專業(yè)工程管理與實務(建筑工程)(一級建造師)精講班第3講講義
房屋結構平衡的技術要求
1A411020房屋結構平衡的技術要求
lA4l102l掌握建筑荷載的分類及裝飾裝修荷載變動對建筑結構的影響
一、荷載的分類
引起結構失去平衡或破壞的外部作用主要有:直接施加在結構上的各種力,習慣上亦稱為荷載。例如結構自重(恒載)、活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載等。主要是直接作用,另一類是間接作用:指在結構上引起外加變形和約束變形的其他作用。例如混凝土收縮、溫度變化等。
(一)荷載按時間的變異分類
1.永久作用(永久荷載或恒載):在設計基準期內,其值不隨時問變化;或其變化可以忽略不計。如結構自重、土壓力、預加應力、混凝土收縮、基礎沉降、焊接變形等。
2.可變作用(可變荷載或活荷載):在設計基準期內,其值隨時間變化。如安裝荷載、屋面與樓面活荷載等。
3.偶然作用(偶然荷載、特殊荷載):在設計基準期內可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn),而一日出現(xiàn)其值很大,且持續(xù)時間較短。例如爆炸力、撞擊力、雪崩、嚴重腐蝕、地震、臺風等。
(二)按結構的反應分類
1.靜態(tài)作用或靜力作用:不使結構或結構構件產生加速度或所產生的加速度可以忽略。
2.動態(tài)作用或動力作用:使結構或結構構件產生不可忽略的加速度,例如地震作用、吊車設備振動、高空墜物沖擊作用等。
(三)按荷載作用面的大小分類
1.均布面荷載
2.線荷載
3.集中荷載
(四)按荷載作用方向分類
l.垂直荷載:如結構自重、雪荷載等;
2.水平荷載:如風荷載、水平地震作用等。
二、施工荷載
在施工工程中,將對建筑結構增加一定數(shù)量的施工荷載,如電動設備的振動、對樓面或墻的撞擊等,帶有明顯的動力荷載的特性;又如在房間放置大量的砂石、水泥等建筑材料,可能使得建筑物局部面積上的荷載值遠遠超過設計允許的范圍。
三、建筑裝飾裝修變動對建筑結構的影響及對策
1.建筑裝飾裝修對建筑結構的影響
在裝飾裝修過程中,如有結構變動,或增加荷載時,應注意:
(1)在設計和施工時,必須了解結構能承受的荷載值是多少,將各種增加的裝修裝飾荷載控制在允許范圍以內,如果做不到這一點,應對結構進行重新驗算,必要時應采取相應的加固補強措施。
(2)建筑裝飾裝修工程設計必須保證建筑物的結構安全和主要使用功能。當涉及主體和承重結構改動或增加荷載時,必須由原結構設計單位或具備相應資質的設計單位核查有關原始資料,對既有建筑結構的安全性進行核驗、確認。
(3)建筑裝飾裝修工程施工中,嚴禁違反設計文件擅自改動建筑主體、承重結構或主要使用功能;嚴禁未經(jīng)設計確認和有關部門批準擅自拆改水、暖、電、燃氣、通信等配套設施。
2.在樓面上加鋪任何材料屬于對樓板增加了面荷載
(1)設計人員在確定樓面裝修材料前,首先要了解該樓板能夠承受多大荷載,住宅、辦公樓、學校、旅館各類建筑樓板承受荷載的標準是不一樣的,只有了解清楚后,才能確定選擇什么材料作樓面的裝修。
(2)裝配式樓板結構,為了加強結構的整體性、抗震性能,常在樓板上做現(xiàn)澆的鋼筋混凝土疊合層,厚度50~80mm;嚴禁采用鑿掉疊合層以減輕荷載的方法,進行樓面裝修。
