农业景观灯技术,可有效实现隔热效果;国外馆的绿色环保材料降低了其对环境的负面影响,减轻了资源浪费的程度。
3结束语
要实现人与自然、建筑与环境共生的绿色建筑,就要对传统建筑理念进行反思。绿色建筑的实施需要将生态理念整合、融汇到建筑创作中,从而在实践中适应不同的环境,克服生态危机,创造出真正可持续发展的绿色建筑。
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㈤ 建筑设计自然光设计手法研究
1自然光的作用
1.1展现建筑的魅力
在德国世界上第一所的专业性的建筑和设计学校包豪斯创立以来,建筑学已经从自然中发现设计建筑的价值,设计师会努力营造建筑的自然之美。勒柯布西耶设计的朗香教堂就是利用自然之美的理念加以设计的,他通过在屋顶进行复杂的黑色设计和弯曲的墙面设计展现出屋顶浮于墙面的效应,其墙面的设计是卷曲向上的,这种设计方式已经完全打破以往天主教堂的设计模式。这座教堂的南墙有着“光之墙”的称号,墙体的设计加厚而且上面布满不规则的孔洞,孔洞的室外开口要比室内的小,外墙仍旧利用彩色装饰加以修饰,其中墙体和屋顶之间的三个弧形塔可以将自然光引进建筑物中,这扰渣样一来室内的光线就比较强而且同时凸显了教堂该有的神秘感。这类利用自然光的建筑设计不胜枚举,例如有名的日本设计师安藤忠雄设计的光之教堂就是充分的利用了光影效应。建筑和自然融为一体,光与影的交错使得建筑与自然的结合更加的完美,自然光的设计可以使建筑的结构更加的清晰,展现建筑的魅力[1]。
1.2自然光的重要性
现如今中国的人口密度较大,虽然经济上得以发展,但是面临的环境污染问题和资源短缺的问题一直困扰着国民,在社会发展的建设中最主要的就是经济与环境的协调,建筑是发展经济的主要类型之一,建筑的设计也会随着经济和风俗的变化而变化。建筑的设计离不开材料和设备,建筑的采光对于建筑的各方面都有一定的影响。自然光作为节能资源之一,对人类而言还是最舒服的能源,人类的生产劳动和基本的生活都离不开自然光,自然光在大自然中主要受纬度的变化所影响,不同的纬度致使自然光的方向和程度都有所不同人们通过不同的手段对自然光加以合理的利用,自然光与建筑的紧密关系可以展现建筑设计的好坏。
2建筑材料中自然光的效应
2.1透光的材料
建筑的设计当中,一般采用透光的材料,在现代建筑设计中不能缺少透光的建筑材料,透光建筑材料因为人们的需要不断地做着改进,不论是质量还是最基本的使用性能都有所突破,在建筑的外围设计结构中大部分会采用质量较好的透光材料,例如现在随处可见的玻璃,玻璃的应用材料在不同程度上为建筑增加美的感受,玻璃的外形和质地有不同种类的选择,满足了人类的不同需要,建筑的形式也因其拜托了传统设计的束缚,透光的建筑材料就可以充分的利用自然光,建筑的空间也会因为自然光的效应产生不同的改变[2]。
2.2不透光的材料
建筑的早期建设中主要应用的材料是泥土、木头和石块,这些材料主要是用来保障建筑物内部的温度,还可起到遮光的效果,这样自然光就无法得到利用,对居住其中的人的健康也有一定的影响,而且这种建筑的建设成本也比较高,随着混凝土的应用,泥土等建筑材料渐渐退出建筑市场之中,混凝土的应用可以展现建筑的旷野之美,在建筑的工艺上展现建筑的细腻之感,结合金属材料的应用可以更好的使用自然光。
3自然光的具体应用
3.1自然光的设计
3.1.1外部设计
