地下结构设计与优化
地下结构的设计与优化
摘要：进入二十世纪以来，伴随着我国经济的高速发展以及城市建设的不断进行，土地价值不断攀升。为了提高建设用地的利用效率，地下结构在城市建设中得到了广泛应用，高层建筑设置地下室，可以增强建筑本身的水平作用承载能力，提高结构的抗倾覆性能，增强结构的安全性。在软土地区设置地下室，还可以增强基础的整体性，对结构的沉降控制非常有利。本人主要分析了如何对地下结构进行设计与优化。
关健词：地下结构；地下室；设计
与地上结构相比，地下结构受力相对较为复杂，除结构自重外，通常还会受到土压力、水压力、地震荷载、人防荷载以及顶板活荷载的作用，每一种荷载工况下的荷载组合内力也往往较大。另外，地下结构的防水要求一般较高（例如一般高层建筑的地下室防水等级均为一级），裂缝控制相对较为严格，所以往往地下结构的单位面积建造成本较地上建筑有较大幅度的增加，据统计，单层地下室每平米的含钢量往往在150～220kg范围，当顶板覆土较重，或顶板范围活荷载较大时，单位平方含钢量还会增加。因此，地下结构的建造成本占项目建造总成本的比例往往较高，地下水位较高的软土地区的建设项目尤为如此。为了节约建造成本，有些项目人为的削减结构的设计可靠度，甚至少算、漏算荷载，采用不合理的结构设计方案，采用过于苛刻的限额设计方案。导致不少地下结构在使用过程中，结构裂缝、漏水等安全事故现象频发，给人民生命财产
地下工程重点整理
第一章绪论 1、地下工程、地下空间得基本含义 地下工程:地下工程就是建造在地层环境中(岩体或土体)得工程结构物;有广义与狭义地下工程。 地下空间:在岩层或土层中天然形成或经人工开发形成得空间称为地下空间。 第二章地下空间资源及开发利用价值 1、地下空间资源、城市地下综合体基本含义 地下空间资源: 包括三个方面得含义: 1)天然存在得资源蕴藏总量; 2)一定技术条件下可供合理开发得资源总量; 3)一定历史时期内可供有效利用得地下空间总量。 地下综合体指由城市中不同功能得地下空间建筑共同组合而形成得大型地下空间工程。 第三章地下工程地质环境与围岩分级 1、岩体结构含义及类型 岩体结构:结构体与结构面在岩体内得排列、组合形式。 类型1)整体、块状结构岩体2)层状结构岩体3)碎裂结构岩体4)散体结构岩体 2、地应力得概念及其分类 地应力:指存在于地壳岩体中得原始应力,又叫天然应力。 分类自重应力构造应力活动得剩余得变异及残余应力感生应力 3、影响围岩稳定性得主要因素 (1)地质因素: 1 ) 岩体结构特征2)结构面性质与空间得组合3)岩石得力学性质4)围岩得初始应力场 (2)工程活动所造成得人为因素: 1)地下洞室尺寸与形状2)施工中采用得开挖方法 4、围岩分级(见书本p50) 第四章地下结构得设计方法与计算原理 1、地下结构得受力特点 主要特点:地下结构得围岩既就是作用于支护结构上得荷载来源,又与支护结构共同构成承载体系。 (1)除了承受使用荷载之外,地下结构还要承受周围岩土体与地下水得作用,而且后者往往构成地下结构得主要荷载; (2)地下结构得围岩既就是荷载得来源,又可以在某些情况下与结构共同作用形成承载体系; (3)地下水对结构得力学作用与岩土组成、地下水流场及结构防水系统等因素相关;
建筑工程结构设计的优化措施
试论建筑工程结构设计的优化措施摘要: 现如今，现代化建设普遍应用于城市建设中，这推动了我国高层建筑发展前进的步伐，由于人们对建筑施工的要求不断提高，使得建筑技术将面临更高的挑战。因此，从建筑工程结构设计方面入手，进行改进，从而扩大建筑工程的发挥空间。基于此，本文主要对建筑工程结构设计的优化措施进行了探讨。 关键词：建筑工程；结构设计；优化措施 abstract: nowadays, modernization is generally applied to the city construction, this drives forward the country’s high building development progress, as people have the requirement of building construction continues to improve, construction technology that could face higher challenge. therefore, from building engineering structure design aspects, to improve and expand the construction engineering play space. based on this, this paper focuses on the construction engineering structure design of the measures are discussed. keywords: building engineering; structure design; optimization measures 中图分类号：tb482.2文献标识码：a 文章编号： 城市高层建筑的高度在不断的进行增加,这就使得高层建筑向
教学实验楼框架结构设计
教学实验楼框架结构设计 1.工程概况 工程名称： 建筑用地面积：725.76㎡ 建筑面积：3792.05 m2 建筑层数：五层 层高：地上一层层高3.6m，标准层层高3.6m。 建筑总高度：18.0m 建筑形状：一字形 结构形式：框架结构体系 场地情况：场地平坦、无障碍物。 地质情况：地基土为粘性土为主，建筑场地类别为Ⅱ类，容许承载力f =180kPa。 k 基本雪压：0.45kN/m2。 基本风压：0.40kN/m2。 地震烈度：按7度近震设防。设计基本地震加速度为0.2g，建筑场地类别为，Ⅱ类，设计地震分组为第一组。 建筑耐火等级：二级。 建筑耐久年限：50年。 建筑物重要性类别：丙类，安全等级为二级。