(3)吊頂通常采用輕鋼龍骨石膏板的做法。施工時,需要在樓板上打洞、下膨脹螺栓、焊鋼筋吊桿,需要注意的問題是一般建筑采用預應力鋼筋混凝土圓孔板作為樓層的結構,板與板之間的縫隙用現(xiàn)澆鋼筋混凝土,以保證裝配式樓板的整體性。在吊頂?shù)倪^程中,不了解這種結構,把吊點的洞打在圓孔上,膨脹螺栓根本不起作用,而應該在鋼筋混凝土的板縫處下膨脹螺栓。
3.在室內增加隔墻、封閉陽臺,屬于增加的線荷載
(1)在室內增加隔墻,增加的荷載全部傳遞給樓板或梁。一般情況下,當采用輕型材料(如石膏板)作隔墻時,對結構的影響不是很大,當采用砌塊墻體時,則影響很大。特別是隔墻的重量全部傳遞給一塊樓板時,將使這塊樓板的變形較大,影響結構安全。這種情況應對樓板進行加固,以滿足承載力的要求。
(2)封閉陽臺、在陽臺四周作儲物柜、花盆架,這些做法相當于在一個懸挑構件的最外端增加了連續(xù)的線荷載,這是對懸挑結構極為不利的。陽臺裝修時改變使用功能,應征求原設計單位的意見,或請有資質的單位重新設計。
4.在室內增加裝飾性的柱子,特別是石柱,懸掛較大的吊燈,房間局部增加假山盆景,這些裝修做法就是對結構增加了集中荷載,使結構構件局部受到較重荷載作用,引起結構的較大變形,造成不安全的隱患,應采取安全加固措施。
5.變動墻對結構的影響
(1)建筑物的墻體根據(jù)其受力特點分為承重墻、非承重墻。承重墻不得拆除。
(2)在承重墻上開設洞口,將削弱墻體載面,減少墻體剛度,降低墻體的承載能力。未經(jīng)結構驗算并采取加強措施是不允許隨便在承重墻體上開洞的。
(3)墻體開洞時,應經(jīng)設計確定開洞位置、大小和開洞方法。
6.樓板或屋面板上開洞、開槽對結構的影響
無論發(fā)生哪種情況,都將削弱樓板截面、切斷或者損傷樓板鋼筋,預應力樓板因敲擊樓板使混凝土松動,降低樓板的承載能力。開洞、開槽應經(jīng)設計單位同意。
7.變動梁、柱對結構的影響
(1)在梁上開洞將削弱梁的截面,降低梁的承載能力。
(2)在原有梁上設置梁、柱、支架等構件時,不得將后加構件的鋼筋或連接件與原有粱的鋼筋焊接,這將損傷梁的鋼筋,降低梁的承戴能力和抵抗變形的能力,是十分危險的。
(3)鑿掉梁的混凝土保護層,未能采取有效的補救措施時,梁的截面會受到削弱,鋼筋暴露在大氣環(huán)境中逐漸銹蝕。此時應采用比原粱混凝土強度高一個等級的細石混凝土,重新澆筑混凝土保護層。
(4)梁下加柱相當于在梁下增加了支撐點,將改變梁的受力狀態(tài)。在新增柱的兩側,梁由承受正彎矩變?yōu)槌惺茇搹澗兀@種變動是危險的。
(5)梁上增設柱子或粱,此種做法除了連接可能帶來的結構問題以外,主要問題是增設的梁或柱將對原有的粱增加荷載。應對原梁進行結構驗算。
(6)在柱子中部加梁(包括懸臂梁)將改變柱子的受力狀態(tài),增加柱子的荷載以及由此荷載引起的內力(包括軸力、彎矩等),如果不進行必要的結構驗算并采用相應的結構措施,盲目地在柱子中部加梁將會引起嚴重的后果。
(7)在原有建筑的空間里加層,加層的結構,與周圍原有的柱梁進行連接,這種做法對原結構增加了相當大的荷載,特別是增加的梁與原有的柱連接時,會造成原結構的受力狀態(tài)發(fā)生改變,與最初計算時考慮的受力狀態(tài)不相符,是非常危險的。
