建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序與方法研究

學(xué)校代碼：10128學(xué)號(hào)：學(xué)校代碼：10128學(xué)號(hào)：科研訓(xùn)練題目：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序與方法研究學(xué)生姓名：學(xué)院：土木工程學(xué)院系別：建筑工程系專業(yè)：土木工程專業(yè)（建筑工程方向）班級(jí)：指導(dǎo)教師：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序與方法摘要：（1）方案設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員要做到：確定建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限和建筑抗震設(shè)防類別等；根據(jù)建筑功能要求，多方案比較確定結(jié)構(gòu)選型。（2）各種類型的建筑結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造是復(fù)雜多樣的，節(jié)點(diǎn)往往是剛結(jié)的，都屬于高次超靜定的三維空間結(jié)構(gòu)體系，其動(dòng)力與地震反應(yīng)分析和研究以及試驗(yàn)與計(jì)算都是非常復(fù)雜的，不論采用那種方法都有相當(dāng)大的難度。關(guān)鍵詞：房屋建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)研究方法總則規(guī)定：民用建筑工程一般應(yīng)分為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段；對(duì)于技術(shù)要求簡(jiǎn)單的民用建筑工程，經(jīng)有關(guān)主管部門同意，并且合同中有不作初步設(shè)計(jì)的約定，可在方案設(shè)計(jì)審批后直接進(jìn)入施工圖設(shè)計(jì)。1.各階段設(shè)計(jì)文件編制深度應(yīng)按以下原則進(jìn)行：（1）方案設(shè)計(jì)文件，應(yīng)滿足編制初步設(shè)計(jì)文件的需要。（注：對(duì)于投標(biāo)方案，設(shè)計(jì)文件深度應(yīng)滿足標(biāo)書(shū)要求。）（2）初步設(shè)計(jì)文件，應(yīng)滿足編制施工圖設(shè)計(jì)文件的需要。（3）施工圖設(shè)計(jì)文件，應(yīng)滿足設(shè)備材料采購(gòu)、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制作和施工的需要。對(duì)于將項(xiàng)目分別發(fā)包給幾個(gè)設(shè)計(jì)單位或?qū)嵤┰O(shè)計(jì)分包的情況，設(shè)計(jì)文件相互關(guān)聯(lián)處的深度應(yīng)當(dāng)滿足各承包或分包單位設(shè)計(jì)的需要。2.在設(shè)計(jì)中應(yīng)因地制宜正確選用國(guó)家、行業(yè)和地方建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)文件的圖紙目錄或施工圖設(shè)計(jì)說(shuō)明中注明被應(yīng)用圖集的名稱。重復(fù)利用其他工程的圖紙時(shí)，應(yīng)詳細(xì)了解原圖利用的條件和內(nèi)容，并作必要的核算和修改，以滿足新設(shè)計(jì)項(xiàng)目的需要。3.當(dāng)設(shè)計(jì)合同對(duì)設(shè)計(jì)文件編制深度另有要求時(shí)，設(shè)計(jì)文件編制深度應(yīng)同時(shí)滿足本規(guī)定和設(shè)計(jì)合同的要求。4.本規(guī)定對(duì)設(shè)計(jì)文件編制深度的要求具有通用性。對(duì)于具體的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，執(zhí)行本規(guī)定時(shí)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的內(nèi)容和設(shè)計(jì)范圍對(duì)本規(guī)定的條文進(jìn)行合理的取舍。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況有計(jì)劃地分時(shí)段、分批次進(jìn)行。各階段都有相同內(nèi)容，但設(shè)計(jì)深度不同，應(yīng)該逐步加深。通過(guò)各個(gè)階段各專業(yè)互提資料，有序?qū)崿F(xiàn)各階段各專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的執(zhí)行，減少錯(cuò)、漏、碰、缺，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高工作效率。