2.结构布置与计算简图 2.1结构选型 采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。基础采用柱下条形基础。 2.2结构布置 结合建筑的平面﹑立面和剖面布置情况，结构平面布置如图1； 根据结构布置，本建筑平面除走廊板区格为单向板外，其余均为双向板。双向板的板厚h≥l/50(l为双向板的短向计算跨度)。本建筑楼面板和屋面板的厚度均取120mm。 本建筑的材料选用如下： =14.3MPa ，Ec=3.0×104 MPa） 混凝土 C30（f C 钢筋：纵向受力筋采用HRB335级钢筋，其余采用HPB235级钢筋 墙体：蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。 窗：铝合金窗 门：木门
图1 框架的计算单元 2.3框架计算简图及梁柱线刚度 本结构是三维空间的。但由于建筑结构的质量、刚度都比较均匀，故选用一榀框架进 行计算与配筋，其余框架可参照此框架进行配筋。现以⑦轴线为例进行计算。 2.3.1梁柱截面尺寸估算 框架梁：/6900/8~6900/12900~600,h l ==mm 取梁尺寸：h =600mm ， b =h/2=300mm. 框架柱：建筑总高度按18.60m 算，小于30m 的现浇框架结构，设防烈度7度近震，查抗震设计规，该框架为三级抗震，最大轴压比[]0.9μ=。假定采用C30混凝土，查得 2/3.14mm N f c =，假定每平方米荷载为14kN/m 2，则柱子最大轴压力 N=1.25×14×7.2×4.2×5=2646kN. 则柱子轴压比 即 []22646000205594.414.30.9 c N bh mm f μ≥==? 取柱子截面形状为正方形。即b=h ≥453.4mm 。 为了简化施工，各柱截面从底层到顶层不改变，即取柱子尺寸为500mm×500mm。 2.3.2确定框架计算简图（KJ-7） 框架的计算单元如图1-1所示。假定框架柱嵌固与基础顶面，框架梁与柱刚接。由于各层柱截面尺寸都不变，故梁跨取柱截面形心线间距离。底层柱高从基础顶面算至二层楼面。室外高差为0.45m ，基础顶面至室外地坪取为0.5m ，故底层柱高取3.6m+0.45+0.5m =4.55m ，其余各层柱高均为3.6m 。由此框架的计算简图如图2所示。 2.3.3框架梁柱的线刚度计算 混凝土C30，272430/kN 100.3/100.3m mm N E C ?=?= ，现浇框架结构梁惯性矩 中框架梁02I I =，线刚度l EI i /= 左跨梁：i 左跨梁/EI l =73413.01020.30(0.6)/6 5.41012 kN m =?????=??
城市地下空间
简述土木工程与城市地下空间的联系 大二上学期我有幸选修选到了城市地下空间这门课程，主讲的是一位业务繁忙的教授（猜测），但是他讲的每一节课都是十分生动的， 也主动让我们结合实际环境去认识城市地下空间。比如前几个星期布置的课外作业就让我们每一个学生都充分认识到了何为城市地下空间。 那么何为城市地下空间？首先当仁不让的是地铁！现如今虽然中央叫停了几个市的地铁修建，但是修建地铁的热情并没有因此减弱。第二是地下商业街，它都有一个入口设计，消除了地下空间对人们心理的影响。第三，地下停车场。随着地上空间的开发完全，将停车场移动到地下就很好的解决了土地紧张的问题。第四，地下公路、地下隧道、海底隧道。这些都是真实存在的事物，架起了地域的联系。以上都是生活中常见的一些地下空间，当然还有一些不常见的如：军事基地、用于储存石油、食物的地下超大洞室等等。所有的这些共同构成了我们的城市地下空间。 我们为什么要发展城市地下空间？根据我国国情：我国人口基数大，人均占有资源少。人口密集度大，形成地表空间有限问题。在这些有限条件下，就造成我们得向地下发展的趋势。尤其是现代，人口向城市集中，使城市人口密集、城市功能恶化，为了保持功能及交通所需的空间，各国除了利用综合的政治、经济措施外，也开启求助于地下空间。 城市地下空间工程专业就培养出了具有坚实的数学、力学等自然科学基
础和人文社会科学基础，掌握城市地下工程勘察、规划、工程材料、结构分析与设计、机械基础及工程机械、电工技术、工程测量、施工组织和工程概预算、工程监理等方面的基本技术和知识的人才同时也具备从事城市地下空间工程的规划、设计、研究、开发利用、施工和管理能力，具有超强的计算机应用能力和较高的外语水平的专业人才。有了他们才使得我们的城市地下空间有了保障。再来看一下土木工程专业。它培养掌握各类土木工程学科的基本理论和基本知识，能在房屋建筑、地下建筑、道路、隧道、桥梁建筑、水电站、港口及近海结构与设施。等领域从事规划、设计、施工、管理和研究工作的高级工程技术人才。我们可以发现在土木工程专业中包含了地下建筑这一领域，就让我们来看下它，他们有何不同。 土木工程涵盖的个个方面十分广泛，是在它发展的过程中人们意识到了不同种类的工程需要不同方面的专业人才，所一诞生了土木工程中的各个方向。在大的土木工程方向中又可以将城市地下空间设置为一个与路桥、房屋建筑等相提并论的方向。但是，城市地下空间工程既有自身特定的内涵,又是多个学科的结合点,具有交叉性、边缘性的特征。传统的土木工程专业,主要注重地面建筑、桥梁、交通、岩土等工程,没有真正以城市地下空间利用为主轴的系统的专业建制。城市地下空间工程涉及到城市规划、地下建筑学、地下结构、工程地质、水文地质和地下水力学、岩土力学、环境科学、地下通风以及其它相关的市政工程如城市交通等多领域、多学科。现有的城市规划、土木工程以及工程设计和管理人员没有受过城市地下空间工程建设的全面和系统的教育,缺乏对城市地下空间利用的认识和从事城市地下空
建筑工程结构设计优化措施探讨
