建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及計算模型調(diào)整

1、    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及計算模型調(diào)整    白健榮【摘要】文章首先對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進行了分析，然后闡述了結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置，最后對結(jié)構(gòu)計算及模型調(diào)整進行了探討?！娟P(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計要點，計算模型一、前言我國在建筑結(jié)構(gòu)工程上雖然取得了不小的發(fā)展，但依然存在一些問題和不足需要改進，在建設(shè)社會主義和諧社會的新時期，加強對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及計算模型調(diào)整的控制，對確保工程質(zhì)量有著重要意義。二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的決定因素水平荷載。在豎構(gòu)件中因受到外力荷載而導致產(chǎn)生軸力和彎矩的樓面和樓房自重是隨著樓房高度的變化而變化的，并且兩者的關(guān)系是成正比例

2、的；而在豎構(gòu)件中產(chǎn)生軸力以及對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傾覆力矩的水平外力荷載是與樓房高度的平房成正比例關(guān)系變化的。一般情況下，在具有一定高度的建筑結(jié)構(gòu)中，其豎向的荷載是一個固定的值，而其受到的地震作用導致的水平荷載和風荷載是不固定的，建筑結(jié)構(gòu)動力特性的不同，它們也會隨之有不同幅度的變化。2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制指標結(jié)構(gòu)側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要因素之一，這點與低層的建筑結(jié)構(gòu)是有所不同的。結(jié)構(gòu)在受到水平荷載時而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)移是會隨著建筑結(jié)構(gòu)的高度增加而增加的，這就導致了在水平外力荷載的作用下產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)移能夠被控制在一定的范圍之內(nèi)。3、結(jié)構(gòu)軸向變形也是設(shè)計時不能忽視的重要因素當高層建筑結(jié)構(gòu)受到很大強度的豎

3、向荷載時，這是在其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的柱內(nèi)部就會引起很大的軸向變形，同時還會很大程度上影響連續(xù)梁彎矩的產(chǎn)生，從而增大了端支座負彎矩的值和跨中正彎矩的值，降低了連續(xù)梁中間支座的負彎矩值。另外，軸向變形對于預制構(gòu)件中的下料的長度也是有一定的影響的，所以當需要對預制構(gòu)件中的下料的長度進行調(diào)整和更改時，必須根據(jù)軸向變形的計算值進行調(diào)整。三、結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置1、結(jié)構(gòu)體系的選擇對于高層結(jié)構(gòu)來說，可選擇的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)和巨型結(jié)構(gòu)等。設(shè)計中選取何種結(jié)構(gòu)，需經(jīng)過方案比較，這主要比較建筑物的高度、用途、施工、條件以及經(jīng)濟等。如果擬建建筑物為宿舍，而且高

4、度有比較高，則適宜選取剪力墻結(jié)構(gòu)，這樣便充分結(jié)合居住建筑要求足夠多隔墻的要求。2、對結(jié)構(gòu)布置的要求在建筑體型和結(jié)構(gòu)體系選定后，結(jié)構(gòu)布置時結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要一環(huán)。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)充分考慮到以下要求：結(jié)構(gòu)單元內(nèi)的結(jié)構(gòu)平面布置盡量做到均勻?qū)ΨQ；各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度中心應(yīng)力求靠近水平作用合力的作用線，以減少扭轉(zhuǎn)影響；抗震結(jié)構(gòu)體系宜為多道防地震的體系?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計時宜少采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。3、結(jié)構(gòu)布置在建筑體型構(gòu)思，平面布置和豎向設(shè)計階段，建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員一定要密切配合，相互取長補短，既要充分考慮到建筑物使用合理，造型美觀，又要考慮到結(jié)構(gòu)受力明確，結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟合理，有利于抵抗水平作用和方便施工

5、等。建筑物的體型對建筑結(jié)構(gòu)的受力和材料消耗又極其重要的作用，在相同的基本風壓作用下，采用圓形平面比采用正方形平面，風荷載可減小40%以上。在建筑物豎向設(shè)計上，如能將頂部削成斜面，對抗風和抗震都有利的。另外，為了有效地減小結(jié)構(gòu)自重，優(yōu)先采用輕質(zhì)隔墻。當建筑物需進行抗震設(shè)計時，其體型應(yīng)盡量簡單和規(guī)則。4、多道抗震防線設(shè)計原則絕大多數(shù)地震都有前震和余震，這就要求設(shè)計時一定要考慮多道防線的問題。在結(jié)構(gòu)平面設(shè)計時應(yīng)有意識地加強某些豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。例如，在剪力墻結(jié)構(gòu)中，將某幾片剪力墻特別加強其抗剪抗彎能力。強震下，其它剪力墻雖已出現(xiàn)朔性鉸，但加強了的這幾片剪力墻仍然處于彈性階段。又如在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，讓

