引論：我們為您整理了13篇工程結構設計概況范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

Keywords: seismic strengthening; Increase section method; Paste carbon fiber composite materials, the method of Reinforcing construction measures

中圖分類號：TU352.1+1 文獻標識碼：A文章編號：

1 工程概況

本工程為學校改建項目,工程結構為現澆框架結構,共五層,底層層高3.9m,樓面為預制空心板,其它層層高3.6m，樓板為110mm厚現澆混凝土板。框架柱截面主要為400mm×500mm，框架梁截面主要為250mm×700mm和250mm×750mm。基礎埋深1.8m，為梁板式筏型基礎，板厚400mm，基礎梁尺寸（500mm～800mm）×（1000mm～1600mm）。

2 結構構件加固設計

2.1 柱加固設計

針對原框架柱軸壓比超限，配筋又不足的情況，對柱采用了增大截面加固法，加大柱的截面并不影響建筑功能和使用。根據中柱和邊柱不同，分別采用四邊加大和三邊加大截面的方法，新加縱筋和箍筋均能滿足計算和構造設計。為增加新舊混凝土結構間共同協調工作的性能，新加縱筋每隔300mm用U型箍與原結構連接，U型箍植筋入原柱內。柱內新增加縱筋在樓層標高處，角筋穿過樓板上下貫通，中部縱筋受框架梁的阻礙，稍微彎折能通過的盡量貫通，不能貫通的鋼筋下端種筋植入梁內，并對斷開削弱的鋼筋另加配短筋補強。

2.2 梁加固設計

2層、3層X方向框架梁，由于跨度較大，原結構配筋較少，改建后為專用教室和閱覽室，荷載較大，此位置采用碳纖維加固費用較高，并且對應的框架柱也增大了截面，部分梁側還增加了需要現澆的雨蓬、空調板等小構件，因此，比較衡量后對此位置梁采用增大截面的方法，加固處的梁柱節點比較好處理，新增小構件的鋼筋錨固也較簡單。

由于新加縱筋較多，而截面增加的寬度不大，故縱筋分兩排布置以便于混凝土澆搗，新加縱筋和構造腰筋都通過U形箍植筋的方式與原梁加強連接。其余需增加配筋較少的X方向梁和Y方向梁，均采用粘貼碳纖維法加固。部分梁支座處負彎矩承載力不足，考慮到現澆樓板可作為梁的翼緣，同時方便施工，在梁頂樓板上粘貼碳纖維，以避免被節點處柱打斷而另需錨固處理的問題。

3 加固施工

由于規范要求宜先對結構卸荷后再加固，也考慮到新舊填充墻材料和布置大都不同，因此先將原有墻體全部拆除，并鑿除需要加固的構件的粉刷層，清除構件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕和嚴重碳化的部分。在外包混凝土截面需焊接鋼筋的，則鑿除原結構保護層；一般無需焊接鋼筋的，則進行表面鑿毛和沖洗干凈，做好接漿處理。在新舊混凝土結合面上涂刷界面劑，確保新舊混凝土的良好結合。

3.1 鋼筋工程

本結構的鋼筋工程主要用于梁、柱擴大截面處，由于構件新增加的截面尺寸較小而配筋較多，容易造成鋼筋過密，如何控制鋼筋的合理間距、保護層厚度，以及在間距無法滿足要求的情況下如何配合設計修改，是鋼筋工程中的主要難點問題。

為解決這一問題，在鋼筋工程施工前應根據新增截面尺寸、新增鋼筋、原構件配筋等情況繪制新的梁柱鋼筋截面布置圖，進行圖上放樣，對放樣后證明確實難以施工的構件采取相應修改措施。每個構件施工前均檢查實際的配筋情況是否與圖紙符合，如發現不符合處重新修改構件放樣圖，確保做到施工前圖上放樣成功。對鋼筋布置實在有困難的構件，在不影響質量和設計允許的情況下，放大局部截面。

3.2 模板工程

由于主要用于梁柱擴大截面處，所用到的模板尺寸均較小，但形狀相對較復雜，特別是梁側邊擴大截面處模板安裝時要考慮到混凝土澆筑的施工問題。為較好地澆搗混凝土，同時為給增大梁截面時的植筋施工留下足夠的操作面，將梁側原樓板部分鑿除約1.5m左右，待梁鋼筋制作安裝完畢后，樓板與梁模板同時支模，柱模板頂板樓板四周開設澆搗口，保證混凝土的澆筑順利。

3.3 混凝土工程

本結構中混凝土工程總量較小，但位置較分散。由于采用商品混凝土，一次輸送量大，如果入模不及時會造成材料的浪費。特別是柱混凝土澆搗時，只能采用布置澆筑孔的方法，因此混凝土入模的速度較慢，與施工節拍配合不好容易造成窩工或浪費。因此，施工前應根據平面布置和混凝土澆筑量合理安排澆筑計劃，分段分區進行澆筑，并處理好結合面。

對梁柱的外包鋼筋混凝土加固，新增截面均異常單薄，且配置加固鋼筋多而密，因此混凝土的振搗密實，特別是梁底和梁側新增截面內混凝土的密實將是施工中面臨的主要問題。對此，為了保證外包加固混凝土的密實性，按設計要求，全部采用微膨脹混凝土澆搗。微膨脹混凝土采用膨脹水泥配制，或按混凝土中水泥用量的比例適當加入鋁粉，這樣混凝土澆搗后達到微膨脹，使加固截面內的混凝土更加密實。微膨脹混凝土澆搗對模板工程要求嚴，要防止漏漿，并且要有良好的保水作用。在模板支護中，適當加密橫楞和直楞間距，以提高模板整體剛度，模板間隙采用嵌縫膏等措施。微膨脹混凝土還對澆搗時間要求較高，從攪拌成品出場到澆搗地點的運輸要控制時間，越短越好。為此澆搗前要把各項準備工作做好，加強事前檢查，使攪拌運輸車送到工地的混凝土能迅速澆筑到各個澆筑點上去。另一方面，還可以在混凝土中摻入一定量的減水劑，適當提高混凝土的坍落度，保證密實，或采用自密實混凝土。對側模板和梁底模板采用平板式振搗，在模板外進行施工，也可提高混凝土的密實度。

3.4 碳纖維加固工程

對于碳纖維加固工程，施工質量的好壞，直接影響到加固的效果。粘碳纖維的關鍵是混凝土表面處理、粘貼和浸潤。混凝土表面必須清理干凈，露出新鮮面，并清掃干凈；構件基材不平整時，用找平劑找平；浸潤并粘貼碳纖維布時，浸潤膠應均勻的涂刷在粘貼基材面上；在碳纖維布上再涂刷浸潤膠時，必須碾壓，直到碳纖維布潤透為止，并排除其中的氣泡，防止空鼓出現；出現空鼓時，面積小于100c的，采用針管注膠的方式補救，面積大于100c的，將空鼓處的碳纖維布切除，重新搭上等厚的碳纖維布。

碳纖維布沿其纖維方向折直角會導致應力集中，影響其強度發揮。施工時將角部磨成圓角，可減緩應力集中，這樣碳纖維布的強度基本不受影響。纖維布之間的緯向接縫不得超過12.5mm，經向（主纖維方向）搭接長度不得小于150mm，接縫必須交錯布置。

4 結 語

作者對本工程加固設計和施工組織進行分析，得出以下結論：

1）按汶川地震后新規范要求，學校建筑應提高抗震等級，成為避難場所，加固更應注重結構概念設計，嚴格控制柱軸壓比，保持結構較好的延性，做到強柱弱梁、強剪弱彎、強節點強錨固。

2）對于位移和軸壓比超限的框架結構，對柱采取增大截面法是性價比較高的加固方法；對梁可根據具體情況采取增大截面或碳纖維加固，增大截面造價低，施工難度大，碳纖維加固費用高，施工方便工期短。

篇2

研究結論:地鐵車站作為上部物業結構基礎的一部分與樁基礎共同承擔上部荷載的設計方法是可行的，對于地鐵車站與樁基組成的復合基礎，設計中還有許多問題值得探討，這是今后工作的研究方向。

關鍵詞:預留物業開發;結構設計;結論

近些年來隨著城市地鐵工程的大量興建，地鐵車站的形式也多種多樣。許多車站由于位于地塊內，為了合理高效地利用土地資源，通常需要考慮地塊的規劃，結合物業開發進行結構設計。本文將詳細介紹上海軌道交通9號線松江新城站的結構設計。

1 工程概況

篇3

人防工程是戰時防空、保障人民生命安全的重要措施，隨著城市的發展，人防工程的建設越來越引起人們的重視。防空地下室是人防工程的重要組成部分。與其它類型人防工程一樣，它具有國家規定的防護能力和各項戰時防空功能，是實施人民防空的物質基礎。如何設計好人防工程，使人防工程在戰時能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，這就要求我們設計人員深刻理解并嚴格執行《人民防空地下室設計規范》現將防空地下室設計中常見的問題進行分析和探討。