建筑工程结构设计优化措施探讨 摘要：建筑工程是我国基础设施建设中的重要组成部分之一，房屋建筑建设质量的优劣，与人们的生活质量息息相关。房屋建筑结构设计中，结构设计优化是保障房屋建筑的质量及提高建筑物安全性、稳定性、美观性的有效手段。基于此，文章对房屋建筑结构设计中结构设计优化的应用情况进行了分析，并探讨了房屋建筑结构设计优化的关键点，希望可以为房屋建筑结构设计及施工的开展提供有效参考。 关键词：结构设计优化；建筑工程；结构设计 随着社会经济的飞速发展，经济条件，生活质量和人民生活水平得到了明显改善，人们对生活环境的要求也越来越高。基于时间进度和社会发展需求，在当今住宅建筑的结构设计中，基于质量和安全保证，通常会进行结构优化设计，以实现降低成本，节能减排和改善建筑功能的目的。 1 建筑物结构设计中结构设计的优化 建筑结构模型的优化 在房屋建筑结构设计中，在实施结构设计优化时应优化建筑结构模型。在优化建筑结构模型时，可以从三个方面确定约束条件，计算功能并选择变量。在构建和使用构建模型的过程中，应该非常重视选择不同的变量。在定义和选择不同的变量时，应充分考虑实际的建筑状况，并将其与当地情况结合起来，并彻底分析可能影响建筑结构设计和使用的所有因素。表示这些因素的预定参数。在房屋建筑的结构设计中显示。有些因素可能会对建筑结构设计的总体影响产生非常重大的影响，因此，无论设计人员是多因素还是单一因素，设计人员都应充分考虑到这一点。' 警告。另外，在优化建筑结构设计的过程中，体现功能中的各个要素可以有效减少人员工作量，并有助于提高工作效率。 优化建筑物的主要结构 在设计建筑物结构的主要部分时，应考虑建筑物的质量，并且优化设计应基于确保建筑物的质量和安全性。在此基础上，建筑结构设计中首先要考虑的问题是确保建筑物的安全，在随后的优化设计中，确定要加强主体结构的承载能力。对于建筑物来说，增加主体的稳定性是增加建筑物安全性的有效方法，可以使建筑物在一定范围内承受恶劣环境的能力，从而使建筑物能够经受地震，强风等侵袭。在环境中是安全的。防止建筑物在恶劣的室外环境下倒塌。在优化建筑物的主要结构时，关键是优化幕墙的设计，以确保幕墙的整体稳定性。关键是使幕墙的质量相等，并使结构重心与刚性中心重合。因此，它增加了建筑物的整体稳定性。设计人员可以通过减少幕墙的数量和增加幕墙的程度来优化幕墙的结构。在住宅建筑结构的设计中，许多钢结构经常放置在幕墙内，因此幕墙可以支撑更大的重量并增加幕墙的稳定性。但是，由于节能，应该对该部分进行优化和设计，并且确保幕墙稳定性的原则应该是尽可能少的钢结构建筑材料。 优化建筑细节 随着市场经济的飞速发展，建筑业蓬勃发展，但市场竞争日趋激烈。在这一点上，许多公司开始吸引消费者，从细节开始，以提高建筑物的质量和美观性。在此基础上，在建筑物结构设计中优化结构设计的同时，还应特别注意细节的优化。根据客户的需求，应该优化和
地下车库的结构设计
地下车库的结构设计 在普通地下车库设计中,合理选取结构类型和符合实际的计算模型是合理设计和准确计算的前提;合理设计地基基础是结构安全经济的重要指标;防渗漏防开裂技术则是保证建筑物正常使用的重要措施。本文就以上问题进行了探讨,供结构设计者参考。 【关键词】地下车库;独立柱基; 防水板;裂缝控制 1. 前言 目前,城市建设特别是住宅小区的建设中,地下车库越来越多,在地下车库设计中,如何使结构设计更科学、合理,如何采用新技术显得尤为重要和迫切。 2. 结构布置与计算 2.1 柱网、梁板体系的合理布局。 目前,车库顶板常用的结构型式有无梁楼盖,无粘结预应力无梁楼盖、双向密肋及预应力双向密肋楼盖、主次梁楼盖等。当为方形柱网或接近方形柱网时,可采用前四种楼盖,各种楼盖的经济跨度如下:普通钢筋混凝土无梁楼盖为4.5m~7.2m;无粘结预应力无梁楼盖为7.2m~10.5m;普通双向密肋楼盖为9m~12m;预应力双向密肋楼盖为12m~21m。当为矩形柱网时,以短跨为主梁,长跨为次梁,且短跨与长跨比小于0.75比较经济,一般常用的主次梁跨度比为0.65~0.70,这样主次梁截面高度能协调一致,做到梁底平齐,从而能保证楼盖得结构高度最小。注意这里所说的双向密肋不是指与柱连接的都是大截面尺寸的“框架梁”开间内为井字梁的传统的结构型式,而是将柱顶网格填实成与梁同高的实心板,这样柱上实心板带承担大部分荷载,并直接将荷载传给柱子,而且实心板能有效地加大这些梁的刚度。另外能提供更大的空间高度和最大限度的减小板厚。 2.2 挡土墙的设计与计算。 地下车库的外墙应按挡土墙进行设计。挡土墙的内力与侧向土压力、水压力、垂直荷载以及边界条件有关。当垂直荷载较大时,垂直荷载作用引起的挡土墙内力将占很大比重,垂直荷载不可忽略,不能只考虑水平荷载,这时如要取得较精确的内力,应取封闭刚架结构模型来分析。当垂直荷载较小时,可以根据边界条件作简化计算,支承条件应按相对刚度比而定。有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、而外墙的水平分布筋则偏于保守。只有垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大时,外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。挡土墙
城市地下空间工程概念发展前景
地下工程导论报告 姓名：马敏超学号：*** 19世纪是桥的世纪，20世纪是高层建筑的世纪，而21世纪应该是地下洞室开发利用的世纪。 在当今工业经济与知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。二十一世纪是地下空间的发展世纪，特别是随着城市的快速发展，资源的过渡开发，必然会带来环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等严重问题，因此人们不得不向地下要生存空间，以缓解土地资源紧张而带来的压力。 面临着人口、粮食、资源和环境的四大挑战，这决非是危言耸听、杞人忧天。它如晨钟暮鼓，告诫人们必须从现在开始认真研究对策 “可持续发展”被作为国策提出来了，摆在每个学科、每个产业的面前，土木工程界也应顺潮流而检讨自己。