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篇1
Keywords: seismic strengthening; Increase section method; Paste carbon fiber composite materials, the method of Reinforcing construction measures
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A文章编号：
本工程为学校改建项目,工程结构为现浇框架结构,共五层,底层层高3.9m,楼面为预制空心板,其它层层高3.6m，楼板为110mm厚现浇混凝土板。框架柱截面主要为400mm×500mm，框架梁截面主要为250mm×700mm和250mm×750mm。基础埋深1.8m，为梁板式筏型基础，板厚400mm，基础梁尺寸（500mm～800mm）×（1000mm～1600mm）。
2 结构构件加固设计
2.1 柱加固设计
针对原框架柱轴压比超限，配筋又不足的情况，对柱采用了增大截面加固法，加大柱的截面并不影响建筑功能和使用。根据中柱和边柱不同，分别采用四边加大和三边加大截面的方法，新加纵筋和箍筋均能满足计算和构造设计。为增加新旧混凝土结构间共同协调工作的性能，新加纵筋每隔300mm用U型箍与原结构连接，U型箍植筋入原柱内。柱内新增加纵筋在楼层标高处，角筋穿过楼板上下贯通，中部纵筋受框架梁的阻碍，稍微弯折能通过的尽量贯通，不能贯通的钢筋下端种筋植入梁内，并对断开削弱的钢筋另加配短筋补强。
2.2 梁加固设计
2层、3层X方向框架梁，由于跨度较大，原结构配筋较少，改建后为专用教室和阅览室，荷载较大，此位置采用碳纤维加固费用较高，并且对应的框架柱也增大了截面，部分梁侧还增加了需要现浇的雨蓬、空调板等小构件，因此，比较衡量后对此位置梁采用增大截面的方法，加固处的梁柱节点比较好处理，新增小构件的钢筋锚固也较简单。
由于新加纵筋较多，而截面增加的宽度不大，故纵筋分两排布置以便于混凝土浇捣，新加纵筋和构造腰筋都通过U形箍植筋的方式与原梁加强连接。其余需增加配筋较少的X方向梁和Y方向梁，均采用粘贴碳纤维法加固。部分梁支座处负弯矩承载力不足，考虑到现浇楼板可作为梁的翼缘，同时方便施工，在梁顶楼板上粘贴碳纤维，以避免被节点处柱打断而另需锚固处理的问题。
3 加固施工
由于规范要求宜先对结构卸荷后再加固，也考虑到新旧填充墙材料和布置大都不同，因此先将原有墙体全部拆除，并凿除需要加固的构件的粉刷层，清除构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀和严重碳化的部分。在外包混凝土截面需焊接钢筋的，则凿除原结构保护层；一般无需焊接钢筋的，则进行表面凿毛和冲洗干净，做好接浆处理。在新旧混凝土结合面上涂刷界面剂，确保新旧混凝土的良好结合。
3.1 钢筋工程
本结构的钢筋工程主要用于梁、柱扩大截面处，由于构件新增加的截面尺寸较小而配筋较多，容易造成钢筋过密，如何控制钢筋的合理间距、保护层厚度，以及在间距无法满足要求的情况下如何配合设计修改，是钢筋工程中的主要难点问题。
为解决这一问题，在钢筋工程施工前应根据新增截面尺寸、新增钢筋、原构件配筋等情况绘制新的梁柱钢筋截面布置图，进行图上放样，对放样后证明确实难以施工的构件采取相应修改措施。每个构件施工前均检查实际的配筋情况是否与图纸符合，如发现不符合处重新修改构件放样图，确保做到施工前图上放样成功。对钢筋布置实在有困难的构件，在不影响质量和设计允许的情况下，放大局部截面。
3.2 模板工程
由于主要用于梁柱扩大截面处，所用到的模板尺寸均较小，但形状相对较复杂，特别是梁侧边扩大截面处模板安装时要考虑到混凝土浇筑的施工问题。为较好地浇捣混凝土，同时为给增大梁截面时的植筋施工留下足够的操作面，将梁侧原楼板部分凿除约1.5m左右，待梁钢筋制作安装完毕后，楼板与梁模板同时支模，柱模板顶板楼板四周开设浇捣口，保证混凝土的浇筑顺利。
3.3 混凝土工程
本结构中混凝土工程总量较小，但位置较分散。由于采用商品混凝土，一次输送量大，如果入模不及时会造成材料的浪费。特别是柱混凝土浇捣时，只能采用布置浇筑孔的方法，因此混凝土入模的速度较慢，与施工节拍配合不好容易造成窝工或浪费。因此，施工前应根据平面布置和混凝土浇筑量合理安排浇筑计划，分段分区进行浇筑，并处理好结合面。
对梁柱的外包钢筋混凝土加固，新增截面均异常单薄，且配置加固钢筋多而密，因此混凝土的振捣密实，特别是梁底和梁侧新增截面内混凝土的密实将是施工中面临的主要问题。对此，为了保证外包加固混凝土的密实性，按设计要求，全部采用微膨胀混凝土浇捣。微膨胀混凝土采用膨胀水泥配制，或按混凝土中水泥用量的比例适当加入铝粉，这样混凝土浇捣后达到微膨胀，使加固截面内的混凝土更加密实。微膨胀混凝土浇捣对模板工程要求严，要防止漏浆，并且要有良好的保水作用。在模板支护中，适当加密横楞和直楞间距，以提高模板整体刚度，模板间隙采用嵌缝膏等措施。微膨胀混凝土还对浇捣时间要求较高，从搅拌成品出场到浇捣地点的运输要控制时间，越短越好。为此浇捣前要把各项准备工作做好，加强事前检查，使搅拌运输车送到工地的混凝土能迅速浇筑到各个浇筑点上去。另一方面，还可以在混凝土中掺入一定量的减水剂，适当提高混凝土的坍落度，保证密实，或采用自密实混凝土。对侧模板和梁底模板采用平板式振捣，在模板外进行施工，也可提高混凝土的密实度。
3.4 碳纤维加固工程
对于碳纤维加固工程，施工质量的好坏，直接影响到加固的效果。粘碳纤维的关键是混凝土表面处理、粘贴和浸润。混凝土表面必须清理干净，露出新鲜面，并清扫干净；构件基材不平整时，用找平剂找平；浸润并粘贴碳纤维布时，浸润胶应均匀的涂刷在粘贴基材面上；在碳纤维布上再涂刷浸润胶时，必须碾压，直到碳纤维布润透为止，并排除其中的气泡，防止空鼓出现；出现空鼓时，面积小于100c的，采用针管注胶的方式补救，面积大于100c的，将空鼓处的碳纤维布切除，重新搭上等厚的碳纤维布。
碳纤维布沿其纤维方向折直角会导致应力集中，影响其强度发挥。施工时将角部磨成圆角，可减缓应力集中，这样碳纤维布的强度基本不受影响。纤维布之间的纬向接缝不得超过12.5mm，经向（主纤维方向）搭接长度不得小于150mm，接缝必须交错布置。
4 结 语
作者对本工程加固设计和施工组织进行分析，得出以下结论：
1）按汶川地震后新规范要求，学校建筑应提高抗震等级，成为避难场所，加固更应注重结构概念设计，严格控制柱轴压比，保持结构较好的延性，做到强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固。
2）对于位移和轴压比超限的框架结构，对柱采取增大截面法是性价比较高的加固方法；对梁可根据具体情况采取增大截面或碳纤维加固，增大截面造价低，施工难度大，碳纤维加固费用高，施工方便工期短。
篇2
研究结论:地铁车站作为上部物业结构基础的一部分与桩基础共同承担上部荷载的设计方法是可行的，对于地铁车站与桩基组成的复合基础，设计中还有许多问题值得探讨，这是今后工作的研究方向。
关键词:预留物业开发;结构设计;结论
近些年来随着城市地铁工程的大量兴建，地铁车站的形式也多种多样。许多车站由于位于地块内，为了合理高效地利用土地资源，通常需要考虑地块的规划，结合物业开发进行结构设计。本文将详细介绍上海轨道交通9号线松江新城站的结构设计。
1 工程概况
篇3
人防工程是战时防空、保障人民生命安全的重要措施，随着城市的发展，人防工程的建设越来越引起人们的重视。防空地下室是人防工程的重要组成部分。与其它类型人防工程一样，它具有国家规定的防护能力和各项战时防空功能，是实施人民防空的物质基础。如何设计好人防工程，使人防工程在战时能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，这就要求我们设计人员深刻理解并严格执行《人民防空地下室设计规范》现将防空地下室设计中常见的问题进行分析和探讨。
1.人防结构设计的特点及原则
1.1人防结构设计的特点
人防地下室水平荷载作用及变形特征。（1）风荷载计算均扣除地下室的高度。地下室是否约束、约束的程度与风荷载计算无关。（2）设计设定地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，地下室顶板作为风压高度变化系数的起算点。结构在地震作用下的反应受地下室外的回填土约束程度的影响。（3）由地下室质量产生的地震力，主要被室外的回填土吸收。
