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關鍵詞：混凝土結構；設計規(guī)范；混凝土保護層；鋼筋錨固

中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號：

引言

混凝土結構一直是我們最常用的結構，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）修訂反映我國近十年來混凝土結構學科的科研成果和工程建設中的新經驗，標志著我國混凝土結構的計算理論和設計水平有了新的提高與發(fā)展。

1、鋼筋的混凝土最小保護層厚度的調整

鑒于《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）中規(guī)定混凝土保護層最小厚度是指縱向受力鋼筋的外表面至混凝土表面的距離，除長期干燥或永久置于水中的混凝土構件外，其他環(huán)境下的構件并不能滿足設計使用年限內防止鋼筋嚴重銹蝕的耐久性要求，并且為防止混凝土構件中最外側箍筋和分布筋首先銹蝕并導致混凝土順筋開裂和剝落，對其保護層厚度的要求應該與主筋相同，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）從混凝土碳化、脫鈍和鋼筋銹蝕的耐久性角度綜合考慮，不再以縱向受力筋的外緣，而以最外層鋼筋（包括箍筋、構造筋、分布筋等）的外緣計算混凝土保護層厚度，規(guī)定混凝土保護層最小厚度是指鋼筋的外表面至混凝土表面的距離，很顯然，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）規(guī)定的混凝土保護層最小厚度既保護了縱向受力鋼筋，又保護了箍筋、分布筋，比《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）規(guī)定混凝土保護層最小厚度有所加大。對由縱向鋼筋和箍筋組成的梁、柱構件，混凝土保護層最小厚度的調整使正截面設計中截面有效高度 h0=h-as( 若僅布置一排鋼筋時，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）為 as=c+d縱/2，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）為 as=c+d箍+d縱/2，見圖 1）有所減少；對由縱向受力鋼筋和分布鋼筋組成板構件而言，新舊混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定的保護層厚度不變，不影響正截面設計中截面有效高度 h0=h-as。《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）除了修改對鋼筋的混凝土最小保護層厚度定義外，還對結構構件所處耐久性環(huán)境類別進行了劃分，對應環(huán)境等級修改，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）調整了混凝土最小保護層的最小厚度 c（mm），對一般情況下混凝土結構的保護層厚度稍有增加，而對惡劣環(huán)境下的保護層厚度則增幅較大。

2、鋼筋錨固和連接方式的改進

我國鋼筋強度不斷提高，結構形式的多樣性也使錨固條件有很大的變化，根據近幾年系統(tǒng)試驗研究及可靠度分析的結構并參考國外標準，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）提出 ιab即基本錨固長度，取代了原先的 ιa，從基本錨固長度的計算公式看，公式并沒有改變，但改變 ft取值，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）提出當混凝土強度等級高于C60時，ft按C60取值，而《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）則是當混凝土強度等級高于 C40 時，ft按 C40 取值。這主要是根據實驗研究表明，高強混凝土的錨固性能被低估，原先的最高強度等級取 C40 偏于保守，其實這也是為推廣高強度鋼筋，如果采用原先的公式計算，高強度鋼筋的基本錨固長度有些長。另外，《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）刪除《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）中錨固性能差的刻痕鋼絲，同時提出當混凝土保護層厚度不大于 5d 時，在鋼筋錨固長度范圍內配置構造鋼筋的要求。當不考慮錨固長度修正時，取相同直徑 d，采用《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）和《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算受拉鋼筋錨固長度。

3、鋼筋用量的分析

工程概況①：按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）計算，梁、柱、墻受力鋼筋采用 HRB400 級，梁、柱箍筋和墻中構造筋以及板中鋼筋均采用 HRB335 級。

工程概況②：按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算，梁、柱、墻受力鋼筋采用 HRB400 級，梁箍筋和構造筋、墻構造筋以及板中鋼筋均采用 HRB335 級。

工程概況③：按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算，梁、柱、墻受力鋼筋采用 HRB500 級，梁箍筋采用 HRB400 級，墻構造筋及板中鋼筋仍采用 HRB335 級。