大量的土建工程拔地而起，每天都看到大片良田被钢筋混凝土所取代，并且无法再生，居住、交通、环境的矛盾日益突出。把地面活土多留点给农业和环境，使地下空间成为人类在地球上安全舒适的第二个空间，是土木建筑工作者的紧迫课题。国际上已提出把“廿一世纪作为人类开发利用地下空间的年代”，日本提出要利用地下空间，把国土扩大数倍。中国也开始重视地下空间利用的立法工作，各地区已开始进行地下空间的开发规划。但由于技术立法不够，在这方面出了不少问题，花费了许多不该花的工程费。 交通拥堵已经成为城市致命的瓶颈，人们在拥堵中等待、愤怒、绝望，也开始因为渴望速度而寻找方向。当一个名字叫地铁的尤物可以让交通烦恼消却、速度诱惑满足时，几乎所有的中国城市都爱上了她，开始了轰轰烈烈的地铁建设之旅。地铁的另类空间激发着人们的国际化大都会想象力和商业想象力，地铁天文数字般的投资令城市人痛并快乐着，地铁承载着所有都市人内心的柔软和抒情，令那些对城市失望的人可能重新爱上城市。 1、概述 城市地下工程师从事研究和建造城市各种地下工程规划、勘察、施工和维护的一门应用科学与工程技术，是土木工程的分支。 城市地下工程包括交通运输方面的地下铁道、公路隧道、地下停车场及各种穿越障碍的地下通道；工业与民用方面的各种地下制作车间、电站、各种车房及商店；人防市政地下工程，以及文化、体育、娱乐、与生活等方面的联合体育建筑等。 城市地下工程是伴随着人类社会发展需要而逐渐发展起来的，它所建造的工程设施应反映出各个不同年代社会经济、文化、科学技术发展的面貌与水平。
实验楼设计任务书
《房屋建筑学》课程设计指导书 课题：某学院现代教育中心实验楼 一、目的与要求 1．目的：通过本次课程设计实践技能训练，使学生系统巩固并扩大所学的理论知识与专业知识，使理论联系实际。在指导教师的指导下，使学生独立解决有关工程的建筑施工图设计问题，并能表现出有一定的科学性与创造性，从而提高设计、绘图、综合分析问题和解决问题的能力。 2．要求：学生应严格按照指导教师的安排有组织、有秩序地进行本次设计。在指导教师讲课辅导、答疑以后，学生自行进行设计，完成设计初步方案，交指导教师修改后，学生对设计方案定稿后，再进行建筑施工图的设计。 二、建筑面积：4000～50002m 三、工程概况： 某学院拟在学校内建造一幢现代教育中心实验楼，建筑层数在六层左右，采用框架结构，建筑体型组合可为单一型或组合型（可根据各部分功能具体情况灵活安排），室外有停车场及绿化布置。用地范围内地表基本平坦，基地东、西、南三侧均有校园现状道路。其中东、西侧为校园主干道，南侧为一次要干道。基地南侧为已建教学楼，北侧为学校生态园，环境颇佳。 四、建筑组成及面积分配（面积上下浮动在10％以内） 1．门厅：1502m （1）门厅：1202m （2）门卫：152m （3）值班室：152m 2.计算机专业实验室：12452m （1）软件实验室：2552m ①汇编语言室：452m ②数据库原理实验室：452m ③软件工程实验室：452m ④操作系统实验室：452m ⑤程序设计实验室：452m ⑥储备室：302m （2）系统实验室：3902m ①编译原理实验：452m ×2 ②数据结构实验室：452m ×2 ③C 语言程序设计实验室：452m ×2 ④汇编语言实验室：452m ×2 ⑤储备室：302m （3）数字逻辑实验室：2702m ①数字逻辑实验室：1202m ②模拟电路实验室：1202m ③储备室：302 m （4）计算机原理与接口实验室：1202m ① 计算机原理实验室：452m ②微型计算机及接口技术实验室：452m ③储备室：302m （5）网络技术实验室：2102m ① 网络技术：902m ②通讯原理：902m ③储备室：302m 3.计算机公共课程实验室：5102 m ①计算机公共课实验室：902m ×5 ②储备室：302m ×2 4.教育技术专业实验室：13352m
【结构设计】地下室结构设计要点和易错总结
地下室结构设计要点和易错总结 1、暗梁当楼面梁使用. 这是最常见的错误.暗梁之所以不能当楼面梁是因为其刚度不够,荷载不能按自己设想的方式传递,即楼面荷载-板-暗梁-柱的传递方式几乎是不可能的.这样将大大低估板的内力.根据内力按最短距离传递的原则,用暗梁代替梁只有在板受集中力时, 在集中力处沿板的最短方向（双向板沿两个垂直方向）设置暗梁,可以认为集中力由暗梁承受以满足抗弯强度和裂缝要求,此时板的计算跨度绝对不能按支承于暗梁来考虑.但很多时候,这种做法也没有必要,直接加大板的受力钢筋即可,除非因抗剪（冲切）需要箍筋而使用暗梁. 2、与上一个问题相对应的是,在刚度发生较大突变（增加）处,应视为梁. 典型的问题是不同高程的板之间出现的错台,错台本身平面外刚度比较大,而板的平面外刚度较小,不管你是否愿意,板上的荷载都要传递到错台上,因此应当按梁来设计,尤其是抗剪钢筋应满足要求.地下通道、车站遇到的这种情况较多,其荷载又比较大,但大多数人对错台的处理却非常草率,这很令人担忧.
3、框架结构形成事实上的铰接. 最常见的是梁刚度比柱大的多,使柱对梁的约束作用较弱,形成事实上的铰.这样减少了超静定次数,于抗震不利,也难以形成“强柱弱梁”.日本坂神地震时,地铁车站柱的破坏相当严重,也提醒我们不能忽视这个问题. 地铁车站顶底板可看作筏板,其梁的刚度当然大于柱,但中板处不宜将梁的刚度做得较大. 另外,地下工程如通道、涵洞、地铁车站等,有时不小心也容易作成刚度较大的顶底板和刚度较小的侧墙,这样横剖面就形成铰接的四边形,两侧墙土压力相差较大时很容易失稳,也不利于抗震. 4、板墙受力钢筋置于分布钢筋的内侧. 很多人总把分布钢筋想象成类似梁的箍筋,因此配筋不小心就这样倒置.分布钢筋的作用在于固定受力钢筋位置,传递受力及防止温度收缩裂缝,它不需要象梁柱箍筋那样外包以防止钢筋受压向外鼓出,更重要的是,板墙截面高度较小,为增加有效高度发挥受力筋作用,一般情况下应当外置受力钢筋.某些特殊情况,如地下连续墙,由于施工方便原因可牺牲板有效高度,将受力钢筋内置. 5、在紧靠柱的位置框架梁上搭梁.