1.2人防结构设计的原则
（1）对常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载，设计时均按一次作用。（2）平战结合，取控制条件，在5级或6级人防设计中，结构的顶板基本上都由战时控制，而侧墙和底板则因地下室结构形式的不同而由实际情况确定。（3）只进行承载力的验算，由于在核爆炸动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比来控制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝进行验算。（4）注意各部位的抗力（强度）协调，以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏，失去整个防护建筑的作用。（5）地面与地下承重结构体系要协调，不能出现两者强弱相差较大的情况。（6）人防地下室墙、柱等承重结构，应尽量与地面建筑物的承重结构相互对应，以使地面建筑物的荷载通过防空地下室的承重结构直接传递到地基上。（7）重视构造要求，人防设计的许多构造要求比一般的建筑要求更为严格，应充分保证结构的延性，“强柱弱梁（板）”、“强剪弱弯”。
2.人防结构工程设计内容与方法
2.1人防工程结构设计概况
某甲类防空地下室总建筑面积7350m2，除局部设备用房为非人防区，其余大部分为人防区。地下室人防区分设A、B、C、D共4个六级人防单元，人防单元共计5915 m2。本工程抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.1g，采用框架剪力墙结构，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。地下室不考虑风荷载作用。地下室梁、板混凝土强度等级为C30，墙柱混凝土强度等级按上部结构整体计算所得，采用C40混凝土。
2.2人防地下室底板设计
（1）地下室底板人防荷载确定。本工程采用先张法高强预应力管桩，属有桩基钢筋混凝土底板，且为饱和土，底板人防荷载取值为25 kNm2。（2）地下室底板反向荷载确定。依据建筑总平面布置图及室外道路标高系统，本工程设计抗浮水位标高9.2米，即相对标高为-1.05米。底板标高-4.550，底板厚度为0.3米，计算水深3.8米。底板疏水层为100～200mm，以均厚150mm计算，底板自重10.5kNm2，计算反向荷载扣除底板自重为（1.35×38-10.5）1.35=30.5 kNm2。（3）底板截面设计。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷载较大，本工程取底板厚度为300mm，保护层厚度50mm，可满足底板承载力及裂缝宽度0.2mm的要求。最大水头H为3.8米，底板厚h为0.3米，依据《高规》表12.1.9基础防水混凝土的抗渗等级确定办法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板设计抗渗等级为0.8MPa。底板设计采用PKPM结构设计软件进行计算，考虑人防荷载、水浮力的反向荷载并扣除底板自重的倒楼盖模型进行设计，反向荷载以恒载计算，底板自重为对结构有利恒载，取分项系数1.0，人防荷载为等效静荷载，分项系数为1.0。
2.3人防地下室顶板设计
（1）地下室顶板概况。顶板为绿化，覆土700mm厚，设计恒载为14 kNm2。小区内设有消防车道，消防车荷载按荷载规范取值，顶板人防等效静荷载标准值为70 KNm2。地下室车库柱跨为6×8米，经与设备专业配合后，地下室净高应不小于2.8米；（2）顶板截面设计。顶板设计采用PKPM结构设计软件进行计算，考虑人防荷载、覆土荷载，消防车荷载，活载等的单层楼盖模型进行设计。有限制的梁高，按通常的做法无法满足大跨度下的大荷载。采用降低底板标高以增加地下室层高为增大梁高拓展空间，这势必增加地下室的开挖深度，增加工程造价。加大梁宽可以解决配筋率过大的问题，但又造成梁截面过大，形成典型的肥梁胖柱型结构，这也是结构经济性要求所不容许的。最后经过研究采用框架梁端加掖的构造措施，这既解决了配筋率超限的问题，又满足地下室净高的要求，既节约了工程造价，又为各设备专业提供了足够的空间，实现了工程的可行性。（3）嵌固及后浇带设计。主楼部分地下室顶板作为上部结构的嵌固端，即要满足人防荷载，覆土荷载及本层活荷载的要求，又要满足本层结构的侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍的要求，且采用软件时程分析，进行补充计算，局部加强地下室及首层墙柱。在考虑有可能塔楼有对顶板构件水平力的传递，所以在地下室顶板主楼部分的设计中，按主楼整体计算的结果进行截面设计。本工程总长度达到136.8米，总宽度为70.4米，如何解决温度应力引起的收缩裂缝则是不容忽视的问题。传统的做法，地下室顶板底板以30～40米的间距设置800宽的非上下贯通后浇带，同时注意后浇带避开坡道及人防口部，后浇带在顶板覆土之前封闭，并加以养护。传统的做法也是最有效的做法，经验证明这种做法是防止超长结构温度应力导致裂缝的最经济的措施。（4）人防口部、人防隔墙及外墙的结构设计。地下室层高3.8米，口部大样均可套用国标07FG04图集，人防隔墙及外墙采用单向板模型计算，上部支座为简支端，下部支座为固定端，人防隔墙按弹塑性模型计算.外墙按弹性模型计算，控制裂缝宽度0.2mm。在外墙施工中施工方反映出一个问题，主楼外侧的柱与外墙整浇在一起，且主楼为小柱网，多为3米多的柱距，柱混凝土强度等级为C40，外墙混凝土强度等级为C30，施工中必然会造成外墙大部分都是C40的混凝土，大面积的高强度混凝土是必然造成大量的水化热，容易产生大量的收缩裂缝。后结合塔楼荷载及塔楼与地下室外墙结合截面，修正为整浇用C35混凝土，有效降低裂缝和水化热。
3.结语
人防地下室的结构设计既要考虑平时工况又要考虑战时工况，且目前电算软件功能都不是很完善，需要更深入地研究人防结构设计的技术问题，总结设计经验，提高设计水平。
篇4
1.1.1 选题背景
近年来,伴随着城市基础设施建设如火如荼的开展和人民对物质文化需求快速增长,框架结构[4]因大空间、布置灵活、经济合理在公共建筑中广泛使用。只有改善框架结构抗震性能才能使结构更安全适用。汶川地震后的震害实例调查[5]显示,框架结构填充墙等非主体构件破坏相当普遍且十分严重,极大的危害人们生命财产安全。研究框架填充墙动力特性和破坏机制,有利于填充墙和框架结构主体协同受力共同抵抗地震作用,有一定的借鉴意义和实际意义。目前的优化设计主要用做一种辅助设计手段,目的是满足建筑功能性和规范的基础上,取得建筑物最大性价比。同时作为工程设计行业的新方向,结构的优化设计将变成设计的主流,引导结构设计向更加灵活多变,精确高效方向发展。传统的结构设计,因其对设计经验和相关规范的盲目依赖,会使结构设计变得机械、重复。当遇到一些复杂、新型结构时,往往会因为缺乏设计经验,变得无从入手。优化设计对于未知结构的设计优势明显,自动优选结构方案同时为我们提供了实践经验。对于相同的建筑方案,不同设计者的结构方案不可能完全相同,工程的性价比也会存在差异。结构优化设计不仅使设计意图更明确、清晰,同时为结构设计注入了生机和活力。
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1.2 国内外发展现状及存在问题