一、方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員要做到：確定建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限和建筑抗震設(shè)防類別等；根據(jù)建筑功能要求，多方案比較確定結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入了解工程項(xiàng)目的規(guī)模、使用性質(zhì)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和投資造價(jià)等情況，在建筑專業(yè)初步方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)是否抗震設(shè)防和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員自身?yè)碛械慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念、經(jīng)驗(yàn)選擇技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案。任何工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)方案至關(guān)重要，直接關(guān)系安全、使用、施工周期和造價(jià)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在方案階段應(yīng)該重視。方案設(shè)計(jì)文件是用于設(shè)計(jì)投標(biāo)的必要內(nèi)容，至關(guān)重要，方案設(shè)計(jì)不僅僅是建筑專業(yè)圖紙和說(shuō)明，各專業(yè)應(yīng)融合其中，尤其是較復(fù)雜的大型公共建筑，必須有明確的結(jié)構(gòu)方案，經(jīng)得起方案設(shè)計(jì)評(píng)比中責(zé)問(wèn)和評(píng)議。方案設(shè)計(jì)文件同時(shí)也用于辦理工程建設(shè)的報(bào)批有關(guān)手續(xù)中。方案設(shè)計(jì)階段一般結(jié)構(gòu)專業(yè)沒(méi)有圖紙，結(jié)構(gòu)體系、柱網(wǎng)和墻體布置在建筑專業(yè)有關(guān)圖紙中表達(dá)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要有說(shuō)明。結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的說(shuō)明是非常重要的，尤其是要簡(jiǎn)要、通俗地說(shuō)明本工程結(jié)構(gòu)體系的選擇合理性和先進(jìn)性。要做好設(shè)計(jì)方案介紹的準(zhǔn)備。在工程方案設(shè)計(jì)評(píng)比時(shí)，不采用招投標(biāo)方式，也需要給投資建設(shè)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的全面介紹；不僅僅建筑專業(yè)（當(dāng)然是主要的專業(yè)），其他有關(guān)專業(yè)也需要作介紹。對(duì)于某些工程如大跨度體育館建筑、機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、影劇院及超限高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案介紹是重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)專業(yè)接收各專業(yè)提供資料提出專業(yè)內(nèi)容深度要求表達(dá)方式備注圖表文字建筑設(shè)計(jì)依據(jù)工程設(shè)計(jì)有關(guān)的依據(jù)性文件●設(shè)計(jì)依據(jù)主要由建設(shè)單位提供資料，應(yīng)由項(xiàng)目設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人匯總，提供給各專業(yè)建設(shè)單位設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)●政府有關(guān)主管部門對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提出的要求，如根據(jù)城市規(guī)劃對(duì)建筑高度限制，說(shuō)明建筑物、構(gòu)筑物的控制高度（包括最高和最低高度限值）；人防平戰(zhàn)設(shè)置要求，防護(hù)等級(jí)等●城市規(guī)劃限定的用地紅線、建筑紅線及地形測(cè)量圖●設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料：氣象、地形地貌、地質(zhì)初（勘）察報(bào)告及外網(wǎng)條件●工程規(guī)模（如總建筑面積、總投資、容納人數(shù)等）●簡(jiǎn)要說(shuō)明列出主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及主要建筑或核心建筑的層數(shù)、層高和總高度等項(xiàng)指標(biāo)；功能布局●●設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（包括工程等級(jí)、建筑的使用年限、耐火等級(jí)、裝修標(biāo)準(zhǔn)等）●●總平面布置說(shuō)明●設(shè)計(jì)圖紙總平面圖場(chǎng)地的區(qū)域位置、場(chǎng)地的范圍●標(biāo)注場(chǎng)地內(nèi)與原有建筑及規(guī)劃的城市道路和建筑物的距離，并注明需保留的建筑物、古樹(shù)名木、歷史文化遺存●場(chǎng)地內(nèi)擬建道路、停車場(chǎng)、廣場(chǎng)、綠地及建筑物的布置，表示出主要建筑物與用地界線（或道路紅線、建筑紅線）及相鄰建筑物之間的距離，場(chǎng)地豎向控制設(shè)想●標(biāo)注建筑物名稱、出入口位置、層數(shù)●各層平面圖尺寸：總尺寸、開(kāi)間、進(jìn)深尺寸和柱網(wǎng)尺寸●方案設(shè)計(jì)中也可用手繪圖提交給各專業(yè)各房間使用名稱