建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及優(yōu)化

1、最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專業(yè)論文建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及優(yōu)化摘要：城市現(xiàn)代化建設(shè)使得我國高層建筑不斷出現(xiàn)，并且由于 人們的要求其建筑施工的需要使得建筑技術(shù)的難度也隨之增加。這就必須要對建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，使其發(fā)揮出更大的作用?；诖?，本文對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：隨著高層建筑高度的增加，高層建筑的側(cè)向位移迅速增大，因此 設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)不經(jīng)要求結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度，而且要求結(jié)構(gòu)有適宜 的剛度,使結(jié)構(gòu)有合理的自振頻率等動力特性，并使水平力作用下的 層位移控制在一定范

2、圍之內(nèi)。同時(shí)，為了避免高層建筑在大震下倒塌， 必須在滿足必要強(qiáng)度的前提下，通過優(yōu)良的概念設(shè)計(jì)和合理的構(gòu)造措 施,來提高整個(gè)結(jié)構(gòu)、特別是薄弱層的變形能力，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠 的延性。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮這些因素，合理設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu) 具有足夠的強(qiáng)度、適宜的剛度、良好的延性。1建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)分析在建筑結(jié)構(gòu)工程中，對其需要采取內(nèi)力、位移等各方面的計(jì)算， 在計(jì)算時(shí)需要從不同的程度進(jìn)行相關(guān)方的計(jì)算， 并完善計(jì)算方式以取 得理想的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，對于結(jié)構(gòu)整體分析可進(jìn)行以下假定 ：1.1結(jié)構(gòu)材料分析線彈性對建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移假定時(shí)，一般想象成結(jié)構(gòu)與構(gòu)件 處在彈性工作形勢下，根據(jù)彈性理論進(jìn)行研究，但框架梁及

3、連梁等構(gòu) 件需要對局部塑性變形引起的內(nèi)力重分布進(jìn)行研究。 對計(jì)算地震環(huán)境 下的建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層變形時(shí)選擇彈塑性分析方法。1.2剛性樓板分析在計(jì)算高層建筑的內(nèi)力與位移過程中通常假定樓板對自身平面 內(nèi)是無限剛性，平面外剛度極小且排除在計(jì)算外，當(dāng)假定是剛性樓板時(shí),在設(shè)計(jì)過程中就需要運(yùn)用措施確保樓板平面內(nèi)的整體剛度。1.3小變形分析在所有方法中是經(jīng)常運(yùn)用的基本假定。 但專家們在研究非線性問 題（P 效應(yīng)）后得出了新的結(jié)論，通常在頂點(diǎn)水平位移與建筑物高度H的比值 /H>1/500時(shí),就應(yīng)該將效應(yīng)考慮在計(jì)算內(nèi)。1.4計(jì)算圖形分析高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形主 要包括了：一維協(xié)同分析、二維協(xié)

4、同分析、三維空間分析。2建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題及優(yōu)化2.1基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)的優(yōu)化多層框架房屋基礎(chǔ)埋深值大時(shí)，為了減速小底層柱的計(jì)算長度和 底層的位移，可在士 0.000以下適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，但不宜按構(gòu) 造要求設(shè)置，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按規(guī)范規(guī)定設(shè)置箍筋加密區(qū)。 但就抗震而言，應(yīng)采用短柱基礎(chǔ)方案。一般說來，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置不 深，由于地基不良或柱子荷載差別較大，根據(jù)抗震要求，可沿兩個(gè)主 軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20 1/30 ,高度可取柱中心距的1/101/15。構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面可取 上述限值范圍的下限，縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì) 值的10%

5、乍為拉力或壓力來計(jì)算，當(dāng)為構(gòu)造配筋，要滿足最小配筋率。 基礎(chǔ)拉梁頂標(biāo)咼通常與基礎(chǔ)頂標(biāo)咼相同， 當(dāng)框架底層層咼不大或者基 礎(chǔ)埋置不深時(shí)，有時(shí)要把基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)得比較大，以便用拉梁來平衡 柱底彎矩。2.2框架梁、柱箍筋間距的優(yōu)化對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區(qū)的最小箍筋直徑和最大 箍筋間距做了明確的規(guī)定。根據(jù)這些規(guī)定，工程習(xí)慣上常取梁、柱箍 筋加密區(qū)最大間距為100mm非加密區(qū)箍筋最大間距為200mm電算 程序總信息中通常也內(nèi)定梁、柱箍筋加密區(qū)間距為100mm并以此為依據(jù)計(jì)算出加密區(qū)箍筋面積，由設(shè)計(jì)人員要據(jù)規(guī)范確定箍筋直徑和肢 數(shù)。但是，在程序內(nèi)定的條件下，當(dāng)框架梁的跨中部位有次梁或有較 大的其