所谓的“优化”就是遵循特定的标准从所有可能方案中找出最优方案,即在规范或经验的约束下,结构满足某种广义性能或目标的最优[7]。从古代,优选的思想已经在工程实践中开始萌芽,结构形式由梁演变到桁架、拱、预应力混凝土梁就是人们不断的优选合理结构形式的过程中长期经验的总结。从桁架式结构的最优布局问题到后来出现的“同步极限”准则,都体现了近代人们对优化理论的思考和尝试。20 世纪 60 年代初,计算机出现及推广应用加快了结构优化理论的发展进程,优化理论在这个时期初具雏形。LA.Schmti 用非线性数学方法结合有限元结构分析进行了结构的自动优化分析,用数学规划方法进行多种载荷情况下弹性结构设计。此分析方法是,通过归纳方法理论来限制结构的位移或应变,以求目标函数的上下限。然而数学规划理论,具有设计效率低、计算量巨大、经济性很差、难于推广应用于工程设计实例等诸多缺点。于是优化准则法应运而生,如最优结构准则库恩一塔克(Kuhn—Tucker)条件,属于非线性规划。优化准则法计算效率高,主要是迭代次数少,有利于设计变量的增加,但应用于工程实践之中缺乏实际意义,因为它缺乏数学理论的支持,不能进行收敛性证明。20 世纪70 年代中后期,人们结合力学特征综合并改进了规划法和准则法,用数学规划法解决了替代非线性复杂问题的显式约束问题,并使得其计算效率有了显着的提高。随着结构优化理论研究和实际应用经验的积累,优化设计实现了从质变到量变的发展历程,它综合了有限元、数学方法、力学、计算机技术和规划理论等多种学科理论,优化目标、过程、参数变量等实现了由简单到复杂、离散性向连续性的、被动向主动的蜕变。目前的拓扑优化,极其复杂基于结构内部拓扑关系,对于工程优化界是一个新的挑战。
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2.基本原理
2.1 优化设计理论
当前的结构设计,本质上就是基于建筑功能、规范要求上的分析计算,包括假设方案—建模分析—校核改正三个步骤。传统设计只有在设计不满足需求和规范要求时才进行重新设计,而重新设计就是重新假设方案再重复以前的步骤。结构优化设计重在优化设计软件筛选过程,既要满足某些规则的限制,又要达到既定目标的要求。结构优化设计综合考虑所设定的各种变量参数,其大体过程为:参数化建模—分析改变变量—搜索最优方案。结构优化设计完美协调结构的各个变量参数,最合理整合各种资源。它优于传统的结构设计的关键就是:让设计经验从主体地位变成被动地位,发挥了主动选择的主观能动性。它综合性很强,涵盖了数学规划法,力学理论、有限元理论和计算机技术等。总的来说,结构优化设计目的就是为了追求最佳设计方案,实现诸多功能、价值和性能的整体平衡。针对超出设计者经验的新型和复杂结构,优化设计是一种很好的方法。虽然结构优化设计没有完全脱离规范和经验的禁锢,但它比传统的设计更具潜力:(1)优化能够提高设计效率,降低工程造价。相对传统设计的被动性,以工程造价为目标进行结构优化设计可显着降低结构造价,对一些简单构件和新型复杂的构件分别能够节约 5~8%和 15~25%的成本。(2)设计意图清晰、明确,可根据实际情况灵活的选择不同的设计变量参数和目标函数,为工程设计提供更多的可行性和多样性,方便了设计者的决策。(3)优化后通过改变结构方案布置和构件尺寸,方便优化前后的参数对比。可以评估再建项目的可行性和合理性,为工程实践提供了借鉴和指导。(4)结构优化设计方法的提出推动了土木工程的精细化和精确化发展,改善传统意义上的设计思路,为结构设计的发展注入了新的思想和活力。结构设计的流程将不断地简化,解决问题的效率进一步提高。
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2.2 抗震设计理论
地震是由于地壳相邻板块运动撞击释放的能量造成的震动。大地震爆发时释放出巨大的能量,足以造成地球表面及建筑物的严重破坏,危及到人民的生命和财产
安全,而余震使得次生灾害频发,也导致了巨大的经济损失和增加了救援难度。随着科技的发展,对地震作用的研究成为人类所要面临的重大课题。结构抗震理论出现于 20 世纪初期,随人们对地震灾区实践经验的不断积累和研究的不断深化,结构抗震设计理论日趋完善。在工程结构设计中,设计师要优先考虑建筑物的抗震性能,保证多数建筑物在地震作用下尽量处于弹性阶段。砌体结构中的圈梁和抗震柱,高层建筑中的抗震墙等都体现了人们在生活实践的摸索中抗震经验不断积累的过程。结构抗震理论由最初的静力理论向反应谱理论,模态理论,动力理论[46]发展,以下是各种理论的简介:(1)静力理论:出现在 20 世纪初期,视建筑物为绝对刚性,地震时其最大加速度和地面相同,运动也完全一致。这种方法计算简单,但其完全忽略结构动力特性的影响,只适用于结构固有的基本周期远小于地面运动周期的情况,如一些低矮的、刚性大的建筑。(2)反应谱理论。反应谱分析根据加速度反应谱对结构的地震作用进行弹性计算,按照内力组合进行承载力设计,并采取适当的构造措施保证结构延性和实现“大震不倒”。 ............
3.ANSYS 有限元分析.........12
3.1 程序介绍.......12
3.2 常用术语.......13
3.3 ANSYS 建模方法及相关单元.....14
3.4 本文使用的优化方法及优化意义.......16
4.地震作用下的框架优化设计............17
4.1 工程概况.......17
4.1.1 工程实例概况...........17
4.1.2 软件建模参数...........18
4.2 PKPM 模型建立....... 20
4.2.1 PKPM 模型展示.........20
4.2.2 结构内力计算分析.............20
4.3 ANSYS 模型建立..... 23
4.3.1 ANSYS 模型.....23
4.3.2 ANSYS 静力学分析.............24
4.3.3 模态分析和谱分析.............27
4.4 ANSYS 结构优化设计....... 32
5.结论............42
4.地震作用下的框架优化设计
4.1 工程概况
(1)材料特性:①混凝土梁、柱采用 C30,弹性模量 Es=3×1010N/m2,泊松比μ=0.2,密度?=25003kg /m 。②屋板、楼板采用 C25,楼板厚度为 0.12m,弹性模量 Es=2.8×1010N/m2,泊松比μ=0.167,密度?=25003kg /m 。③墙体采用砌体填充墙,墙体厚度为 0.2m,弹性模量 Es=2.6×109N/m2,泊松比μ=0.15,砌体墙的密度?=10003kg /m 。(2)荷载取值:①屋面荷载,恒载为 4.5KN/m2,活载为 0.5KN/m2。②标准层楼面荷载,恒载为7.0KN/m2,活载为2.0KN/m2。③主梁线荷载为5.1KN/m2,次梁线荷载为 5.4 KN/m2。(3)整体布置情况:①主梁截面为 300mm×750mm,次梁截面为 300mm×600mm;一至五层柱截面为 600mm×500mm。②框架结构为五层结构总高度 17.1m,第一层高 3.9m,二、三、四、五层层高 3.3m。③B 和 C 轴线前的②~⑧轴线为走廊,无填充墙布置。④结构的平面、正立面、侧立面布置图如下:
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结论
本文运用 ANSYS 软件,在考虑填充墙的前提下对辽宁某乳业框架综合楼进行地震作用下的优化设计。首先使用 PKPM 软件对工程实际进行了试算调整,以满足实际要求。然后在基于 PKPM 的基础之上,用 ANSYS 进行了静力和动力分析,提取了内力、变形。最后用 ANSYS 的 APDL 语言进行参数化建模,对模型进行目标函数下的优化。得到结论如下:
篇5
1建筑结构设计概述
1.1建筑结构的类型
目前，对建筑结构类型的划分主要是根据建筑的用途、层数、结构材料和结构形式进行区别和分类的；按结构形式可分为剪力墙结构、框架结构、简体结构等。
1.2建筑结构设计的具体内容
1.2.1结构设计程序
建筑物的整体设计包含了许多方面的设计内容，如结构设计、暖通设计、给排水设计和电气设计等等。虽然需要设计的方面有很多，但是不管进行何种设计都应遵循建筑设计的基本要求，即经济、美观、环保、实用。建筑结构是建筑物发挥自身使用功能的前提，结构设计是建筑设计的重要组成部分。
1.2.2建筑结构设计要求
为了确保建筑结构的安全性和可靠性，设计时应尽量满足以下要求：其一，抗震设计。建筑结构应根据自身所处地域的烈度、建筑高度和具体结构类型采用不同的抗震等级；其二，相关计算。结构构件需要进行承载极限状态计算和正常使用验算，例如，直接承受动力荷载的结构构件必须进行疲劳强度验算。
1.2.3结构设计应遵循的基本原则
可靠性、经济性、美观性、适用性、安全性。
2提高建筑结构设计质量的有效途径
2.1做好资料收集工作，认真确定计算参数
