专业软件对住宅结构产生的问题

专业软件对住宅结构产生的问题

四川域高建筑工程有限公司四川成都610000

摘要:随着经济的飞速发展,人们生活水平的提高,对建筑布局及质量要求也越来越高,大家逐渐开始要求建筑外型及平面的设计由传统简单满足使用功能向外形更美观、造型更新颖,品质更高,功能更强大,使用更舒适方向发展,因而在建筑设计和施工中的要求也越来越高,这就需要合理应用专业软件进行设计和计算,以期达到最终的目标。但是在实际操作的过程中,也会产生各种各样的问题,如设计人员对软件的了解不够透彻,无法最大限度地发挥出软件的功能等,本文针对这一问题进行深入探讨,从钢筋结构,出图和施工过程中可能遇到的问题和解决办法进行分析,为日后在工程实际操作中提供重要的理论依据

关键词:发展;专业软件;针对性;程序化;问题

引言:

住宅结构伴随着行业的发展而发展,有着自己的特殊性,和其它建筑结构一样,总体趋势趋向于完美但又不可能达到完美,总有自己这样或那样的问题。像数学上的双曲线一样,无限趋向于坐标轴但是却永远不能达到。近些年来,由于各种工程建筑都在大面积的发展,住宅结构也在随之壮大。大型或超大型建筑,高层或超高层住宅随处可见,随着其规模的发展,施工难度不可避免的加大,从而产生的问题也就越来越多。原来的工程制图工具主要是丁字尺和图板,现已被先进的的电脑技术所取代,CAD软件也逐渐被更先进适用的PKPM替换。运用先进的科学技术代替人工绘图,使其过程更加快捷,结果更加精确,但因为电脑的程序化,又不可避免的产生出一定的弊端。

1.目前住宅结构中易出现的几个小问题概括

专业的软件快捷、精确、效率高、计算过程中不易出现差错等优势不能否定。但是,其始终是电脑程序,并非完全智能,对于某些部位的特殊性和针对性不能做到智能的去处理,电脑程序只会对输入的数据产生识别,而对于特殊情况,需要做出相应调整的地方却不能够完全智能化。

比如在住宅区的结构图中(其左右房间布置都是对称的),各种参数均是相同的梁,虽是一根梁在左另一根梁在右,但根据特殊情况,配筋可能会不一样。电脑程序只会根据最初的数据处理,并无针对性。又如某段梁的跨度只有一米或二米,但配筋比跨度大的梁还要大很多等问题。

虽然上述情况在图纸中和实际施工中出现的情况会很小,但是也是不可避免的问题,在实际施工中,根据其建筑结构,一点点的偏差产生的后果可能会不堪设想,在建筑行业中,“牵一发而动全身”这句俗语非常的适合建筑物的情况,任何细小的环节都不可忽视,都可能造成极严重的后果。

对于布局方案和实际施工,其有一定的联系性,但又有着极大的差别性,布局方案只是在设计初始中遐想的方案,对于实际施工具有指导性,但是在实际施工中,就会遇到在布局过程中不可预料的问题。

2.住宅钢结构分析软件的特点及常见问题分析

目前我国在住宅建筑结构设计中,应用较多的住宅钢结构分析软件主要有两类,下面主要针对这两类的特点和会出现的问题进行详细分析。

2.1第一类是以薄壁杆件理论为基础的,三维杆系钢结构的有限元分析软件,是目前工程中比较常用的,其中TAT、TBSA都是属于这一类。这类属于住宅建筑钢结构空间分析软件。其中TAT软件利用薄壁杆件理论,它具有两条基本假定:

1)剪力墙彼此相连在一起,并且墙模型化为一个薄壁杆件单元,这样就可以把上、下层剪力墙洞口间的部分模型化为一个连系梁单元。

2)而对于楼板,假定平面内无限刚,则平面外刚度为零

TAT软件在许多住宅工程中都有大量的应用,其自身所具备的优点,也是其被广泛使用的关键之处。它的计算特点是:自由度少,这就使得复杂的钢结构分析得到了极大的简化,因而加快了运算速度,提高了运算效率,同时因为计算变得简单,所以对硬件的要求也相对降低。但是在实际工程的具体施工中,许多复杂钢结构的剪力墙很难刚好满足TAT的基本假定,这时则需要我们把实际工程的计算模型进进行人为修改,从而使其达到理想化的程度。但是模型本身总会与实际施工有一些差距,这就会影响具体施工的精确性。在计算风载时,TAT是取本层和上层各一半的面积,这样的结果TAT忽略了第一层的一半迎风面荷载。