地下室楼板结构设计优化
地下室楼板结构设计优化 发表时间：2020-04-09T01:11:10.949Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：杨泳芳[导读] 其中楼板结构对地下室经济性影响较大，为了实现技术与经济的统一，本文结合案例对地下室楼板结构设计优化进行了分析。 肇庆市端州建筑设计院有限公司广东省肇庆市 526000 摘要：随着地下空间的广泛应用，地下室结构占整个项目的比重越来越大，其中楼板结构对地下室经济性影响较大，为了实现技术与经济的统一，本文结合案例对地下室楼板结构设计优化进行了分析。 关键词：地下室；楼板结构；设计优化 为了提高城市土地利用率，建筑向上、下两个方向拓展，一方面高层建筑越建越多，另一方面地下空间也得到更充分利用[1]。地下室是利用地下空间的主要形式之一，楼板结构是影响工程造价和效益的重要因素，其材料用量占整个结构比例很高[2]，而且楼板设计也是地下室结构设计的难点[3]。因此，本文对地下室楼板结构设计优化进行了探讨。 1 地下室楼板结构形式与设计优化 1.1 地下室楼板结构形式 地下室楼板结构主要包括有梁楼盖、无梁楼盖、空心楼盖等形式。有梁楼盖也称为梁板式楼盖，这种形式在相互垂直的两个方向设置梁，并且梁有主次之分，适合跨度和开间较大的房间，也是最常见的一种形式，按照梁系布置还可细分为井字梁楼盖、十字梁楼盖、主次梁楼盖、主梁大板楼盖、主梁加腋大板楼盖等形式。无梁楼盖是一种不设梁的楼盖形式，混凝土板直接支承在柱上，适合非抗震设防区对净空有一定要求的场合。空心楼盖是由双向密肋梁和薄板构成的楼盖体系，中间空腔由轻质材料芯模填充，这种形式的楼盖看不到明梁，与无梁楼盖一样具有较好的视觉效果，且还具有较好的隔声效果。 1.2 地下室楼板结构设计优化的意义 地下室楼板结构采用大量的混凝土和钢筋，对整个工程项目的经济性有重要影响，设计是决定工程投资控制的关键环节，设计合理性对工程造价有决定性作用。由于地下室楼板结构形式多，哪种效果最好并没有定论，这就为楼板结构选型及各类型楼板结构的参数选择提供很大空间。如果设计人员只关注技术性，地下室楼板结构设计必然偏于保守和浪费，导致工程项目经济性能较差；但如果设计人员偏重经济性，又可能使技术指标不符合规范要求，导致工程项目存在安全隐忧。优化设计的目的就是通过合理分析地下室楼板结构因素，选择最适合工程项目的结构形式和合理参数，达到技术性与经济性的对立统一，使工程项目取得较好经济效益和社会效益。 2 地下室楼板结构设计优化技术 2.1项目背景 案例项目为高层住宅小区地下室，抗震设防烈度为6度，主楼抗震等级为三级，地下室抗震等级为四级。地下室共2层，层高为3.9m，柱网尺寸为8.4 m×8.4m。C30混凝土柱，截面尺寸为600mm×600mm。顶板作为上部结构嵌固端，覆土厚度1.2m，活载取4kN/m2。 2.2地下室楼板设计优化 2.2.1顶板结构设计优化 根据项目情况，地下室楼板提出井字梁结构、十字梁结构、主次梁结构、主梁大板结构4个方案，其中板厚按规范均取180mm，恒载取1.5kN/m2（不考虑自重），主梁截面均取300mm×700mm，次梁截面均取250mm×500mm（主梁大板结构除外）。经软件计算钢筋用量，井字梁结构梁配筋14.4kg/m2，板配筋15.2kg/m2，钢筋总用量为29.6kg/m2；十字梁结构梁配筋12.5kg/m2，板配筋15.2kg/m2，钢筋总用量为27.7kg/m2；主次梁结构梁配筋13.2kg/m2，板配筋15.2kg/m2，钢筋总用量为28.4kg/m2；主梁大板结构梁配筋6.4kg/m2，板配筋15.2kg/m2，钢筋总用量为25.9kg/m2。混凝土用量，井字梁结构0.272m3/m2，十字梁结构0.252m3/m2，主次梁结构0.252m3/m2，主梁大板结构0.233m3/m2。因实际工程用筋量比软件计算大，故需对数据进行修正。按一跨来计算，井字梁结构用筋量为1929.6kg，十字梁结构用筋量为1867.2kg，主次梁结构用筋量为1981.3kg，主梁大板结构用筋量为1865.2kg。混凝土用量，井字梁结构27.31m3，十字梁结构21.01m3，主次梁结构21.01m3，主梁大板结构18.91m3。设定单价，C30混凝土为1250元/m3，钢筋为6500元/t，各方案造价如下：井字梁结构46680元，十字梁结构38399元，主次梁结构39141元，主梁大板结构35761元。 为比较各方案的承载能力和耐久性，计算各方案楼板结构的裂缝和挠度。裂缝宽度，井字梁结构0.003mm～0.013mm，十字梁结构 0.007mm～0.029mm，主次梁结构0.002mm～0.008mm，主梁大板结构0.024mm～0.158mm。挠度值，井字梁结构0.297mm，十字梁结构 1.505mm，主次梁结构0.611mm，主梁大板结构21.2mm。
浅析房建工程结构优化设计