、主要房間面積●各樓層地面標(biāo)高；屋面標(biāo)高●室內(nèi)停車庫(kù)的停車位和行車路線●劃分防火分區(qū)●立面圖選擇一、二個(gè)有代表性的立面●各立面主要部位和最高點(diǎn)或主體建筑的總高度●平、剖面未能表示的屋頂標(biāo)高或高度●標(biāo)注外墻面所采用的飾面材料●剖面圖標(biāo)出各層標(biāo)高及室外地面標(biāo)高、特殊指明的房間名稱●選擇典型剖面標(biāo)出各層豎向尺寸及總的豎向尺寸●如遇有高度控制時(shí)，還應(yīng)標(biāo)明最高的標(biāo)高●結(jié)構(gòu)專業(yè)接收給排水、暖通、電氣專業(yè)提供資料提出專業(yè)內(nèi)容深度要求表達(dá)方式位置尺寸標(biāo)高荷載其他圖表文字給排水樓板、承重墻上要開(kāi)的大洞（如設(shè)備運(yùn)輸、維修洞）●●屋頂板或樓板上要放置較重設(shè)備（如中轉(zhuǎn)層水箱、水泵房等）●估算荷載（kg/m2）●有特殊要求的空間（如需拔柱、去樓板的用房）●●●暖通各專業(yè)機(jī)房（制冷機(jī)房、鍋爐房、熱交換站、空調(diào)機(jī)房等）面積及凈高要求、設(shè)置區(qū)域、荷載●電氣樓板、承重墻上要開(kāi)的大洞（如設(shè)備運(yùn)輸、維修洞）●●屋頂板或樓板上要放置較重設(shè)備（如衛(wèi)星天線、中轉(zhuǎn)層變配電所）●估算荷載（kg/m2）●有特殊要求的空間（如需拔柱、去樓板的用房）●●●結(jié)構(gòu)專業(yè)提供資料接受專業(yè)內(nèi)容深度要求表達(dá)方式圖表文字各專業(yè)結(jié)構(gòu)布置原則開(kāi)間、進(jìn)深和柱網(wǎng)建議尺寸，剪力墻布置間距及數(shù)量，確認(rèn)建筑的平面長(zhǎng)寬比、高寬比、結(jié)構(gòu)收進(jìn)和突出的尺寸及高度等●●上部結(jié)構(gòu)選型采用砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等●基礎(chǔ)初估基礎(chǔ)埋深，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)，可能的基礎(chǔ)形式●大跨度、大空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可能的形式，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等●結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐纸Y(jié)構(gòu)伸縮縫，沉降縫，抗震縫的預(yù)計(jì)位置和預(yù)計(jì)寬度●結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度；結(jié)構(gòu)安全等級(jí)；設(shè)計(jì)使用年限●二、初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)人員要做到：確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則、對(duì)方案設(shè)計(jì)階段確定的結(jié)構(gòu)體系的確認(rèn)，并提出基本構(gòu)件的控制尺寸；設(shè)計(jì)文件應(yīng)盡量考慮周到、為施工圖設(shè)計(jì)打下一個(gè)好基礎(chǔ)，提供能為編制概算所需的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及附加的文字說(shuō)明。結(jié)構(gòu)專業(yè)接收各專業(yè)提供資料結(jié)構(gòu)專業(yè)接收建筑專業(yè)提供資料提出專業(yè)內(nèi)容表達(dá)方式備注圖表文字建筑經(jīng)主管部門批準(zhǔn)的方案設(shè)計(jì)審批意見(jiàn)●審批意見(jiàn)由建設(shè)單位提供資料依據(jù)主管部門、建設(shè)單位審查意見(jiàn)，適當(dāng)調(diào)整方案設(shè)計(jì)圖紙（總平面布置、平、立、剖面圖）●在初步設(shè)計(jì)過(guò)程中需要補(bǔ)充和調(diào)整的內(nèi)容●結(jié)構(gòu)專業(yè)接收建筑專業(yè)提供資料提出專業(yè)內(nèi)容深度要求表達(dá)方式備注圖表文字建筑設(shè)計(jì)依據(jù)補(bǔ)充設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)●設(shè)計(jì)依據(jù)由項(xiàng)目設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人向見(jiàn)者單位索取規(guī)劃委員會(huì)審定后的設(shè)計(jì)方案通知書(shū)●建設(shè)單位對(duì)方案的修改意見(jiàn)和有關(guān)會(huì)議紀(jì)要等文件●建設(shè)單位提供的地形圖、紅線圖、市政道路（現(xiàn)狀、規(guī)劃）、管線圖（規(guī)劃或現(xiàn)狀）及地質(zhì)勘測(cè)資料●●簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)說(shuō)明概述經(jīng)過(guò)調(diào)整的方案設(shè)計(jì)（包括：層數(shù)、層高、總高度。結(jié)構(gòu)造型和墻體材料。