尽管TAT软件应用较为广泛,但是也需要注意几下几个问题:

1)对于板-柱体系不宜采用TAT的计算结果,因为在采用TAT进行分析时,对楼板的模拟与实际情况出入较大。

2)在分析框支剪力墙和转换大梁时,在其连接面上是线变形协调的,采用TAT分析框肢墙时,不能分析出转换梁的轴力。

3)框架梁与剪力墙的连接,在与剪力墙垂直连接的框架梁的计算中,常常出现与剪力墙连接的梁端弯矩计算值偏大的现象,这就是我们常遇到的有些超筋梁的原因。

4)用TAT软件计算时,遇到地下室或人防工程外围护钢结构时,采用剪力墙,使之形成一封闭的连续墙体,用TAT软件进行计算时会出现与计算假定不符的情况,这时需要进行简化。

5)当截面差异较大的剪力墙相连接时,使用TAT的计算结果会产生误差,需要在设计时避免剪力墙厚度变化过大。

2.2第二类是以利用壳元理论为基础的的,三维组合钢结构有限分析软件,SATWE软件属于这类软件,它也属于住宅建筑钢结构空间分析软件。SATWE软件模拟梁、柱及支撑杆件,并用在壳单元凝聚而成的墙元模拟剪力墙。对于尺寸较大或带洞口的剪力墙,按照子钢结构的基本思想,由程序自动进行细分,然后由内部自由度消去,这些都是保证墙元的精度和有限的出口自由度的有效措施。对于楼板SATWE本文也给出了四种简化假定:

1)楼板整体平面内无限刚;

2)分块无限刚;

3)分块无限刚带弹性连接板带;

4)弹性楼板。

在实际应用中,可根据实际情况分析其所需精度,来确定选择哪一条或者几条简化假定。

而SATWE软件相对TAT软件来讲,运算时间要比TAT长得多,所以对硬件要求也相对比较高。但是,这种墙元模型允许剪力墙上下层洞口不对齐,证实由于这一特点,使得在施工中可以准确地分析复杂的框剪和剪力墙钢结构。并且可以分析楼板局部开大洞口和转换层等复杂钢结构。

在工程应用方面,当住宅建筑为普通框架钢结构时,用这两种软件的计算均可,其结果差别不大,但是如果是有错层的框架钢结构,则需要选用SATWE,这是因为TAT把错层构件连接起来加在其顶端,而SATWE是把错层构件质量加在每一层分界的节点上,所以就会导致通过TAT软件的计算结果周期偏大。在计算风载时,SATWE取本层迎风面面积。

在应用SATWE软件时,也需要注意四种楼板的简化假定的选择问题:

1)“假定楼板整体平面无限刚”一般多用于常规钢结构,遇到特殊钢结构需要根据实际情况进行分析。

2)“假定楼板分块内无限刚”适用于多塔式错层钢结构。

3)“分块无限刚带弹性连接板带”适用于楼板局部开大洞口,塔楼与塔楼之间上部相连的多塔钢结构。

4)“假定楼板为弹性板”用于特殊楼板钢结构或要求分析精度高的高层钢结构。

3.着重分析出图阶段易产生的问题

3.1参数均相同的梁:比如说一条梁在左,另一条梁在右,但配筋可能却完全不一样。当然,如果在完全达不到配筋要求时,可以通过重新设计后变更。但是当配筋少的梁都达到规范要求时,往往就容易被忽略,产生的问题就是钢筋的少放,给质量造成一定的隐患。

3.2楼梯间横梁∶楼梯间是我们进到建筑物的第一感观,大部分的住宅楼梯间在梯平台上的两边都横着一条凸出墙面梁,这条梁由于出图阶段电脑程序化产生的数据,使其模式化,没有针对性,虽然不会影响到质量问题,但是还是有着一些小问题,比如说凸面太高,容易碰头之类的。如果把这条梁变为与墙同宽或者不变但往住户内退几厘米,其效果就不一样,这样楼梯的有效宽度加宽了,而且不会影响建筑质量。对住户来讲也不会产生影响,因为紧靠梯间一般都是厨房或阳台,只是原来天棚底的梁线条会多凸出一点,这并不会产生影响。

