建筑结构设计要点及计算模型调整

建筑结构设计要点及计算模型调整

摘要 对于建筑结构设计来说，其设计难度随着高度的增加更是倍增，而事实证明从概念设计以及计算模型角度出发将会使得结构受力和经济更合理。鉴于此，本文结合笔者从事工程设计实践经验，提出建筑结构设计应从概念设计出发来合理选取结构布置，同时对计算模型采取合理的调整，以使得结构更加合理。 关键词 建筑结构；结构设计；计算模型；模型调整 中图分类号tu3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）50-0169-02 1 结构破坏机制分析

1）对于框架结构来说，地震作用下首先在梁端产生朔性铰，消耗地震能量。随着强震作用，底层柱底弯矩增大，导致底层柱底最终出现朔性铰，结构进入失稳状态成为几何可变体系。在设计高层结构时，应保证底层柱的抗弯和抗剪强度，以有效地延迟底层柱朔性铰的出现，提高底层柱的延性。可采取的措施是：对梁固端弯矩进行适当调幅；框架梁的下部钢筋如不是计算需要和构造要求，以不伸入柱中或不完全锚固在柱中为好。通过人为方式对不同构件设置不同的安全等级；

2）对于剪力墙结构来说，鉴于剪力墙结构的刚度较大，重点设计其抗弯和抗剪强度。在设计剪力墙结构时，为了有效确保剪力墙结构不出现楼层破坏，剪力墙内竖向钢筋的配筋率不宜过小，避免

在大震作用下产生脆性破坏。水平分布筋直径不宜过小间距不宜过大，否则对混凝土起不到约束作用；竖向钢筋直径更不能太细间距不宜过大；对于墙厚大于160mm时，采取双层钢筋，而且水平筋应放在竖向筋的外侧。在剪力墙的端部以及墙与墙交叉处应该设置暗柱；同时尤其注意剪力墙的与楼板的连接；

3）对于框架-剪力墙结构来说，鉴于框架结构刚度比较小，为了有效确保结构有良好的延性和变形能力，即框架结构设计的重点在于延性，而剪力墙结构的刚度较大，设计中首先遇到的问题是强度设计，包括抗弯和抗剪强度设计，同时也要保证剪力墙有良好的延性。在设计中可采取的措施：剪力墙的数量应比所谓的合理数量要求高一些；平面布置剪力墙时，应采取相对集中和分散布置相结合的原则，要尽量使横向与纵向剪力墙连成整体构成十字形，t字形或l字形。这样既可省材料，又可增大结构的整体刚度和稳定性，同时还有利于抗扭。

2 建筑结构体系和结构布置分析 2.1 结构体系选取

对于建筑结构设计时，可选择的结构体系有框架结构、框架－剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构和巨型结构等。设计中选取何种结构，需经过方案比较，这主要比较建筑物的高度、用途、施工、条件以及经济等。如果拟建建筑物为宿舍，而且高度有比较高，则适宜选取剪力墙结构，这样便充分

结合居住建筑要求足够多隔墙的要求。当建筑物的底部需要设商店和大开间的门厅时，则适宜采用框支－剪力墙结构。 2.2 结构布置

在建筑体型和结构体系选定后，结构布置时结构设计的重要一环。结构布置应充分考虑到以下要求：结构单元内的结构平面布置尽量做到均匀对称；各抗侧力结构的刚度中心应力求靠近水平作用合力的作用线，以减少扭转影响；抗震结构体系宜为多道防地震的体系。抗震结构设计时宜少采用装配式钢筋混凝土结构作为抗侧力结构。笔者结合工程实践经验，总结了一些关于建筑结构布置的设计经验：

1）在建筑体型构思，平面布置和竖向设计阶段，建筑和结构设计人员一定要密切配合，相互取长补短，既要充分考虑到建筑物使用合理，造型美观，又要考虑到结构受力明确，结构设计经济合理，有利于抵抗水平作用和方便施工等。建筑物的体型对建筑结构的受力和材料消耗又极其重要的作用，在相同的基本风压作用下，采用圆形平面比采用正方形平面，风荷载可减小40%以上；

2）在建筑物竖向设计上，如能将顶部削成斜面，对抗风和抗震都有利的。另外，为了有效地减小结构自重，优先采用轻质隔墙。当建筑物需进行抗震设计时，其体型应尽量简单和规则。设计中应优先考虑通过调整平面形状和尺寸达到尽量采用不设防震缝的方案。当建筑物有较大的错层，应用防震缝将各部分分成规则，均匀

的独立结构单元。

2.3多道抗震防线设计原则

绝大多数地震都有前震和余震，这就要求设计时一定要考虑多道防线的问题。在结构平面设计时应有意识地加强某些竖向抗侧力结构。例如，在剪力墙结构中，将某几片剪力墙特别加强其抗剪抗弯能力。强震下，其它剪力墙虽已出现朔性铰，但加强了的这几片剪力墙仍然处于弹性阶段。又如在框架—剪力墙结构中，让框架承受更多较多的水平作用。另外，在每榀框架抗侧力结构中也有所侧重，设计时也应该有意识的对不同的结构构件给予不同的可靠度，而且在构件的抗弯抗剪设计中，不同的部位也应适当不同的安全度。例如，在剪力墙结构设计中，应让地震能量首先在弯曲变形中耗散掉，从而有效地避免了剪切破坏先于弯曲破坏，即钢筋混凝土剪力墙的底部抗剪可靠度一定要给够，应超过一般构件抗剪验算的可靠度。充分认识各种结构的破坏机制和其朔性铰出现的顺序，对考虑多道防线设计的原则是很有帮助的。 3 结构计算及模型调整

设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的工作，这项工作大多数要往返多次才能取得合理的结构模型。

1）初次建模时，结构构件尺寸及技术条件都是以设计经验和规范确定的，建模完成后便进行结构计算，在结构计算前处理部分，

特别要注意计算程序所要求输入的各项软件所需的参数，一类是技术参数，一类是条件参数。条件参数是工程本身在特定条件下所具有的；技术参数，主要是软件内部根据规范或设计常规所需要确定的，例如是否考虑p-δ效应，选cqc法，选取振型个数等； 2）在计算完成后，要检查层间位移是否满足规范要求，如不满足表明梁柱刚度过小，应加大梁柱尺寸或提高砼强度等级。另外建筑物的高宽比不得超过规范，如框架结构要求小于4。对于第一自振周期t1应是在将结构模型调整合理的情况，在返回重填重算，以求得接近实际的计算结果。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比，a级高度建筑不应大于0.9，这也是调整楼面刚度梁柱尺寸的依据； 3）其次要检查轴压比是否超规范，如超需调整柱尺寸以及混凝土等级。如柱纵向筋，是否超筋，有没有办法配筋，规范要求纵筋净距不大于200，同时又不得小于50，对角柱中柱最小配筋率如不满足同样要调整柱。再次，检查梁的计算结果信息：纵筋的超筋情况、配箍超筋情况，虽未超筋，但实际是否可配，梁纵向钢筋要放几排，每排根数，此两项是梁尺寸、砼强度等级调整的依据。 4 结论

本文结合笔者从事工程设计实践经验，提出建筑结构设计应从概念设计出发来合理选取结构布置，同时对计算模型采取合理的调整，以使得结构更加合理。

参考文献

[1]王顺卿.当前建筑结构设计中概念设计的应用[j].山西建筑，2006(6).

[2]赖运强.地下结构设计的荷载模型、方法的确定[j].中国高新技术企业，

2010(5).