建筑內(nèi)部的交通組織、防火設(shè)計(jì)以及無(wú)障礙、節(jié)能、智能化、人防等）設(shè)計(jì)情況和采取的特殊技術(shù)措施●●交通組織中的電梯、電動(dòng)扶梯的功能、數(shù)量及噸位、速度等參數(shù)用表格多子項(xiàng)工程的單子項(xiàng)可用建筑項(xiàng)目主要特征表作綜合說(shuō)明●●建筑工程有特殊要求和其它需要另行委托設(shè)計(jì)、加工的工程內(nèi)容●設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)建筑說(shuō)明部分●設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)為擴(kuò)初設(shè)計(jì)文件的一部分消防設(shè)計(jì)專篇（建筑部分）●人防設(shè)計(jì)專篇（建筑部分）●環(huán)保設(shè)計(jì)專篇（建筑部分）●設(shè)計(jì)圖紙總平面圖測(cè)量坐標(biāo)網(wǎng)、坐標(biāo)值，場(chǎng)地范圍的測(cè)量坐標(biāo)（或定位尺寸）道路紅線、建筑紅線或用地界線●簡(jiǎn)單的單子項(xiàng)工程，豎向布置同時(shí)與總平面圖合并場(chǎng)地四鄰原有及規(guī)劃道路的位置，道路和鄰地的控制標(biāo)高和主要建筑物及構(gòu)筑物的位置、名稱、層數(shù)、建筑距離●場(chǎng)地道路、廣場(chǎng)的停車場(chǎng)及停車位、消防車道●綠化、景觀（水景、噴泉等）及休閑設(shè)施的布置示意●主要道路廣場(chǎng)的起點(diǎn)、變坡點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和終點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，以及場(chǎng)地的控制標(biāo)高●用箭頭或等高線表示地面坡向，并表示出護(hù)坡、擋土墻、排水溝等●注明建筑單體相對(duì)定位，以及±0.000與絕對(duì)標(biāo)高的關(guān)系。室外地坪（四角標(biāo)高、出入口標(biāo)高）●各層平面圖注明房間名稱●方案設(shè)計(jì)中也可用手繪圖提交給各專業(yè)注明承重結(jié)構(gòu)的軸線及編號(hào)、柱網(wǎng)尺寸和總尺寸●主要結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)配件，如非承重墻、壁柱、門窗、樓梯、電梯、自動(dòng)扶梯、中庭（及其上空）、平臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)、雨篷、臺(tái)階、坡道等●主要建筑設(shè)備的固定位置，如水池、衛(wèi)生器具與設(shè)備專業(yè)有關(guān)的設(shè)備位置●結(jié)構(gòu)專業(yè)接收建筑專業(yè)提供資料提出專業(yè)內(nèi)容深度要求表達(dá)方式備注圖表文字建筑設(shè)計(jì)圖紙各層平面圖建筑平面的防火分區(qū)和防火分區(qū)的分隔位置、面積及防火門、防火卷簾的位置和等級(jí)，同時(shí)應(yīng)表示疏散方向等●對(duì)緊鄰原有建筑，應(yīng)繪出局部平面變形縫位置●室內(nèi)、室外地面設(shè)計(jì)標(biāo)高及地上、地下各層樓地面標(biāo)高●室內(nèi)停車庫(kù)的停車位和行車線路及機(jī)械停車范圍●人防分區(qū)圖、人防布置圖，防護(hù)門、防護(hù)密閉門、口部、通風(fēng)豎井等●管道井及其它專業(yè)需要的豎井位置，樓屋面及承重墻上較大洞口的位置●當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用特殊材料時(shí)，應(yīng)注明與主體結(jié)構(gòu)的定位關(guān)系；有特殊要求的房間放大平面布置●立面圖立面圖兩端的軸線號(hào)●立面外輪廓及主要結(jié)構(gòu)和建筑部件的可見(jiàn)部分●平、剖面未能表示的屋頂標(biāo)高或高度●外墻面上的裝飾材料●剖面圖建筑物兩端的軸線●必須標(biāo)注所剖切的軸線號(hào)，轉(zhuǎn)折剖切時(shí)應(yīng)標(biāo)注轉(zhuǎn)折處的軸線號(hào)主要結(jié)構(gòu)和建筑構(gòu)造配件部分，如：地面、檐口、女兒墻、梁、柱、內(nèi)外門窗、陽(yáng)臺(tái)、挑郎、共享空間，電梯機(jī)房、樓板、屋頂?shù)龋蚱渌厥饪臻g●各層樓地面和室外標(biāo)高，以及室外地面至建筑檐口或女兒墻頂?shù)目偢叨?，各樓層之間尺寸●樓地面、屋面、吊頂、隔墻、外保溫、地下室防水處理示意●結(jié)構(gòu)專業(yè)接收給排水、暖通、電氣專業(yè)提供資料提出專業(yè)內(nèi)容深度要求表達(dá)方式位置尺寸標(biāo)高荷載其他圖表文字給排水消防水池、生活水池、屋頂水箱（池）、集水井（坑）等水專業(yè)構(gòu)筑物●●●貯水容積、水有無(wú)腐蝕性●給排水設(shè)備（水泵、熱交換器、冷卻塔、水處理設(shè)備等●●●位于承重結(jié)構(gòu)上的大型設(shè)備吊裝孔（洞）●●●穿基礎(chǔ)的給排水管道●●套管管徑●管溝●●●三、施工圖設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)完成圖紙目錄、設(shè)計(jì)說(shuō)明、設(shè)計(jì)圖紙、計(jì)算書(shū)（計(jì)算書(shū)應(yīng)一式兩份，一份單位內(nèi)部存檔）。施工圖設(shè)計(jì)階段各專業(yè)分三個(gè)時(shí)段互提資料，做為各專業(yè)在施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中的依據(jù)。