浅谈矿山建筑工程结构设计中应注意的问题
摘要
关键词
矿山建筑工程 结构设计 抗震 沉降
正文
摘 要:
矿山建筑工程质量的优劣直接关乎人民群众生命财产安全、而高质量的建筑又源自于有一个科学合理、经济实用的建筑结构设计。结合本在从事矿山设计的工作经验,浅谈矿山建筑工程结构设计中应注意的问题 。
1 矿山结构设计要遵循的基本原则矿山结构设计的目的是使矿山建筑物安全并能够适应使用的要求。因此我们在结构设计中要保 证和遵循这样四个基本原则:
抓大放小、“强柱弱梁”、“强剪弱弯 ”等是矿山建筑结构设计中非常重要的概念。虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体,但各个构件担任的角色不尽相同,按照其重要性也就有轻重之分。以防不可预料的破坏力量突然袭来层层防设。安全的结构体系是层层设防的,灾难来临,所有抵抗外力的结构都在通力合作,前仆后继。如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上,是非常危险的。多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了层层防线的设计思路。
刚柔相济。合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
打通关节。在矿山结构体系中,关节无处不在。因为结构体系是变化统一的。从很多灾害中可以看出,由节点遭到破坏的建筑占了很大的比例。所以理想的结构体系应当是浑然一体的,也就是没有任何关节的,这样的结构体系可以使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路,设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节也“打通”,使力量在关节处畅通无阻。
在设计的四个基本原则中,“抓大放小”、“多道防线”、“刚柔相济”是设计概念中的战略问题,但要想让这些战略思想得以实现,靠的是”打通关节”这个原则作为保证的,结构设计的具体操作,最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。
2 从结构计算和构造上进行合理设计
2.1 从结构计算角度上来看矿山结构计算应注意的问题
底框砌体结构验算时应注意,底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结 构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响:底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗展墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法。抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时框架不折减,抗展墙折减到弹性剐度的2O%一3O%。应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩昕引起的附加轴力,避免楼板计算中不 正确方法。连续板计算不能简单的用单向板计算方法代替:双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则由于跨中弯矩未进行调整,将是计算值偏小,避免荷载计算的错误。目前矿山结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价是一个非常重要的方面,必须根据矿山工程设计的经验对计算结果经行分析,判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
2.2 从构造角度上来看问题
注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证矿山建筑结构在地震发生时具有一定的延展性,又必须满足最小配筋的要求。严格按照规范求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度、材料选用也必须满足强度要求 。
3 从抗震要求出发、进行合理的矿山结构设计建筑的概念设计在整个矿山设计过程起着举足轻重的作用。
一幢矿山建筑物的设计如果没有事先经过全盘正确的概念设计、以后的计算模式再准确、计算再 精确、配筋再合理、也不可能是一个经济、合理的优秀矿山设计工程。
根据最新的抗震要求和规定,在抗震等级较高的地区,矿山住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构,都必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早参与建筑结构的概念设计,否则,将会导致建筑结构设计的不合理,给以后的结构设计带来难度。因此:对一般矿山多层砌体结构,应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处、不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。对钢筋砼多、高层矿山结构,力求做到:框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力。
根据地基沉降引起构件开裂或破坏的情况进行合理的建筑结构设计对矿山中高层复杂结构厂房来说,由于需要一定的埋置深度,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。对多层厂房来说、尤其是软土层覆盖层厚度较大地区的多层建筑,一般部需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。
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