1.人防結構設計的特點及原則

1.1人防結構設計的特點

人防地下室水平荷載作用及變形特征。（1）風荷載計算均扣除地下室的高度。地下室是否約束、約束的程度與風荷載計算無關。（2）設計設定地下室部分的基本風壓為零；在地上部分的風荷載計算中，地下室頂板作為風壓高度變化系數的起算點。結構在地震作用下的反應受地下室外的回填土約束程度的影響。（3）由地下室質量產生的地震力，主要被室外的回填土吸收。

1.2人防結構設計的原則

（1）對常規武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載，設計時均按一次作用。（2）平戰結合，取控制條件，在5級或6級人防設計中，結構的頂板基本上都由戰時控制，而側墻和底板則因地下室結構形式的不同而由實際情況確定。（3）只進行承載力的驗算，由于在核爆炸動荷載作用下，結構構件變形極限已用允許延性比來控制，因而在防空地下室結構設計中，不必再單獨對結構構件的變形與裂縫進行驗算。（4）注意各部位的抗力（強度）協調，以免因設計控制標準不一致而導致結構的局部先行破壞，失去整個防護建筑的作用。（5）地面與地下承重結構體系要協調，不能出現兩者強弱相差較大的情況。（6）人防地下室墻、柱等承重結構，應盡量與地面建筑物的承重結構相互對應，以使地面建筑物的荷載通過防空地下室的承重結構直接傳遞到地基上。（7）重視構造要求，人防設計的許多構造要求比一般的建筑要求更為嚴格，應充分保證結構的延性，“強柱弱梁（板）”、“強剪弱彎”。

2.人防結構工程設計內容與方法

2.1人防工程結構設計概況

某甲類防空地下室總建筑面積7350m2，除局部設備用房為非人防區，其余大部分為人防區。地下室人防區分設A、B、C、D共4個六級人防單元，人防單元共計5915 m2。本工程抗震設防烈度為7度，地震加速度為0.1g，采用框架剪力墻結構，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。地下室不考慮風荷載作用。地下室梁、板混凝土強度等級為C30，墻柱混凝土強度等級按上部結構整體計算所得，采用C40混凝土。

2.2人防地下室底板設計

（1）地下室底板人防荷載確定。本工程采用先張法高強預應力管樁，屬有樁基鋼筋混凝土底板，且為飽和土，底板人防荷載取值為25 kNm2。（2）地下室底板反向荷載確定。依據建筑總平面布置圖及室外道路標高系統，本工程設計抗浮水位標高9.2米，即相對標高為-1.05米。底板標高-4.550，底板厚度為0.3米，計算水深3.8米。底板疏水層為100～200mm，以均厚150mm計算，底板自重10.5kNm2，計算反向荷載扣除底板自重為（1.35×38-10.5）1.35=30.5 kNm2。（3）底板截面設計。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷載較大，本工程取底板厚度為300mm，保護層厚度50mm，可滿足底板承載力及裂縫寬度0.2mm的要求。最大水頭H為3.8米，底板厚h為0.3米，依據《高規》表12.1.9基礎防水混凝土的抗滲等級確定辦法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板設計抗滲等級為0.8MPa。底板設計采用PKPM結構設計軟件進行計算，考慮人防荷載、水浮力的反向荷載并扣除底板自重的倒樓蓋模型進行設計，反向荷載以恒載計算，底板自重為對結構有利恒載，取分項系數1.0，人防荷載為等效靜荷載，分項系數為1.0。

2.3人防地下室頂板設計

（1）地下室頂板概況。頂板為綠化，覆土700mm厚，設計恒載為14 kNm2。小區內設有消防車道，消防車荷載按荷載規范取值，頂板人防等效靜荷載標準值為70 KNm2。地下室車庫柱跨為6×8米，經與設備專業配合后，地下室凈高應不小于2.8米；（2）頂板截面設計。頂板設計采用PKPM結構設計軟件進行計算，考慮人防荷載、覆土荷載，消防車荷載，活載等的單層樓蓋模型進行設計。有限制的梁高，按通常的做法無法滿足大跨度下的大荷載。采用降低底板標高以增加地下室層高為增大梁高拓展空間，這勢必增加地下室的開挖深度，增加工程造價。加大梁寬可以解決配筋率過大的問題，但又造成梁截面過大，形成典型的肥梁胖柱型結構，這也是結構經濟性要求所不容許的。最后經過研究采用框架梁端加掖的構造措施，這既解決了配筋率超限的問題，又滿足地下室凈高的要求，既節約了工程造價，又為各設備專業提供了足夠的空間，實現了工程的可行性。（3）嵌固及后澆帶設計。主樓部分地下室頂板作為上部結構的嵌固端，即要滿足人防荷載，覆土荷載及本層活荷載的要求，又要滿足本層結構的側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍的要求，且采用軟件時程分析，進行補充計算，局部加強地下室及首層墻柱。在考慮有可能塔樓有對頂板構件水平力的傳遞，所以在地下室頂板主樓部分的設計中，按主樓整體計算的結果進行截面設計。本工程總長度達到136.8米，總寬度為70.4米，如何解決溫度應力引起的收縮裂縫則是不容忽視的問題。傳統的做法，地下室頂板底板以30～40米的間距設置800寬的非上下貫通后澆帶，同時注意后澆帶避開坡道及人防口部，后澆帶在頂板覆土之前封閉，并加以養護。傳統的做法也是最有效的做法，經驗證明這種做法是防止超長結構溫度應力導致裂縫的最經濟的措施。（4）人防口部、人防隔墻及外墻的結構設計。地下室層高3.8米，口部大樣均可套用國標07FG04圖集，人防隔墻及外墻采用單向板模型計算，上部支座為簡支端，下部支座為固定端，人防隔墻按彈塑性模型計算.外墻按彈性模型計算，控制裂縫寬度0.2mm。在外墻施工中施工方反映出一個問題，主樓外側的柱與外墻整澆在一起，且主樓為小柱網，多為3米多的柱距，柱混凝土強度等級為C40，外墻混凝土強度等級為C30，施工中必然會造成外墻大部分都是C40的混凝土，大面積的高強度混凝土是必然造成大量的水化熱，容易產生大量的收縮裂縫。后結合塔樓荷載及塔樓與地下室外墻結合截面，修正為整澆用C35混凝土，有效降低裂縫和水化熱。

3.結語

人防地下室的結構設計既要考慮平時工況又要考慮戰時工況，且目前電算軟件功能都不是很完善，需要更深入地研究人防結構設計的技術問題，總結設計經驗，提高設計水平。

篇4

1.1.1 選題背景

近年來,伴隨著城市基礎設施建設如火如荼的開展和人民對物質文化需求快速增長,框架結構[4]因大空間、布置靈活、經濟合理在公共建筑中廣泛使用。只有改善框架結構抗震性能才能使結構更安全適用。汶川地震后的震害實例調查[5]顯示,框架結構填充墻等非主體構件破壞相當普遍且十分嚴重,極大的危害人們生命財產安全。研究框架填充墻動力特性和破壞機制,有利于填充墻和框架結構主體協同受力共同抵抗地震作用,有一定的借鑒意義和實際意義。目前的優化設計主要用做一種輔助設計手段,目的是滿足建筑功能性和規范的基礎上,取得建筑物最大性價比。同時作為工程設計行業的新方向,結構的優化設計將變成設計的主流,引導結構設計向更加靈活多變,精確高效方向發展。傳統的結構設計,因其對設計經驗和相關規范的盲目依賴,會使結構設計變得機械、重復。當遇到一些復雜、新型結構時,往往會因為缺乏設計經驗,變得無從入手。優化設計對于未知結構的設計優勢明顯,自動優選結構方案同時為我們提供了實踐經驗。對于相同的建筑方案,不同設計者的結構方案不可能完全相同,工程的性價比也會存在差異。結構優化設計不僅使設計意圖更明確、清晰,同時為結構設計注入了生機和活力。

...........

1.2 國內外發展現狀及存在問題

所謂的“優化”就是遵循特定的標準從所有可能方案中找出最優方案,即在規范或經驗的約束下,結構滿足某種廣義性能或目標的最優[7]。從古代,優選的思想已經在工程實踐中開始萌芽,結構形式由梁演變到桁架、拱、預應力混凝土梁就是人們不斷的優選合理結構形式的過程中長期經驗的總結。從桁架式結構的最優布局問題到后來出現的“同步極限”準則,都體現了近代人們對優化理論的思考和嘗試。20 世紀 60 年代初,計算機出現及推廣應用加快了結構優化理論的發展進程,優化理論在這個時期初具雛形。LA.Schmti 用非線性數學方法結合有限元結構分析進行了結構的自動優化分析,用數學規劃方法進行多種載荷情況下彈性結構設計。此分析方法是,通過歸納方法理論來限制結構的位移或應變,以求目標函數的上下限。然而數學規劃理論,具有設計效率低、計算量巨大、經濟性很差、難于推廣應用于工程設計實例等諸多缺點。于是優化準則法應運而生,如最優結構準則庫恩一塔克(Kuhn—Tucker)條件,屬于非線性規劃。優化準則法計算效率高,主要是迭代次數少,有利于設計變量的增加,但應用于工程實踐之中缺乏實際意義,因為它缺乏數學理論的支持,不能進行收斂性證明。20 世紀70 年代中后期,人們結合力學特征綜合并改進了規劃法和準則法,用數學規劃法解決了替代非線性復雜問題的顯式約束問題,并使得其計算效率有了顯著的提高。隨著結構優化理論研究和實際應用經驗的積累,優化設計實現了從質變到量變的發展歷程,它綜合了有限元、數學方法、力學、計算機技術和規劃理論等多種學科理論,優化目標、過程、參數變量等實現了由簡單到復雜、離散性向連續性的、被動向主動的蛻變。目前的拓撲優化,極其復雜基于結構內部拓撲關系,對于工程優化界是一個新的挑戰。

........