處理這一類的問題的原則是,任何室內裝修的做法,以不改變原結構最初受力狀態(tài)為基準,加固或新增構件的布置,應避免局部加強導致結構剛度或強度突變。否則就要重新調整設計方案,以確保結構的安全。
8.房屋增層對結構的影響
房屋增層是對原有結構的根本性的變動。房屋增層后即形成一種新的結構體系,要保證結構體系的安全必須進行如下幾個主要方面的結構計算工作。
(1)驗算增層后的地基承載力。
(2)將原結構與增層結構看作一個統(tǒng)一的結構體系,并對此結構體系進行各種荷載作用的內力計算和內力組合。
(3)驗算原結構的承載能力和變形。
(4)驗算原結構與新結構之間連接的可靠性。
9.桁架、網(wǎng)架結構的受力是通過節(jié)點傳遞給桿件的,不允許將較重的荷載作用在桿件上。在吊頂裝修或懸掛重物時,注意主龍骨和重物的吊點應與桁架的結點采用常溫情況的連接,避免焊接,以防止高溫影響桁架桿件的受力。
四、建筑結構變形縫的功能及在裝飾裝修中應予以的維護
(一)伸縮縫
是為了避免溫度變化引起結構伸縮應力,使房屋構件產生裂縫而設置的?;A受溫度影響小,不用斷開設縫,地上建筑部分應設縫。
(二)沉降縫
是為了避免地基不均勻沉降時,在房屋構件中產生裂縫而設置的。從基礎到上部結構,全部斷開設縫?,F(xiàn)在經(jīng)常采用后澆帶的處理方式,對建筑防水、裝修有利。特別注意后澆帶處,仍有微小沉降變形。此處的墻、地面的裝修應考慮可能開裂,需設縫。
(三)防震縫
當房屋外形復雜或者房屋各部分剛度、高度和重量相差懸殊時,在地震力作用下,由于各部分的自振頻率不同,在各部分連接部位.必然會引起相互推拉擠壓,產生附加拉力、剪力和彎矩引起震害,防震縫就是為了避免由這種附加應力和變形引起震害而設置的?;A受地震影響位移小,不用斷開設縫,地上建筑部分設縫。
在建筑變形縫處的裝修構造,必須滿足于各自所在建筑主體的自由變形。
房屋結構平衡的技術要求
1A411020房屋結構平衡的技術要求
lA4l102l掌握建筑荷載的分類及裝飾裝修荷載變動對建筑結構的影響
一、荷載的分類
引起結構失去平衡或破壞的外部作用主要有:直接施加在結構上的各種力,習慣上亦稱為荷載。例如結構自重(恒載)、活荷載、積灰荷載、雪荷載、風荷載等。主要是直接作用,另一類是間接作用:指在結構上引起外加變形和約束變形的其他作用。例如混凝土收縮、溫度變化等。
(一)荷載按時間的變異分類
1.永久作用(永久荷載或恒載):在設計基準期內,其值不隨時問變化;或其變化可以忽略不計。如結構自重、土壓力、預加應力、混凝土收縮、基礎沉降、焊接變形等。
2.可變作用(可變荷載或活荷載):在設計基準期內,其值隨時間變化。如安裝荷載、屋面與樓面活荷載等。
3.偶然作用(偶然荷載、特殊荷載):在設計基準期內可能出現(xiàn),也可能不出現(xiàn),而一日出現(xiàn)其值很大,且持續(xù)時間較短。例如爆炸力、撞擊力、雪崩、嚴重腐蝕、地震、臺風等。
(二)按結構的反應分類
1.靜態(tài)作用或靜力作用:不使結構或結構構件產生加速度或所產生的加速度可以忽略。
2.動態(tài)作用或動力作用:使結構或結構構件產生不可忽略的加速度,例如地震作用、吊車設備振動、高空墜物沖擊作用等。
(三)按荷載作用面的大小分類
1.均布面荷載
2.線荷載
3.集中荷載
(四)按荷載作用方向分類
l.垂直荷載:如結構自重、雪荷載等;
2.水平荷載:如風荷載、水平地震作用等。
二、施工荷載