通過中國建筑科學研究院研發(fā)的 PKPM 程序模擬計算，其計算結果如下：

3.1剪力墻結構

工況②與工況①比較：在鋼筋強度等級相同的條件下，按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算的鋼筋總用量（748.84t）比按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（747.83t）略有增加，比值為 1.001；其中梁箍筋（HRB335 級）的用量因規(guī)范修訂稿中受剪公式的改變有較明顯增加，梁中受力主筋（HRB400 級）的用量因《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）中裂縫寬度計算公式的改變有所減少；板和墻的鋼筋用量受最小配筋率控制，基本無變化。工況③與工況①比較：工況③仍按新修訂的《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算，但梁中箍筋改為 HRB400 級，梁、板和墻中的受力主筋改為 HRB500 級。可以看出，鋼筋總用量（742.23t）比按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（747.83t）略有減少，比值為 0.993；其中梁箍筋用量僅略有增加，而梁中受力主筋的用量則減少明顯，梁中鋼用量合計減少約 5.6%；板和墻的鋼筋用量仍受最小配筋率控制，變化不大。工況③與工況②比較：工況③和工況②均按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算，只是工況③提高鋼筋強度等級，可看出兩種工況下鋼筋總用量基本相同，主要是因為板和墻的鋼筋用量受最小配筋率控制變化不大，而梁中箍筋和受力主筋用量則有明顯減少。

3.2框架結構

工況②與工況①比較：在鋼筋強度等級相同的條件下，按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算的鋼筋總用量（229.73t）比按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（231.13t）略有減少，比值為 0.994；其中梁箍筋（HRB335 級）的用量因規(guī)范修訂稿中受剪公式的改變有較明顯增加，而梁中受力主筋（HRB400 級）的用量因規(guī)范修訂稿中裂縫寬度計算公式的改變有所減少；板的鋼筋用量受最小配筋率控制，基本無變化；柱的鋼筋用量略有增加。工況③與工況①比較：工況③仍按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算，但梁和柱的受力主筋改為 HRB500 級。可以看出，鋼筋總用量（217.35t）比按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（231.13t）減少約 6%（比值為 0.940）；其中梁箍筋用量增加較明顯，而梁中受力主筋的用量則減少明顯，梁中鋼用量合計減少約10.9%（比值為 0.891）；板和柱的鋼筋用量仍受最小配筋率控制，變化不大。工況③與工況②比較：工況③和工況②均按《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）計算，只是工況③梁和柱的受力主筋改為 HRB500 級。可看出提高受力主筋強度等級后鋼筋總用量減少約 5.4%（工況③鋼筋總用量為 217.35t，工況②鋼筋總用量為 229.73t，比值為 0.946）。

結束語

在我國當前迅速發(fā)展的工程建設領域中，混凝土結構是我國工程建設中應用最廣泛的一種結構形式之一，全面修訂的混凝土結構設計規(guī)范在新材料應用、設計理論發(fā)展等方面有重大進步，對確保工程質量，促進我國鋼筋混凝土結構設計水平，進一步提高及混凝土結構學科的發(fā)展起到有力的推動作用。

參考文獻

[1] 混凝土結構設計規(guī)范.GB50010-2010[S].北京 : 中國建筑工業(yè)出版社，2011.

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關鍵詞：預應力混凝土筒倉結構設計計算

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

1. 預應力混凝土筒倉發(fā)展概況

筒倉結構作為貯存散料的構筑物，具有運行方式簡單、保護環(huán)境、節(jié)約用地、損耗少等優(yōu)點，因而它在煤炭、電力、港口、儲運等行業(yè)中得到了廣泛應用，隨著工程中要求配置的筒倉容積也隨之增大。當采用普通混凝土筒倉時，隨著倉壁直徑的增加，倉壁水平配筋量也越來越大，往往需要配置三排甚至四排鋼筋才能滿足設計要求，這大大增加了用鋼量。采用預應力技術建造大型或特大型圓形筒倉，能解決普通混凝土結構鋼筋用量較多的問題，而且較容易實現(xiàn)筒倉結構的承載力和抗裂要求，具有很好的經濟效果。預應力技術運用在大直徑圓形筒倉結構中，還可以減小貯料在倉壁內引起的拉應力，消除混凝土的開裂或者控制裂縫開展大小，避免因裂縫過大而引起鋼筋銹蝕，降低筒倉結構的安全性及耐久性等缺陷。因此采用預應力混凝土筒倉必將是未來筒倉結構的發(fā)展趨勢。

2. 預應力混凝土筒倉設計計算原則及步驟

2.1 主要采用的規(guī)范

《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范GB50077-2003》、《混凝土結構設計規(guī)范 GB 50010-2010》、《無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程 JGJ92-2004》及《火力發(fā)電廠土建結構設計技術規(guī)程 DL 5022-2012》。

