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所属栏目：经济学论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:178

副标题#e#
　　解决结构设计问题以完善设计质量
　　叶勇杰
　　浙江地标建筑设计有限公司浙江金华321000
　　摘要：本文就建筑结构设计的一些要注意的问题进行分析，提出了设计的基本要求，然后着重结构的设计过程分析了设计方法，从而阐述了解决问题的对策，以完善建筑结构设计。
　　关键词：建筑结构设计；问题；设计要求与方法
　　0前言
　　建筑结构是支撑和满足建筑空间环境及功能的力学体系，结构设计是一门历史悠久而古老的学科，并随着科学技术及新材料的发展而不断进步。但是，其最原始最基本的原理却一直保持着不变性，这些基本原理构成了结构设计最根本的理论依据，虽然它们并不一定直接地体现在工程师的图纸上，但是这些基本原理却始终指导和贯穿着结构设计全过程。
　　1建筑结构设计中常见的问题
　　a.结构施工图错误。图纸图面质量问题较多,“错、漏、碰、缺”现象随处可见,设计交代不清,画法含糊。b.构造错误。结构设计中常见的构造错误有:采用后浇带代替伸缩缝设置,设置后浇带主要是减少施工期间混凝土收缩以及提高混凝土抵抗温度变化的能力,伸缩缝是为减少使用阶段温度变化对结构的影响,不能互相代替等等。c.设计荷载取错。经常出现荷载取值粗放、偏大,但经常忘记验算基础沉降、地下室水反力、裂缝宽度等特殊要求的设计项目验算。有的设计荷载不按规范取,缺乏依据;有的设计漏掉部分荷载。d.计算错误。夹层结构不作为结构曾参与结构整体计算,导致结构水平地震作用与实际不符;在框架中布置钢筋混凝土电梯井,不考虑电梯井作用而按纯框架结构计算,结构水平地震作用与实际不符,结构偏于不安全等等。由于计算模型或计算简化的错误,导致结构可靠性下降。e.设计方案不当。成熟的结构师在结构的方案阶段,应能迅速有效地对结构方案进行构思、比较和选择,能运用概念设计创造适用、经济、安全的完美结构。而目前计算机辅助设计的普遍采用,使得结构设计师对概念的理解越来越淡化,难以产生优秀方案。f.可施工性差。结构设计未考虑施工时可能出现的不利受力条件。结构设计主要是按照结构使用期间的受力情况,而施工过程中受自然气候、操作技术、施工方法等不利因素的影响,结构发生与使用时不一致的受力情况;结构设计采用容易造成施工偏差的结构做法。
　　2建筑结构设计的基本要求
　　2.1结构的规则性。(1)不应采用严重不规则的结构体系。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，应符合下列要求：a.应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；b.应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；c.对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。（2）高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求：a.结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；b.宜具有多道抗震防线。
　　2.2规则结构的主要特征。建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。规则结构一般指：体型（平面和立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变。
　　2.3规则平面布置需满足的要求。结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑平面要力求简单规则，风力作用下则可适当放宽。抗震设防的高层建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均#p#副标题#e#匀。不应采用严重不规则的平面布置。抗震设计的B级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑，其平面布置应简单、规则，减少偏心。
　　3.结构的设计过程
　　结构设计的阶段大体可以分为三个阶段:结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
　　结构计算阶段的内容为：首先，荷载的计算。荷载包括外部荷载（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次，构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次，内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等等。最后，构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
　　4.结构设计的常用方法
　　目前国内结构设计所用的设计方法是概率极限状态设计法，作用效应必须小于等于结构抗力，SR结构要满足强度条件和位移条件。内力计算采用的力学模型一般是弹性模型，要考虑塑性变形内力重分布时，往往是把利用弹性模型计算所得的内力乘以一个调整系统。手算和计算机算所采用的计算方法、理论、计算模型是有差别的。结构计算的工作量是很大的，采用手算时要在工作量和计算精度之间折衷。手算为降低工作量，受力体系尽量简化为平面力系，计算中作一些假设，利用经验值和查用图表。但随着高层、超高层建筑的日益增多，结构越来越复杂，抗震要求越来越高，手算的工作量和计算精度难以满足要求，计算机已被大量利用到结构计算中来。计算机的工作量和速度非人所及，机算采用更科学、精度更高的计算方法，机算的能力远远超出了手算。要充分发挥计算机的优势，进行合理的结构内力计算，需要优秀的结构计算程序。这些程序一般以空间力系
　　作计算模型，以有限元的方法计算。例如著名的的计算模型是空间杆件体系。要编写优秀的TBSA结构计算程序，开发人员除了必须必备编程技巧外，还要掌握科学的先进的结构计算方法。作为结构设计人员也应学习计算机所用的计算理论。不应只停留在会用结构计算程序，而不知所以然。结构设计程序的出现，并没有降低对设计人员的要求，相反它要求设计人员学习更先进的计算理论。目前结构计算程序有一个弊端:就是计算过程的屏弊。使用者只管输入数据和会看结果，对计算过程一无所知，不知道计算是建立在什么基础上，不知道适用范围，这是潜在的危险。一个优秀的结构计算程序还应该提供程序采用的计算理论的详细说明，说明其采用的计算模型、计算假设、适用范围等，另外应允许使用者干预计算过程，充分发挥设计者的主观能动性和创造力。
　　5解决建筑设计中存在问题的措施
　　5.1与其他专业配合,充分沟通
　　首先拿到提资图不要盲目建模计算和上机绘图。先进行全面分析,并与建筑设计人员进行勾通,充分了解工程的各种情况功能、选型等,要理解透彻建筑图的意图,平立剖的关系。必要时多组织各专业的协调会,明确各专业需#p#副标题#e#要注意和配合的地方,统一做法和标准,确定原则性的方案,使各专业的条件图真正成为条件图,避免在出图后再调整方案引起重复工作,浪费时间。
　　5.2充分收集资料
　　准确确定计算参数建设工程由于其所处的地理位置的制约,设计所要涉及的参数也会具有特殊性。而且对于某些特殊的重要建筑还要根据试验、类似工程经验来确定各种参数的取值。在着手设计前,充分收集设计所需资料、规范,根据具体的地域、工程类型准确确定计算参数,不仅可以使设计计算准确可靠,也能避免因参数不合理而造成的浪费、返工等。
　　5.3合理简化,做好建模前处理
　　建模计算前的前处理要做好。例如荷载的计算要准确,不能估计,要完全根据建筑做法或使用要求来输人悬挑构件及转换层构件是否要考虑施工活荷载的不利影响楼梯洞口的输人局部开洞的处理、飘窗部份荷载的处理等。有些复杂难处
　　理的地方,要运用力学知识适当简化、等效处理,减少计算的工作量。
　　5.4运用结构设计概念,进行结构优化
　　在结构设计中需注意考虑优化设计。一个结构设计从结构选型、布置、分析计算、截面设计到细部处理的整个设计过程中,综合考虑各方面因素,确定合理的分析、处理方法,力求得到最为经济合理的结构设计方案。对于高层建筑,就应该从概念上清楚地认识到其区别于低层建筑的特点,这时起控制作用的已不再是竖向荷载,而主要是风和地震作用的水平荷载。
　　建模计建筑结构设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。结构工程师是结构设计革命的推动者和执行者。要使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济，适应社会经济的发展和人们生活水平的提高对建筑结构设计也提出了更高的要求。就必须打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力。