第一時(shí)段結(jié)構(gòu)專業(yè)接收建筑專業(yè)提供的資料后，通過(guò)各專業(yè)的配合，對(duì)提供的資料進(jìn)行復(fù)核和確認(rèn)，及時(shí)提出調(diào)整補(bǔ)充意見(jiàn)反饋給建筑專業(yè)。第二時(shí)段結(jié)構(gòu)專業(yè)接收建筑專業(yè)提供的資料后開(kāi)始分批（次）反提資料，反提資料可采用文字、圖、表等形式。第三時(shí)段結(jié)構(gòu)專業(yè)接收建筑專業(yè)提供的資料后反提資料，與各專業(yè)間細(xì)微修改、調(diào)整及配合，按設(shè)計(jì)進(jìn)度同期進(jìn)行。四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后期服務(wù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后期服務(wù)主要是施工圖技術(shù)交底、基礎(chǔ)驗(yàn)槽、結(jié)構(gòu)驗(yàn)收、現(xiàn)場(chǎng)配合。（一）施工圖技術(shù)交底提綱（二）基礎(chǔ)驗(yàn)槽（三）結(jié)構(gòu)驗(yàn)收（四）現(xiàn)場(chǎng)施工配合五、設(shè)計(jì)資料歸檔建筑工程施工過(guò)程中產(chǎn)生的設(shè)計(jì)變更，應(yīng)一式五份簽字蓋章，一份單位內(nèi)部存檔用，其余交給建設(shè)單位分配。在建筑工程竣工驗(yàn)收后，將所有設(shè)計(jì)變更、結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)、施工圖CAD文件及PKPM建模計(jì)算文件整理，交付工程負(fù)責(zé)人存檔。（二）建筑結(jié)構(gòu)的研究方法方法綜述:各種類型的建筑結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造是復(fù)雜多樣的，節(jié)點(diǎn)往往是剛結(jié)的，都屬于高次超靜定的三維空間結(jié)構(gòu)體系，其動(dòng)力與地震反應(yīng)分析和研究以及試驗(yàn)與計(jì)算都是非常復(fù)雜的，不論采用那種方法都有相當(dāng)大的難度。1力法力法是國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期沿用的一種較為繁雜的傳統(tǒng)的研究方法。力法以多余未知力為基本未知量，多余未知力的數(shù)目為結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)；力法所利用的基本體系是從原結(jié)構(gòu)中去掉多余的聯(lián)系，并以未知力來(lái)代替多于聯(lián)系的靜定體系；力法的基本方程表示基本體系恢復(fù)到原結(jié)構(gòu)的條件和基本體系沿每一多余未知力方向的位移為零；力法體現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)的變形連續(xù)條件。力法的應(yīng)用效果評(píng)論：高而龐大的構(gòu)造復(fù)雜多樣的各種類型的建筑結(jié)構(gòu)都屬于三維空間體系，只有將三維力系簡(jiǎn)化為二維后才能應(yīng)用力法，且仍要得出高階線性方程組。對(duì)這些現(xiàn)行方程組的求解或計(jì)算相當(dāng)麻煩，并且還很可能難于實(shí)現(xiàn)，還必須進(jìn)行大量的簡(jiǎn)化處理，這就失去了結(jié)構(gòu)變形的真實(shí)特性與特征，失去了結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的可靠性和真實(shí)意義。2位移法位移法也是長(zhǎng)期沿用的既復(fù)雜繁瑣而有傳統(tǒng)經(jīng)典的一種方法。位移法以獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)位移為基本未知量，獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)位移數(shù)目與超靜定次數(shù)無(wú)關(guān)；位移法所用的基本體系是從原結(jié)構(gòu)中沿獨(dú)立位移方向添加約束并引入未知位移而得到的體系，在體系中各桿都變成兩端固定的構(gòu)件，無(wú)論是由于結(jié)點(diǎn)的單位位移或由于荷載作用，桿端的彎矩都可以由轉(zhuǎn)角位移方程來(lái)確定；位移法方程表示基本體系每一附加約束處的反力為零；位移法體現(xiàn)了靜力或動(dòng)力的平衡條件。位移法效果評(píng)論：與力法有著相同和相似的結(jié)論。3糖葫蘆串方法糖葫蘆串方法是一種沿用較久應(yīng)用比較廣泛的簡(jiǎn)單方便的方法。糖葫蘆串法就是將某個(gè)建筑結(jié)構(gòu)物的所有豎向構(gòu)件簡(jiǎn)化為一個(gè)一維的豎向懸臂梁，而將各層不同的標(biāo)高處的所有水平向構(gòu)件簡(jiǎn)化為集中質(zhì)量分布于懸臂梁上，形如插在地上的糖葫蘆串，然后應(yīng)用位移法或力法建立地震與動(dòng)力方程再進(jìn)行求解，并進(jìn)行地震隨機(jī)反應(yīng)分析與研究。糖葫蘆串方法應(yīng)用效果研究：這種方法確實(shí)是一種簡(jiǎn)單方便的研究方法，但是，無(wú)論哪一種建筑結(jié)構(gòu)，一般都屬于三維空間力系，簡(jiǎn)化為二維平面時(shí)就已喪失了空間力系的力學(xué)特性及變形特征，再簡(jiǎn)化為一維懸臂梁又喪失了平面力系的力學(xué)特性及變形特征，再由于力法或位移法的高階線形代數(shù)方程組的簡(jiǎn)化，可想而知，這種糖葫蘆方法是何等的粗糙，與建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)變形狀態(tài)和實(shí)際力學(xué)特性相差就更遠(yuǎn)了。