2.基本原理

2.1 優化設計理論

當前的結構設計,本質上就是基于建筑功能、規范要求上的分析計算,包括假設方案—建模分析—校核改正三個步驟。傳統設計只有在設計不滿足需求和規范要求時才進行重新設計,而重新設計就是重新假設方案再重復以前的步驟。結構優化設計重在優化設計軟件篩選過程,既要滿足某些規則的限制,又要達到既定目標的要求。結構優化設計綜合考慮所設定的各種變量參數,其大體過程為:參數化建模—分析改變變量—搜索最優方案。結構優化設計完美協調結構的各個變量參數,最合理整合各種資源。它優于傳統的結構設計的關鍵就是:讓設計經驗從主體地位變成被動地位,發揮了主動選擇的主觀能動性。它綜合性很強,涵蓋了數學規劃法,力學理論、有限元理論和計算機技術等。總的來說,結構優化設計目的就是為了追求最佳設計方案,實現諸多功能、價值和性能的整體平衡。針對超出設計者經驗的新型和復雜結構,優化設計是一種很好的方法。雖然結構優化設計沒有完全脫離規范和經驗的禁錮,但它比傳統的設計更具潛力:(1)優化能夠提高設計效率,降低工程造價。相對傳統設計的被動性,以工程造價為目標進行結構優化設計可顯著降低結構造價,對一些簡單構件和新型復雜的構件分別能夠節約 5~8%和 15~25%的成本。(2)設計意圖清晰、明確,可根據實際情況靈活的選擇不同的設計變量參數和目標函數,為工程設計提供更多的可行性和多樣性,方便了設計者的決策。(3)優化后通過改變結構方案布置和構件尺寸,方便優化前后的參數對比。可以評估再建項目的可行性和合理性,為工程實踐提供了借鑒和指導。(4)結構優化設計方法的提出推動了土木工程的精細化和精確化發展,改善傳統意義上的設計思路,為結構設計的發展注入了新的思想和活力。結構設計的流程將不斷地簡化,解決問題的效率進一步提高。

...........

2.2 抗震設計理論

地震是由于地殼相鄰板塊運動撞擊釋放的能量造成的震動。大地震爆發時釋放出巨大的能量,足以造成地球表面及建筑物的嚴重破壞,危及到人民的生命和財產

安全,而余震使得次生災害頻發,也導致了巨大的經濟損失和增加了救援難度。隨著科技的發展,對地震作用的研究成為人類所要面臨的重大課題。結構抗震理論出現于 20 世紀初期,隨人們對地震災區實踐經驗的不斷積累和研究的不斷深化,結構抗震設計理論日趨完善。在工程結構設計中,設計師要優先考慮建筑物的抗震性能,保證多數建筑物在地震作用下盡量處于彈性階段。砌體結構中的圈梁和抗震柱,高層建筑中的抗震墻等都體現了人們在生活實踐的摸索中抗震經驗不斷積累的過程。結構抗震理論由最初的靜力理論向反應譜理論,模態理論,動力理論[46]發展,以下是各種理論的簡介:(1)靜力理論:出現在 20 世紀初期,視建筑物為絕對剛性,地震時其最大加速度和地面相同,運動也完全一致。這種方法計算簡單,但其完全忽略結構動力特性的影響,只適用于結構固有的基本周期遠小于地面運動周期的情況,如一些低矮的、剛性大的建筑。(2)反應譜理論。反應譜分析根據加速度反應譜對結構的地震作用進行彈性計算,按照內力組合進行承載力設計,并采取適當的構造措施保證結構延性和實現“大震不倒”。 ............

3.ANSYS 有限元分析.........12

3.1 程序介紹.......12

3.2 常用術語.......13

3.3 ANSYS 建模方法及相關單元.....14

3.4 本文使用的優化方法及優化意義.......16

4.地震作用下的框架優化設計............17

4.1 工程概況.......17

4.1.1 工程實例概況...........17

4.1.2 軟件建模參數...........18

4.2 PKPM 模型建立....... 20

4.2.1 PKPM 模型展示.........20

4.2.2 結構內力計算分析.............20

4.3 ANSYS 模型建立..... 23

4.3.1 ANSYS 模型.....23

4.3.2 ANSYS 靜力學分析.............24

4.3.3 模態分析和譜分析.............27

4.4 ANSYS 結構優化設計....... 32

5.結論............42

4.地震作用下的框架優化設計

4.1 工程概況

(1)材料特性:①混凝土梁、柱采用 C30,彈性模量 Es=3×1010N/m2,泊松比μ=0.2,密度?=25003kg /m 。②屋板、樓板采用 C25,樓板厚度為 0.12m,彈性模量 Es=2.8×1010N/m2,泊松比μ=0.167,密度?=25003kg /m 。③墻體采用砌體填充墻,墻體厚度為 0.2m,彈性模量 Es=2.6×109N/m2,泊松比μ=0.15,砌體墻的密度?=10003kg /m 。(2)荷載取值:①屋面荷載,恒載為 4.5KN/m2,活載為 0.5KN/m2。②標準層樓面荷載,恒載為7.0KN/m2,活載為2.0KN/m2。③主梁線荷載為5.1KN/m2,次梁線荷載為 5.4 KN/m2。(3)整體布置情況:①主梁截面為 300mm×750mm,次梁截面為 300mm×600mm;一至五層柱截面為 600mm×500mm。②框架結構為五層結構總高度 17.1m,第一層高 3.9m,二、三、四、五層層高 3.3m。③B 和 C 軸線前的②~⑧軸線為走廊,無填充墻布置。④結構的平面、正立面、側立面布置圖如下:

..........

結論

本文運用 ANSYS 軟件,在考慮填充墻的前提下對遼寧某乳業框架綜合樓進行地震作用下的優化設計。首先使用 PKPM 軟件對工程實際進行了試算調整,以滿足實際要求。然后在基于 PKPM 的基礎之上,用 ANSYS 進行了靜力和動力分析,提取了內力、變形。最后用 ANSYS 的 APDL 語言進行參數化建模,對模型進行目標函數下的優化。得到結論如下:

篇5

1建筑結構設計概述

1.1建筑結構的類型

目前，對建筑結構類型的劃分主要是根據建筑的用途、層數、結構材料和結構形式進行區別和分類的；按結構形式可分為剪力墻結構、框架結構、簡體結構等。

1.2建筑結構設計的具體內容

1.2.1結構設計程序

建筑物的整體設計包含了許多方面的設計內容，如結構設計、暖通設計、給排水設計和電氣設計等等。雖然需要設計的方面有很多，但是不管進行何種設計都應遵循建筑設計的基本要求，即經濟、美觀、環保、實用。建筑結構是建筑物發揮自身使用功能的前提，結構設計是建筑設計的重要組成部分。

1.2.2建筑結構設計要求

為了確保建筑結構的安全性和可靠性，設計時應盡量滿足以下要求：其一，抗震設計。建筑結構應根據自身所處地域的烈度、建筑高度和具體結構類型采用不同的抗震等級；其二，相關計算。結構構件需要進行承載極限狀態計算和正常使用驗算，例如，直接承受動力荷載的結構構件必須進行疲勞強度驗算。

1.2.3結構設計應遵循的基本原則

可靠性、經濟性、美觀性、適用性、安全性。

2提高建筑結構設計質量的有效途徑

2.1做好資料收集工作，認真確定計算參數

對于建筑工程來講，由于其所處的地理位置，決定了在進行結構設計時所涉及的具體參數會存在一定的特殊性。在進行建筑結構設計前，要盡量收集與設計相關的信息，如工程資料、具體規范等，資料收集的越多，參數的確定也就越準確，同時，還可以避免因為參數不合理而導致返工情況的發生。

2.2合理運用結構設計軟件

隨著各種計算機結構計算分析軟件的普及，人們已經擺脫了過去復雜繁重的手工計算方法，但是，對于計算機結構計算結果的判斷應從以下幾個方面著手：其一，要充分了解所使用軟件的適用范圍和技術條件；其二，要確保計算程序與結構設計圖相符；其三，選用的計算數據須有準確的依據，并且要保證計算參數準確；其四，計算結果中與結構相關的內容必須符合相關規定，如，自振周期、剛度比、構建的抗裂性能、兩

