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建筑結構設計
建筑結構設計
主要分為三個階段:結構方案階段、結構計算階段與施工圖設計階段。其中結構方案階段的內容是:根據建筑的重要性,工程地質勘查報告,建筑所在地的抗震設防烈度,建筑的高度和樓層的層數以及建筑場地的類別來確定建筑的結構形式。...
1建筑結構設計的要點
  電線管集中穿板處,板應驗算抗剪強度或開洞形成管井。電線管豎向穿梁處應驗算梁的抗剪強度。

  構件不得向電梯井內伸出, 否則應驗算是否能裝下。電梯井處柱可外移或做成L型柱。

  驗算水箱下、電梯機房及設備下結構強度。水箱不得與主體結構做在一起。

  當地下水位很高時,暖溝應做防水。一般可做U型混凝土暖溝,暖氣管通過防水套管進入室內暖溝。有地下室時,混凝土應抗滲,等級S6或S8,混凝土等級應大于等于C25,混凝土內應摻入膨脹劑。混凝土外墻應注明水平施工縫做法,一般加金屬止水片,較薄的混凝土墻做企口較難。

  突出屋面的樓電梯間的柱為梁托柱時應向下延伸一層,不宜直接錨入頂層梁內,并且托梁上鐵應適當拉通。錯層部位應采取加強措施。女兒墻內加構造柱,頂部加壓頂。出入口處的女兒墻不管多高,均加構造柱,并應加密。錯層處可加一大截面梁,上下層板均錨入此梁。

  當建筑布局很不規則時,結構設計應根據建筑布局做出合理的結構布置,并采取相應的構造措施。如建筑方案為兩端較大體量的建筑中間用很小的結構相連時(啞鈴狀),此時中間很小的結構的板應按偏拉和偏壓考慮。板厚應加厚,并雙層配筋。

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2建筑結構設計的規范
  完成整體參數的正確設定,計算開始以前,設計人員首先要根據新規范的具體規定和軟件手冊對參數意義的描述,以及工程的實際情況,對軟件初始參數和特殊構件進行正確設置。但有幾個參數是關系到整體計算結果的,必須首先確定其合理取值,才能保證后續計算結果的正確性。這些參數包括振型組合數、最大地震力作用方向和結構基本周期等,在計算前很難估計,需要經過試算才能得到。   

  振型組合數是軟件在做抗震計算時考慮振型的數量。該值取值太小不能正確反映模型應當考慮的振型數量,使計算結果失真;取值太大,不僅浪費時間,還可能使計算結果發生畸變。《高層建筑混凝土結構技術規程》5.1.13-2條規定,抗震計算時,宜考慮平扭藕聯計算結構的扭轉效應,振型數不宜小于15,對多塔結構的振型數不應小于塔樓的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%。

  一般而言,振型數的多少于結構層數及結構自由度有關,當結構層數較多或結構層剛度突變較大時,振型數應當取得多些,如有彈性節點、多塔樓、轉換層等結構形式。振型組合數是否取值合理,可以看軟件計算書中的x,y向的有效質量系數是否大于0.9。

  具體操作是,首先根據工程實際情況及設計經驗預設一個振型數計算后考察有效質量系數是否大于0.9,若小于0.9,可逐步加大振型個數,直到x,y兩個方向的有效質量系數都大于0.9為止。必須指出的是,結構的振型組合數并不是越大越好,其最大值不能超過結構得總自由度數。例如對采用剛性板假定得單塔結構,考慮扭轉藕聯作用時,其振型不得超過結構層數的3倍。如果選取的振型組合數已經增加到結構層數的3倍,其有效質量系數仍不能滿足要求,也不能再增加振型數,而應認真分析原因,考慮結構方案是否合理。  

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3建筑結構設計的入門方法
  熟悉結構設計的任務和內容,如果你的職業規劃是結構設計,了解民用建筑結構設計的深度很重要,起碼要知道結構設計不同階段的不同設計內容,這樣可以做到有的放矢,心中有數。如果連起碼的設計內容都不是這里缺一點就是那里漏一點,想不被審圖辦打回來都難!