4有限差分法有限差分法是對(duì)連續(xù)體作"數(shù)學(xué)"上近似的較為一般的數(shù)值方法，亦是長(zhǎng)期沿用的復(fù)雜繁瑣的又傳統(tǒng)經(jīng)典的一種方法，有限差分法之所以是數(shù)學(xué)上的近似，主要就是將所需求解的振動(dòng)微分方程式根據(jù)微分原理以近似的有限差分式來(lái)代替，亦即將其變成一組有限個(gè)線形代數(shù)方程式，其未知數(shù)的個(gè)數(shù)等于要決定的方程式的數(shù)目，不同類型的問(wèn)題可用不同形式的離散點(diǎn)來(lái)建立不同形式的格網(wǎng)進(jìn)行求解，但其置換的法則有多種，可任意取其中的一種。有限差分法應(yīng)用效果評(píng)論：對(duì)于某一個(gè)受力構(gòu)件用有限差分法來(lái)近似研究或計(jì)算時(shí)，差分的誤差值與所取得網(wǎng)格點(diǎn)的多少密切相關(guān)，格點(diǎn)愈少誤差值愈大；格點(diǎn)愈密誤差值愈小，可是構(gòu)成這個(gè)方程組的線形代數(shù)方程式就愈多，相應(yīng)的計(jì)算量就愈大；然而，對(duì)于一幢龐大的建筑物而言，有大量的梁、柱、墻和其他構(gòu)件，需建立大量的方程組，而每組又包括極多的代數(shù)方程式，其工作量和計(jì)算量相當(dāng)可觀，這還只是結(jié)構(gòu)的二維問(wèn)題。對(duì)于三維問(wèn)題不僅力學(xué)問(wèn)題相當(dāng)復(fù)雜，而且計(jì)算問(wèn)題也相當(dāng)困難，所以，有限差分法的近似性和粗糙性以及難易性更是可想而知了。5有限單元法有限單元法是對(duì)連續(xù)體作"物理"上近似的一般數(shù)值計(jì)算方法，也是應(yīng)用時(shí)間比較長(zhǎng)的、復(fù)雜傳統(tǒng)的、比較廣泛應(yīng)用的一種方法。有限單元法之所以是物理上近似的，主要就是把一個(gè)連續(xù)體分割成有限多個(gè)單元體，也就是把原來(lái)的連續(xù)體看成是由這些有限多個(gè)單元在結(jié)點(diǎn)上互相連接所構(gòu)成的集合體，然后，在根據(jù)能量原理尋求物理平衡狀態(tài)的一種非常近似的方法。有限單元法主要借助力法和位移法來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，一般比較常用的是位移法。有限單元法應(yīng)用效果評(píng)論：有限單元法是人為的將一個(gè)構(gòu)件連續(xù)體分割成有限多個(gè)單元體，只有將單元體分割的充分小而又相當(dāng)多的時(shí)候，建立高階線性方程組并進(jìn)行求解與計(jì)算，才能較真實(shí)地近似體現(xiàn)這一構(gòu)件的動(dòng)力特性及變形特征。但是，對(duì)于一幢建筑結(jié)構(gòu)，由于其高大及其內(nèi)部的構(gòu)造和受力變形問(wèn)題的復(fù)雜，使其自由度數(shù)目相當(dāng)龐大，未知數(shù)目過(guò)多而導(dǎo)致單元數(shù)目驚人，所建立的高階線性代數(shù)方程組及各組的方程式數(shù)目驚人，這就使計(jì)算量過(guò)大而導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)，只有在大量壓縮簡(jiǎn)化高階線性方程組和方程式后才能進(jìn)行粗略的計(jì)算，這使計(jì)算的結(jié)果失去了真實(shí)性。如果將單元分割的充分大而又相當(dāng)?shù)纳?，就?huì)導(dǎo)致這近似性很差，使建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際動(dòng)力特性與變形特性的計(jì)算結(jié)果失真。同時(shí)還需將三位空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的簡(jiǎn)化之后才能應(yīng)用這種方法進(jìn)行計(jì)算，這就更顯示了這種方法的粗糙性。有限單元的應(yīng)用中，還有的將建筑結(jié)構(gòu)的一個(gè)方向的水平層作為一個(gè)單元或者將一個(gè)方向的豎向墻、柱等國(guó)各種構(gòu)件歸為一個(gè)單元來(lái)研究。對(duì)于一幢建筑結(jié)構(gòu)，主要是由橫向和豎向各種構(gòu)件構(gòu)成一個(gè)龐大的空間體系及力系，在沿某一方向受力變形時(shí)，這一方向的各種構(gòu)件有些要受拉伸、有些要受壓縮、有些還可能本身就有一部分受拉一部分受壓，并且有些構(gòu)件還可能受扭，這些構(gòu)件都可能受到彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、壓縮和搖擺等變形的影響；而另一方向的各種構(gòu)件就有可能起到支撐、增強(qiáng)這一方向的剛度和增加慣性力的作用，并對(duì)彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、壓縮和搖擺產(chǎn)生影響。作為一個(gè)構(gòu)件繁多、構(gòu)造復(fù)雜的空間建筑力系，不僅體系是連續(xù)的，而其各種力的構(gòu)成也是相當(dāng)復(fù)雜的，取水平向或豎向的某一單方向的所有構(gòu)件作為一個(gè)單元，這是經(jīng)過(guò)了大量簡(jiǎn)化處理后的一種較為粗糙的做法，但這樣處理后便于利用有限單元法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的三維空間問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算，盡管其計(jì)算結(jié)果是非常粗糙近似的，但是，與力法、位移法、糖葫蘆串方法及有限差分法相比較，還是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)步，是一個(gè)非常大的歷史跨越。