浅谈如何优化建筑结构工程设计(二)

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈如何优化建筑结构工程设计(二) 【摘要】建筑结构设计是建筑设 计的重要组成部分，对建筑的结构和施 工都重要影响。作为建筑设计人员，必 须要对建筑结构设计的基本内容有清楚 的认识，才能顺利的完成结构设计工作， 才能保证设计方案的质量。 中国论文网 /1/view-12763649.htm 【关键词】建筑工程；结构设计； 布置 一、计算理论 计算理论是建模的重要组成部分， 用于建筑结构分析的计算理论主要有线 性理论和非线性理论。而其中又以线性 理论最为成熟，是我国建筑结构分析所 普遍采用的一种计算理论，主要用于常 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 用结构的承载力极限状态和正常使用极 限状态的结构分折；非线性又可以分为 材料非线性和几何非线性。材料非线性 是指材料、截面或构件的本构关系，如 应力应变关系、弯短曲率关系或荷 载位移关系等是非线性的。几何非线 性是指由于结构变形对其内力的二阶效 应使荷载效应与荷载之间呈现出非线性 关系。 选择结构的非线性分析还是线性 分析要看工程的具体情况而定。一般来 说线性分析比较简便，在一般的结构设 计中，通常使用线性分析。但是，如果 建筑结构跨度大、属于超高层，结构变 形的二阶效应就会比较大，因此，还必 须运用非线性分析。 二、结构的总体布置 科学合理的建筑结构设计既需要 有合理的结构体系还需要有完美的结构 布置。因为结构布置会影响到建筑设计 方案的效果，影响到建筑的安全和功能 的使用。结构的总体布置要考虑控制结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 构的侧向变形、平面布置、竖向布置、 缝的设置和构造等几个方面。 （一）平面布置 平面布置的选择主要是根据建筑 工程的实际情况来确定，如果是独立的 结构单元，则采用形状较为简单，而且 要根据相对应、相协调的原理，刚度和 承载力分布要呈现出比较均匀的形状。 此外，根据抗震设计的要求，高层建筑 单个的结构单元长度要控制在一定的范 围内，不能太长，否则在发生地震时， 结构的两端可能会出现反相位的振动， 这将会导致建筑被过早地破坏，同时威 胁到人们的安全。 （二）竖向布置 为了避免过大的外挑和内收，结 构的竖向布置应遵循形体规则、刚度和 强度沿高度均匀分布的原则，而在同一 层的楼面，要设在统一标高处以防止错 层和局部夹层的情况出现。而在面对高 层建筑时，还要注意解决结构刚度和强 度发生变化的情况，对于这种情况，应 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 逐渐变化。 （三）控制结构的侧向变形 建筑的结构一般都要同时承受竖 向荷载、水平荷载。水平荷载会使侧移 随结构的高度增加而变大，因此，在水 平荷载的作用下，如果建筑高度超出一 定的范围后，就会造成结构发生过大侧 移和相对的位移，有时甚至会严重地破 坏非结构构件，所以，我们要把控制侧 向位移作为高层建筑结构设计的重点和 难点来解决，一般情况下，要以限制结 构的高度和高宽比为控制手段。 （四）缝的设置和构造 建筑结构的总体布置应该要考虑 到沉降、温度收缩和形体复杂对结构带 来的不利影响。可以利用沉降缝、伸缩 缝或防震缝把结构分成若干个独立单元， 以消除沉降差、温度应力和形体复杂对 结构的不利影响。但如果设缝，就会对 建筑的使用要求、立面效果、防水处理 带来不便。因此，在设缝上必须要谨慎 对待，尽量能从总体布置上或构造上采 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 取其他有效的措施来减少沉降、温度收 缩和形体复杂引起的问题。 三、抗震设计 （一）设计软件进行施工图配筋 计算时，要求输入合理的归并系数、支 座方式、钢筋选筋库等，如一次计算结 果不满意，要进行多次试算和调整。 （二）生成施工图以前，要认真 输入出图参数，如梁柱钢筋最小直径、 框架顶角处配筋方式、梁挑耳形式、柱 纵筋搭接方式，箍筋形式，钢筋放大系 数等，以便生成符合需要的施工图。软 件可以根据允许裂缝宽度自动选筋，还 可以考虑支座宽度对裂缝宽度的影响。 （三）施工图生成以后，设计人 员还应仔细验证各特殊或薄弱部位构件 的最小纵筋直径、最小配筋率、最小配 箍率、箍筋加密区长度、钢筋搭接锚固 长度、配筋方式等是否满足规范规定的 抗震措施要求。规范这一部分的要求往 往是以黑体字写出，属于强制执行条文， 万万不可以掉以轻心。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 （四）最后设计人员还应根据工 程的实际情况，对计算机生成的配筋结 果作合理性审核，如钢筋排数、直径、 架构等，如不符合工程需要或不便于施 工，还要做最后的调整计算。 四、优化设计 （一）软件对混凝土梁计算显示 超筋信息有以下情况： 1、当梁的弯矩设计值 M 大于梁 的极限承载弯矩 Mu 时，提示超筋； 2、规范对混凝土受压区高度限 制：四级及非抗震：b；二、三级： 0.35（计算时取 AS=0.3AS）一级： 0.25（计 AS=0.5AS）当 不满足 以上要求时，程序提示超筋； 3、 抗震规范要求梁端纵向受 拉钢筋的最大配筋率 2.5%，当大于此 值时，提示超筋； 4、混凝土梁斜截面计算要满足 最小截面的要求，如不满足则提示超筋。 （二）剪力墙超筋分三种情况： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 1、剪力墙暗柱超筋：软件给出 的暗柱最大配筋率是按照 4%控制的， 而各规范均要求剪力墙主筋的配筋面积 以边缘构件方式给出，没有最大配筋率。 所以程序给出的剪力墙超筋是警告信息， 设计人员可以酌情考虑； 2、剪力墙水平筋超筋则说明该 结构抗剪不够，应予以调整； 3、剪力墙连梁超筋大多数情况 下是在水平地震力作用下抗剪不够。规 范中规定允许对剪力墙连梁刚度进行折 减，折减后的剪力墙连梁在地震作用下 基本上都会出现塑性变形，即连梁开裂。 设计人员在进行剪力墙连梁设计时，还 应考虑其配筋是否满足正常状态下极限 承载力的要求。 （三）柱轴压比计算 柱轴压比的计算在高规和 抗震规范中的规定并不完全一样， 抗震规范第 6.3.7 条规定，计算轴 压比的柱轴力设计值既包括地震组合， 也包括非地震组合，而高规第 6.4.2 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 条规定，计算轴压比的柱轴力设计值仅 考虑地震作用组合下的柱轴力。软件在 计算柱轴压比时，当工程考虑地震作用， 程序仅取地震作用组合下的的柱轴力设 计值计算；当该工程不考虑地震作用时， 程序才取非地震作用组合下的柱轴力设 计值计算。因此设计人员会发现，对于 同一个工程，计算地震力和不计算地震 力其柱轴压比结果会不一样。 （四）剪力墙轴压比计算 为了控制在地震力作用下结构的 延性，新的高规和抗震规范对 剪力墙均提出了轴压比的计算要求。需 要指出的是，软件在计算断指剪力墙轴 压比时，是按单向计算的，这与高规 中规定的短肢剪力墙轴压比按双向计算 有所不同，设计人员可以酌情考虑。 （五）构件截面优化设计 计算结构不超筋，并不表示构件 初始设置的截面和形状合理，设计人员 还应进行构件优化设计，使构件在保证 受力要求的德条件下截面的