6、框架承受更多較多的水平作用。另外，在每榀框架抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中也有所側(cè)重，設(shè)計時也應(yīng)該有意識的對不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件給予不同的可靠度，而且在構(gòu)件的抗彎抗剪設(shè)計中，不同的部位也應(yīng)適當不同的安全度。例如，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)讓地震能量首先在彎曲變形中耗散掉，從而有效地避免了剪切破壞先于彎曲破壞，即鋼筋混凝土剪力墻的底部抗剪可靠度一定要給夠，應(yīng)超過一般構(gòu)件抗剪驗算的可靠度。充分認識各種結(jié)構(gòu)的破壞機制和其朔性鉸出現(xiàn)的順序，對考慮多道防線設(shè)計的原則是很有幫助的。四、結(jié)構(gòu)計算及模型調(diào)整根據(jù)建立的結(jié)構(gòu)模型，我們基本上可以把握它與環(huán)境、形體與空間構(gòu)成以及建構(gòu)空間的關(guān)系，確定與之相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，但是在確定這些結(jié)構(gòu)模型之前

7、中，我們需要對結(jié)構(gòu)模型進行往返多次的計算，及時調(diào)整結(jié)構(gòu)建模的不合理之處，進而確定合理的結(jié)構(gòu)模型。1、在計算模型結(jié)構(gòu)前，輸入軟件需要的參數(shù)在剛建立模型結(jié)構(gòu)時，我們利用建模的具體結(jié)構(gòu)和當前的技術(shù)條件，計算、檢測其中的建模結(jié)構(gòu)和與之相應(yīng)的參考數(shù)據(jù)。我們在計算程序中輸入與軟件相應(yīng)的參數(shù)主要是技術(shù)和條件參數(shù)，其中技術(shù)參數(shù)在建模結(jié)構(gòu)時，我們根據(jù)軟件程序要求所確定的內(nèi)部參考數(shù)據(jù)，條件參數(shù)在建模結(jié)構(gòu)時，我們根據(jù)建設(shè)工程本身的結(jié)構(gòu)所確定的參考數(shù)據(jù)。2、根據(jù)計算調(diào)整相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型根據(jù)結(jié)構(gòu)模型，選擇相應(yīng)的模型結(jié)構(gòu)進行計算，計算結(jié)束后，作出合理的判別，判別其是否符合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)要求，即根據(jù)結(jié)構(gòu)進行計算模型調(diào)整。檢查各層

8、之間的位移是否滿足相應(yīng)的規(guī)范要求，如通過計算后，我們首先得知各層之間的梁柱的剛度沒有達到相應(yīng)的標準，則需要把梁柱剛度調(diào)到相應(yīng)的強度等級；其次，檢查縱橫梁及其鋼筋所要求數(shù)量、尺寸與實際擺放情況是否向匹配，根據(jù)上述結(jié)果的計算信息，調(diào)整相應(yīng)縱橫梁及其鋼筋的數(shù)量與尺寸； 最后，檢查軸壓比是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，如混凝土強度等級是否達到相應(yīng)的等級要求，柱混凝土強度等級比同一層梁板高的情況，通常先實施節(jié)點混凝土強度，其次是梁板的強度，以達到調(diào)整混凝土節(jié)點裂縫的出現(xiàn)。我們也要檢查柱縱筋的數(shù)量、配比是否達到相應(yīng)的要求，如縱筋凈距不得大于200，也不得小于50，且對角柱中柱要求達到最小配筋率，同時，豎向鋼筋按照結(jié)算

9、配置 ，水平鋼筋在滿足結(jié)算要求的前提下適當?shù)奶岣吲浣盥?，若沒有達到規(guī)定的要求，這就要求我們進行相應(yīng)的調(diào)整。例如依據(jù)主要力學特點判別其中的結(jié)構(gòu)模型是否滿足相應(yīng)的要求-平面和立面均為弧形板，高9m。由于外荷載不大，因此沒有必有采用三維實體結(jié)構(gòu)模型進行模擬分析，但考慮到構(gòu)件的高度和懸挑長度較大，如果只按照構(gòu)造要求配筋，恐怕不能滿足受力要求。通過上述具體結(jié)構(gòu)模型計算，我們根據(jù)相應(yīng)的信息來調(diào)整相應(yīng)結(jié)構(gòu)模型，而調(diào)整的結(jié)果是取單位長度如圖2所示的結(jié)構(gòu)計算模型。隨著城市化發(fā)展以及建筑用地的緊張，建筑將日益增多。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅應(yīng)保證建筑具有足夠的安全性，還應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、合理性。但是，我國現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量卻不容樂觀，多數(shù)的設(shè)計項目追趕流行時尚，這是普遍存在于建筑設(shè)計界的通病。為了切實改變這一現(xiàn)象，我們建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須不斷的提升專業(yè)技能，綜合考慮設(shè)計的各個因素，才能為建筑界的發(fā)展交上完美的答卷。本文結(jié)合工程設(shè)計實踐經(jīng)驗，提出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)從概念設(shè)計出發(fā)來合理選取結(jié)構(gòu)布置，同時對計算模型進行合理的調(diào)整，以使得結(jié)構(gòu)更加科學。五、結(jié)束語通過對新時期下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及計算模型調(diào)整的分析，進一步明確