浅析房建工程结构优化设计 发表时间：2019-07-12T09:47:04.203Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：王志鹏 [导读] 房屋建筑是现代城市中的重要空间，为居民的日常工作与生活创造室内环境。 摘要：本文以房屋建筑工程结构设计为研究对象，对其在时代科技化、智能化领域中的应用优化策略进行分析。通过对房屋建筑结构设计基本原则的阐述，从数字技术、创新理念、细部结构、仿真环境、数据模型这五个方面，细化论证房屋建筑结构的设计优化策略，为相关研究与应用提供参考。 关键词：房屋建筑；结构设计；智能化；计算机技术 引言 房屋建筑是现代城市中的重要空间，为居民的日常工作与生活创造室内环境。在生活质量不断提升的背景环境下，对于房屋建筑的要求也日益提升，这就需要建筑工程设计人员，在进行结构设计的过程中，坚守建筑设计基本原则，并在时代科技化背景环境下，利用行业的发展优势，对工作内容进行创新管理，增强房物建筑结构设计优化的实用价值。 1房屋建筑结构设计原则 房屋建筑结构设计中，功能性是其基本属性。尤其在社会经济环境高速发展的背景下，人们需要建筑结构设计的功能性，作为正常生产生活的支撑条件。而在设计过程中，还需建筑空间中的协调性、美观性以及舒适性，形成完整的室内环境。 同时，由于房屋建筑的使用与居住需要，必须在进行结构设计的过程中，重点关注建筑空间的安全性内容。安全性设计内容，不仅在建筑结构施工过程中起到关键作用，也会在房屋建筑投入使用的过程中，成为保证使用者生命财产安全的重要依据[1]。因此，在进行设计时，材料选择、用量分析、结构科学性等内容，都需要得到建筑结构设计者的高度重视，并作为设计的核心内容，进行完善与优化。 另外，房屋建筑工程结构设计，是指导工程项目施工的重要组成部分。在进行设计优化的同时，需要从经济成本的角度对设计内容进行评估，并在合理优化调整的基础上，降低建设单位在成本投入中的消耗。这一内容，在当前竞争十分激烈的建筑行业中，显得尤为重要，是保证建筑公司市场竞争力的关键，也是实现建设单位良好发展的基础。所以，必须在设计环节上进行调节，在控制成本的基础上，对投入成本消耗与建筑使用节能性提供基础保障条件。 2房屋建筑结构设计优化策略 2.1引入数字化技术手段 房屋建筑结构设计内容有较为悠久的历史，在不同文化环境中形成了风格各异功能明显的建筑空间。在时代资讯条件与技术水平的影响下，通过交流与创新，形成了多种类型的结构设计方案[2]。在对特定建筑项目展开设计工作的过程中，可以尝试通过数字化技术手段，完成结构设计方式的选择与应用。尤其是在数字化程序软件的应用中，对于房屋建筑结构设计，产生了典型的积极影响，是提高设计质量的主要途径与关键手段。 例如，北京奥运会的主体育馆“鸟巢”（如图 1 所示），在进行设计的过程中，其设计师赫尔左德、德梅隆引入了数字化的技术方法，通过计算机软件程序与硬件系统的计算能力，对结构中的细化参数进行分析与计算，并在完成设计数据计算的基础上，对系统使用中的合理性作出全面的辩证分析，以此保证“鸟巢”在结构设计的合理性，为其在结构稳定性的基础上，增添了美观表现效果，提高了应用价值。 图 1 鸟巢 对此，为了保证数字化技术手段的应用条件，需对房屋建筑结构设计的业务能力进行优化升级，使其能够适应计算机程序的使用，并在合理利用先进辅助软件程序的基础上，保证设计内容的科学性。 2.2增加创新性设计理念 房屋建筑项目的施工阶段中，有些具体内容无法用数据信息进行表达，而为了保证此类内容能够正常的在现实环境中构建出来，需要在设计内容上，通过理念思想的内容表达，对工程施工工作形成指导。方法上，需借助信息化时代的背景优势，将计算机程序作为辅助建筑结构设计的有效工具，并在与设计师工作经验相结合的基础上，形成人性化的设计判断，并最终达到开发创新的效果。 实际设计应用中，需以建设条件为基础，在熟练掌握电脑程序软件的基础上，增加其在设计中的功能应用深度。由此，使计算机程序软件的应用条件能够适应设计师的应用需要，并在构成最终设计方案时，可充分表达创新设计理念。 从设计师的角度出发，其经验丰富程度，会对创新性的设计内容产生明显的影响。拥有丰富经验的设计师，可以在房屋建筑结构设计中，更好地对数据条件进行分析与判断，并从中整理出精确的数据内容，为创新型的设计工作提供指导。 例如，在“水立方”的建筑结构设计中，设计师在对 ETFE 膜材料的了解下，发挥其特性优势，并在构筑建筑空间的过程中，形成了外形近似于水泡的建筑结构。在这种创新型设计理念的指导下，使国家游泳中心展现出了独具特色的建筑形式（如图 2 所示），增加观赏性的同时，发挥出了创新理念的应用优势。 2.3保证细化结构完整性 房屋建筑的安全性，是设计工作的核心内容，在保证安全的基础上，还需尽可能地提升家住空间的耐久性，并在保证设计耐久度的同时，实现建筑设计优化的工作目标。尤其在细节化内容的控制上，对于此类内容的设计工作，直接影响到建筑结构的稳定性与连接状态。
教学楼实验楼建筑设计
教学楼实验楼的建筑设计探讨 摘要: 优美的校园空间应该是一个完整统一的物质空间，尊重校园规方。艺术设计可以是大众的，也可以为少数人，它在服务对象上 比较灵活。特别是公共建筑，其本质上是为他人创造一种学习、生活、工作的模式或环境，是为大多数人服务的。本文主要对教学楼实验楼的建筑设计全过程进行了分析。 关键词:建筑设计；平面设计 abstract: beautiful campus space should be a complete and unified physical space, respect for the campus party rules. art design can be popular, can also for a few, it in the service target is more agile. especially the public building, its essence is for others to create a kind of study, the life, the work mode or the environment, is for most people the service. this paper mainly to the classroom building building design of the building whole process analysis. keywords: architectural design; graphic design 中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号： 1设计前的准备工作 1.1熟悉设计任务书 具体着手设计前,首先熟悉设计任务书,明确建设项目的设计要