建筑物的外部设计应用到自然光可以从两方面加以探讨,一方面是建筑的外形设计和自然光的采集应用,在具体的建筑设计中可以应用相关的技术对光线加以采集,例如设置采光井将建筑外的自然光引进内部,自然光的采集也分为简单采集和复杂采集之分,可以依据建筑的具体外形采用适当的方法。另一方面是建筑物的外部结构和自然光有着密切的关系,自然光投射的角度和自然光随着时间变化的强度都会影响到建筑的外部结构设计,利用光的反射原理可以处理建筑的光影结合,进一步的展开外部结构的设计。一般的建筑设计还要考虑自然光的直射时间产生的效应,光影之像可以营造建筑的内部活泼生动的感觉,通过虚实之间的转换可以打破毫无生机的建筑格局[3]。
3.1.2内部设计
建筑的内部设计就可以利用自然光室内的立体感觉,还可调节室内的明暗格调,相关的调配设计很多。窗口的布置就可以使自然光对环境产生一定的影响,建筑物源胡内的整体格局也会受到自然光调节的影响,建筑的使用功能也和自然光的设计有关,明亮的光会带给人舒心的感觉,偏暗的光就会给人带来一种压抑的感觉。建筑的内部设计还涉及到装饰材料的选择,建筑的内部材料的应用可以和自然光产生相应的烘托室内氛围的效应,减轻钢筋和水泥的厚重感。在现代建筑当中需要添加自然光的效应,为人们营造全新的视觉体验并提高生活的质量。
3.2自然光设计的应用手段
3.2.1光的收集
在光的收集中主要是对热量进行收集,主要的方式为蓄热墙的方式,位于南向的垂直雹李拦蓄热墙可以通过玻璃采集阳光,利用传导和辐射等条件将热量输入到建筑物的内部,一般的墙体会涂成黑色或者是较深的颜色,这样可以更好的吸收阳光。主要的蓄热形式可以分为实体式集热形式、花格式形式、水墙式形式以及快速的蓄热形式等。近几年,随着经济和科技的发展已经出现了完全利用太阳能提供所有能源的建筑设计,这种零污染的生态建筑可以为未来的建筑市场提供借鉴方案,开辟建筑行业的发展新方向[4]。
3.2.2传递热量
在建筑当中,热能的传递至关重要。热传递最常用的一种方式就是对流传热,热能可以通过气体传递到其他地方去,热传导的对流形式可以分为自然性和强制性,依据具体的流动形态可以划分为层流形式和湍流形式。利用对流进行热能的传递和利用机械辅助对流的形式均可,当季节为冬季的时候就可以通过太阳能的集热器将热量传递到室内,利用太阳光进行采暖可以实现气体在室内的循环流转。
3.2.3导光管法和反射法的应用
导光管法采集自然光是一种比较有效的手段,通过导光筒的合理安放就可以实现人们在阳光下休息、办公和用餐等活动,采光器可以过滤掉阳光中的紫外线或者是红外线,还可以有效的消除阳光中存在的放射线,可以为人类解决安全用光的愿望,避免担心阳光带来的皮肤损伤和身体损害。导光管法的具体工作的原理就是通过采光罩将阳光引进室内的通风系统,经过导光管对阳光进行过滤,然后将阳光洒进建筑物内的各个角落[5]。反射法主要是利用传光棱镜采集自然光,这种方法最初是美国的加州大学提出用来解决十层大楼的采光问题,其他国家利用这种方法对建筑内部的十米深的部位进行照明,对地下室的采光问题加以解决,对无窗建筑的建设具有重要的作用。
4结论
综上所述,自然光对于人类的生活而言至关重要,自然光在建筑行业中的应用设计可以减少对环境造成的损伤,自然光的使用可以降低管理成本和维修应用的费用,对自然资源进行节约,为了生态文明的建设充分的利用自然光设计,对建筑行业的发展具有促进作用,可以全面的维持国家的可持续发展。
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㈥ 室内设计研究方法
一、以满足人和人际活动的需要为核心
