淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：本文作者結(jié)合多年工作實(shí)際，對(duì)什么是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如何做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各階段任務(wù)進(jìn)行了簡要探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)階段；設(shè)計(jì)內(nèi)容 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>

2、;　　1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡介 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達(dá)建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達(dá)的東西。可簡單概括為：基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和細(xì)部設(shè)計(jì)。那么這些設(shè)計(jì)內(nèi)容又是怎樣一步步完成的？下面結(jié)合工作實(shí)際，淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段及具體內(nèi)容。 </p><p>　　2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的階段及內(nèi)容 </p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大體可以分為三

3、個(gè)階段，結(jié)構(gòu)方案(選型)階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。 </p><p>　　2.1結(jié)構(gòu)方案階段 </p><p>　　結(jié)構(gòu)型式的初步確定：依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，綜合建筑方案所能提供的承重結(jié)構(gòu)和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置位置及結(jié)構(gòu)的適用性，初步確定主要結(jié)構(gòu)型式。具體步驟： </p><p>　　（1）明確功能要求和甲方要求。 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)布

4、置允許的情況下，盡量滿足甲方及其他專業(yè)要求 </p><p>　　（2）搜集必要的結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)。 </p><p>　　（3）根據(jù)建筑高度將豎向承重及抗側(cè)體系作粗的定位。 </p><p>　　根據(jù)建筑的重要性，建筑所在地的抗震設(shè)防烈度，工程地質(zhì)勘查報(bào)告，建筑場(chǎng)地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結(jié)構(gòu)形式（例如，磚混結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)，

5、混合結(jié)構(gòu)等等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式）。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)和要求來布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。 </p><p>　?。?）根據(jù)層高凈高、空間單元大小確定合理的樓蓋形式。 </p><p>　?。?）對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)作出初步的評(píng)定，適當(dāng)考慮新技術(shù)的推廣應(yīng)用。 </p><p>　　（6）再次審查結(jié)構(gòu)與建筑功能有無矛盾，與其他專業(yè)協(xié)商

6、解決。 </p><p>　　（7）確定主要結(jié)構(gòu)型式，完成此程序。 </p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)計(jì)算階段： </p><p>　　此階段重點(diǎn)弄清楚四方面內(nèi)容： </p><p>　　2.2.1正確使用計(jì)算程序 </p><p>　　要正確使用計(jì)算程序，首先應(yīng)明確幾個(gè)問題：結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的基本假定、程序的選用原則、目前

7、常用結(jié)構(gòu)分析程序、正確輸入信息的確定、正確分析計(jì)算結(jié)果等。 </p><p>　　一是正確建立結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的基本假定 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。它不僅平面形狀多變，立面體型也各種各樣，而且結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)體系各不相同，特別是高層建筑結(jié)構(gòu)。一般來說，建筑結(jié)構(gòu)都是一種高次超靜定、多種結(jié)構(gòu)構(gòu)件組合在一起的三維空間結(jié)構(gòu)。要進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算，就必須進(jìn)行計(jì)算模型的簡化，引入不

8、同程度的計(jì)算假定。簡化程度視所采用的計(jì)算工具，按必要和合理的原則決定。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)分析的彈性靜力假定 </p><p><b>　　2）平面結(jié)構(gòu)假定 </b></p><p>　　3）樓板在自身平面內(nèi)剛性假定 </p><p>　　4）水平荷載按位移協(xié)調(diào)原則分配 </p><p>

9、　　二是合理選用結(jié)構(gòu)分析程序軟件 </p><p>　　當(dāng)前國內(nèi)常用的建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件主要包括以下幾大類： </p><p>　　1）通用性的有限元分析軟件。 </p><p>　　常用的軟件有：SAP2000中文版、ANSYS的軟件。 </p><p>　　2）建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件。這一類軟件針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)行的國家規(guī)范，

10、進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)與校核，有些軟件可以同時(shí)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)還能繼續(xù)截面自動(dòng)優(yōu)化。常用的軟件有：PKPM系列、ETABS中文版、TBSA、GSCZAD、TUS、3D3S、MTS等。 </p><p>　　3）基本構(gòu)件設(shè)計(jì)軟件。這一類軟件針對(duì)特定的常用構(gòu)件來設(shè)計(jì)，包括承載力驗(yàn)算、撓度驗(yàn)算、配筋、選筋等，常用的軟件有理正工具箱等。 </p>&l

11、t;p>　　4）施工圖繪制軟件。這一類軟件讀取其它（或自身）結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件的結(jié)果，來進(jìn)行相應(yīng)的施工圖繪制，常用的軟件有探索者系列、SAScad、CBCAD等。 </p><p>　　三是正確確定輸入信息 </p><p>　　總體信息是控制全局的參數(shù)，每個(gè)程序都有所不同，應(yīng)用程序時(shí)應(yīng)熟讀和理解其說明，且應(yīng)在正確理解參數(shù)物理概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)所設(shè)計(jì)工程的實(shí)際情況及規(guī)范相關(guān)要求經(jīng)分析