在施工工程中,將對建筑結構增加一定數(shù)量的施工荷載,如電動設備的振動、對樓面或墻的撞擊等,帶有明顯的動力荷載的特性;又如在房間放置大量的砂石、水泥等建筑材料,可能使得建筑物局部面積上的荷載值遠遠超過設計允許的范圍。
三、建筑裝飾裝修變動對建筑結構的影響及對策
1.建筑裝飾裝修對建筑結構的影響
在裝飾裝修過程中,如有結構變動,或增加荷載時,應注意:
(1)在設計和施工時,必須了解結構能承受的荷載值是多少,將各種增加的裝修裝飾荷載控制在允許范圍以內,如果做不到這一點,應對結構進行重新驗算,必要時應采取相應的加固補強措施。
(2)建筑裝飾裝修工程設計必須保證建筑物的結構安全和主要使用功能。當涉及主體和承重結構改動或增加荷載時,必須由原結構設計單位或具備相應資質的設計單位核查有關原始資料,對既有建筑結構的安全性進行核驗、確認。
(3)建筑裝飾裝修工程施工中,嚴禁違反設計文件擅自改動建筑主體、承重結構或主要使用功能;嚴禁未經(jīng)設計確認和有關部門批準擅自拆改水、暖、電、燃氣、通信等配套設施。
2.在樓面上加鋪任何材料屬于對樓板增加了面荷載
(1)設計人員在確定樓面裝修材料前,首先要了解該樓板能夠承受多大荷載,住宅、辦公樓、學校、旅館各類建筑樓板承受荷載的標準是不一樣的,只有了解清楚后,才能確定選擇什么材料作樓面的裝修。
(2)裝配式樓板結構,為了加強結構的整體性、抗震性能,常在樓板上做現(xiàn)澆的鋼筋混凝土疊合層,厚度50~80mm;嚴禁采用鑿掉疊合層以減輕荷載的方法,進行樓面裝修。
(3)吊頂通常采用輕鋼龍骨石膏板的做法。施工時,需要在樓板上打洞、下膨脹螺栓、焊鋼筋吊桿,需要注意的問題是一般建筑采用預應力鋼筋混凝土圓孔板作為樓層的結構,板與板之間的縫隙用現(xiàn)澆鋼筋混凝土,以保證裝配式樓板的整體性。在吊頂?shù)倪^程中,不了解這種結構,把吊點的洞打在圓孔上,膨脹螺栓根本不起作用,而應該在鋼筋混凝土的板縫處下膨脹螺栓。
3.在室內增加隔墻、封閉陽臺,屬于增加的線荷載
(1)在室內增加隔墻,增加的荷載全部傳遞給樓板或梁。一般情況下,當采用輕型材料(如石膏板)作隔墻時,對結構的影響不是很大,當采用砌塊墻體時,則影響很大。特別是隔墻的重量全部傳遞給一塊樓板時,將使這塊樓板的變形較大,影響結構安全。這種情況應對樓板進行加固,以滿足承載力的要求。
(2)封閉陽臺、在陽臺四周作儲物柜、花盆架,這些做法相當于在一個懸挑構件的最外端增加了連續(xù)的線荷載,這是對懸挑結構極為不利的。陽臺裝修時改變使用功能,應征求原設計單位的意見,或請有資質的單位重新設計。
4.在室內增加裝飾性的柱子,特別是石柱,懸掛較大的吊燈,房間局部增加假山盆景,這些裝修做法就是對結構增加了集中荷載,使結構構件局部受到較重荷載作用,引起結構的較大變形,造成不安全的隱患,應采取安全加固措施。
5.變動墻對結構的影響
(1)建筑物的墻體根據(jù)其受力特點分為承重墻、非承重墻。承重墻不得拆除。
(2)在承重墻上開設洞口,將削弱墻體載面,減少墻體剛度,降低墻體的承載能力。未經(jīng)結構驗算并采取加強措施是不允許隨便在承重墻體上開洞的。
(3)墻體開洞時,應經(jīng)設計確定開洞位置、大小和開洞方法。
6.樓板或屋面板上開洞、開槽對結構的影響
無論發(fā)生哪種情況,都將削弱樓板截面、切斷或者損傷樓板鋼筋,預應力樓板因敲擊樓板使混凝土松動,降低樓板的承載能力。開洞、開槽應經(jīng)設計單位同意。