针对不同的人、不同的使用对象,考虑他们不同的要求:空间设计;需要注意研究人们的行为心理、视觉感受方面的要求。不同的空间给人不同的感受。
二、加强整体环境观
室内设计设计的立意、构思、风格和环境氛围的创造,需要着眼于环境的整体、文化特征以及建筑功能特点等多方面考虑。
宏观环境;(自然环境)太空,大气;山川森林,平原草地;气候地理特征,自然景色, 当地材料。
中观环境;(城乡,街坊及室外环境)城镇及乡村环境;社区街坊建筑物及室外环境; 历史文脉,民俗风情,建筑功能特点,形体,风格;
微观环境;(室内环境)各类建筑的室内环境;室内功能特点,空间组织特点,风格。
三、科学性与艺术性结合
现代设计的又一个基本点,是在室内设计环境中高度重视科学性、艺术性及其相互之间的结合。
科学性;包括新型材料、结构构成、施工工艺,良好的声、光、热环境的设施设备,以及设计手段的变化(电脑设计)
艺术性:在重物质技术手段的同时,高度重视建筑美学原理,重视创造具有表现力和感染 力的室内空间形象,具有视觉愉悦和文化内涵的室内环境。
㈦ 西方现代建筑设计中的系统方法论
探讨了系统理论在现代建筑设计方法论中的发展过移,并对建筑设计的几个研究方向作概要分材。
系统工程是本世纪四十年代在自然科学领域兴起的一种新方法论。与近代自然科学分化研究的思想方法不同,系统工程的思维方法来自各个学科的综合领域,因此各国对系统工程的定义也不尽相同,总的来说,系统工程是把已有学科分枝中的技术有效地组织起来,用以解决综合工程问题的方法,它不仅涉及科学技术,而且涉及经济、社会、环境等因素,从问题的整体性、综合性着眼,使系统效益达到优化。
从历史角度看,系统理论的出现是科技发展的必然。一方面,伴随人类技术发展的能源危机,环境污染、生态破坏等种种问题,迫使单一以技术为中心的认识论转向探讨系统的综合效益;另一方面,要使高度发展的单一学科更好地为人类服务,也离不开技术的综合。系统理论着眼于从事物的整体来考察其结构与功能,认为系统是由不同要家组成的有层次的整体,系统的功能大于部分功能的总和,同时系统不是永恒不变的,必须不断交化发展适应客观环境。
系统理论对当代自然科学发展产生了深远影响,在学术上表现为多学科、边缘学科、交叉学科的迅速发展并发挥出巨大优势6在组织管理上表现为单一对技术经济效益的追求转向对经济、社会、环境综合效益的探讨。正是因为系统理论对人们认识论产生的重大影响,五十年代末开始,系统工程的思想方法渗透到现代理筑设计方法论领域。建筑设计方法论研究的是在设计过程中认识问题、解决问题的方法。传统建筑设计采用的是经验设计法,西方古代对建筑理论的研究偏重于柱式体系为代表的造型设计方法;工业革命促使近现代理筑走上科学化道路,突出空间的主体地位,应用新结构、新材料成为现代建筑的设计准则;随着现代理筑设计的发展,西方许多学者开始探讨如何将抽象的设计原则转化为具体的设计方法,探讨建筑设计的程序、准则及评价标准的规律性。
1962年。
月英国皇家建筑学院主办的建筑设计方法学术会议上,其里斯·爱斯莫
(MorrisAs5M.w)在题为4IntroctionofDesi8n)的文章中将系统工程的理论引入建筑设计的方法论研究。他认为建筑设计是一个动态过程,包括分析、综合、评价、优化、决策等几方面内容,并以系统观点对各阶段具体工作的相关性作论述。