2.2 設計步驟

1). 根據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》中3.3.2條估算混凝土筒倉的壁厚；

2). 根據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》中1.0.3條及4.2.3條條判斷筒倉類型（深倉或淺倉）；

3). 依據判別的筒倉類型及《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》中4.2.2條~4.2.8條計算筒倉倉壁壓力；

4). 根據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》、《混凝土結構設計規(guī)范 GB 50010-2010》、《無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程 JGJ92-2004》進行非預應力鋼筋和預應力鋼筋配筋計算（主要由倉壁的裂縫來控制預應力鋼筋和非預應力鋼筋的配筋量），并驗算是否滿足《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》的構造要求。

3. 工程實例

3.1 工程概況

本工程某電廠兩座直徑為30m、單倉儲量為20000t的大直徑預應力筒倉，高為45.65m的鋼筋混凝土筒倉，倉壁壁厚為0.50m、混凝土倉壁儲料高度為30.650、漏斗中心錐高度7.00m，原煤質量密度為10.0kN/m3，內摩擦角取。倉壁厚度為500mm，采用C40混凝土。預應力筋采用1x7的鋼絞線，鋼絞線強度標準值fptk=1860N/mm2，鋼絞線強度設計值fpy=1320N/mm2，其性能應符合行業(yè)標準《無粘結預應力鋼絞線》(JG161-2004)的規(guī)定。錨具采用OVM15-n群錨體系對應的錨具，采用無粘結預應力技術。普通鋼筋采用三級鋼（HRB400）。據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》中3.3.2條對倉壁的壁厚進行初步估算值為：,本工程的筒倉倉壁厚度暫取為。

3.2 筒倉設計原則

在預應力混凝土筒倉結構中，僅對環(huán)向施加預應力，貯料產生的環(huán)向拉力由普通鋼筋和預應力鋼絞線共同承擔。無粘結預應力混凝土筒倉按正常使用極限狀態(tài)的驗算。根據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范GB50077-2003》5.1.5條第3款，本筒倉最大裂縫寬度的允許值為0.2mm。根據《火力發(fā)電廠土建結構設計技術規(guī)程DL5022-2012》條文7.4.12條第一款規(guī)定：倉壁可采用后張法無粘結預應力或有粘結預應力，預應力強度比宜取0.7，不宜超過0.75，且非預應力鋼筋的配筋率不應小于全截面的0.4％。

3.3 筒倉內力計算

3.3.1 倉壁內力計算

由知該筒倉為淺倉。據據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》中4.2.6條知筒倉貯料頂面或者貯料重心以下距離處，作用于倉壁單位面積上的水平壓力：

，其中、，故，則倉壁環(huán)向拉力。

考慮環(huán)境溫度作用時，據據據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》中4.1.1條，直徑30m的筒倉可按其最大環(huán)向拉力的6%計算。因此考慮溫度應力時，取。

3.3.2 估算非預應力鋼筋及預應力鋼筋截面面積

取筒倉倉壁根部1m寬倉壁內力作為計算單元，進行無粘結預應力鋼筋的截面面積估算，計算公式可以按下式：

根據算得的1m寬筒倉側壁內預應力鋼絞線的截面面積為1218.2mm2，筒倉側壁底部取預應力鋼絞線為1x7，預應力鋼絞線截面面積為。據《后張法預應力混凝土設計手冊》中3.6節(jié)，預應力總損失近似估算值，則。

根據《火力發(fā)電廠土建結構設計技術規(guī)程DL 5022-2012》條文7.4.12條第一款規(guī)定：倉壁可采用后張法無粘結預應力或有粘結預應力，預應力強度比宜取0.7，不宜超過0.75，且非預應力鋼筋的配筋率不應小于全截面的0.4％。非預應力鋼筋的截面面積最小值為，取非預應力鋼筋配筋為22@150（）。

3.3.3 預應力混凝土筒倉倉壁裂縫計算

根據《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》、《混凝土結構設計規(guī)范 GB 50010-2010》、《無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程 JGJ92-2004》進行預應力混凝土筒倉倉壁裂縫計算。

預應力混凝土筒倉倉壁裂縫計算公式為： ，其中各參數(shù)取值如下：

；；

；，；

；

，取；

計算所得筒倉倉壁最大裂縫為0.022mm＜，滿足《鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范 GB50077-2003》5.1.5條第3款要求。預應力鋼絞線及非預應力鋼筋余量很大，可以通過減小預應力鋼絞線的截面面積及非預應力鋼筋的截面面筋進行優(yōu)化設計。