对于建筑工程来讲，由于其所处的地理位置，决定了在进行结构设计时所涉及的具体参数会存在一定的特殊性。在进行建筑结构设计前，要尽量收集与设计相关的信息，如工程资料、具体规范等，资料收集的越多，参数的确定也就越准确，同时，还可以避免因为参数不合理而导致返工情况的发生。
2.2合理运用结构设计软件
随着各种计算机结构计算分析软件的普及，人们已经摆脱了过去复杂繁重的手工计算方法，但是，对于计算机结构计算结果的判断应从以下几个方面着手：其一，要充分了解所使用软件的适用范围和技术条件；其二，要确保计算程序与结构设计图相符；其三，选用的计算数据须有准确的依据，并且要保证计算参数准确；其四，计算结果中与结构相关的内容必须符合相关规定，如，自振周期、刚度比、构建的抗裂性能、两
盒半的配筋等。
2.3重视结构计算与地基基础设计
建筑结构计算结果是施工图设计的重要依据，并且计算结果是否正确直接关系到建筑结构设计的可靠性和安全性，所以必须引起设计人员的高度重视。例如在楼板计算中应选用正确的计算方法进行楼板计算，对于连续板不能选用单向板的计算方法，对于双向板计算应考虑材料泊松比对其的影响，以避免由于未调整跨中弯矩而造成计算值不准确；为使地基基础设计更符合建筑所在地的地基基础类型特点，设计人员应在熟知国家相关标准的前提下，对地方性的《地基基础设计规范》加以深入学习，明确地基基础特点，丰富地基基础设计经验，掌握设计处理的方法，使地基基础设计更符合建筑工程的实际地理情况。
2.4重视抗震设计
通常情况下，设计师在进行框架结构设计时，多数都只重视横向框架的设计，往往容易忽略纵向框架的设计，然而抗震设计规范中明确规定了水平地震作用必须按照两个主轴的方向进行分别计算，各方面的地震作用需由该方向的抗侧力构件自行承担，因此，在进行框架设计时，横向框架和纵向框架的作用应该是等同的，也就是说两者有着同等的重要性，缺一不可。在进行建筑结构设计时，应遵循小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设计原则，这就要求结构设计应设计成延性结构。延性结构的变形能力能够有效地承载一定的地震作用，能够降低地震对建筑结构的破坏，因此，建筑结构设计应尽量以延性结构为主。
2.5重视概念设计
所谓概念设计是指运用人的思维能力和判断力解决结构设计宏观层面上存在的问题，它以精确的结构概念为依据，对计算结果和设计结构进行科学分析，充分考虑计算假设与实际结构受力存在的差异，进而对结构进行优化设计。在概念设计过程中，应根据实际建筑所处的空间和地理条件，结合考虑建筑所要求必备的功能以及建筑结构的适用性、安全性、美观性、经济性等多方面因素，最终确定建筑结构设计的总体方案，并且能够利用整体结构与基本杆件间的力学关系、结构设计准则以及施工现场赋予的资源条件，科学、合理地解决结构设计中存在的问题。同时，在概念设计中应处理好总体布局与关键细节之间的关系，使两者
兼顾，从而全面提高建筑结构的可靠性。
2.6互相配合，充分沟通
篇6
1. 前言
随着科学技术的迅速发展以及时代的不断进步，广大人民群众的生活质量和生活水平得以逐步提高，并且也对建筑物的结构设计提出了更高的要求。为了与人们不断增长的物质文化需求相满足，为了与广大消费者的迫切需求相满足，在建筑结构方面，我国的建筑行业的设计也得以发展与改革。现阶段，国外先进设计理念对我国的建筑行业产生了较大的影响，我国的建筑结构设计人员以此为基础且结合设计经验，借助于概念设计的理念来设计建筑结构。所谓概念设计具体指的是在未经过任何计算的基础上，尤其是在没有条件将精确的力学分析加以展开的前提下，或者是在没有明确定义设计规范的情况下，立足于建筑结构设计的整体，从而将设计工作展开。概念设计给建筑行业注入了新鲜的活力，需要设计人员提起高度的重视。
2. 建筑结构设计中应用概念设计的重要性
在以往传统的建筑结构设计工作当中，往往结构工程设计人员按照以往的设计经验，并经过不断的追求完善及归纳总结，从而在实际工作中实现设计理念及设计经验的创新和进步。随着经验的不断丰富、时间的不断推移以及设计理念的逐步完善，所设计出的产品变得越来越成熟。然而，因而诸多工程普遍的缺乏创新性，习惯于按照传统的设计手册及设计规范，并且借鉴以往的设计手法和设计风格，来将建筑结构设计工作展开，不仅缺乏对国内外先进设计理念和设计技术的高度重视，而且在设计中进行运用及改进，也常常只是忠于传统设计，对设计程序有着较强的依赖性，担心手工设计和创新会背离设计要求。另外，有些设计人员对设计程序的运用依赖性过强，过分大胆的使用程序给出的运算数据，没有以质疑的精神以及认真的态度对待设计工作，进而导致建筑结构设计中一系列错误问题的出现。与此同时，结构设计往往会涉及到许多方面的建筑学知识，有些知识是在实践工作中总结出来的，有些知识则是自己的领悟及想法，而并非仅仅包括学校所学到的理论性、系统性知识，因而不容易记忆且较为分散，所以，在设计工作中很难综合的加以运用。
概念设计的必要性及重要性就在于不但能够结合传统设计理念的优势，而且能够改进传统设计中的缺陷，从而在整体的角度将计算理论中所存在的漏洞加以避免。比如，在混凝土的结构设计工作中，内力设计的理论支持虽然是弹性理论，然而界面设计的计算支持实际上则是塑性理论，该不同便会导致实际情况与计算所得结论的偏差。为了对这样的情况加以有效的防范，那么就需要熟练的把握良好的概念设计。所以，建筑结构设计人员必须切实的具备先进的概念设计理念及技能，以便于对结构的工作性能更好的加以理解。
3. 概念设计在建筑结构设计中的应用
3.1建筑工程概况
该建筑工程地处市区，地下一层，地上十二层，其中设计顶上最上面的两层为坡屋顶和复式屋顶，总体建筑面积超过九千平方米。采取带短支墙与异形柱的剪力墙—框架结构，二类场地土，七度的场区抗震设防烈度，0.10克的基本地震加速度。
3.2基础选型及场地条件
应当尽可能选择有助于抗震的场地，防止在对抗震危险不利的地段对甲——丙类建筑进行建造，如果确实无法加以避开，则需要采用有效的措施将其不利影响消除或者减少，通常在初步设计之前将选址工作和勘探工作完成。本工程场地有着相对较好的条件，将一层设计成地下室，有利于结构整体的抗震性，所以通过与地址条件相结合，选用质量经济可靠、施工速度快及稳定性好的混凝土预应力管桩。
3.3结构体系的选择
剪力墙—框架结构、剪力墙结构、框架结构以及筒体结构是高层混凝土结构经常采用的结构体系，设计规范中详细的规定了它们各自的适用高宽比及宽度。设计人员应当对其优缺点与设计范围进行充分的了解，同时与建筑的功能相结合，从而选择出最佳的结构体系。本工程综合考虑了抗侧力性能与平面灵活布置，选取剪力墙—框架且带异型柱的结构。
3.4结构分析程序及结构计算分析原则的选用
在计算结构位移以及分析结构内力时，在简化处理、计算假定和分析模型等方面，应当与结构的实况尽可能的接近。按照弹性方法计算位移和内力，采用塑性理论设计截面。如果平面楼板有着无穷大的刚度，则不需要对平面外刚度作过多考虑。如果楼板有着较大开洞的设计，则需要对楼板的弹性变形进行充分考虑，在结构分析程序的选用上提起高度重视，避免计算结果出现误差。本工程的计算分析采取的是广厦CAD的SSW程序（本工程的计算分析采取的是中国建筑科学研究院PKPMCAD系列软件结构软件,结构计算采用SATWE结果）。
3.5结构立面、平面及外形尺寸
在建筑结构平面的布置上，应当尽可能确保对称、规则和简单，使结构的质量中心与刚度中心重合，以便于将扭转减小，结构的竖向布置必须切实做到刚度连续及均匀，防止出现薄弱层及刚度突变。如果有着抗震设计方面的要求，则应当自上而下的减小结构的刚度及承载力，当布置上下层结构出现变化时，应当对结构转换层加以设置。对于设计规范明确规定出的规则结构，需要对抗震进行进一步验算，同时实施有效的加强措施于抗震薄弱部位，避免采用不规则的设计方案。本工程的平面呈现单轴对称，但是缺乏规则性，为了防止采取严重不规则的结构设计方案，加设一道拉梁于两栋突出的角柱，从而更好的切合规则性要求，避免了立面刚度的突变。
4. 结束语
综上所述，以往传统的建筑结构设计存在着较大的缺陷，对建筑物的整体性能有着不利的影响，所以，设计人员应当高度重视概念设计，并且将其切实的应用到建筑结构设计中，从而促进建筑物结构性能、安全性能以及使用性能的提高。
【参考文献】
[1]刘建立 王礼辉 郭松立.概念设计在建筑结构设计中的应用探究[J].建材与装饰,2012,3(23):156-158.