浅谈地下室结构抗浮设计问题分析
浅谈地下室结构抗浮设计问题分析 发表时间：2019-08-28T14:01:27.280Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：李坚 [导读] 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。 广东建筑艺术设计院有限公司 510655 摘要：近几年来，有不少地下室由于各种原因而造成工程事故，如某医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm，柱间板出现45°破坏性裂缝等等问题经常性的发生，造成了严重的财产损失和经济损失。本文就是针对这些事故的原因进行归纳和分析。 关键词：地下室；抗浮设计；抗水板 一、概述 随着国民经济的发展，城市建设的也得到迅速的发展。而城市土地资源的日益紧缺，建筑及城市交通逐步向地下发展。大商业建筑、高层及超高层建筑由于其功能和结构本身的需要，大多设置了地下室。随着建筑层数的日益增高，地下结构已向多层发展，其基坑支护、地下结构设计、地下室的施工及防水等日益成为建筑工程界关注的热点。由于地下室工程的施工环境特殊、隐蔽性大、涉及的工种多、施工复杂，也容易出现质量问题，因而对设计有一定的特殊要求。 二、地下室抗浮水位的合理选取 设防水位的确定对建筑物的安全和业主的投资有较大的影响。较多文献已指出岩土地基中的地下水浮力的确定，不能简单按静水压力公式计算，即地下水的水压力在垂直方向上并非随深度增加而线性增加。从《铁路桥涵设计规范》和《岩土工程手册》的规定中可以看出建筑物基础位于不同持力层时，浮力计算有差别。当位于粉土、粘土、砂土、碎石土和节理裂缝发育的岩石地基时，由于地层的透水性好，水浮力不应折减，而位于节理裂隙不发育的岩石地基时，甚至工程底板与岩石密贴时，可考虑水浮力的折减，甚至不考虑水浮力的作用。当建筑物位于黏土地基时，其浮力较难准确确定，应结合地区的实际经验考虑。 根据勘察单位提供的岩土工程勘察报告，确定地下室抗浮设防水位时，应根据设计规范中确定的原则：防水要求严格的地下室，其设防水位可按历年最高地下水位；对防水要求不严格的地下室其设防水位可参照近3～5年最高水位及勘查时的实测静止地下水位。 由此，如何合理确定抗浮水位的取值，应根据工程的特点、地理环境、地质情况及场地条件等因素，还有工程勘察报告中提供场区历年最高水位和近年的最高地下水位，并结合当地的工程经验综合考虑，确定建筑物的设防水位和抗浮设计水位，使设计做到经济、安全。 在建筑允许的情况下，尽可能提高基坑坑底的设计标高，间接降低抗浮设防水位。具体措施可采用平板式筏板，一般而言，平板式筏板基础的重量与“低板位”梁板式筏板基础上填覆土的重量基本相当，但后者的基础高度一般要比前者高。地下室楼盖提倡使用宽扁梁或无梁楼盖。宽扁梁的截面高度一般为跨度的1/16～1/22，宽扁梁的使用将有效地降低地下结构的层高，从而相对降低了抗浮设防水位。 三、地下室抗浮方案 目前针对地下室抗浮问题主要有增加自重法和设置抗拔桩这两种方案。 1、增加自重法方案 增加自重法包括地下室顶板压载、地下室底板加载及边墙加载等方法，增加地下结构物自身重量（即恒载），使其自身的重力始终大于地下水对结构物所产生的托浮力，确保结构物不上浮。这种方法的优点是：施工及设计较简单；缺点是：当结构物需要抵抗浮力较大时，由于需大量增加混凝土或相关配重材料用量，故费用增加较多。还可能影响对地下结构物室内使用净高。 1）顶部压载措施 顶部压载措施是将地下结构物顶板的混凝土加厚或增加其他压载材料，使自身重量（即恒载）增加以抵抗地下水的上浮力，但增加的混凝土却占去原有覆土的位置，所以增加的重量仅为混凝土与覆土重量之差。因为混凝土与覆土重量的差距不大，所以此法的效益不大，并且使地下结构与地表的距离拉近，由此减少了地下结构上方覆土厚度。此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚压载物且其顶部有条件压载的地下结构物的抗浮，否则，其顶部有条件压载也会增加结构自身造价和基础造价，对规模较大、埋深较深的地下结构物的抗浮不宜采用此法作抗浮措施。 另外，当采用此法作抗浮措施时，施工时应避开雨季；因为刚封顶后地下室，还来不及做其他项目时，雨季使地下室处于其最不安全的时期。 2）底板加载措施 基板加载措施是将地下结构物底板的混凝土加厚，使自身重量增加以抵抗地下水的上浮力，但在增加混凝土的同时也增加了水的上浮力，所以它增加的重量是混凝土与水的重量之差。因为混凝土与水的重量差距远比混凝土与覆土的重量差距大，所以每增加单位体积的基底板混凝土，其抗浮效益比顶板压载法要大，但会提高工程造价，采用基板加载抗浮措施，不仅在地下室底板需浇筑大量的压载混凝土，在材料上造成极大的浪费，厚板给施工也带来非常大的困难和不便。因压载增加了地下室底板的厚度，造成地下室净空变小，给以后的使用带来不便。此方案造价很高既费钱又费工，此法一般用于埋深较浅、不需增加太厚混凝土的地下结构物的抗浮。 3）侧墙加载措施 侧墙加载措施是将地下结构物侧墙的混凝土加厚，这种做法虽然增加了水的上浮力，但也由此加宽了地下结构物上方覆土的范围。这种做法虽然也可得到较大的抗浮力，并且不需要加深基坑开挖，但开挖的范围却因此增宽，在地价昂贵的地区，经济效益也将因此折减。此法一般适用于不受场地限制、地价不贵地区的规模较小地下结构物的抗浮。 2、设置抗浮桩 目前，设置抗拔桩是在地下室抗浮设计中使用较为广泛的一种方法。但仔细分析，这种方法也有一定的局限性。因为地下室的抗浮设防水位是根据拟建场地历年最高水位，并结合近几年的水位变化情况提出来的，即使经过重新评估后确定的抗浮设防水位，也是按一定的统计规律得出的结论。显然，该方法确定的地下水位在一般的情况下是很难达到的；加之设计计算的不精确性，也使得抗拔桩都具有一定的安全储备，因此，“抗拔桩”实际上长期起着“抗压桩”的作用，这种“反作用”将阻碍有抗浮要求的地下室的合理沉降，而这种变化将会使不