盒半的配筋等。

2.3重視結構計算與地基基礎設計

建筑結構計算結果是施工圖設計的重要依據，并且計算結果是否正確直接關系到建筑結構設計的可靠性和安全性，所以必須引起設計人員的高度重視。例如在樓板計算中應選用正確的計算方法進行樓板計算，對于連續板不能選用單向板的計算方法，對于雙向板計算應考慮材料泊松比對其的影響，以避免由于未調整跨中彎矩而造成計算值不準確；為使地基基礎設計更符合建筑所在地的地基基礎類型特點，設計人員應在熟知國家相關標準的前提下，對地方性的《地基基礎設計規范》加以深入學習，明確地基基礎特點，豐富地基基礎設計經驗，掌握設計處理的方法，使地基基礎設計更符合建筑工程的實際地理情況。

2.4重視抗震設計

通常情況下，設計師在進行框架結構設計時，多數都只重視橫向框架的設計，往往容易忽略縱向框架的設計，然而抗震設計規范中明確規定了水平地震作用必須按照兩個主軸的方向進行分別計算，各方面的地震作用需由該方向的抗側力構件自行承擔，因此，在進行框架設計時，橫向框架和縱向框架的作用應該是等同的，也就是說兩者有著同等的重要性，缺一不可。在進行建筑結構設計時，應遵循小震不壞、中震可修、大震不倒的抗震設計原則，這就要求結構設計應設計成延性結構。延性結構的變形能力能夠有效地承載一定的地震作用，能夠降低地震對建筑結構的破壞，因此，建筑結構設計應盡量以延性結構為主。

2.5重視概念設計

所謂概念設計是指運用人的思維能力和判斷力解決結構設計宏觀層面上存在的問題，它以精確的結構概念為依據，對計算結果和設計結構進行科學分析，充分考慮計算假設與實際結構受力存在的差異，進而對結構進行優化設計。在概念設計過程中，應根據實際建筑所處的空間和地理條件，結合考慮建筑所要求必備的功能以及建筑結構的適用性、安全性、美觀性、經濟性等多方面因素，最終確定建筑結構設計的總體方案，并且能夠利用整體結構與基本桿件間的力學關系、結構設計準則以及施工現場賦予的資源條件，科學、合理地解決結構設計中存在的問題。同時，在概念設計中應處理好總體布局與關鍵細節之間的關系，使兩者

兼顧，從而全面提高建筑結構的可靠性。

2.6互相配合，充分溝通

篇6

1. 前言

隨著科學技術的迅速發展以及時代的不斷進步，廣大人民群眾的生活質量和生活水平得以逐步提高，并且也對建筑物的結構設計提出了更高的要求。為了與人們不斷增長的物質文化需求相滿足，為了與廣大消費者的迫切需求相滿足，在建筑結構方面，我國的建筑行業的設計也得以發展與改革。現階段，國外先進設計理念對我國的建筑行業產生了較大的影響，我國的建筑結構設計人員以此為基礎且結合設計經驗，借助于概念設計的理念來設計建筑結構。所謂概念設計具體指的是在未經過任何計算的基礎上，尤其是在沒有條件將精確的力學分析加以展開的前提下，或者是在沒有明確定義設計規范的情況下，立足于建筑結構設計的整體，從而將設計工作展開。概念設計給建筑行業注入了新鮮的活力，需要設計人員提起高度的重視。

2. 建筑結構設計中應用概念設計的重要性

在以往傳統的建筑結構設計工作當中，往往結構工程設計人員按照以往的設計經驗，并經過不斷的追求完善及歸納總結，從而在實際工作中實現設計理念及設計經驗的創新和進步。隨著經驗的不斷豐富、時間的不斷推移以及設計理念的逐步完善，所設計出的產品變得越來越成熟。然而，因而諸多工程普遍的缺乏創新性，習慣于按照傳統的設計手冊及設計規范，并且借鑒以往的設計手法和設計風格，來將建筑結構設計工作展開，不僅缺乏對國內外先進設計理念和設計技術的高度重視，而且在設計中進行運用及改進，也常常只是忠于傳統設計，對設計程序有著較強的依賴性，擔心手工設計和創新會背離設計要求。另外，有些設計人員對設計程序的運用依賴性過強，過分大膽的使用程序給出的運算數據，沒有以質疑的精神以及認真的態度對待設計工作，進而導致建筑結構設計中一系列錯誤問題的出現。與此同時，結構設計往往會涉及到許多方面的建筑學知識，有些知識是在實踐工作中總結出來的，有些知識則是自己的領悟及想法，而并非僅僅包括學校所學到的理論性、系統性知識，因而不容易記憶且較為分散，所以，在設計工作中很難綜合的加以運用。

概念設計的必要性及重要性就在于不但能夠結合傳統設計理念的優勢，而且能夠改進傳統設計中的缺陷，從而在整體的角度將計算理論中所存在的漏洞加以避免。比如，在混凝土的結構設計工作中，內力設計的理論支持雖然是彈性理論，然而界面設計的計算支持實際上則是塑性理論，該不同便會導致實際情況與計算所得結論的偏差。為了對這樣的情況加以有效的防范，那么就需要熟練的把握良好的概念設計。所以，建筑結構設計人員必須切實的具備先進的概念設計理念及技能，以便于對結構的工作性能更好的加以理解。

3. 概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1建筑工程概況

該建筑工程地處市區，地下一層，地上十二層，其中設計頂上最上面的兩層為坡屋頂和復式屋頂，總體建筑面積超過九千平方米。采取帶短支墻與異形柱的剪力墻—框架結構，二類場地土，七度的場區抗震設防烈度，0.10克的基本地震加速度。

3.2基礎選型及場地條件

應當盡可能選擇有助于抗震的場地，防止在對抗震危險不利的地段對甲——丙類建筑進行建造，如果確實無法加以避開，則需要采用有效的措施將其不利影響消除或者減少，通常在初步設計之前將選址工作和勘探工作完成。本工程場地有著相對較好的條件，將一層設計成地下室，有利于結構整體的抗震性，所以通過與地址條件相結合，選用質量經濟可靠、施工速度快及穩定性好的混凝土預應力管樁。

3.3結構體系的選擇

剪力墻—框架結構、剪力墻結構、框架結構以及筒體結構是高層混凝土結構經常采用的結構體系，設計規范中詳細的規定了它們各自的適用高寬比及寬度。設計人員應當對其優缺點與設計范圍進行充分的了解，同時與建筑的功能相結合，從而選擇出最佳的結構體系。本工程綜合考慮了抗側力性能與平面靈活布置，選取剪力墻—框架且帶異型柱的結構。

3.4結構分析程序及結構計算分析原則的選用

在計算結構位移以及分析結構內力時，在簡化處理、計算假定和分析模型等方面，應當與結構的實況盡可能的接近。按照彈性方法計算位移和內力，采用塑性理論設計截面。如果平面樓板有著無窮大的剛度，則不需要對平面外剛度作過多考慮。如果樓板有著較大開洞的設計，則需要對樓板的彈性變形進行充分考慮，在結構分析程序的選用上提起高度重視，避免計算結果出現誤差。本工程的計算分析采取的是廣廈CAD的SSW程序（本工程的計算分析采取的是中國建筑科學研究院PKPMCAD系列軟件結構軟件,結構計算采用SATWE結果）。

3.5結構立面、平面及外形尺寸

在建筑結構平面的布置上，應當盡可能確保對稱、規則和簡單，使結構的質量中心與剛度中心重合，以便于將扭轉減小，結構的豎向布置必須切實做到剛度連續及均勻，防止出現薄弱層及剛度突變。如果有著抗震設計方面的要求，則應當自上而下的減小結構的剛度及承載力，當布置上下層結構出現變化時，應當對結構轉換層加以設置。對于設計規范明確規定出的規則結構，需要對抗震進行進一步驗算，同時實施有效的加強措施于抗震薄弱部位，避免采用不規則的設計方案。本工程的平面呈現單軸對稱，但是缺乏規則性，為了防止采取嚴重不規則的結構設計方案，加設一道拉梁于兩棟突出的角柱，從而更好的切合規則性要求，避免了立面剛度的突變。

4. 結束語

綜上所述，以往傳統的建筑結構設計存在著較大的缺陷，對建筑物的整體性能有著不利的影響，所以，設計人員應當高度重視概念設計，并且將其切實的應用到建筑結構設計中，從而促進建筑物結構性能、安全性能以及使用性能的提高。

【參考文獻】

[1]劉建立 王禮輝 郭松立.概念設計在建筑結構設計中的應用探究[J].建材與裝飾,2012,3(23):156-158.