篇7
一、工程概况
本建筑工程位于广东省揭阳市，属于商业住宅建筑，其建筑面积为32680O，地上设计32层，地下设计2层，建筑主体商业部分层高设计为4.9m，住宅部分层高设计为3.0m，建筑总高度为98m。该工程建筑基础持力层属于稍密卵石层，设计为平板式桩筏基础，建筑结构体系应用剪力墙结构。为确保该房屋建筑结构设计质量，提出应用房屋建筑结构设计优化方法，对该建筑工程进行设计优化，以实现建筑工程质量及功能，实现其整体效益。
二、房屋建筑工程结构设计优化所依托的理论基础
房屋建筑工程结构设计，其行为本身属于技术含量高，专业性突出的活动。设计工作人员在执行房屋结构设计任务时，需要综合考虑房屋建筑地质水文、周边环境、建筑功能需求及其各项性能指标，包括建筑工程的功能指标、美学价值指标。功能指标，即建筑工程作为人们生活办公的场所，其应具备的基础性应用功能，建筑审美指标，指的是建筑结构外形表现，给人一种结构协调，外观美感的视觉享受。在房屋建筑设计过程中，需要综合考虑房屋性质所要求的基础性能，考虑其结构搭配与外观表现。在这种房屋结构设计理念下，要求设计工作人员，从多种建筑结构设计方案中选择出最佳方案，通过方案优化，完成房屋结构设计综合目标。换一种角度而言，通过科学化方法进行表述，则为：结合数学知识与相关建筑学知识，在多种设计方案中选择出与整体设计目标相符，最适宜的设计方案。
房屋结构设计中建筑结构设计优化，指的是建筑结构设计过程中，需要进行设计理念更新，选择应用具备先进性与科学性的设计筛选方案，优选出各方面达到最佳效果的一种设计方法。建筑工程其内部结构错综复杂，所涉及的系统较多，为实现建筑工程结构完美协调，发挥最佳功能优势，需要重视并应用建筑结构设计优化方法。一般而言，建筑结构优化，主要以房屋顶部、房屋、房屋细节结构设计优化为中心，依据实际需求，合理优化布局，在优化结构过程中，实现建筑工程的整体效益。建筑设计要求，房屋平面结构表现应平整，尽量降低平面建造质量与房屋刚性结构之间所存在的差异，彰显出建筑工程对称美感，确保在出现较大水平作用力状况下，建筑结构不会出现扭曲及不安全状况。在确保房屋建筑基础功能前提下，需要采取竖直贯通方式的承重结构，以提高建筑工程承受竖直作用力的承受能力。依据渐变规律，进行房屋竖向刚性程度指标设计，防止出现刚性结构角度突变。
三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化的现实意义分析
在房屋结构设计过程中，综合应用建筑结构设计优化方式，有助于实现建筑工程现实应用功能、外观美感与整体经济效益，通过结构设计优化，还可以实现建筑成本节约，加强建筑生态环境保护，简而言之，采取建筑结构设计优化，有助于实现房屋建筑整体效益。在市场经济大环境下，建筑商在进行房屋建筑设计施工中，要求确保建筑工程基础应用能力的基础性，最大限度降低房屋建筑设计成本，降低施工成本，从而降低建筑投资。确保房屋建筑结构合理稳定，满足用户不同层次需求，是实现建筑工程整体效益的基础性保障。
社会实践证明，与传统的建筑结构设计方式相比，建筑结构设计方案优化，能够降低房屋30%左右的成本，且通过结构优化，可以更好实现建筑工程资源合理配置，实现建筑材料的充分利用，更好协调建筑单元，发挥建筑功能优势；通过创新设计，在保证建筑安全性基础上，实现更高标准，通过结构优化，实现最佳效益。
四、基于工程实例的建筑结构设计优化策略
该建筑工程位于广东省揭阳市，属于商业与住宅建筑，为实现更好效果，决定对该建筑工程进行结构设计优化，其结构设计优化具体策略如下：
（一）结构模型设计
房屋建筑整体设计优化可以分为三个环节，分别为变量的选择与确定、确定函数与条件衡量。其中，变量的选择与确定，指的是对设计方案存在着重要影响因素的参数值，作为变量为设计人员所选择应用。如该建筑工程的目标参数主要包括建筑价格参数，预期损失参数，工程控制参数、房屋结构可靠性参数等。在房屋结构设计中，设计人员选择变化幅度较小的参数作为重要参考指标，会降低建筑结构设计难度系数。在结构设计众多相似函数中，需要选择出与房屋横截面尺寸及钢筋尺寸面积函数最适应函数，选择该函数并分析函数性质，通过函数优化，降低房屋建筑成本。条件衡量，重点表现为房屋结构设计约束指标，具体而言为建筑房屋尺寸、架构刚性、受力限度、结构确定性、变形限度、组建规格等。在进行结构设计优化过程中，设计人员结合该工程实际情况，明确工程约束性条件，确保该工程条件满足相关要求，实现设计结果最优化。
（二）合理选择计算方法
房屋结构设计中会应用到较多计算程序，而建筑结构优化的过程，则属于建筑工程复杂变量、约束性条件及其他设计条件的计算过程。在进行数据验算过程中，多将约束性条件进行转变，设置为不附带约束条件问题，从而确保计算精度，减少计算时间。如该工程筏基础优化数学模型为：
Min A=F（XAi，YAj）
S、T，P≤f
Pmax≤1.2f
其中，XAi与YAj代表自变量，p代表基础底面平均压力设计值，f代表地基承载力设计值，采取渐进搜索法进行模型求解，实现结构优化。
（三）选择应用最优程序
在房屋结构模型设计后，科学选择计算方法，在此基础上，进行模型程序最优化处理。最优设计程序，需要表现出功能完善，运转高效，其程序多是由多个分程序相组合构成的综合程序，从而发挥作用。
（四）分析统计数据，确定最佳方案
在完成数据计算后，设计人员需要统计数据分析，研究并获取不同建筑结构设计方案之间存在的异同，通过综合分析与综合衡量，最终确定出符合工程实际的最佳方案。在统计数据分析过程中，要求设计人员多层思考，综合考虑细节，科学处理工程技术与工程经济效益之间的关系。
五、结语
为实现建筑工程经济效益、社会效益，提出对房屋建筑进行结构设计优化。结合工程实例，从房屋建筑工程结构设计优化所依托的理论基础出发，探究房屋结构设计中的建筑结构设计优化的现实意义，社会实践证明，通过建筑结构设计优化，有助于实现建筑工程整体效益，研究其结构设计优化具体策略，通过结构模型设计、合理选择计算方法、选择应用最优程序、分析统计数据确定最佳方案，实现建筑结构设计优化，实现建筑工程整体效益。
参考文献
[1]尹英华.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（19）.
篇8
剪力墙结构是建筑结构中常见的形式，对于高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构的设计具有多种形式。目前，较为常见的设计形式包括两种，通过对这两种形式的简化，应用计算机软件对其进行有效的分析、计算，实现了对高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构的设计的优化。下面就通过具体的工程对其进行详细的分析。
1.工程概况
钢筋混凝土剪力墙结构在我国高层住宅建筑工程中应用较为广泛。通过PC技术实施的钢筋混凝土剪力墙结构被称为预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构，现阶段由于没有完善的设计规范以及配套的设计标准，所以PC结构设计在建筑住宅规范化、产业化发展的过程中具有重要的作用。
某工程为两栋18层的住宅楼，建筑面积为2.36万平方米。其中第一层为架空绿化空间；2~15层为标准层；16~18层具有局部退层。该项工程中，PC技术主要应用范围是3~15层。两栋楼房中一共有26层标准层。应用PCF构件，即在建筑外山墙中利用预制钢筋混凝土剪力墙模板；采用PC+PCF混合构件，即在建筑前后外墙结构中采用预制钢筋混凝土模板。
该工程中，PCF模板在工厂中事先制作好，形成模板与外饰面，并在施工现场进行安装，将其当做现浇钢筋混凝土剪力墙外墙模板结构，然后在结构内侧设置相应数量的钢筋。然后支设内膜结构，并安装预制钢筋混凝土模板，形成叠合剪力墙结构。具体情况如下图所示：
预制外墙PC是通过将剪力墙结构外墙的填充墙部分，通过预制形成外模，在内侧可填充轻质材料：外模使用钢筋与现浇筑的墙以及梁连接起来。
2.高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计
该工程建筑抗裂度为Ⅵ度，剪力墙的抗震等级为4级。根据两栋楼房建筑结构，建筑平面较为规则，建筑竖向结构较为连续。因此本工程能够使用钢筋混凝土剪力墙结构。在该工程建筑中设置地下结构一层，其基础为预应力管桩结构，并以筏板作为辅助结构。PC结构设计与传统的建筑结构设计存在较大的去呗，在内容上得到了更新与完善。实际设计中，主要采用以下两种设计方式：
