論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算與注意事項(xiàng)

1、論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算與注意事項(xiàng)    摘要：本文主要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向、計(jì)算與分析、注意事項(xiàng)進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算，分析，注意事項(xiàng)Abstract: in this paper the development direction of the structure design, calculation and analysis, the points for attention are discussed in this paper.Keywords: structure design, calculation, analysis, th

2、e matters needing attention中圖分類號(hào)： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向(1)總體設(shè)計(jì)趨勢(shì)比較大?？傮w設(shè)計(jì)講的是合理運(yùn)用可行性方案。合理的選擇構(gòu)件的組成材料以及微小部構(gòu)成問(wèn)題，以達(dá)到建筑的安全性?？傮w設(shè)計(jì)是基于安全理論因素而確定的，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展的個(gè)大的方向。(2)使用科學(xué)的的計(jì)算理論。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要非常多的計(jì)算。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算有空間受力計(jì)算，非彈性變形計(jì)算等，這些計(jì)算都非常繁瑣而寫細(xì)致，引入先進(jìn)的科學(xué)計(jì)算理論和方法已經(jīng)勢(shì)在必行。不僅可以節(jié)約成本，也能推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效進(jìn)行。(3)建筑材料的變革。建筑材料至于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一個(gè)實(shí)際運(yùn)用

3、的東西。另一個(gè)是理論層面的。這個(gè)路線不僅會(huì)帶來(lái)建筑上的變革，另個(gè)方面也會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變革，是最明顯的個(gè)發(fā)展方向。(4)審美理念的變革。審美是影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)因素，在新的時(shí)期，審美將更多的影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。由于物質(zhì)水平的段提高，以及民眾的精神水平也會(huì)這提高，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的審美方面也會(huì)隨之發(fā)展。審美是人的天性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在將來(lái)一定會(huì)遵循審美的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前高層建筑的結(jié)構(gòu)分析基本上都采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行，但計(jì)算機(jī)軟件并不能完全代替設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)概念。電算前后，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)軟件的計(jì)算原理及適用范圍有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。在結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段，如何準(zhǔn)確、高效地

4、對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析并按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，是決定工程設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。2.1 結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇目前比較通用的計(jì)算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等。但是，由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異，因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或多或少的不同。所以，在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)，必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計(jì)算軟件，并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中，判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的，哪個(gè)又是意義不大的，這將是結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計(jì)算軟件，不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且有可能使結(jié)構(gòu)有不安全的隱

5、患存在。2.2周期折減系數(shù)在高層結(jié)構(gòu)中設(shè)置了非結(jié)構(gòu)的砌體填充墻，在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響。周期的折減應(yīng)考慮到門窗洞口的設(shè)置對(duì)周期的影響，不同的結(jié)構(gòu)類型和填充墻的多少也決定了周期折減系數(shù)的取值，而不能一概而論。2.3振型數(shù)目是否足夠陣型數(shù)的多少與結(jié)構(gòu)的層數(shù)有關(guān)，對(duì)振型的取值都有較為明確的規(guī)定。因此，在計(jì)算分析階段，根據(jù)規(guī)范要求對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷，并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。2.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開(kāi)計(jì)算一段時(shí)間以來(lái)，大底盤、多塔樓的高層建筑類型大量涌現(xiàn)，而在計(jì)算分析該類型高層建筑時(shí)，是將結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體并按多塔類型進(jìn)行計(jì)算，還是將結(jié)構(gòu)人為地分開(kāi)進(jìn)行計(jì)算，是結(jié)

6、構(gòu)工程師必須注意的問(wèn)題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現(xiàn)即使振型參與系數(shù)滿足要求，但是對(duì)某一座塔樓的地震力計(jì)算誤差仍然有可能較大，從而使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不安全的隱患。廣東省<高規(guī)>補(bǔ)充規(guī)定(DBJ/T15462005)中明確規(guī)定，大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)宜按實(shí)際情況建模，必要時(shí)，可作適當(dāng)簡(jiǎn)化后進(jìn)行整體計(jì)算，以考慮大底盤與塔樓的相互影響;同時(shí)，各塔樓宜分開(kāi)再進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算，比較多塔與單塔的計(jì)算結(jié)果，確認(rèn)合理的計(jì)算結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。當(dāng)多塔塔樓之間相距較遠(yuǎn)時(shí)，宜在裙房處設(shè)縫斷開(kāi)，將主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為單塔樓結(jié)構(gòu)。2.5非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系