篇7

一、工程概況

本建筑工程位于廣東省揭陽市，屬于商業住宅建筑，其建筑面積為32680O，地上設計32層，地下設計2層，建筑主體商業部分層高設計為4.9m，住宅部分層高設計為3.0m，建筑總高度為98m。該工程建筑基礎持力層屬于稍密卵石層，設計為平板式樁筏基礎，建筑結構體系應用剪力墻結構。為確保該房屋建筑結構設計質量，提出應用房屋建筑結構設計優化方法，對該建筑工程進行設計優化，以實現建筑工程質量及功能，實現其整體效益。

二、房屋建筑工程結構設計優化所依托的理論基礎

房屋建筑工程結構設計，其行為本身屬于技術含量高，專業性突出的活動。設計工作人員在執行房屋結構設計任務時，需要綜合考慮房屋建筑地質水文、周邊環境、建筑功能需求及其各項性能指標，包括建筑工程的功能指標、美學價值指標。功能指標，即建筑工程作為人們生活辦公的場所，其應具備的基礎性應用功能，建筑審美指標，指的是建筑結構外形表現，給人一種結構協調，外觀美感的視覺享受。在房屋建筑設計過程中，需要綜合考慮房屋性質所要求的基礎性能，考慮其結構搭配與外觀表現。在這種房屋結構設計理念下，要求設計工作人員，從多種建筑結構設計方案中選擇出最佳方案，通過方案優化，完成房屋結構設計綜合目標。換一種角度而言，通過科學化方法進行表述，則為：結合數學知識與相關建筑學知識，在多種設計方案中選擇出與整體設計目標相符，最適宜的設計方案。

房屋結構設計中建筑結構設計優化，指的是建筑結構設計過程中，需要進行設計理念更新，選擇應用具備先進性與科學性的設計篩選方案，優選出各方面達到最佳效果的一種設計方法。建筑工程其內部結構錯綜復雜，所涉及的系統較多，為實現建筑工程結構完美協調，發揮最佳功能優勢，需要重視并應用建筑結構設計優化方法。一般而言，建筑結構優化，主要以房屋頂部、房屋、房屋細節結構設計優化為中心，依據實際需求，合理優化布局，在優化結構過程中，實現建筑工程的整體效益。建筑設計要求，房屋平面結構表現應平整，盡量降低平面建造質量與房屋剛性結構之間所存在的差異，彰顯出建筑工程對稱美感，確保在出現較大水平作用力狀況下，建筑結構不會出現扭曲及不安全狀況。在確保房屋建筑基礎功能前提下，需要采取豎直貫通方式的承重結構，以提高建筑工程承受豎直作用力的承受能力。依據漸變規律，進行房屋豎向剛性程度指標設計，防止出現剛性結構角度突變。

三、房屋結構設計中的建筑結構設計優化的現實意義分析

在房屋結構設計過程中，綜合應用建筑結構設計優化方式，有助于實現建筑工程現實應用功能、外觀美感與整體經濟效益，通過結構設計優化，還可以實現建筑成本節約，加強建筑生態環境保護，簡而言之，采取建筑結構設計優化，有助于實現房屋建筑整體效益。在市場經濟大環境下，建筑商在進行房屋建筑設計施工中，要求確保建筑工程基礎應用能力的基礎性，最大限度降低房屋建筑設計成本，降低施工成本，從而降低建筑投資。確保房屋建筑結構合理穩定，滿足用戶不同層次需求，是實現建筑工程整體效益的基礎性保障。

社會實踐證明，與傳統的建筑結構設計方式相比，建筑結構設計方案優化，能夠降低房屋30%左右的成本，且通過結構優化，可以更好實現建筑工程資源合理配置，實現建筑材料的充分利用，更好協調建筑單元，發揮建筑功能優勢；通過創新設計，在保證建筑安全性基礎上，實現更高標準，通過結構優化，實現最佳效益。

四、基于工程實例的建筑結構設計優化策略

該建筑工程位于廣東省揭陽市，屬于商業與住宅建筑，為實現更好效果，決定對該建筑工程進行結構設計優化，其結構設計優化具體策略如下：

（一）結構模型設計

房屋建筑整體設計優化可以分為三個環節，分別為變量的選擇與確定、確定函數與條件衡量。其中，變量的選擇與確定，指的是對設計方案存在著重要影響因素的參數值，作為變量為設計人員所選擇應用。如該建筑工程的目標參數主要包括建筑價格參數，預期損失參數，工程控制參數、房屋結構可靠性參數等。在房屋結構設計中，設計人員選擇變化幅度較小的參數作為重要參考指標，會降低建筑結構設計難度系數。在結構設計眾多相似函數中，需要選擇出與房屋橫截面尺寸及鋼筋尺寸面積函數最適應函數，選擇該函數并分析函數性質，通過函數優化，降低房屋建筑成本。條件衡量，重點表現為房屋結構設計約束指標，具體而言為建筑房屋尺寸、架構剛性、受力限度、結構確定性、變形限度、組建規格等。在進行結構設計優化過程中，設計人員結合該工程實際情況，明確工程約束性條件，確保該工程條件滿足相關要求，實現設計結果最優化。

（二）合理選擇計算方法

房屋結構設計中會應用到較多計算程序，而建筑結構優化的過程，則屬于建筑工程復雜變量、約束性條件及其他設計條件的計算過程。在進行數據驗算過程中，多將約束性條件進行轉變，設置為不附帶約束條件問題，從而確保計算精度，減少計算時間。如該工程筏基礎優化數學模型為：

Min A=F（XAi，YAj）

S、T，P≤f

Pmax≤1.2f

其中，XAi與YAj代表自變量，p代表基礎底面平均壓力設計值，f代表地基承載力設計值，采取漸進搜索法進行模型求解，實現結構優化。

（三）選擇應用最優程序

在房屋結構模型設計后，科學選擇計算方法，在此基礎上，進行模型程序最優化處理。最優設計程序，需要表現出功能完善，運轉高效，其程序多是由多個分程序相組合構成的綜合程序，從而發揮作用。

（四）分析統計數據，確定最佳方案

在完成數據計算后，設計人員需要統計數據分析，研究并獲取不同建筑結構設計方案之間存在的異同，通過綜合分析與綜合衡量，最終確定出符合工程實際的最佳方案。在統計數據分析過程中，要求設計人員多層思考，綜合考慮細節，科學處理工程技術與工程經濟效益之間的關系。

五、結語

為實現建筑工程經濟效益、社會效益，提出對房屋建筑進行結構設計優化。結合工程實例，從房屋建筑工程結構設計優化所依托的理論基礎出發，探究房屋結構設計中的建筑結構設計優化的現實意義，社會實踐證明，通過建筑結構設計優化，有助于實現建筑工程整體效益，研究其結構設計優化具體策略，通過結構模型設計、合理選擇計算方法、選擇應用最優程序、分析統計數據確定最佳方案，實現建筑結構設計優化，實現建筑工程整體效益。

參考文獻

[1]尹英華.房屋結構設計中的建筑結構設計優化[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（19）.

篇8

剪力墻結構是建筑結構中常見的形式，對于高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構的設計具有多種形式。目前，較為常見的設計形式包括兩種，通過對這兩種形式的簡化，應用計算機軟件對其進行有效的分析、計算，實現了對高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構的設計的優化。下面就通過具體的工程對其進行詳細的分析。

1.工程概況

鋼筋混凝土剪力墻結構在我國高層住宅建筑工程中應用較為廣泛。通過PC技術實施的鋼筋混凝土剪力墻結構被稱為預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構，現階段由于沒有完善的設計規范以及配套的設計標準，所以PC結構設計在建筑住宅規范化、產業化發展的過程中具有重要的作用。

某工程為兩棟18層的住宅樓，建筑面積為2.36萬平方米。其中第一層為架空綠化空間；2~15層為標準層；16~18層具有局部退層。該項工程中，PC技術主要應用范圍是3~15層。兩棟樓房中一共有26層標準層。應用PCF構件，即在建筑外山墻中利用預制鋼筋混凝土剪力墻模板；采用PC+PCF混合構件，即在建筑前后外墻結構中采用預制鋼筋混凝土模板。

該工程中，PCF模板在工廠中事先制作好，形成模板與外飾面，并在施工現場進行安裝，將其當做現澆鋼筋混凝土剪力墻外墻模板結構，然后在結構內側設置相應數量的鋼筋。然后支設內膜結構，并安裝預制鋼筋混凝土模板，形成疊合剪力墻結構。具體情況如下圖所示：

預制外墻PC是通過將剪力墻結構外墻的填充墻部分，通過預制形成外模，在內側可填充輕質材料：外模使用鋼筋與現澆筑的墻以及梁連接起來。

2.高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計

該工程建筑抗裂度為Ⅵ度，剪力墻的抗震等級為4級。根據兩棟樓房建筑結構，建筑平面較為規則，建筑豎向結構較為連續。因此本工程能夠使用鋼筋混凝土剪力墻結構。在該工程建筑中設置地下結構一層，其基礎為預應力管樁結構，并以筏板作為輔助結構。PC結構設計與傳統的建筑結構設計存在較大的去唄，在內容上得到了更新與完善。實際設計中，主要采用以下兩種設計方式：

方式一：建筑項目中豎向抗側力構建全部采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構或柱結構。這種設計忽略了PC構建以及PCF構件剛度要求以及其對建筑相關結構的影響，將PC構件以及PCF構件當做建筑荷載設計在建筑整體結構體系中。設計過程中使用現行的軟件與設計規范對該結構設計方式進行計算與分析。

方式二：建筑結構中添加了PC與PCF構件結構，會增加剪力墻結構的剛度。根據可靠實踐證明，預制鋼筋混凝土疊合剪力墻彈性變形范圍內，現澆墻體結構能夠與預制模板結構協同作業。該設計形式就是根據實際的情況，合理設計預制鋼筋混凝土疊合剪力墻的厚度，控制建筑結構的剛度以及位移。疊合剪力墻墻體的厚度等于現澆剪力墻墻體厚度與預制鋼筋混凝土模板厚度之和。通過相應的建筑結構計算與分析，以建筑周期、結構位移、剛度等計算結果作為設計的主要依據。