3.3厨房或阳台的标高∶有时在建施图中注明厨房或阳台的地面要比其他房间低一点(一般厨房低5厘米,阳台低10厘米),而结构图的梁面高度都是一致的,更改图纸相当麻烦,一般都是按图施工,结果就会出现厨房至阳台的门有一个门坎,在装修时很多人都要将其凿掉,显的多此一举。

3.4屋面露台∶近年来随着保温隔热材料的普遍应用,但由于保温隔热材料是有一定厚度,在结构施工中往往被忽略,等到保温层做好后才显现出其弊端,产生了由室内去露台得上一步台阶并翻越一道门坎,使用起来造成极大的不方便。

4.产生的问题的解决措施

以上出图阶段出现的这些问题虽然都是小问题,但是如果加以改进和纠正,就会提高施工效率,在使用起来给住户减少不必要的麻烦。那么,怎样去解决这些问题呢?

下面是可以在施工过程完全可以解决的两个问题∶

4.1注重浇捣混凝土

在施工过程中柱钢筋的位移基本上是普通存在的,只是或多或少的问题,这种情况通常的解决方法是在柱筋的根部在位移的钢筋位置附加一条相同直径的L钢筋,但这条钢筋加进去有多大用处呢?其实稍懂力学的人都知道这样的钢筋不管加多少都是完全没有任何作用的,这只不过是一种思维上的惯性而已,其实在浇捣混凝土时派专人值守,保证摇正就解决了。

4.2柱周围处的楼板超厚

柱是一个支座,主梁、次梁、斜梁等都在这里相交,一般情况次梁在主梁之上,特别在有斜梁时更明显,因为主梁之上钢筋保护层只有25mm,当次梁钢筋、斜梁钢筋、板面筋叠加上去后,有时这里的钢筋面都超过了设计混凝土面2~3厚米,就是说这里的混凝土刚把钢筋盖完都要超厚2~3厚米了,在贴地砖时都要以最高的地方都能贴上砖,那么在房间的中部就只能用砂浆垫高了,可以想象这样大面积地面普通用砂浆垫高2~3厚米是什么概念了(浪费了资原,又增加了荷载),其实呢这里的支座是柱,是完全封闭的,有的管理人员总是强调,次梁钢筋在主梁之上,而板钢筋在次梁之上,本人认为在这里就要根据实际情况了,在这里的梁钢筋不管你怎么放都是一样的。

4.3对规范的正确理解

还有一些其他类似的主次梁交接的地方,如前所述的阳台或厨房,其结果就只能是板往下沉,而次梁的架立筋就不能放在主梁的架立筋之下,所以就在厨房与阳台之间有一道门坎了,其实这是对规范的误解,因为规范确实要求次梁的下部钢筋一定要在主梁的下部钢筋之上,但并没规定次梁的架立钢筋也一定要置于主梁的架立钢筋之上,要按这种推理的话,如果这条次梁顶标高因结构需要比主梁顶面低的情况总不可能抬高这条次梁吧,所以这是对规范的误解。

以上这些问题在实际工程中基本上是一个通病,在实际施工的过程中,大多都是按图施工,按部就班,没有灵活性和变通性,建筑过程中缺少针对性,使得在建筑物的使用上存在着这样或那样的问题。

5.结语

住宅结构建筑体是建筑中一个极其普遍和特殊的建筑,它和人们的日常生活息息相关,它代表的是一个又一个的家庭。结束了忙碌的一天,拖着疲惫的身子,想到的是那个可以让人放松的家,如果满怀喜悦的在家门口的楼梯间,被碰头后,会是什么样的心情?一家人坐在一起,享受着天伦之乐的时候,如果抬头看看那根因为配筋问题而变形的梁,会是什么感觉?这些问题虽小,但是造成的危害却很大,希望在以后对住宅结构的施工中,能够注意和避免这些问题,让我们每一个人,都不必再为这些问题烦恼,让整个建筑行业,越来越完美,越来越辉煌。

参考文献:

[1]李睿俊,软件在建筑结构设计中的应用[J].陕西煤炭,2005(1).

[2]罗伯光,李豫华,建筑结构设计软件山西建筑,2010(1).

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