六十年代中期为建筑设计方法沦的系统化时期,其特点是系统观点在建筑设计研究中的广泛应用,有人又称之为第一代建筑设计方法论。其中琼斯(J.C.J.nee)为研究建筑功能要家的相互关系提出了设计因素关联矩阵,采用计算机模拟分济方法,以数字之间的逻辑关系揭示对象各要素问的功能关系,试图使功能分析定量化。对于没有生活体验的新类型设计,这一模式无疑是有价值的,然而作为通用建筑设计方法,其方法似乎失之于繁琐。第一代建筑设计方法论探讨了与设计程序相关的问题,将系统论、运筹学引入建筑设计的方法论研究,然而对人的行为、心理的复杂性考虑不足。
六十年代后期在运用系统方法分析建筑设计方法的基础之上,许多学者格行为科学与心理学成果引入建筑设计领域,人们称之为第二代设计方法论。针对第一代设计方法论将建筑设计绝对量化的倾向,w.J.曾特尔认为设计是一个复杂的概念,设计的目标在于改善人们的行为环境,量化分析并不适用于所有建筑。c.亚历山大认为设计的过程是解决矛盾冲突的过程,人的行为活动具有相关性,因此功能分析的模式并非树状分枝,而是呈一种半联方结构。亚历山大还探讨了文脉(context)与形式的相互关系,认为设计的解答是以适当的形式完成对环境的改造。七十年代G.布劳独班持在《建筑设计与人文科学》中更全面地阐述了建筑设计的本质与设计方法哲学,他认为建筑设计决定于内固、外因西方面,内因取决于设计者的认知因式。构思能力、意识形态等方面,外因取决于投资与技术手段、法规与功能要求以及人们的审美需求,在不同情况下存在实用设计、意象设计、类比设计、规范设计等方法。
以系统的观点全面认识整体与部分、结构与功能、系统与环境之间的关系,便当代建筑设计研究的不仅仅是技术与艺术问题,还涉及到相关学科的制约与联系。当代西方建筑设计理论研究集中于几个方向:
(1)城市窿筑学理论研究城市建筑学是从城市整体出发研究建筑设计的方法。在组织管理上,总体规划一详细规划一单体设计构成系统的层次性,而建筑作为构成城市系统的要素,其数量、性质及形态应服从城市整体结构需要。当代城市建筑学理论的实践表现在详细规划与单体设计的中间层次——城市设计得到各国的普温重视。以系统的观点研究建筑与城市的关系,有利于综合利用土地及市政设施、井在城市动态发展过程中保持空间形态的完整。
(2)行为环境窿筑学理论研究行为环境建筑学是建筑学与心理学、行为科学的交叉学科,探讨人类行为活动对建筑的需求及建筑环境对人思想、情绪、需求的反作用。六十年代美国普鲁特。伊戈等居住区开发建设的失败表明,单一的功能设计方法并不能解决建筑现象的所有问题。奥斯卡。纽曼等建筑师通过对纽约社区犯罪率与社区环境相关性的分析指出,设计中必须考虑环境对人行为心理的反作用,通过社区内外空间的层次性与屑性加强环境监控,并为人们提供良好的居住环境。波特曼的建筑实践也表明,建筑的环境效益与经济效益是相辅相成的。
(3)建筑形态学理论研究建筑形态学主要研究建筑造型设计的方法及手段,运用心理学、社会学、人体工程学、美学等法则探讨形态发生的本质及规律。弗朗西斯(Framl5D.K.chiR8)强调形式要素是建筑师的基本工具,他的《建筑:形式、空间和秩序》从研究基本形态要家出发,对相应建筑要索作系统研究,从而引出空间与建筑形态设计的规律性。建筑的功能法住取决于社会经济技术条件,对建筑自身空间组合多样性的研究,为建筑师提供了新的设计方法。
(4)建筑符号学理论研究建筑符号学员韧是由符号学研究开始,结合信息论美学,以符号学概念认识建筑,形成新的设计思想方法。人在社会生活中相互交往借助于语言、文字、图象等信息,建筑形象也是信息的载体,作为建筑要更好地为人服务,其信息应彼人们乐于接受。建筑符号学认为:建筑形式是否被人们接受和喜爱有两个互为关联的信息因素——约俗与刺激,只有前者无后者,使人感到干篇一律,索然无味,只有后者无前者,形象与人们理解认识能力大相径庭,也不易彼人们接受,设计成败的关键在于两种因素的优化组合。后现代摄的一些建筑设计正是这种观念的具体实践。