3.建筑主體結構設計

通過相應的計算與分析，該工程所采用的設計方式，能夠通過PC結構進行簡化，并通過現行的設計規范與軟件形成相應的設計模型。在實際設計過程中，需要考慮到PC、PCF構件結構對建筑其他結構的影響，包括剛度的影響，并根據相關的計算對計算模型相關參數進行適當的調整。有關的設計參數必須符合設計規范要求，同時也應該與高工程設計方案相適應。

通過相應的計算，并對上述兩種設計形式計算結果比較中可知，PC與PCF構件對建筑結構剛度的影響程度。PC、PCF結構對結構周期、位移等都具有微小的影響，但是不會對建筑整體結構計算造成影響。在預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構設計過程中，不僅需要考慮PC、PCF結構剛度，還需要綜合考慮其對建筑結構剛度的影響，對建筑結構位移、周期進行有效的控制。

4.建筑結構設計中常見的問題

在高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計過程中，不僅需要對PC結構主體進行合理設計，還需要對相關構件結構進行合理設計，形成完整的設計模型、體系。在具體的設計過程中，常見的設計問題體現在以下幾個方面：（1）應該重視現澆混凝土結構域疊合剪力墻結構的協同工作，重視PCF構件對建筑結構中的優化作用；（2）在PC、PCF構件的脫模、運輸存放以及安裝就位和現場澆筑混凝土等施工狀況下的剛度以及強度計算應根據實際工程項目的設計以及施工開展；（3）Pc構件與主體建筑具有多種連接方案，柔性方案與剛性方案的特點不同，各有優勢以及缺陷，本工程所使用的是柔性方案；（4）在建筑結構體系當中，有其他部位預制構件的使用例如陽臺、樓梯和疊合樓板的預制件，能在一定程度上對建筑結構的導荷方式以及建筑模型的假定存在一定的影響，在實際的計算過程中應考慮全面；（5）在設計的設計過程中，應該加強對各個結構連接部位的設計，設置合理的連接構件，確保整體結構的穩定性。

5.總結

本文通過實際建筑工程，并以工程預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構設計的計算分析為基礎，對高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計方式進行分析探討，為相關人員在這一方面的工作提供能參考。我國建筑行業發展具有悠久的歷史，但是PC技術起步較晚，應用到實際工程中也相對較少，同時也沒有形成完善的設計規范以及施工標準與驗收標準。這就需要相關的工作者加強對該領域的研究，對PC結構設計進行不斷的完善，形成完善的設計模型與體系，為我國高層建筑發展提供技術支持，促進我國建筑行業的發展，為城市化建設作出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]潘劍鋒.高層預制混凝土疊合剪力墻住宅結構設計經驗談[J].建材與裝飾.2013,26(8):124-125.

篇9

1. 不考慮消防車荷載

1.1 工程概況：純地下車庫面積630平方米，X向長32.4米，跨度8.1米；Y向長19.4米。跨度6.1、7.2、6.1米。頂板覆土厚1.5米，頂板活荷載按10KN/m2，抗震等級三級。

（1）頂板次梁按雙向布置，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。見圖1。

（2）頂板次梁按單向布置，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。見圖2。

（3）大板模型，即頂板不布置次梁，主梁X向400X800，Y向400X750，，最大配筋率控制在2.1左右。板厚280mm、270mm。見圖3。

1.2 在不考慮消防車荷載時，以上三種方案鋼筋及混凝土用量對比如表1。

2. 考慮消防車荷載

2.1 工程概況同上，頂板考慮消防車荷載，因消防車荷載取值與板跨度有關，頂板次梁按雙向布置時消防車荷載取30KN/m2；頂板次梁按單項布置時消防車荷載取35KN/m2；頂板不布置次梁時消防車荷載取20KN/m2，將上訴三種方案，進行計算調整，結果如下：

（1）消防車荷載取30KN/m2，頂板次梁按雙向布置，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。見圖4。

（2）消防車荷載取35KN/m2，頂板次梁按單向布置，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。見圖5。

（3）消防車荷載取20KN/m2，大板模型，即頂板不布置次梁，主梁X向450X900，Y向400X750，最大配筋率控制在2.4左右。板厚280、270mm。見圖6。

2.2 在考慮消防車荷載時，以上三種方案鋼筋及混凝土用量對比如表2。. 結論

從上面二類六方案驗算結果可以看出，在不考慮其它因素影響，當無消防車荷載時，單向加梁模型最經濟，當有消防車荷載時，雙向加梁模型最經濟，因此，我們建議：

（1）當消防車荷載范圍相對整個地下車庫比例較小時，亦可考慮單向加梁模型。高低比鋼材：47590Kg-37089 Kg=10501 Kg，相差約10噸鋼材，單位面積節省鋼材約17Kg。砼；220-198=12（ t），單位面積節省砼約19Kg。

（2）當地下車庫面積較小，此時大面積均有30 KN/m2消防車荷載，可考慮雙向加梁模型。高低比鋼材；68196Kg-55691 Kg=12505 Kg，相差約12噸鋼材，單位面積節省鋼材約20Kg。砼；221-242=-21（t），單位面積負值約35Kg。

篇10

一、工程概況及混凝土結構設計的重要性

目前，我國的建設工程事業的不斷發展，框架結構在建筑工程施工中已經得到了普遍應用，可是，現代建筑設計也向復雜化和高層化不斷發展。現在的建筑工程施工中混凝土已經被普遍應用，成為施工中最主要的原材料，然而我國的建筑中，混凝土的結構設計卻并不完善，導致工程常常會出現裂縫問題，從而影響到建筑工程的質量，不利于我國建筑企業以及建筑行業的發展。所以，加強混凝土結構設計的技巧，采取相應的措施對我國的建筑行業以及國家經濟的發展都有著深遠的意義。

二、混凝土結構裂縫形成的原因

為了有效解決混凝土施工過程中存在的裂縫問題，需要對其產生原因做細致分析，導致混凝土裂縫的原因比較多，大概可以歸納為三方面，即原材料的配置、環境因素、以及施工設計。

2.1原材料的配置

混凝土中的外加劑、粗骨料、細骨料、水泥等材料不合格都會導致裂縫產生。比如水泥安定性不合格或者水泥比表面積較大，會導致混凝土因為需水量增加而使水灰比過大，水化熱嚴重導致混凝土的開裂，還有骨料中含泥量較大也會增大混凝土的收縮率，因而也容易發生裂縫現象，另外由于外加劑不穩定，尤其減水劑質量，可能會出現減水率偏低，而為了達到混凝土的工作性能而增加用水量，水灰比的增大，較大水化熱導致混凝土開裂。

2.2環境因素

施工現場環境惡劣，施工現場的溫濕度也會對混凝土是否裂縫產生重要影響，混凝土具有熱脹冷縮的性質，受溫度影響較大。當混凝土水熱化或者周圍環境發生變化時，混凝土的內外溫差變大從而發生變形產生應力，降低其本身的抗拉強度，當混凝土抗拉強度小于溫度應力時就會產生裂縫。

2.3施工設計

現代建筑功能性和美觀性兼備，導致建筑結構設計越來越復雜，為了能夠滿足人們的需要，出現了各種形式的結構體，這些結構體本身來說就容易產生裂縫，再加上施工設計的不合理以及施工難度及施工誤差，從而產生裂縫。除了以上三個主要影響因素以外，混凝土裂縫問題還受到施工工藝、后續維護等方面的影響。工作中需要綜合考慮并完善這些細節工作，才能有效改善混凝土施工實踐工作，提升建筑工程質量。

三、結構設計時用的抗裂措施

3.1原材料的控制

要控制混凝土的開裂，首先需要從原材料的選擇出發，原材料選擇的正確與否，直接影響到混凝土的開裂。水泥強度達不到要求，水灰比過大以及水泥用量過大、外加劑使用不當等都能產生裂縫。混凝土原材料種類眾多，其使用性直接決定了混凝土的質量。自20世紀初起，為增加粗骨料的粒徑、降低水泥的用量等措施來將水化溫峰降低從而達到抑制熱裂縫的目的。

3.2減小環境溫差

環境溫差是日照溫差與季節溫差的總稱。溫差是影響裂縫產生的一個重要因素，所以要采取下列方法進行控制，即經有限元程序求解出溫差應力然后根據計算值進行合理配筋亦或直接把配筋率提高到要求數值，從而提高配筋率來提高混凝土的極限拉伸的方案來減小溫度應力對混凝土的影響。

3.3提高結構自身承載力

建筑工程設計過程中，雖然撓度和承載力都在標準規范的要求范圍中，不過假使相比之下來說，承載力較小同時撓度較大造成的偏差也容易導致工程項目出現裂縫，那么，就需要提高結構的配筋率并且加大梁截面。同時，對混凝土相關項目的設計一定要考慮留出一定的安全余地。