6、他集中荷載作用卻僅配兩肢箍筋，此時(shí)可適當(dāng)增加箍筋直徑或 加密箍筋間距。對于框架柱，當(dāng)框架內(nèi)定柱加密區(qū)箍筋間距為100mm時(shí)，在某些情況下，亦可能因非加密區(qū)箍筋間距采用200mm引起配箍不足。因此，我們也應(yīng)適當(dāng)增加箍筋直徑或加密箍筋間距。這里需 要指出的是，梁、柱箍筋非加密區(qū)配箍驗(yàn)算時(shí)可不考慮強(qiáng)剪弱彎的要 求，即剪力設(shè)計(jì)值取加密區(qū)終點(diǎn)處外側(cè)的組合剪力設(shè)計(jì)值，并且不乘以剪力增大系數(shù)。2.3獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值的優(yōu)化鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗饕芰?層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí)，不超過 8層且高度在25m以下的 一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房， 可不必進(jìn)行地基和基

7、礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。但這些房屋在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影 響。因此，在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計(jì)算分析中，必須輸入 風(fēng)荷載，不能因?yàn)樵诘卣饏^(qū)高層建筑以外的一般建筑風(fēng)荷載不起控制作用就不輸入；另一種情況是，在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，作用 在基礎(chǔ)頂面上的外荷載柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值，只取軸力設(shè)計(jì)值和彎矩設(shè)計(jì) 值，無剪力設(shè)計(jì)值，或者甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。以上兩種情況都會導(dǎo) 致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小，配筋偏少，影響基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的安全。2.4地下室層數(shù)輸入的優(yōu)化多層框架結(jié)構(gòu)房屋也有設(shè)置地下室的。由于隔墻少，常采用筏板式基礎(chǔ)。在電算時(shí)，應(yīng)將地下室層數(shù)和上部結(jié)構(gòu)一起輸入，并在總信 息中按實(shí)際的地下室層數(shù)填寫。這樣，計(jì)算地基

8、和基礎(chǔ)底板的豎向荷 載可以一次形成，并且在抗震計(jì)算時(shí)，程序會自動對框架底層柱底截 面的彎矩設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù)。同時(shí)通過對層間側(cè)移剛度比的分析比 較，還可以正確判斷和調(diào)整房屋的嵌固位置， 并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造 措施，保證樓板有必要的厚度和最小配筋率等。 當(dāng)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為豎向不 規(guī)則時(shí)，不僅要驗(yàn)算薄弱層，而且還要對薄弱層的地震剪力乘以 1.15的增大系數(shù)。如果在結(jié)構(gòu)總體計(jì)算中，總信息填寫的地下室層 數(shù)少于實(shí)際輸入的層數(shù)，彎矩設(shè)計(jì)值增大系數(shù)將會乘錯(cuò)位置， 從而在 發(fā)生地震時(shí)，會使極易發(fā)生震害的底層柱底部位因抗震能力降低而破 壞。2.5框架計(jì)算簡圖的優(yōu)化無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋，獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深，

9、在 -0.30m左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按層 1輸入。例如：某項(xiàng)目為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，丙類建筑，建筑場地為H類；層 高3.2m,基礎(chǔ)埋深1.0m基礎(chǔ)高度0.7m,室內(nèi)外高差0.30m。在7度 地震區(qū)該工程框架結(jié)構(gòu)的抗震等級為三級。設(shè)計(jì)者按3層框架房屋計(jì)算，首層層高取3.5m，即假定框架房屋嵌固在-0.30m處的基礎(chǔ)拉 梁頂面；基礎(chǔ)拉梁的截面和配筋按構(gòu)造設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)按中心受壓計(jì)算。 顯然，選取這樣的計(jì)算簡圖是不妥當(dāng)?shù)?。?dāng)設(shè)拉梁層時(shí)，一般情況下， 要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面控制。 考慮到地基土的約束作用，對這樣的計(jì)算簡圖，在電算過程中，應(yīng)將 基

10、礎(chǔ)拉梁按層1輸入，基礎(chǔ)拉梁輸入墻荷，配筋按電算結(jié)果設(shè)計(jì)。2.6基礎(chǔ)拉梁層的計(jì)算模型的優(yōu)化基礎(chǔ)拉梁層無樓板，用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體 計(jì)算時(shí)，樓板厚度應(yīng)取零，并定義彈性節(jié)點(diǎn)，用總剛分析方法進(jìn)行分 析計(jì)算。有時(shí)雖然樓板厚度取零，也定義彈性節(jié)點(diǎn)，但未采用總剛分 析，程序分析時(shí)自動按剛性樓面假定進(jìn)行計(jì)算，與實(shí)際情況不符。房 屋平面不規(guī)則，要特別注意這一點(diǎn)。2.7結(jié)構(gòu)計(jì)算中幾個(gè)重要參數(shù)的優(yōu)化所有的計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可 用于工程設(shè)計(jì)。通常情況下，計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果主要是結(jié)構(gòu)的自振周 期、樓層地震剪力系數(shù)、樓層彈性層間位移（包括最大位移與平均位 移比）和彈塑性變形驗(yàn)算時(shí)樓層的彈塑性層間位移、樓層的側(cè)向剛度比、墻和柱的軸壓比、柱底內(nèi)力設(shè)計(jì)值、地震傾覆力矩與總地震傾覆 力矩的比值及超筋超限信息等等。為了分析判斷計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果是否 合理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，除了有合理的結(jié)構(gòu)方案、正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡 圖外，正確填寫抗震設(shè)防烈度和場地類別， 合理選取電算程序總信息