7、以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對(duì)這部分內(nèi)容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于高層建筑的地震作用和風(fēng)荷載均較大，因此，必須嚴(yán)格按照規(guī)范中的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算處理措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。3 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)(1)協(xié)調(diào)合理的平面以及豎向布置。在高層建筑結(jié)構(gòu)布置過(guò)程中，平面布置簡(jiǎn)單規(guī)則，盡可能的對(duì)稱，使結(jié)構(gòu)的剛度與質(zhì)量中心重合，平面的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，突出部分應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)臏p小，平面凹角部分必須有加強(qiáng)設(shè)計(jì)。對(duì)于豎向布置，應(yīng)盡可能的做到結(jié)構(gòu)剛度的連貫性，避免側(cè)向剛度與承載力的突變?cè)斐杀∪鯇印Ｓ捎诟邔咏ㄖ慕Y(jié)構(gòu)上部通常為截面縮小的突出構(gòu)造，容易造成剛度突變應(yīng)當(dāng)采取一定的設(shè)計(jì)加過(guò)措施。高層建筑物的高寬比一般控制在5

8、-6 以下，對(duì)于對(duì)抗震設(shè)防烈度等級(jí)較高的高層建筑設(shè)計(jì)，高寬比更應(yīng)嚴(yán)格控制。(2)高層建筑結(jié)構(gòu)受力荷載計(jì)算必須準(zhǔn)確。對(duì)于高層建筑物設(shè)計(jì)中，荷載計(jì)算主要是指豎向荷載以及水平荷載的計(jì)算。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)豎向荷載計(jì)算時(shí)可以采取滿布活荷載的方式計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，如果結(jié)構(gòu)的豎向活荷載比較大，必須分析活荷載的不利位置單獨(dú)計(jì)算。水平荷載的計(jì)算主要包括地震荷載與風(fēng)荷載，由于水平荷載對(duì)高層建筑物產(chǎn)生的傾覆力矩及其產(chǎn)生的豎向軸力與高度的平方成正比，而且由于高層建筑物的水平荷載例如風(fēng)荷載等的具有隨機(jī)性，其荷載大小隨結(jié)構(gòu)特性的不同變化程度較大，因此在設(shè)計(jì)參數(shù)選取時(shí)必須綜合分析。(3)嚴(yán)格控制各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。高層建筑設(shè)計(jì)需要綜合考慮

9、分析的設(shè)計(jì)指標(biāo)主要包括側(cè)移變形與位移比、結(jié)構(gòu)延性以及剪重比與單位面積重度。由于高層建筑物較高，水平荷載作用下的側(cè)移變形較大，必須對(duì)側(cè)移變形嚴(yán)格控制。位移比對(duì)于評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)平面是否規(guī)則具有重要的作用，根據(jù)相關(guān)規(guī)范說(shuō)明，對(duì)于偶然偏心影響的地震作用下，A 級(jí)高層建筑位移比需要小于1.5，B 級(jí)高層建筑物位移比需要小于1.4。對(duì)結(jié)構(gòu)延性的控制，則主要是應(yīng)對(duì)地震等災(zāi)害發(fā)生時(shí)，為了提高高層建筑物塑性變形時(shí)期的變形能力，以避免倒塌破壞的發(fā)生。剪重比主要是體現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)地震反的應(yīng)程度的指標(biāo)，單位面積重度則是分析結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計(jì)是否合理，同時(shí)也是高層建筑荷載計(jì)算的參數(shù)之一，高層建筑物的單位面積重度一般控制在15-18kN/ m2 左右。(4)合理的基礎(chǔ)形式及埋深設(shè)計(jì)。高層建筑物的基礎(chǔ)形式需要結(jié)合建筑物的規(guī)模以及地質(zhì)條件確定，而且需要確保足夠的埋置深度。高層建筑大多采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)又分為樁柱基礎(chǔ)、樁梁基礎(chǔ)、樁墻基礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)以及樁箱基礎(chǔ)。高層建筑形狀規(guī)則而且高度不是較高的情況下通常采用小群樁的樁柱基礎(chǔ)以及樁梁基礎(chǔ)，對(duì)于形狀不規(guī)則而且地基條件相對(duì)較差時(shí)，一般采用樁筏或樁箱基礎(chǔ)。對(duì)