3.4減小地基的不均勻沉降

地基不均勻沉降也是引起混凝土結構裂縫產生的原因，但是建筑物地基的不均勻沉降而引起的結構裂縫的事例不多。地基的不均勻沉降，引發混凝土受力不均導致裂縫現象。所以在設計的過程中要考慮到加強基礎的整體性能，減小地基沉降對混凝土結構的影響。比如獨立基礎時設置拉梁，或采用筏板基礎，或采用箱形基礎。

3.5控制地下室墻體的裂縫并設置后澆帶

社會持續發展，出現越來越多的超長建筑，同時由于很多建筑的功能以及美觀要求不讓設置伸縮縫，這就需要結構專業采取相應的措施解決混凝土收縮和由于溫度應力導致的結構裂縫和變形。混凝土結構設計不僅僅是本身的結構設計，還涉及到與其他構件之間的結構合作。為了控制地下室墻體裂縫的發生，可采取在墻體頂部以及腰部設兩道暗梁的措施，并適當增設暗柱，以起到模箍作用或適當增加墻體配筋。為防止墻體出現早期收縮裂縫，在墻體中可設置適當數量后澆帶。按規范要求，每30-40m間距留出施工后澆帶，帶寬80-100cm，鋼筋采用搭接接頭，在45到60天后澆筑。

3.6必要厚度的保護層

混凝土結構設計不僅是結構設計，還涉及到其他構件間的合作。在混凝土結構中，鋼筋和混凝土都是其中一份子，兩者之間要有好的承載力才能保證結構的整體性。鋼筋在混凝土中錨固是鋼筋與混凝同的保證，所以，要除去鋼筋上的銹蝕、泥土，使鋼筋和混凝土很好的結合，以確保混凝土對鋼筋的握裹力。如果有銹蝕就很難保證混凝土和鋼筋的充分結合，導致兩者之間存在縫隙，導致混凝土產生裂縫，裂縫發展會導致混凝土剝落開裂，這種裂縫不但破壞混凝土對鋼筋的握裹力、破壞鋼筋的錨固，還會加速鋼筋的銹蝕。長期下去會造成承載力下降，甚至危及結構的安全。所以，要有必要厚度的保護層使鋼筋與外界隔絕，避免此種情況的發生。

結束語

綜上所述，隨著建設工程業的發展，框架結構在建筑中應用廣泛起來，但是現代建筑設計也向高層化發展，對鋼筋混凝土提出更高的要求。混凝土裂縫直接影響到項目的美觀性與安全性，要重點給予關注。混凝土的裂縫問題表現出不可避免性，需要從各個方面加以控制。文章詳細分析了混凝土結構裂縫原因，以此為基礎做出了相應的改進建議，希望可以促進相關工程實踐工作的更好開展，全面控制，從而提高建筑物的整體質量，促進企業以及建筑行業的發展。

參考文獻：

[1]方閩莉.混凝土結構設計抗裂措施探討[J].江西建材.2014

[2]馬建.淺析混凝土結構設計與抗裂處理[J].建筑?建材?裝飾.2013（12）

篇11

所要編寫的結構程序是混凝土的框架結構的設計，建筑指各種房屋及其附屬的構筑物。建筑結構是在建筑中，由若干構件，即組成結構的單元如梁、板、柱等，連接而構成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。

編寫算例使用建設部最新出臺的《混凝土結構設計規范》gb50010-xx,該規范與原混凝土結構設計規范gbj10-89相比，新增內容約占15%，有重大修訂的內容約占35%，保持和基本保持原規范內容的部分約占50%，規范全面總結了原規范實施以來的實踐經驗，借鑒了國外先進標準技術。

3. 項目研究意義：

建筑中，結構是為建筑物提供安全可靠、經久耐用、節能節材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業化水平密切相關，對發展新技術。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。

由于結構計算牽扯的數學公式較多，并且所涉及的規范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經濟進一步發展，城市人口集中、用地緊張以及商業競爭的激烈化，更加劇了房屋設計的復雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設計。這樣，結構軟件開發就顯得尤為重要。

一棟建筑的結構設計是否合理，主要取決于結構體系、結構布置、構件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構構造是否合理。這些問題已經正確解決，結構計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設計工作了，因此原來在學校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學的結構知識來設計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現，

4.文獻研究概況

篇12

一、工程概況

某小區住宅二期五棟住宅工程，其建筑總高度為95.20m，地下設計為2層，地上建筑為31層，建筑面積為11261.5O。建筑主體采取框架剪力墻結構。該住宅建筑為丙類建筑，在建筑結構抗震設計中，其抗震設防烈度為7度，地震基本加速度值為0.15g，其結構抗震等級具體如下表所示：

表1：某住宅建筑結構抗震等級參數表

為了確保建筑結構抗的震能力，對其抗震設計原則及方法進行探究。

二、房屋建筑結構設計中抗震設計需要遵循的基礎性原則

為保障房屋建筑結構抗震設計質量，保證抗震設計方案的可操作性與可行性，要求在抗震設計中遵循以下基礎性原則：

（一）確保建筑結構構件其性能符合設計要求

在進行房屋建筑結構設計時，需要確保建筑結構構件的剛度、承載能力、延性、穩定性等屬性參數可以滿足抗震的基本要求。結構構件設計時，需要依據墻柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件的基本設計原則。在結構構件設計過程中，可能存在著構件薄弱問題，為此，需要采取措施提高其抗震能力，例如調整地震力系數。

（二）確保建筑結構設置抗震防線數量

抗震結構體系是由若干具備一定延性的分體系構成，通過應用具備延性的結構構件進行分體系連接，從而實現抗震結構體系構建。如在該建筑工程中，其建筑為框剪結構，框剪結構是由延性框架與剪力墻兩大分體部分構成，由多肢剪力墻體系組成。在出現地震后，多會伴隨發生多次余震，如在建筑結構中僅僅設計有一道抗震防線，則該住宅建筑在經過第一次地震破壞影響后，還需要承受余震帶來的損害，通過損傷積累，最終引起建筑物承載力不足，抗震能力喪失最終倒塌。

（三）確保房屋建筑結構構件強弱關系處理的科學性

在房屋建筑結構抗震設計中，需要針對構件強弱關系進行科學化處理。在樓層內其耗能構件出現屈服后，剩余抗測力構件則仍處于彈性階段，這種處理方式，能夠確保有效屈服保持較長階段，提高建筑結構抗倒塌能力與延性能力。如抗震設計中存在著部分構件超強，則會導致其他構件相對薄弱，為此，應科學處理構件強弱關系，保障建筑結構抗震性能。

該住宅建筑在進行抗震設計時，綜合考慮住宅建筑區域條件，考慮建筑工程實現，遵循抗震設計基礎性原則，保障了住宅建筑抗震設計效果。

三、房屋建筑結構設計中的抗震設計基本方法探究

當前，房屋建筑結構設計中的抗震設計基本方法主要包括概念設計方法、結構消能減震及隔振設計方法、抗震構造設置等。

（一）概念設計方法

建筑抗震概念設計其基礎設計思想與設計原則來源于對地震災害的認知與建筑工程經驗，在其設計思想與原則的指導下，進行房屋建筑總體結構設計，并在此基礎上進行細部構造設計。然而地震其突發性十分強，且地震震動存在著隨機性，這種實際的存在，導致無法準確預測建筑工程所可能會遭受的破壞力度及相關參數值，為此，在抗震設計過程中，不能單純依賴于相關計算的結果，還需要綜合考慮區域實際，結合抗震設計相關理論知識與工程經驗進行綜合性設計。

采取概念設計方法進行抗震設計，第一步需要做好建筑選址工作，在確定建筑地址階段，需要規避抗震危險地段，選擇出對于開展抗震具備積極因素的地基與場地。通過調查找出工程施工區域地震活動狀況，地質勘察獲得工程地質狀況，抗震設計人員需要綜合考慮多種因素，盡量選擇在開闊且地基密實均勻或堅硬的持力層地段。建筑施工應避免在軟弱土、液化土、邊坡邊緣、土層狀態不均勻等地段進行施工。第二步，需要確保平面布置的合理性。建筑整體結構設計與建筑布局直接決定了建筑物動力性能。如建筑布局更合理，更簡單，其結構設計滿足抗震原則，則可以更好保障建筑物具備良好抗震性能。一般在進行房屋建筑平面布置時，多體現出對稱性，確保建筑剛度與質量變化具備一定均勻性，避免出現樓層錯層等問題。

（二）結構消能減震及隔振設計方法

結構消能減震及隔振設計方法屬于一種主動的抗震對策。該方法在房屋建筑體系中設置有隔震層，通過隔震層對地震能量進行阻隔，或在建筑抗測力結構中，設置消能器，通過消能器降低地震能量。這種設計理念，主張通過應用橡膠隔震支座或阻尼器，設置于房屋建筑底部，從而延長構件振動周期，提高阻尼，消減地震能量，保障建筑安全性。、

（三）抗震構造設置

抗震構造措施屬于房屋建筑結構設計的重要內容。房屋構造設置是否合理，直接影響著建筑結構抗震性能。不同房屋建筑，其建筑主體結構類型存在著較大差異，其構造措施不同。針對磚混結構工程，應依據樓板標高進行水平圈梁設置，盡量加強內墻與外墻之間的連接，提高房屋建筑整體性。圈梁屬于邊緣構件，可以有效提升層蓋水平剛度，降低不均勻沉降對建筑的影響。