經優(yōu)化后的預應力鋼絞線及非預應力鋼筋的截面面筋取值為: 預應力鋼絞線為1x7@500，；非預應力鋼筋為18@150，，計算所得筒倉倉壁最大裂縫為。

4. 結論

通過對圓形預應力混凝土筒倉結構設計思路及計算方法的論述及分析，并結合工程實例，簡單的介紹了圓形預應力混凝土筒倉結構設計所需要遵循的設計規(guī)范，通過工程實例的優(yōu)化分析，圓形預應力混凝土筒倉結構的預應力鋼絞線及非預應力鋼筋的配筋面積主要是有筒倉的裂縫控制等級來決定。而且通過在混凝土筒倉結構中采用無粘結預應力技術，可以減小貯料在倉壁內引起的拉應力，消除混凝土的開裂或者控制裂縫開展大小，避免因裂縫過大而引起鋼筋銹蝕，降低筒倉結構的安全性及耐久性等缺陷。

參考文獻：

[1]. GB50077-2003.鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范[S].

[2]. GB50010-2010.混凝土結構設計規(guī)范[S].

[3]. JGJ 92-2004.無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程[S].

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在建筑結構設計過程中，其結構材料的選擇對結構整體性能也有重大影響，表1列出了結構材料性能對比。當前，設計人員在對房屋建筑進行設計時，應重視鋼結構的應用，其與傳統(tǒng)的結構相比，具有相當大的優(yōu)勢:①相比于混凝土以及磚石結構，鋼結構的力學性能更好，其能夠把建筑結構受力體系由平面發(fā)展至空間，增強建筑安全性能;②鋼結構更加輕盈，具有明顯的技術美、藝術美以及自然美;③鋼材料類型多樣，建筑手段與方法層出不窮，此兩者相結合來，有利于提高建筑施工進度，降低施工成本。綜上所述，鋼結構應用于房屋建筑中，不但能夠滿足人們對于建筑物耐用性、功能性以及安全性的要求，還能夠提高其經濟性與美觀性，符合建筑結構優(yōu)化的目標，十分值得推廣。

2房屋建筑結構優(yōu)化技術應用中需要注意的問題

2.1前期的參與

對于建筑施工項目而言，其前期的設計方案很大程度上直接決定了建筑施工質量和施工成本，但是不少建筑項目的前期方案確定時，并未進行結構設計的優(yōu)化，忽略了建筑結構的合理性以及經濟性，從而使得結構設計難度及成本在一定程度上被提高了。因此，對于設計人員而言，在建筑的前期設計中一定要重視優(yōu)化設計方案的融入，從而達到節(jié)約成本、提高質量的目的。

2.2細部優(yōu)化

當設計人員對建筑的結構進行優(yōu)化設計時，其不僅要關注整體設計，更要關注到基本構件的精細設計。例如:在對現(xiàn)澆板進行設計時，應重視其受力程度，避免產生拐角裂縫。當前，隨著科學技術的不斷發(fā)展，優(yōu)化設計的理論同計算機技術相結合，優(yōu)化設計也從工程實踐向著數(shù)學問題發(fā)展。因此，對于工程設計人員而言，其應全面掌握計算機技術的優(yōu)化設計，提高建筑設計的合理性和準確性。

3工程實例

3.1工程概況

下文主要分析了某住宅建筑的結構優(yōu)化設計，該住宅建筑地上32層，地下1層，結構形式為鋼結構框架剪力墻。根據該建筑項目的實際需求以及現(xiàn)場情況綜合分析之后，決定應用結構優(yōu)化設計，實現(xiàn)對傳統(tǒng)的結構設計模式的改進與創(chuàng)新。在優(yōu)化設計中，以計算機為輔助，實現(xiàn)了對整個工程的全局優(yōu)化。

3.2優(yōu)化設計規(guī)范

在對該建筑工程項目進行結構優(yōu)化設計時，設計人員嚴格地遵循有關結構設計的規(guī)范，針對結構設計中所存在的不足，如:安全性較差、要求過寬等，結合實際施工條件對其進行了優(yōu)化處理。

3.3前期參與

在本工程中，設計人員在工程的前期規(guī)劃中即結合了結構優(yōu)化設計，根據工程項目的實際需求與施工條件，對建筑結構形式進行了科學取舍，保證其施工可行性與經濟性。值得注意的是，在建筑前期規(guī)劃中，設計人員不應僅憑自身的經驗進行結構的優(yōu)化設計，否則容易出現(xiàn)對建筑結構體系受力情況把握不當?shù)默F(xiàn)象，直接導致建筑質量不過關，不利于后期的施工，容易造成建筑建設成本的大幅度增加。