7.變動梁、柱對結構的影響
(1)在梁上開洞將削弱梁的截面,降低梁的承載能力。
(2)在原有梁上設置梁、柱、支架等構件時,不得將后加構件的鋼筋或連接件與原有粱的鋼筋焊接,這將損傷梁的鋼筋,降低梁的承戴能力和抵抗變形的能力,是十分危險的。
(3)鑿掉梁的混凝土保護層,未能采取有效的補救措施時,梁的截面會受到削弱,鋼筋暴露在大氣環(huán)境中逐漸銹蝕。此時應采用比原粱混凝土強度高一個等級的細石混凝土,重新澆筑混凝土保護層。
(4)梁下加柱相當于在梁下增加了支撐點,將改變梁的受力狀態(tài)。在新增柱的兩側,梁由承受正彎矩變?yōu)槌惺茇搹澗兀@種變動是危險的。
(5)梁上增設柱子或粱,此種做法除了連接可能帶來的結構問題以外,主要問題是增設的梁或柱將對原有的粱增加荷載。應對原梁進行結構驗算。
(6)在柱子中部加梁(包括懸臂梁)將改變柱子的受力狀態(tài),增加柱子的荷載以及由此荷載引起的內力(包括軸力、彎矩等),如果不進行必要的結構驗算并采用相應的結構措施,盲目地在柱子中部加梁將會引起嚴重的后果。
(7)在原有建筑的空間里加層,加層的結構,與周圍原有的柱梁進行連接,這種做法對原結構增加了相當大的荷載,特別是增加的梁與原有的柱連接時,會造成原結構的受力狀態(tài)發(fā)生改變,與最初計算時考慮的受力狀態(tài)不相符,是非常危險的。
處理這一類的問題的原則是,任何室內裝修的做法,以不改變原結構最初受力狀態(tài)為基準,加固或新增構件的布置,應避免局部加強導致結構剛度或強度突變。否則就要重新調整設計方案,以確保結構的安全。
8.房屋增層對結構的影響
房屋增層是對原有結構的根本性的變動。房屋增層后即形成一種新的結構體系,要保證結構體系的安全必須進行如下幾個主要方面的結構計算工作。
(1)驗算增層后的地基承載力。
(2)將原結構與增層結構看作一個統(tǒng)一的結構體系,并對此結構體系進行各種荷載作用的內力計算和內力組合。
(3)驗算原結構的承載能力和變形。
(4)驗算原結構與新結構之間連接的可靠性。
9.桁架、網(wǎng)架結構的受力是通過節(jié)點傳遞給桿件的,不允許將較重的荷載作用在桿件上。在吊頂裝修或懸掛重物時,注意主龍骨和重物的吊點應與桁架的結點采用常溫情況的連接,避免焊接,以防止高溫影響桁架桿件的受力。
四、建筑結構變形縫的功能及在裝飾裝修中應予以的維護
(一)伸縮縫
是為了避免溫度變化引起結構伸縮應力,使房屋構件產生裂縫而設置的?;A受溫度影響小,不用斷開設縫,地上建筑部分應設縫。
(二)沉降縫
是為了避免地基不均勻沉降時,在房屋構件中產生裂縫而設置的。從基礎到上部結構,全部斷開設縫?,F(xiàn)在經(jīng)常采用后澆帶的處理方式,對建筑防水、裝修有利。特別注意后澆帶處,仍有微小沉降變形。此處的墻、地面的裝修應考慮可能開裂,需設縫。
(三)防震縫
當房屋外形復雜或者房屋各部分剛度、高度和重量相差懸殊時,在地震力作用下,由于各部分的自振頻率不同,在各部分連接部位.必然會引起相互推拉擠壓,產生附加拉力、剪力和彎矩引起震害,防震縫就是為了避免由這種附加應力和變形引起震害而設置的?;A受地震影響位移小,不用斷開設縫,地上建筑部分設縫。
在建筑變形縫處的裝修構造,必須滿足于各自所在建筑主體的自由變形。