方式一：建筑项目中竖向抗侧力构建全部采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构或柱结构。这种设计忽略了PC构建以及PCF构件刚度要求以及其对建筑相关结构的影响，将PC构件以及PCF构件当做建筑荷载设计在建筑整体结构体系中。设计过程中使用现行的软件与设计规范对该结构设计方式进行计算与分析。
方式二：建筑结构中添加了PC与PCF构件结构，会增加剪力墙结构的刚度。根据可靠实践证明，预制钢筋混凝土叠合剪力墙弹性变形范围内，现浇墙体结构能够与预制模板结构协同作业。该设计形式就是根据实际的情况，合理设计预制钢筋混凝土叠合剪力墙的厚度，控制建筑结构的刚度以及位移。叠合剪力墙墙体的厚度等于现浇剪力墙墙体厚度与预制钢筋混凝土模板厚度之和。通过相应的建筑结构计算与分析，以建筑周期、结构位移、刚度等计算结果作为设计的主要依据。
3.建筑主体结构设计
通过相应的计算与分析，该工程所采用的设计方式，能够通过PC结构进行简化，并通过现行的设计规范与软件形成相应的设计模型。在实际设计过程中，需要考虑到PC、PCF构件结构对建筑其他结构的影响，包括刚度的影响，并根据相关的计算对计算模型相关参数进行适当的调整。有关的设计参数必须符合设计规范要求，同时也应该与高工程设计方案相适应。
通过相应的计算，并对上述两种设计形式计算结果比较中可知，PC与PCF构件对建筑结构刚度的影响程度。PC、PCF结构对结构周期、位移等都具有微小的影响，但是不会对建筑整体结构计算造成影响。在预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构设计过程中，不仅需要考虑PC、PCF结构刚度，还需要综合考虑其对建筑结构刚度的影响，对建筑结构位移、周期进行有效的控制。
4.建筑结构设计中常见的问题
在高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计过程中，不仅需要对PC结构主体进行合理设计，还需要对相关构件结构进行合理设计，形成完整的设计模型、体系。在具体的设计过程中，常见的设计问题体现在以下几个方面：（1）应该重视现浇混凝土结构域叠合剪力墙结构的协同工作，重视PCF构件对建筑结构中的优化作用；（2）在PC、PCF构件的脱模、运输存放以及安装就位和现场浇筑混凝土等施工状况下的刚度以及强度计算应根据实际工程项目的设计以及施工开展；（3）Pc构件与主体建筑具有多种连接方案，柔性方案与刚性方案的特点不同，各有优势以及缺陷，本工程所使用的是柔性方案；（4）在建筑结构体系当中，有其他部位预制构件的使用例如阳台、楼梯和叠合楼板的预制件，能在一定程度上对建筑结构的导荷方式以及建筑模型的假定存在一定的影响，在实际的计算过程中应考虑全面；（5）在设计的设计过程中，应该加强对各个结构连接部位的设计，设置合理的连接构件，确保整体结构的稳定性。
5.总结
本文通过实际建筑工程，并以工程预制钢筋混凝土叠合剪力墙结构设计的计算分析为基础，对高层预制钢筋混凝土叠合剪力墙住宅结构设计方式进行分析探讨，为相关人员在这一方面的工作提供能参考。我国建筑行业发展具有悠久的历史，但是PC技术起步较晚，应用到实际工程中也相对较少，同时也没有形成完善的设计规范以及施工标准与验收标准。这就需要相关的工作者加强对该领域的研究，对PC结构设计进行不断的完善，形成完善的设计模型与体系，为我国高层建筑发展提供技术支持，促进我国建筑行业的发展，为城市化建设作出更大的贡献。
参考文献：
[1]潘剑锋.高层预制混凝土叠合剪力墙住宅结构设计经验谈[J].建材与装饰.2013,26(8):124-125.
篇9
1. 不考虑消防车荷载
1.1 工程概况：纯地下车库面积630平方米，X向长32.4米，跨度8.1米；Y向长19.4米。跨度6.1、7.2、6.1米。顶板覆土厚1.5米，顶板活荷载按10KN/m2，抗震等级三级。
（1）顶板次梁按双向布置，主梁X向400X800，Y向400X800，次梁300X700，最大配筋率控制在2.2左右。板厚180mm。见图1。
（2）顶板次梁按单向布置，主梁X向400X800，Y向400X1100，次梁400X800，最大配筋率控制在2.1左右。板厚180mm。见图2。
（3）大板模型，即顶板不布置次梁，主梁X向400X800，Y向400X750，，最大配筋率控制在2.1左右。板厚280mm、270mm。见图3。
1.2 在不考虑消防车荷载时，以上三种方案钢筋及混凝土用量对比如表1。
2. 考虑消防车荷载
2.1 工程概况同上，顶板考虑消防车荷载，因消防车荷载取值与板跨度有关，顶板次梁按双向布置时消防车荷载取30KN/m2；顶板次梁按单项布置时消防车荷载取35KN/m2；顶板不布置次梁时消防车荷载取20KN/m2，将上诉三种方案，进行计算调整，结果如下：
（1）消防车荷载取30KN/m2，顶板次梁按双向布置，主梁X向500X1000，Y向500X1000，次梁500X800、300X700，最大配筋率控制在2.3左右。板厚180mm。见图4。
（2）消防车荷载取35KN/m2，顶板次梁按单向布置，主梁X向400X800，Y向500X1150，次梁500X800，最大配筋率控制在2.4左右。板厚180mm。见图5。
（3）消防车荷载取20KN/m2，大板模型，即顶板不布置次梁，主梁X向450X900，Y向400X750，最大配筋率控制在2.4左右。板厚280、270mm。见图6。
2.2 在考虑消防车荷载时，以上三种方案钢筋及混凝土用量对比如表2。. 结论
从上面二类六方案验算结果可以看出，在不考虑其它因素影响，当无消防车荷载时，单向加梁模型最经济，当有消防车荷载时，双向加梁模型最经济，因此，我们建议：
（1）当消防车荷载范围相对整个地下车库比例较小时，亦可考虑单向加梁模型。高低比钢材：47590Kg-37089 Kg=10501 Kg，相差约10吨钢材，单位面积节省钢材约17Kg。砼；220-198=12（ t），单位面积节省砼约19Kg。
（2）当地下车库面积较小，此时大面积均有30 KN/m2消防车荷载，可考虑双向加梁模型。高低比钢材；68196Kg-55691 Kg=12505 Kg，相差约12吨钢材，单位面积节省钢材约20Kg。砼；221-242=-21（t），单位面积负值约35Kg。
篇10
一、工程概况及混凝土结构设计的重要性
目前，我国的建设工程事业的不断发展，框架结构在建筑工程施工中已经得到了普遍应用，可是，现代建筑设计也向复杂化和高层化不断发展。现在的建筑工程施工中混凝土已经被普遍应用，成为施工中最主要的原材料，然而我国的建筑中，混凝土的结构设计却并不完善，导致工程常常会出现裂缝问题，从而影响到建筑工程的质量，不利于我国建筑企业以及建筑行业的发展。所以，加强混凝土结构设计的技巧，采取相应的措施对我国的建筑行业以及国家经济的发展都有着深远的意义。
二、混凝土结构裂缝形成的原因
为了有效解决混凝土施工过程中存在的裂缝问题，需要对其产生原因做细致分析，导致混凝土裂缝的原因比较多，大概可以归纳为三方面，即原材料的配置、环境因素、以及施工设计。
2.1原材料的配置
混凝土中的外加剂、粗骨料、细骨料、水泥等材料不合格都会导致裂缝产生。比如水泥安定性不合格或者水泥比表面积较大，会导致混凝土因为需水量增加而使水灰比过大，水化热严重导致混凝土的开裂，还有骨料中含泥量较大也会增大混凝土的收缩率，因而也容易发生裂缝现象，另外由于外加剂不稳定，尤其减水剂质量，可能会出现减水率偏低，而为了达到混凝土的工作性能而增加用水量，水灰比的增大，较大水化热导致混凝土开裂。
2.2环境因素
施工现场环境恶劣，施工现场的温湿度也会对混凝土是否裂缝产生重要影响，混凝土具有热胀冷缩的性质，受温度影响较大。当混凝土水热化或者周围环境发生变化时，混凝土的内外温差变大从而发生变形产生应力，降低其本身的抗拉强度，当混凝土抗拉强度小于温度应力时就会产生裂缝。
2.3施工设计
现代建筑功能性和美观性兼备，导致建筑结构设计越来越复杂，为了能够满足人们的需要，出现了各种形式的结构体，这些结构体本身来说就容易产生裂缝，再加上施工设计的不合理以及施工难度及施工误差，从而产生裂缝。除了以上三个主要影响因素以外，混凝土裂缝问题还受到施工工艺、后续维护等方面的影响。工作中需要综合考虑并完善这些细节工作，才能有效改善混凝土施工实践工作，提升建筑工程质量。
三、结构设计时用的抗裂措施
3.1原材料的控制
要控制混凝土的开裂，首先需要从原材料的选择出发，原材料选择的正确与否，直接影响到混凝土的开裂。水泥强度达不到要求，水灰比过大以及水泥用量过大、外加剂使用不当等都能产生裂缝。混凝土原材料种类众多，其使用性直接决定了混凝土的质量。自20世纪初起，为增加粗骨料的粒径、降低水泥的用量等措施来将水化温峰降低从而达到抑制热裂缝的目的。