而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能的計(jì)算機(jī)已經(jīng)日益普及，新的快速高效的計(jì)算方法不斷被提出，所以大量繁瑣的工作可以較快的解決。正因?yàn)槿绱?，有限元法正是現(xiàn)在工程上，科研上被大家廣泛使用的計(jì)算方法。6試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法主要是應(yīng)用相似律將足尺原型建筑結(jié)構(gòu)微縮后制成模型上試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)的一種研究方法，也是一種長(zhǎng)期以來(lái)一直沿用的復(fù)雜繁瑣但又經(jīng)典傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法應(yīng)用效果評(píng)論：在建筑結(jié)構(gòu)中，對(duì)于某個(gè)構(gòu)件而言，其剛度與材料的幾何及彈性模量等的物理特性有關(guān)，彈性模量與材料的應(yīng)力及應(yīng)變有關(guān)，應(yīng)力及應(yīng)變與內(nèi)力及變形有關(guān)。如果微縮模型的材料與足尺原型結(jié)構(gòu)的材料相同，這是物理上的相同而非相似,根本就不符合相似律。因此，對(duì)于一個(gè)構(gòu)件如果在其應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量和幾何尺寸這四者中若是有1～2個(gè)因素不相似，就會(huì)造成另外2～3個(gè)因素不相似。如果這個(gè)建筑結(jié)構(gòu)只有一個(gè)構(gòu)件的話，雖然有難度，總還可以做得出，那么這個(gè)建筑物就只是一個(gè)插在地上的懸臂梁或者是樁。對(duì)于一幢龐大的建筑結(jié)構(gòu)體系，要進(jìn)行試驗(yàn)，就需要按相似律設(shè)計(jì)出這個(gè)原型結(jié)構(gòu)的微縮模型?？墒牵叨嫶蟮慕ㄖY(jié)構(gòu)千姿百態(tài)、形態(tài)各異、內(nèi)部構(gòu)件千變變化、復(fù)雜多樣，那么模型的每個(gè)構(gòu)件都能設(shè)計(jì)得相似嗎?相似律不滿足，其試驗(yàn)結(jié)果就令人難以相信，又如何談?wù)撈湔鎸?shí)意義和正確性呢?對(duì)于一幢原型足尺建筑結(jié)構(gòu)而言，其彎曲變形成份和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成份比較大、而剪變形成份比較小。相對(duì)而言，微縮模型的彎曲變形成份和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成份比較小，而剪變形成份比較大，所以在力與變形問(wèn)題上，微縮模型的試驗(yàn)結(jié)果很難與足尺的原型建筑結(jié)構(gòu)有滿意的相似結(jié)果。場(chǎng)地地基一般都是層狀的，每層的物理、幾何及力學(xué)特性都是很不相同的。試驗(yàn)臺(tái)與這層狀場(chǎng)地地基相比相差很大，很不符合相似律。地震通常都發(fā)生在大面積區(qū)域上，相對(duì)來(lái)講，場(chǎng)地為無(wú)限大，而一幢建筑就是有限小，然而對(duì)于有限大的試驗(yàn)臺(tái)而言，模型應(yīng)做成無(wú)限小才能與足尺的原型建筑符合相似律，這是難以實(shí)現(xiàn)的。原型結(jié)構(gòu)上的荷載很難與模型上的荷載相似，地震波在場(chǎng)地中傳播的波動(dòng)力很難與振動(dòng)臺(tái)的激振力相似，這也不符合相似律。根據(jù)以上所評(píng)析的各種情況，可想而知，目前一些試驗(yàn)方法的結(jié)果有多大的真實(shí)性與可信度可言呢?7混合法混合法是將試驗(yàn)方法分別同力法、位移法、分布質(zhì)量法、有限差分法、有限單元法等相結(jié)合的一種方法。混合法應(yīng)用效果評(píng)論：混合法的具體做法，是將某幢建筑結(jié)構(gòu)的某些部分制成微縮模型進(jìn)行試驗(yàn)，而另外部分用上述某種方法進(jìn)行研究。將一幢建筑結(jié)構(gòu)分開(kāi)分別運(yùn)甲這兩種方法混合研究，相似律怎樣確定呢?兩部分怎樣結(jié)合在一起呢?那么彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)、壓縮和搖擺等各種力及變形在三維空間整體結(jié)構(gòu)中的連續(xù)性與傳遞性會(huì)不會(huì)嚴(yán)重的喪失呢?怎樣來(lái)解決呢？然而，這樣做既不符合科學(xué)道理也不可符合科學(xué)的研究方法。對(duì)某個(gè)具體的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，一般情況下，是利用-種方法進(jìn)行研究，然后再利用另一種方法來(lái)驗(yàn)證研究結(jié)果的正確性。而那種同時(shí)用試驗(yàn)和其它方法進(jìn)行研究的混合法所得最終結(jié)果的正確性用什么方法來(lái)驗(yàn)正呢?其正確性和真實(shí)性確實(shí)令人感到困惑，可信程度究意有多大呢？