(5)生态窿筑学理论研究保护生态环境、节约能源是当代社会人们关注的两大课题,生态建筑学以生态环境出发探讨建筑设计方法,指出人们在改造生存环境的同时必须遵从自然规律,维护生态环境。生态建筑学的研究可分为两个层次:第一为城市总体生态效益的研究,侧重于生态环境的保护;第二为建筑节能措施的研究,以及太阳能建筑、挖土建筑等节能类型的开发。
综上我们可以看到,虽然当代西方建筑理论研究方向的侧重面不尽相同,然而以系统的观点探讨建筑与城市、建筑与人、建筑与环境、建筑与生态之间的相互关系,已成为当代建筑设计研究的重要内容。
随社会的发展,我国当代建筑创作出现百花齐放的局面,然而在经济大潮的作用下,一些错误的价值取向也影响到建筑设计,对西方建筑的认识存在重表象、轻实质的倾向,致使许多人盲目接受西方先锋建筑流派的表面学说,其共同特点是只字不提如何解决功能、经济与技术问题,将设计引向求异、求援的误区,在这种情况下强化建筑设计的本体理论,对引导设计健康发展有重要意义。
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㈧ 体育馆等空旷建筑结构的设计方法研究
关键字:空旷建筑;结构设计;体育馆本
本文讨论屋盖为钢网架或桁架,下部为钢筋混凝土框架的体育馆等空旷建筑结构的设计方法,可供结构设计人员参考。此类结构特点是,体型复杂,大跨度,楼面面积较小,大开洞,屋盖一般为网架或桁架大跨度钢屋盖,下部结构为钢筋混凝土框架或框架剪力墙体系。近年来,随着我国建筑行业及经济的迅速发展,像体育馆等空旷建筑越来越多,而针对空旷建筑,规范对其规定的内容不是很多,这就给经验尚未丰富的结构设计人员在初次接触此类结构时,会造成一时的找不到设计思路,不知道该控制哪些参数,不知道该注意什么,不知道需要加强什么,概念设计又包括哪些方面等问题。在本文中,本人结合刚做完的一个实际工程对这类建筑结构设计的方法进行讨论,总结此类建筑的一般设计方法、设计步骤,给结构设计人员在设计此类建筑时以参考,明确设计思路。本文的实例工程为:某市职业中专学校体育馆。
1工程概况
本工程所在地的场地抗震抗震设防烈度为8度(0.20g),设计地震分组为第二级,场地类别为II。此体育馆建筑高度为21.77m,中间为比赛运动场地,四周为看台及局部办公室,看台为2层,局部办公室为4层,屋盖采用钢网架结构,下部结构采用钢筋混凝土框架结构,体育馆剖面示意图见图1。
2概念设计
此类建筑结构应注重概念设计,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置,以保证结构具有良好抗震性能。此类建筑概念设计的内容包括:选择对抗震抗风有利的结构方案和布置、结构整体是增加刚度还是减小刚度、释放温度应力还是硬抗温度应力、尽可能多地使构件处于轴向受力状态而充分发挥材料强度、尽可能多地使构件处于受拉状态而避免稳定性问题、结构传力路径的选择等[1]。本工程工程的结构概念设计主要从以下几方面考虑:
2.1加强网架支座下的钢筋混凝土柱
(1)加大柱的截面尺寸,截面不能限制得太小,应比计算需要的适当放大。本工程采用直径为900mm、1000mm的圆形截面柱,计算出的轴压比最大为0.40。(2)将此柱的抗震等级提高一级。(3)比计算结果适当放大柱的纵筋。(4)柱的箍筋采用全长加密,以提高柱的延性。