3.2减小环境温差
环境温差是日照温差与季节温差的总称。温差是影响裂缝产生的一个重要因素，所以要采取下列方法进行控制，即经有限元程序求解出温差应力然后根据计算值进行合理配筋亦或直接把配筋率提高到要求数值，从而提高配筋率来提高混凝土的极限拉伸的方案来减小温度应力对混凝土的影响。
3.3提高结构自身承载力
建筑工程设计过程中，虽然挠度和承载力都在标准规范的要求范围中，不过假使相比之下来说，承载力较小同时挠度较大造成的偏差也容易导致工程项目出现裂缝，那么，就需要提高结构的配筋率并且加大梁截面。同时，对混凝土相关项目的设计一定要考虑留出一定的安全余地。
3.4减小地基的不均匀沉降
地基不均匀沉降也是引起混凝土结构裂缝产生的原因，但是建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多。地基的不均匀沉降，引发混凝土受力不均导致裂缝现象。所以在设计的过程中要考虑到加强基础的整体性能，减小地基沉降对混凝土结构的影响。比如独立基础时设置拉梁，或采用筏板基础，或采用箱形基础。
3.5控制地下室墙体的裂缝并设置后浇带
社会持续发展，出现越来越多的超长建筑，同时由于很多建筑的功能以及美观要求不让设置伸缩缝，这就需要结构专业采取相应的措施解决混凝土收缩和由于温度应力导致的结构裂缝和变形。混凝土结构设计不仅仅是本身的结构设计，还涉及到与其他构件之间的结构合作。为了控制地下室墙体裂缝的发生，可采取在墙体顶部以及腰部设两道暗梁的措施，并适当增设暗柱，以起到模箍作用或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝，在墙体中可设置适当数量后浇带。按规范要求，每30-40m间距留出施工后浇带，带宽80-100cm，钢筋采用搭接接头，在45到60天后浇筑。
3.6必要厚度的保护层
混凝土结构设计不仅是结构设计，还涉及到其他构件间的合作。在混凝土结构中，钢筋和混凝土都是其中一份子，两者之间要有好的承载力才能保证结构的整体性。钢筋在混凝土中锚固是钢筋与混凝同的保证，所以，要除去钢筋上的锈蚀、泥土，使钢筋和混凝土很好的结合，以确保混凝土对钢筋的握裹力。如果有锈蚀就很难保证混凝土和钢筋的充分结合，导致两者之间存在缝隙，导致混凝土产生裂缝，裂缝发展会导致混凝土剥落开裂，这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固，还会加速钢筋的锈蚀。长期下去会造成承载力下降，甚至危及结构的安全。所以，要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝，避免此种情况的发生。
结束语
综上所述，随着建设工程业的发展，框架结构在建筑中应用广泛起来，但是现代建筑设计也向高层化发展，对钢筋混凝土提出更高的要求。混凝土裂缝直接影响到项目的美观性与安全性，要重点给予关注。混凝土的裂缝问题表现出不可避免性，需要从各个方面加以控制。文章详细分析了混凝土结构裂缝原因，以此为基础做出了相应的改进建议，希望可以促进相关工程实践工作的更好开展，全面控制，从而提高建筑物的整体质量，促进企业以及建筑行业的发展。
参考文献：
[1]方闽莉.混凝土结构设计抗裂措施探讨[J].江西建材.2014
[2]马建.浅析混凝土结构设计与抗裂处理[J].建筑・建材・装饰.2013（12）
篇11
所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。
编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。
3. 项目研究意义：
建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。
由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。
一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现，
4.文献研究概况
篇12
一、工程概况
某小区住宅二期五栋住宅工程，其建筑总高度为95.20m，地下设计为2层，地上建筑为31层，建筑面积为11261.5O。建筑主体采取框架剪力墙结构。该住宅建筑为丙类建筑，在建筑结构抗震设计中，其抗震设防烈度为7度，地震基本加速度值为0.15g，其结构抗震等级具体如下表所示：
表1：某住宅建筑结构抗震等级参数表
为了确保建筑结构抗的震能力，对其抗震设计原则及方法进行探究。
二、房屋建筑结构设计中抗震设计需要遵循的基础性原则
为保障房屋建筑结构抗震设计质量，保证抗震设计方案的可操作性与可行性，要求在抗震设计中遵循以下基础性原则：
（一）确保建筑结构构件其性能符合设计要求
在进行房屋建筑结构设计时，需要确保建筑结构构件的刚度、承载能力、延性、稳定性等属性参数可以满足抗震的基本要求。结构构件设计时，需要依据墙柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的基本设计原则。在结构构件设计过程中，可能存在着构件薄弱问题，为此，需要采取措施提高其抗震能力，例如调整地震力系数。
（二）确保建筑结构设置抗震防线数量
抗震结构体系是由若干具备一定延性的分体系构成，通过应用具备延性的结构构件进行分体系连接，从而实现抗震结构体系构建。如在该建筑工程中，其建筑为框剪结构，框剪结构是由延性框架与剪力墙两大分体部分构成，由多肢剪力墙体系组成。在出现地震后，多会伴随发生多次余震，如在建筑结构中仅仅设计有一道抗震防线，则该住宅建筑在经过第一次地震破坏影响后，还需要承受余震带来的损害，通过损伤积累，最终引起建筑物承载力不足，抗震能力丧失最终倒塌。
（三）确保房屋建筑结构构件强弱关系处理的科学性
在房屋建筑结构抗震设计中，需要针对构件强弱关系进行科学化处理。在楼层内其耗能构件出现屈服后，剩余抗测力构件则仍处于弹性阶段，这种处理方式，能够确保有效屈服保持较长阶段，提高建筑结构抗倒塌能力与延性能力。如抗震设计中存在着部分构件超强，则会导致其他构件相对薄弱，为此，应科学处理构件强弱关系，保障建筑结构抗震性能。
该住宅建筑在进行抗震设计时，综合考虑住宅建筑区域条件，考虑建筑工程实现，遵循抗震设计基础性原则，保障了住宅建筑抗震设计效果。
三、房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法探究
当前，房屋建筑结构设计中的抗震设计基本方法主要包括概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置等。
（一）概念设计方法
建筑抗震概念设计其基础设计思想与设计原则来源于对地震灾害的认知与建筑工程经验，在其设计思想与原则的指导下，进行房屋建筑总体结构设计，并在此基础上进行细部构造设计。然而地震其突发性十分强，且地震震动存在着随机性，这种实际的存在，导致无法准确预测建筑工程所可能会遭受的破坏力度及相关参数值，为此，在抗震设计过程中，不能单纯依赖于相关计算的结果，还需要综合考虑区域实际，结合抗震设计相关理论知识与工程经验进行综合性设计。
采取概念设计方法进行抗震设计，第一步需要做好建筑选址工作，在确定建筑地址阶段，需要规避抗震危险地段，选择出对于开展抗震具备积极因素的地基与场地。通过调查找出工程施工区域地震活动状况，地质勘察获得工程地质状况，抗震设计人员需要综合考虑多种因素，尽量选择在开阔且地基密实均匀或坚硬的持力层地段。建筑施工应避免在软弱土、液化土、边坡边缘、土层状态不均匀等地段进行施工。第二步，需要确保平面布置的合理性。建筑整体结构设计与建筑布局直接决定了建筑物动力性能。如建筑布局更合理，更简单，其结构设计满足抗震原则，则可以更好保障建筑物具备良好抗震性能。一般在进行房屋建筑平面布置时，多体现出对称性，确保建筑刚度与质量变化具备一定均匀性，避免出现楼层错层等问题。
（二）结构消能减震及隔振设计方法
结构消能减震及隔振设计方法属于一种主动的抗震对策。该方法在房屋建筑体系中设置有隔震层，通过隔震层对地震能量进行阻隔，或在建筑抗测力结构中，设置消能器，通过消能器降低地震能量。这种设计理念，主张通过应用橡胶隔震支座或阻尼器，设置于房屋建筑底部，从而延长构件振动周期，提高阻尼，消减地震能量，保障建筑安全性。、
（三）抗震构造设置