12、后方能確定。 </p><p>　　四是認(rèn)真分析計(jì)算結(jié)果 </p><p>　　一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，計(jì)算結(jié)果要經(jīng)過多次反復(fù)。每次計(jì)算后都要對(duì)比結(jié)構(gòu)布置圖仔細(xì)進(jìn)行對(duì)比，并分析計(jì)算結(jié)果，如：梁、柱、墻等主要構(gòu)件的尺寸與計(jì)算書是否一致等，特別是在施工圖階段。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)力學(xué)概念、結(jié)構(gòu)知識(shí)、工程實(shí)際和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)程序有正確的理解和對(duì)輸出的結(jié)果進(jìn)行必要的鑒別、分析和調(diào)整，并根據(jù)其可靠性，決定能否作為設(shè)

13、計(jì)的依據(jù)。 </p><p>　　2.2.2荷載的計(jì)算 </p><p>　　荷載的計(jì)算。荷載包括外部荷載和內(nèi)部荷載，上述荷載的計(jì)算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準(zhǔn)永久值系數(shù)等來進(jìn)行不同工況下的組合計(jì)算。 </p><p>　　一是部荷載的計(jì)算：外部荷載包括：風(fēng)荷載，雪荷載，施工荷載，地下水的荷載，地震荷載，人防荷載等等 </p>&

14、lt;p>　　二是內(nèi)部荷載的計(jì)算： </p><p>　　內(nèi)部荷載包括：結(jié)構(gòu)的自重荷載，使用荷載，裝修荷載等等 </p><p>　　2.2.3建模計(jì)算 </p><p>　　到了這一步，首先要確定建筑基本上不會(huì)再發(fā)生大的改變了。通常做法是先根據(jù)事先擬好的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行一次快速建模計(jì)算，主要是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)選型的可行性和結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，主要看結(jié)構(gòu)的周期，振型，位移

15、等主要參數(shù)是否有明顯的超規(guī)現(xiàn)象，有沒有涉及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性到必須修改方案設(shè)計(jì)的大問題出現(xiàn)。如果有，則及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。如果沒有，則開始進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算。在這一步，一定要特別注意抗震設(shè)計(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)，也就是各種參數(shù)一定要合理，各種構(gòu)件的截面大小尺寸一定要精確輸入，特別是在程序計(jì)算過程中，有一些重要的參數(shù)要特別注意：一是結(jié)構(gòu)的基本周期及周期折減。二是計(jì)算振型數(shù)及地震作用調(diào)整。三是結(jié)構(gòu)整體性能控制，包括位移控制，周期控制，層剛比控制等，在這兒，如果

16、發(fā)現(xiàn)某些指標(biāo)稍微超規(guī)，就要采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施來調(diào)整，盡量避免去調(diào)整方案。四是結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算，包括剪力墻和柱軸壓比，剪力墻的約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件等。 </p><p>　　2.2.4基礎(chǔ)的合理選型和計(jì)算 </p><p>　　基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一般都是一個(gè)工程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，它涉及土層的選擇、埋深、地質(zhì)報(bào)告的分析、地基處理等等: </p><p>　　合理確定基礎(chǔ)形式： &

17、lt;/p><p>　　1）先看清楚地質(zhì)資料中對(duì)場(chǎng)地的評(píng)價(jià)和基礎(chǔ)選型的建議，對(duì)場(chǎng)地的大致情況有一個(gè)大概的了解；如：是否發(fā)現(xiàn)影響基礎(chǔ)的不利地質(zhì)情況，如土洞、溶洞、軟弱土、地下水情況（是否有腐蝕性）等等。 </p><p>　　2）根據(jù)地質(zhì)剖面圖和各土層的物理指標(biāo)對(duì)場(chǎng)地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土層分布、場(chǎng)地穩(wěn)定性、均勻性進(jìn)行評(píng)價(jià)和了解。 </p><p>　　3）粗算上部結(jié)構(gòu)傳下來的荷

18、載然后和地基承載力進(jìn)行比值；看當(dāng)?shù)氐某Ｒ?guī)做法和經(jīng)驗(yàn)；看當(dāng)?shù)氐氖┕すに嚭退?，確定基礎(chǔ)形式。 </p><p>　　4）根據(jù)基礎(chǔ)形式，確定地基持力層、基礎(chǔ)埋深、土層數(shù)據(jù)等。5）沉降數(shù)據(jù)分析；重點(diǎn)對(duì)天然地基、復(fù)合地基和樁基等進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和分析。 </p><p>　　2.3施工圖設(shè)計(jì)階段（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果表達(dá)） </p><p>　　結(jié)構(gòu)專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)是對(duì)初步設(shè)計(jì)的深化和完

19、善。由于初步設(shè)計(jì)已經(jīng)確定了結(jié)構(gòu)的選型，此階段的主要工作是依據(jù)相關(guān)文件及結(jié)構(gòu)分析計(jì)算結(jié)果的資料對(duì)結(jié)構(gòu)布置，構(gòu)件尺寸進(jìn)行必要的調(diào)整，對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。必要時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。 </p><p>　　2.3.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖紙構(gòu)成 </p><p><b>　　一是圖紙目錄； </b></p><p><b>　　二是設(shè)計(jì)總說明；

20、 </b></p><p>　　三是 設(shè)計(jì)圖紙：結(jié)構(gòu)施工圖包括：：1）基礎(chǔ)平面圖；2）基礎(chǔ)詳圖；3）結(jié)構(gòu)平面圖；4）鋼筋混凝土構(gòu)件詳圖；5）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖；6）其他圖紙（樓梯、預(yù)埋件、水池等）。 </p><p><b>　　3結(jié)論 </b></p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)內(nèi)容繁多，系統(tǒng)的工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響建筑施工成