2.2对薄弱部分采取加强措施
(1)对于柱顶的环梁,应加大其截面,使其有足够的刚度,保证结构的整体性。对于本工程,顶部的环梁截面400mm×900mm。且在配筋时,环梁的纵筋应有较多的拉通筋,以承受拉力。(2)对四周的局部楼板,当板宽度较小时应加强板厚及配筋。对于本工程在四层处的天桥,其宽度只有1.7m,故本设计对天桥板进行了加强设计,板厚采用150mm厚,配筋为双层双向拉通设置。
3设计方法
(1)钢屋盖采用钢结构设计软件进行建模分析。(2)下部钢筋混凝土结构采用PKPM钢筋混凝土结构相应模块进行建模分析,并将钢屋盖在支点处的内力在柱的节点处以节点内力输入,参与计算。且分析时对于整体指标的控制及配筋计算应分别建立模型进行分别计算,两个模型在建模分析时的主要注意点如下:①整体指标计算模型:网架屋盖用钢梁输入,柱上端设置成铰接,板厚可设50mm(主要是考虑网架屋盖的自重及刚度),考虑刚性楼板假定计算整体指标:位移、位移比、周期、周期比;②配筋计算模型:网架屋盖按空洞输入,将支座反力按节点内力输入在柱顶,柱上端设置成铰接。又因网架屋盖有风浮力及竖向地震作用,所以提供过来的支座反力是一个从最大正值到最小负值的一个范围,而X向及Y向力取最大值/1.2按整个平面同一个方向输入即若输正值则全部输正值,若输负值则全部输负值,故按以下两种工况模型分别计算:a.体育馆Nmax工况模型:根据网架提供的支座反力,取RZ为负最大值(即向下的压力最大值);同时考虑梁上的墙体荷载。此模型用于:计算梁配筋;计算柱在压力工况下的配筋;计算在压力工况下的柱底内力;b.体育馆Nmin工况模型:根据网架提供的支座反力,取RZ为正最大值(即向上的拉力最大值);同时取消梁上的墙体荷载(此时梁上墙荷属于有利荷载)。此模型用于:计算柱在拉力工况下的配筋;计算在拉力工况下的柱底内力[2]。
4结构布置
结构布置的原则同一般建筑结构一样,基本要求如下:(1)结构布置宜规则、对称,受力明确,传力合理、途径不间断,并应具有良好的整体性,不应采用严重不规则的结构布置。(2)尽可能设置多道抗震防线。当建筑允许设计剪力墙时,宜设计剪力墙,将下部结构设计成框架剪力墙结构体系。
5控制指标
钢筋混凝土结构指标控制:(1)控制结构的质量比、刚度比、层间受剪承载力、剪重比、位移角。(2)因此类结构为空旷、开口结构,不具有明显的“层”概念,所以对于位移比、周期比的计算结果仅作为参考,且尽量满足规范要求。(3)应控制轴压比、配筋率、配箍率、剪压比等各项指标满足规范要求。
6考虑温度作用
对于体育场馆等类型的建筑往往为超长结构,温度作用效应不可忽视,应采用措施减少温度应力对结构的影响,可通过设置适宜的后浇带、加大梁板通长筋的配筋率、采用低水化热的普通硅酸盐水泥和级配良好的碎石骨料配制混凝土、低温合拢、加强混凝土养护、采用高效减水剂降低水泥用量、配置适当的构造钢筋等措施都可以有效地减小施工阶段温度应力以及混凝土收缩的影响。
7结束语
总而言之,体育馆类建筑为空旷、开口结构,体型复杂,应注重概念设计,且在设计的过程中应不断总结经验,积累经验,使此类结构的设计合理、安全、经济、适用。本文根据体育场馆结构的设计经验,介绍体育场馆类结构的设计过程和方法,为此类结构设计提供一些建议和参考。
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