地下车库设计优化方案
地下车库设计优化的重点汇总 地下车库结构复杂，一旦设计存在失误，返工量和更改难度均较大，所造成的无效成本数额也巨大。经过多年来的施工经验，总结了地下车库设计方面优化的重点汇总。 一、地下车库平面布置 在条件允许的情况下，应尽可能设计成半地下室形式，且地下停车库宜集中布置。 半地下车库尽量减小地下部分埋深，并利用顶板上部绿化覆土荷载，减少或不采用抗拔桩，节省地下工程量。 全地下车库设计时，应尽量综合利用水浮力和上部荷载取值的平衡，减少桩基础抗浮，并控制绿化种植、综合管线埋设要求的最小覆土厚度，减少地库埋深。 二、地下车库适应的柱网尺寸 考虑停车效率与工程成本、车型适应范围，综合性最优柱网8.1m*8.1m，建议高档项目采用。 经济柱网 7.8m*8.1m，为节省成本，建议大部分项目采用此种尺寸，同时另设10%大型尺寸停车位，解决大型车停车问题。 根据项目的实际情况可以采用短跨小柱距的结构方案，尤其是杭州、宁波等对停车位尺寸要求高的城市。 虽然理论上停车效率较 7.8m*8.1m 方案，单车面积上升 1.5平方米左右，立柱数量增加近50%，但立柱对总成本影响甚微，且优点是层高可以降低200～300。 在地质情况复杂、水位较高且基坑维护条件较差的项目中，可以节省相当的开挖量和基坑支护费用，成本节约显著。 但此柱网选用，须经过结合具体地库方案的经济性比较后采用。
三、地下车库面积优化设计 集中地库面积优化设计方法： (1)使用效率最高的高效停车单元进行组合设计。 高效单元是经设计研究优化的车道面积最小、停车效率最高、面积是 4000平方米（一个消防分区）的设计模数单元。 方案规划设计阶段，增加地库适应性方案比较，使用地库停车标准，进行地库概念方案设计，调整住宅楼栋间距避免出现车辆单排布置、被动利用塔楼地下空间、支护间距预留不够等等问题。 (2)停车库端头优化停车布置设计：近端式停车布置，在近端的两跨比循环式布置可多停车 7辆。 因此，在满足规范 50 辆停车分组及防火间距要求的情况下，应尽量采用尽端式布置。 (3)规整地库外轮廓，减少无效建筑面积。 (4)充分利用地库角部空间，布置机房及竖向交通口。 (5)在满足分组（50 辆）布置停车的情况下，尽量减少竖向通道数量；鱼骨状排列为最经济布置方式。 四、车道宽度 (1)普通直线车道: 单行车道宽度4米为宜，如考虑停车，车道最小宽度为5.5米；双行车道宽度6米，停车方式为垂直式后退停车。 (2)车库出入口宽度：单行车道宽度为4米，双行车道宽6米。 (3)直线坡道：一般单车道宽4米；防火疏散用单车道4米；双行车道宽6米，防火疏散用双车道7米。 (4)曲线坡道：一般单车道宽4米，双行车道宽7米。
工程结构优化设计理论
工程结构优化设计理论 摘要：与传统的建筑结构设计相比较，结构设计优化不仅能够降低建筑造价，而且通过优化结构投资方向，提高关键结构部位或构件的安全度、延性和韧性，从而提高整个建筑物的安全度。通过这种有的放矢的优化设计，使整个建筑物的土建投资有效利用率大大提高关键词：结构优化设计理念 结构优化设计，能大大减少建筑造价并提高结构的安全度。设计单位在进行结构设计的时候，在建筑功能需求得到满足和遵循相关规范和规程的前提下，应综合考虑施工的可行性、施工进度和投资造价以及结构安全性等诸多要素，合理优化结构投资方向，使结构设计成为一项系统工程，做到设计成果既安全可靠，又经济合理。 一、建筑结构优化设计的意义 进行结构设计优化的原因概括起来有以下几方面： 1、钢筋混凝土和砌体等常用建筑材料的费用构成了结构成本的绝大部分，而这一部分成本通长占到结构主体造价的4０％以上，通过结构优化设计能够将建筑工程的总造价减少１０％~３５％。对于一个大型的工程来说，这将是一笔不菲的费用，并且结构的安全度也得到了提高，因此结构优化有助于建设方减少投资，增加利润和提高资金周转率，其经济价值巨大。 2、据统计设计责任是造成建筑工程质量事故的主要原因，占据
了大约４０％的比例。现阶段各设计单位设计水平良莠不齐，设计质量差导致施工停工或返工的现象时有发生。有些设计单位缺乏成本意识，算不清就多配钢筋，造成有些关键构件的设计反倒偏于不安全，这些现象有的造成了资源和成本的浪费，有的对建筑工程留下了潜在的危险。因此进行合理的结构优化设计，能够帮助业主提高设计质量并消除不必要的质量缺陷和工程风险，同时在减少不必要投资的前提下获得高品质的建筑，也符合创建节能、安定型社会的宗旨。 3、随着国家宏观调控力度的加大和原材料价格的上涨，通过销 售获得利润的空间被大大压缩，从内部挖掘潜力，节约成本成为企业赢利的重要手段，科学合理的节约成本能够提高企业的盈利率和生存能力。在这方面一些意识超前的业内知名企业，如万科、金地以及诸多国际公司已经率先垂范。 二、建筑结构设计优化方法的应用及实践价值 1、结构设计优化方法的应用 结构设计的优化主要在两个方面进行应用，一方面是在建筑工程的结构总体上的优化设计，这主要包括结构体系和结构选型，具体是指房屋的结构类型、房屋的高宽比、长宽比、房屋的结构材料等。另一方面就是结构工程分项部分的优化设计，这主要包括基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对于这些方面的设计我们需要在结构选型、受力分析、造价分析上进行研究，并在满足整个设计规范以及建筑实用需求的前提下，对整个建筑的实际情况进行优化，以降低建筑成本，