8邊界單元法邊界單元法同有限元法一樣也是將對(duì)連續(xù)體作"物理"上近似的計(jì)算方法。與有限元法不同的是有限元法是將整個(gè)連續(xù)體進(jìn)行剖分，而邊界元是將連續(xù)體的邊界進(jìn)行剖分，內(nèi)部可以通過(guò)理論推導(dǎo)可以精確滿足，是一種半解析半數(shù)值得近似方法。邊界單元法應(yīng)用效果評(píng)論：邊界單元法和有限單元法一樣是人為的將一個(gè)構(gòu)件連續(xù)體的邊界分割成有限多個(gè)邊界元，只有將邊界元分割的充分小而又相當(dāng)多的時(shí)候，建立高階線性方程組并進(jìn)行求解與計(jì)算，才能較真實(shí)地近似體現(xiàn)這一構(gòu)件的動(dòng)力特性及變形特征。如果將單元分割的充分大而又相當(dāng)?shù)纳?，就?huì)導(dǎo)致這近似性很差，使建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際動(dòng)力特性與變形特性的計(jì)算結(jié)果失真。但是，由于采用了基本解，使連續(xù)體內(nèi)部的位移和應(yīng)力可以精確滿足，這樣就大大提高了解的精度。同時(shí)由于只對(duì)邊界進(jìn)行剖分，未知數(shù)的數(shù)目比有限元法少的多，計(jì)算量會(huì)大大減少。但是由于其基本解對(duì)于各個(gè)問(wèn)題都不一樣而且不易找出，所以其應(yīng)用范圍受到了很大的局限。加之它的系數(shù)矩陣是滿秩矩陣，求解方程的時(shí)候累積誤差較大，而且在求解系數(shù)矩陣的過(guò)程中，奇異積分經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)致方程組出現(xiàn)病態(tài)，所以目前應(yīng)用較少。三．結(jié)束語(yǔ)對(duì)于一幢高而龐大的建筑結(jié)構(gòu)，一般都屬于空間結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)部的構(gòu)造復(fù)雜多樣,外部形狀千姿百態(tài)，采取那些長(zhǎng)期沿用的復(fù)雜繁瑣而又傳統(tǒng)經(jīng)典的普通常規(guī)而又經(jīng)驗(yàn)近似的研究方法，不能真實(shí)地反映其動(dòng)力特性及變形特點(diǎn)。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究應(yīng)該充分考慮到場(chǎng)地地基的層狀性及其動(dòng)力特性、結(jié)構(gòu)的整體性、空間性及連續(xù)性。不僅對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力抗震研究意義非常重要，而且采取什么研究方法，其意義也更為重要，因?yàn)樗扇〉难芯糠椒ㄖ苯佑绊懼芯拷Y(jié)果。爭(zhēng)取有關(guān)工種和專業(yè)的支持

設(shè)計(jì)工作需要由多工種多專業(yè)合作共同完成，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不是孤立的。在設(shè)計(jì)方面，就需要與建筑設(shè)計(jì)或工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)及建筑經(jīng)濟(jì)等工種緊密配合；在設(shè)計(jì)以外，它又跟很多專業(yè)，如結(jié)構(gòu)材料、施工技術(shù)、分析理論和計(jì)算工具、檢測(cè)手段等密切相關(guān)，因此，要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，除做好自身工作以外，不管是正常的設(shè)計(jì)工作或者科學(xué)研究，都要取得這些工種與專業(yè)的支持。這方面的工作面很廣，內(nèi)容很多，不擬一一列舉。這里僅提出我認(rèn)為進(jìn)行這項(xiàng)工作時(shí)需要注意的一些問(wèn)題。不要把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作自閉起來(lái)，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到它的成果或者提高是與其他工種和專業(yè)的支持分不開(kāi)的。碰到涉及這些工種和專業(yè)有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，要與他們進(jìn)行協(xié)調(diào)，其中絕不能以我為主，但也不能放棄結(jié)構(gòu)原則，要多想辦法，提出各種方案，努力做到既解決結(jié)構(gòu)問(wèn)題，又能為別的工種提供方便。

提高結(jié)構(gòu)分析水平直接依靠力學(xué)和數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決，除非結(jié)構(gòu)工程師本身也專長(zhǎng)于這方面，否則就要向這方面的專家請(qǐng)教學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取他們的幫助?；蛘咛岢稣n題，共同或者讓他們?nèi)パ芯?，?jì)算機(jī)程序的補(bǔ)充和提高，很有必要采取這種做法。

創(chuàng)新必然與新材料的應(yīng)用，新工藝的跟進(jìn)，科學(xué)試驗(yàn)的配合等方面存在著密切的關(guān)系，主動(dòng)爭(zhēng)取這些專業(yè)的支持是非常必要的。參考文獻(xiàn)[1]

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