  扎實的結構理論基礎知識大學本科的材料力學、結構力學、混凝土設計原理、工程結構抗震設計、土力學與地基基礎等等這些和結構設計緊密相關的主干課程務必要重視。真正的高手一定是具備理論和實踐相結合的素質,但如果這些理論不過關的話何談理論與實踐相結合呢?很多學生在學校的時候總是覺得學校的課程枯燥無味,不知道學這些知識和實際的設計有什么樣的聯系。

  其實當你真正地涉足設計的時候卻往往發現:原來我們90%的設計總是可以從我們的大學課程中找到它的原型。我們很多學員都是在開始設計的過程中發現自己大學的主干課程學得不扎實然后惡補,與其亡羊補牢,不如未雨綢繆。如果你的職業規劃是結構設計,這些和結構設計緊密相關的主干課程務是一個必須跨過去的坎,任何抱著僥幸心理而又想做好結構設計的思

  PKPM建模及整體計算分析在中國做結構設計,僅僅只靠PKPM打天下不是萬能的,但不會PKPM是萬萬不能的!雖然它有很多暗箱操作,也有很多計算近似處理不合理的地方,比如連梁采用的是梁單元而不是殼單元,這會導致連梁與墻在邊界處的變形協調無法采用精確的有限元劃分。但是作為中國應用最廣泛、也最容易上手的結構設計軟件,至少在現階段就整體而言它仍然是實戰結構設計中最好的軟件。對新手而言,開始最大的障礙是不知道如何建立模型。

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4建筑結構設計的流程
  可靠度理論是分析結構安全性的一種有效手段。我國已頒布統一標準,要求結構設計規范按可靠度理論設計。70年代的我國混凝土結構、木結構和鋼結構設計規范分別采用不同的設計方法體系,在安全度的表達形式上互不相同,給設計或教學都造成不便,80年代用可靠度理論率先加以統一。但是,對規范采用可靠度理論,以及這一理論能否將各種結構的安全度都統一在同一體系中,專家們持不同意見:

  認為我國規范采用了先進的可靠度理論,用失效概率度量結構的可靠性,通過將抗力和作用效應相互獨立。將隨機過程化為隨機變量并以經驗為校準點,成功地將這一理論用于建筑結構設計規范中,這是我國規范先進性的一種表現。工程設計采用可靠度理論為國際標準組織(ISO)所提倡,是國際上大勢所趨;多次國際安全度會議也傾向于采納ISO提出的在設計規范中采用可靠度理論的原則。可靠度理論一樣重視經驗,可靠度取值用校準法確定。

  認為可靠度理論是分析和度量結構安全性的一種先進手段,但在應用上還有其局限性,理論本身也有一些方面未能突破,比如結構可靠度分析的三個約束條件:將抗力與作用效應分離,將隨機過程變為隨機變量,以及將截面承載力的安全指標β作為結構的可靠指標,隨著認識的發展都值得質疑。用概率可靠度理論需要進行大量數據統計,但不論荷載統計或抗力統計都還存在一些問題,規范安全度還需考慮將來可能出現的荷載變化。概率可靠度理論會有意或無意地簡化、忽略本應考慮但又無法用這一理論處理的因素,如一定程度的人為失誤以及社會。經濟因素等。

  可靠度理論強調三個正常,即正常設計、正常施工和正常使用,但正常和不正常有時不易界定。匆忙地將可靠度理論推廣于各種規范,會帶來一些不必要麻煩,比如地基基礎規范中,地基承載力強度的設計值竟比標準值還高,抗震設計規范中不得不引入調整系數。又如地下結構的荷載與其作用效應高度耦合,其不確定性遠大于荷載本身的不確定性、結構構件尺寸的不確定性。

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5建筑結構設計的方法
  結構在規定的時間(設計使用年限),在規定的條件下(正常設計、施工、使用、維修)必須保證完成預定的功能,這些功能包括:

  在正常施工和正常使用時,能承受可能出現的各種作用。并且在設計規定的偶然事件(如地震、爆炸)發生時及發生后,仍能保持必需的整體穩定性所謂整體穩定性。系指在偶然事件發生時及發生后,建筑結構僅產生局部的損壞而不致發生連續倒塌。

  在正常使用時具有良好的工作性能。如不產生影響使用的過大的變形或振幅,不發生足以讓使用者產生不安的過寬的裂縫。

  結構在正常維護條件應能在規定的設計使用年限滿足安全、實用性的要求。上述對結構安全性、適用性、耐久性的要求總稱為結構的可靠性。結構的可靠性的概率度量稱為結構的可靠度。也就是說,可靠度是指在規定的時間內和規定的條件下,結構完成預定功能的概率。

  結構的設計使用年限是指設計規定的結構或結構構件不需進行大修,即可按預定目的使用的時期,我國現行規范規定的設計使用年限應按表11-1采用。

  由此可見,我國通常的建筑結構設計的使用年限是50年。對于按照我國現行設計規范選用的可變作用及與時間有關的材料性能等取值而選用的時間參數則稱為設計基準期。它不等同于建筑結構的設計使用年限。《建筑結構可靠度設計統一標準》(gb50086-2001)規定的設計基準期為50年。相應的《建筑結構荷載規范》(gb50009-2001)所考慮的荷載統計參數都是按設計基準期為50年確定的,如設計時需采用其他設計基準期,則必須另行確定在設計基準期內最大荷載的概率分布及相應的統計參數。

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