在該住宅建筑結構設計中，采取多種抗震設計方法，綜合考慮建筑實際，保證建筑地基穩定性，合理設置建筑布局，應用結構消能減震及隔振設計，降低地震對建筑結構所帶來的影響，通過設置抗震構造，如砌體結構圈梁鋼梁構造，示意圖如下：

圖1：砌體結構圈梁鋼梁構造參數圖

采取綜合抗震措施，確保了該住宅建筑抗震設計方案的合理性與可行性，實踐證明，其抗震性能良好，有效保障了建筑運行安全性。

四、結語

高層建筑逐漸成為城市建筑的主體，為確保高層建筑應用性能及安全性，需要在建筑結構設計中重視并確保抗震設計的可靠性。本文結合工程實例，對抗震設計中應遵循的基礎性原則進行探究，從概念設計方法、結構消能減震及隔振設計方法、抗震構造設置三個方面分析抗震設計方法，實踐證明，采取有效的抗震設計，可以有效保障建筑安全性，有助于實現其綜合效益。

參考文獻

篇13

0引言

隨著改革開放以來我國經濟地飛速發展，各地新建廠房的數量增長迅速,由于鋼結構的自重輕、跨度大、可塑性強、施工周期短和可重復利用性好等特點被廣泛地應用。隨之也出現了許多鋼構公司，但是由于無序的競爭，在設計建造過程中出現了許多不規范的設計、施工等現象，并由此產生了各種缺陷,給社會的生命財產造成了重大損失。本文介紹了一起輕鋼廠房倒塌事故,并對倒塌原因進行了分析，從而提出了門式輕鋼結構設計與施工方面應注意處理的問題，以提高結構整體可靠度。

1工程概況及倒塌情況分析

1.1工程概況

某廠房為30m跨雙跨輕鋼門式剛架廠房，柱距9m，C型鋼檁條（Q235），檁距1200mm，工字型剛架梁(Q345)，屋蓋標高H＝6.850m，屋蓋坡度5%，拉條道數n1=2，無吊車，總建筑面積約5400mm2，抗震設防為7度（0.1g）。2005年12月21日，該廠房發生突然整體倒塌。發生倒塌時屋面積雪厚度約800mm（折算降水量，相當約0.4kN/mm2的屋面均布活荷載）。

1.2倒塌情況分析

該工程倒塌的過程為：檁條發生較大的彎曲和側曲變形，使剛架梁的上翼緣受到了較大的側向拉力，在較大豎向荷載和側向拉力共同作用下，剛架梁也發生了較大的彎曲和側曲失穩破壞；在加上剛架梁中柱端部在負彎矩作用下梁下部破壞嚴重，最終導致剛架梁整體失穩，最終使剛架柱破壞，結構整體對稱倒塌。

2 設計驗算

設計參數：柱距9.0m，屋蓋標高H＝6.850m，屋蓋坡度5%，檁距d=1200mm，拉條道數n1=2，檁條規格C220mm×65mm×20mm×2.5mm，卷邊角度90°。永久荷載標準值：0.2kN/m2；可變荷載標準值：屋面活荷載取0.5kN/m2，雪荷載取0.45 kN/m2，風荷載取0.65 kN/m2[1]，體型系數按邊緣取1.4，地面粗糙度取B類。

2.1剛架梁設計驗算

取邊跨的一榀門式剛架進行驗算，其剛梁截面如圖5所示，截面的幾何特征為：Wx=1.37×106mm4 ,，Ix=3.44×108 mm4，fv=180N/mm2，fy=310N/mm2。

圖5 剛架梁截面

Fig.5 The crosssection of the beam

該工程采用門式剛架結構，所有的梁與柱、柱與基礎均采用剛接處理。在內力分析時，對于剛架在恒、活、風及地震等荷載作用下的內力計算采用PKPM中STS鋼結構計算軟件進行計算[7]；得到的彎矩、剪力、軸力包絡圖如下圖1-3所示。

2.1.1 剛架梁強度驗算[5]

剛架梁端部為最不利截面，由圖1—3可知：N=52kN，V=81.5kN，M=422.6kN﹒m

截面的幾何特征為，Wx=1.37×106mm4 ,，Ix=3.44×108 mm4,fv=180N/mm2, fy=310N/mm2

a、梁抗剪承載力設計值Vd

梁截面的最大剪力為Vmax=81.5KN,考慮到本設計僅在支座處有加勁肋，即按hw/a=0計算，因中間沒有加勁肋，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，滿足要求。

b、 梁抗彎承載力設計值Me

腹板受壓區高度：

由于得；

所以得，即梁腹板不屈曲全部有效。從而可得按有效截面計算的梁抗彎承載力設計值：

Me=Wef=Wxf=1.37×106×310=424.7kN.m

c、彎剪壓共同作用下的驗算：

由于V=81.5KN< 0.5Vd =334.49KN，得：

所以剛架梁的強度不滿足要求。

2.1.2剛架梁平面外穩定驗算[6]

剛架斜梁平面外計算長度取2400mm，由PKPM中STS門式鋼架軟件計算得到的剛架斜梁跨中彎矩可由圖6知：Mx=331.1

所以剛架斜梁平面外穩定不滿足要求。

圖1 彎矩包絡圖（kN﹒m）

Fig.1 Bending moment envelope

圖2 剪力包絡圖（kN﹒m）

Fig.2 Shear envelope

圖3 軸力包絡圖（kN﹒m）

Fig.3 Axial force on the envelope

2.2 檁條穩定驗算[3]

檁條截面的幾何特征：Wex=0.5796×105mm3，Wey=0.2746×105mm3。根據檁條的負荷面積和荷載組合的最不利彎矩設計值為：Mxm=-12.294kN﹒m，Mym=-0.175 kN﹒m，

風荷載吸力作用下：

所以檁條在風荷載作用下不滿足穩定要求。

3倒塌原因分析

由STS分析可知，該工程在剛架梁中柱端部是最不利截面，負彎矩最大達到M=422.6kN﹒m，剛架梁不滿足承載力極限要求，梁下部受壓破壞。從結構的破壞情況來看，剛架梁的失穩破壞也是導致結構整體倒塌的原因，但是由STS分析得出的內力包絡圖，按照《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》（CECS102:2002）(以下簡稱《門規》)驗算剛架梁平面外穩定時，雖然設計值略大于穩定極限值，但是超過部分在5%以內，若結構不存在其他方面的缺陷，結構在短時間內的安全性是有保證的，那么為什么出現如此嚴重的破壞呢？這是一個值得研究和探討的問題。

3.1剛架梁設計

3.1.1從倒塌情況看，剛架梁中柱端部破壞是引起廠房整體倒塌的原因之一。但該工程的門式剛架，并沒有設置隅撐，屋面的荷載比較大時，剛架梁某些截面的彎距就會很大，如中柱端部，平面外的穩定就無法滿足。同時該梁的強度也不滿足承載力極限值要求。

3.1.2檁條的不利作用該工程的檁條在雪荷載下檁條有較大的撓度，此時檁條不但不能給梁上翼緣以有力支撐，而且對梁產生了側向拉力，降低了梁的平面外穩定性能，從而加速了結構的破壞與倒塌。

3.2檁條的設計與構造

從倒塌情況看，檁條破壞是結構整體倒塌的起因，檁條發生破壞的主要原因有：設計截面偏小，拉條、屋面板等與檁條的連接構造不合理等。

4結論

本文結合一實際工程，通過對某雙跨門式剛架輕鋼廠房在雪荷載作用下發生突然整體倒塌事故進行調查分析，及利用PKPM中STS門式剛架設計軟件，按照《門規》規定重新驗算結構構件，分析了引起該工程整體倒塌的結構設計、施工以及構造處理等方面因素；從而提出了以下幾點門式輕鋼結構設計與施工方面應注意處理的問題。

（1）在大跨度門式剛架輕型鋼結構設計中，為增加門式剛架的整體穩定性，特別是剛架梁的穩定性，隅撐等構造處理非常重要，梁的穩定性也得到了提高，破壞和倒塌的幾率大大降低。

（2）從該結構中柱梁端節點破壞可以看出，在門式鋼架的設計中，要充分的考慮到梁端負彎矩的不利影響，加大梁端截面，從而提高結構的整體安全性。

（3）從該工程破壞的起因和后果看，在門式剛架輕鋼結構設計和構造中，一些次要的構件和構造，如檁條的設計和構造處理不當，可能會影響主要結構構件的承載能力，從而引起嚴重的工程事故。因此，次要構件的設計及其構造處理，應引起設計者足夠的重視。

參考文獻

[1]中華人民共和國建設部.建筑結構荷載規范(GB 50009-2001)[S].中國建筑工業出版社，2002 02.

[2]《鋼結構設計規范》編制組.鋼結構設計規范(GB50017-2003)[S].中國計劃出版社，2003 10.

[3]中國工程建設標準化協會.門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程(CECS102:2002) [S].中國計劃出版社，2003 03.

[4] 陳紹蕃．鋼結構穩定設計的新進展[J]. 建筑鋼結構進展，2004（6）：1-13．