抗震构造措施属于房屋建筑结构设计的重要内容。房屋构造设置是否合理，直接影响着建筑结构抗震性能。不同房屋建筑，其建筑主体结构类型存在着较大差异，其构造措施不同。针对砖混结构工程，应依据楼板标高进行水平圈梁设置，尽量加强内墙与外墙之间的连接，提高房屋建筑整体性。圈梁属于边缘构件，可以有效提升层盖水平刚度，降低不均匀沉降对建筑的影响。
在该住宅建筑结构设计中，采取多种抗震设计方法，综合考虑建筑实际，保证建筑地基稳定性，合理设置建筑布局，应用结构消能减震及隔振设计，降低地震对建筑结构所带来的影响，通过设置抗震构造，如砌体结构圈梁钢梁构造，示意图如下：
图1：砌体结构圈梁钢梁构造参数图
采取综合抗震措施，确保了该住宅建筑抗震设计方案的合理性与可行性，实践证明，其抗震性能良好，有效保障了建筑运行安全性。
四、结语
高层建筑逐渐成为城市建筑的主体，为确保高层建筑应用性能及安全性，需要在建筑结构设计中重视并确保抗震设计的可靠性。本文结合工程实例，对抗震设计中应遵循的基础性原则进行探究，从概念设计方法、结构消能减震及隔振设计方法、抗震构造设置三个方面分析抗震设计方法，实践证明，采取有效的抗震设计，可以有效保障建筑安全性，有助于实现其综合效益。
参考文献
篇13
0引言
随着改革开放以来我国经济地飞速发展，各地新建厂房的数量增长迅速,由于钢结构的自重轻、跨度大、可塑性强、施工周期短和可重复利用性好等特点被广泛地应用。随之也出现了许多钢构公司，但是由于无序的竞争，在设计建造过程中出现了许多不规范的设计、施工等现象，并由此产生了各种缺陷,给社会的生命财产造成了重大损失。本文介绍了一起轻钢厂房倒塌事故,并对倒塌原因进行了分析，从而提出了门式轻钢结构设计与施工方面应注意处理的问题，以提高结构整体可靠度。
1工程概况及倒塌情况分析
1.1工程概况
某厂房为30m跨双跨轻钢门式刚架厂房，柱距9m，C型钢檩条（Q235），檩距1200mm，工字型刚架梁(Q345)，屋盖标高H＝6.850m，屋盖坡度5%，拉条道数n1=2，无吊车，总建筑面积约5400mm2，抗震设防为7度（0.1g）。2005年12月21日，该厂房发生突然整体倒塌。发生倒塌时屋面积雪厚度约800mm（折算降水量，相当约0.4kN/mm2的屋面均布活荷载）。
1.2倒塌情况分析
该工程倒塌的过程为：檩条发生较大的弯曲和侧曲变形，使刚架梁的上翼缘受到了较大的侧向拉力，在较大竖向荷载和侧向拉力共同作用下，刚架梁也发生了较大的弯曲和侧曲失稳破坏；在加上刚架梁中柱端部在负弯矩作用下梁下部破坏严重，最终导致刚架梁整体失稳，最终使刚架柱破坏，结构整体对称倒塌。
2 设计验算
设计参数：柱距9.0m，屋盖标高H＝6.850m，屋盖坡度5%，檩距d=1200mm，拉条道数n1=2，檩条规格C220mm×65mm×20mm×2.5mm，卷边角度90°。永久荷载标准值：0.2kN/m2；可变荷载标准值：屋面活荷载取0.5kN/m2，雪荷载取0.45 kN/m2，风荷载取0.65 kN/m2[1]，体型系数按边缘取1.4，地面粗糙度取B类。
2.1刚架梁设计验算
取边跨的一榀门式刚架进行验算，其刚梁截面如图5所示，截面的几何特征为：Wx=1.37×106mm4 ,，Ix=3.44×108 mm4，fv=180N/mm2，fy=310N/mm2。
图5 刚架梁截面
Fig.5 The crosssection of the beam
该工程采用门式刚架结构，所有的梁与柱、柱与基础均采用刚接处理。在内力分析时，对于刚架在恒、活、风及地震等荷载作用下的内力计算采用PKPM中STS钢结构计算软件进行计算[7]；得到的弯矩、剪力、轴力包络图如下图1-3所示。
2.1.1 刚架梁强度验算[5]
刚架梁端部为最不利截面，由图1—3可知：N=52kN，V=81.5kN，M=422.6kN﹒m
截面的几何特征为，Wx=1.37×106mm4 ,，Ix=3.44×108 mm4,fv=180N/mm2, fy=310N/mm2
a、梁抗剪承载力设计值Vd
梁截面的最大剪力为Vmax=81.5KN,考虑到本设计仅在支座处有加劲肋，即按hw/a=0计算，因中间没有加劲肋，所以
所以fv’=[1-0.64(-0.8)]fv
= [1-0.64×(0.8503-0.8)] ×180=174.21 kN
Vd=hwtw fv’=480×8×174.21=668.97 kN
Vmax=81.5KN＜Vd =668.97 kN，满足要求。
b、 梁抗弯承载力设计值Me
腹板受压区高度：
由于得；
所以得，即梁腹板不屈曲全部有效。从而可得按有效截面计算的梁抗弯承载力设计值：
Me=Wef=Wxf=1.37×106×310=424.7kN.m
c、弯剪压共同作用下的验算：
由于V=81.5KN< 0.5Vd =334.49KN，得：
所以刚架梁的强度不满足要求。
2.1.2刚架梁平面外稳定验算[6]
刚架斜梁平面外计算长度取2400mm，由PKPM中STS门式钢架软件计算得到的刚架斜梁跨中弯矩可由图6知：Mx=331.1
所以刚架斜梁平面外稳定不满足要求。
图1 弯矩包络图（kN﹒m）
Fig.1 Bending moment envelope
图2 剪力包络图（kN﹒m）
Fig.2 Shear envelope
图3 轴力包络图（kN﹒m）
Fig.3 Axial force on the envelope
2.2 檩条稳定验算[3]
檩条截面的几何特征：Wex=0.5796×105mm3，Wey=0.2746×105mm3。根据檩条的负荷面积和荷载组合的最不利弯矩设计值为：Mxm=-12.294kN﹒m，Mym=-0.175 kN﹒m，
风荷载吸力作用下：
所以檩条在风荷载作用下不满足稳定要求。
3倒塌原因分析
由STS分析可知，该工程在刚架梁中柱端部是最不利截面，负弯矩最大达到M=422.6kN﹒m，刚架梁不满足承载力极限要求，梁下部受压破坏。从结构的破坏情况来看，刚架梁的失稳破坏也是导致结构整体倒塌的原因，但是由STS分析得出的内力包络图，按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102:2002）(以下简称《门规》)验算刚架梁平面外稳定时，虽然设计值略大于稳定极限值，但是超过部分在5%以内，若结构不存在其他方面的缺陷，结构在短时间内的安全性是有保证的，那么为什么出现如此严重的破坏呢？这是一个值得研究和探讨的问题。
3.1刚架梁设计
3.1.1从倒塌情况看，刚架梁中柱端部破坏是引起厂房整体倒塌的原因之一。但该工程的门式刚架，并没有设置隅撑，屋面的荷载比较大时，刚架梁某些截面的弯距就会很大，如中柱端部，平面外的稳定就无法满足。同时该梁的强度也不满足承载力极限值要求。
3.1.2檩条的不利作用该工程的檩条在雪荷载下檩条有较大的挠度，此时檩条不但不能给梁上翼缘以有力支撑，而且对梁产生了侧向拉力，降低了梁的平面外稳定性能，从而加速了结构的破坏与倒塌。
3.2檩条的设计与构造
从倒塌情况看，檩条破坏是结构整体倒塌的起因，檩条发生破坏的主要原因有：设计截面偏小，拉条、屋面板等与檩条的连接构造不合理等。
4结论
本文结合一实际工程，通过对某双跨门式刚架轻钢厂房在雪荷载作用下发生突然整体倒塌事故进行调查分析，及利用PKPM中STS门式刚架设计软件，按照《门规》规定重新验算结构构件，分析了引起该工程整体倒塌的结构设计、施工以及构造处理等方面因素；从而提出了以下几点门式轻钢结构设计与施工方面应注意处理的问题。
（1）在大跨度门式刚架轻型钢结构设计中，为增加门式刚架的整体稳定性，特别是刚架梁的稳定性，隅撑等构造处理非常重要，梁的稳定性也得到了提高，破坏和倒塌的几率大大降低。
（2）从该结构中柱梁端节点破坏可以看出，在门式钢架的设计中，要充分的考虑到梁端负弯矩的不利影响，加大梁端截面，从而提高结构的整体安全性。
（3）从该工程破坏的起因和后果看，在门式刚架轻钢结构设计和构造中，一些次要的构件和构造，如檩条的设计和构造处理不当，可能会影响主要结构构件的承载能力，从而引起严重的工程事故。因此，次要构件的设计及其构造处理，应引起设计者足够的重视。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)[S].中国建筑工业出版社，2002 02.
[2]《钢结构设计规范》编制组.钢结构设计规范(GB50017-2003)[S].中国计划出版社，2003 10.
[3]中国工程建设标准化协会.门式刚架轻型房屋钢结构技术规程(CECS102:2002) [S].中国计划出版社，2003 03.
[4] 陈绍蕃．钢结构稳定设计的新进展[J]. 建筑钢结构进展，2004（6）：1-13．