3.4概念設計

在建筑項目的建設過程中，若是其結構布局方式不同，設計效果也大不相同。因此，在對房屋結構進行優(yōu)化設計時，應實現(xiàn)細部結構優(yōu)化和概念設計的有機結合，從而切實有效提高結構優(yōu)化設計效果。在本工程中，將建筑的概念設計作為了設計工作中的一大重點，貫穿于整個的設計過程之中。概念設計主要是對缺乏相應數(shù)值的細節(jié)進行處理，例如:地震設防烈度量化等情況，若是僅僅依靠相應的公式進行設計計算，得出的結果必然會和實際情況存在較大差異，而使用概念設計，則可將數(shù)值當作一種參考依據，實現(xiàn)對結構設計中細節(jié)的合理把握，提高結構優(yōu)化設計的質量。

3.5結構優(yōu)化設計的效益分析

在本工程中，優(yōu)化后方案同優(yōu)化前方案相比，更加科學合理;同時，其有效降低了施工成本，工程結束后，對整個工程造價進行計算，發(fā)現(xiàn)工程造價降低了26%。

4結語

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關鍵詞:建筑結構;優(yōu)化;應用

近年來，隨著我國人民的經濟水平不斷提升，人們對生活質量和居住環(huán)境的要去越來越高。開發(fā)商若要迎合人們對房屋的要求，通過加大房屋建筑設計及建設資金的投入是最直接的方法，然而這樣會導致建筑商無法獲取較高的經濟效益，因此選擇通過優(yōu)化技術來降低建筑建構設計的成本，達到提高經濟效益的目的。

1結構設計優(yōu)化

1．1結構設計優(yōu)化的概況

結構設計優(yōu)化，就是通過充分發(fā)揮房屋建筑材料本身的性能，以實現(xiàn)各個構件以及各個環(huán)節(jié)設計的相互配合，優(yōu)化結構設計，達到房屋建筑結構的優(yōu)化。結構設計優(yōu)化較之于傳統(tǒng)的結果設計，不僅具備傳統(tǒng)結構設計的安全性，而且將社會中所具有的價值學以及審美學完美的結合其中，不斷提高結構設計水平，促使房屋建筑的整體性協(xié)調發(fā)展。

1．2結構設計優(yōu)化的意義

結構設計優(yōu)化不僅仍具有傳統(tǒng)結構設計的安全性能，而且還具有審美實用的特點，降低了房屋建筑的建筑成本，協(xié)調房屋的整體性，并使其具有較高的經濟效益。結構設計優(yōu)化使得房屋建筑的設計方案、設計決策更為科學化，提高對于房屋價格的安全性能和抗震性能的要求，有效地使房屋建筑的安全實用、經濟美觀，提高房屋建筑結構的設計水平。

1．3結構設計優(yōu)化的實踐價值

降低房屋建筑工程成本，增強房屋建筑結構經濟性。房屋建筑的樓層的逐漸增高，其建筑墻體面積和柱體積也會隨之增加，同時也會增加各個建筑材料的使用，增加建筑成本。如若優(yōu)化房屋建筑結構設計，減少建筑材料的使用，節(jié)省建筑成本，節(jié)約用地，還能確保房屋建筑的安全性能以及抗震性能，提高房屋墻體的受力性能，增強房屋建筑結構的經濟性，滿足市場可持續(xù)發(fā)展的需求。

1．4結構設計優(yōu)化的要點

(1)協(xié)調房屋建筑結構設計。結構設計優(yōu)化需要建筑工程各個環(huán)節(jié)的相互協(xié)作，是一項較為復雜的工作。針對于房屋建筑結構設計，提高房屋的外觀，而結構設計是針對房屋建筑內在結構進行優(yōu)化合理的設計，二者相互結合，互相協(xié)作，以降低建筑造價，提高房屋的實用性和經濟效益，實現(xiàn)結構設計的合理化。

(2)遵循結構設計規(guī)范。結構設計優(yōu)化需要專業(yè)且經驗豐富的技術設計人員，在結構設計過程中遵循結構設計規(guī)范。然而，結構設計規(guī)范是面向所有的建筑工程，有些規(guī)范并不適用，也不具備較高的安全性。因此，在對房屋建筑結構進行結構設計時，在遵循結構設計規(guī)范的前提下，結合房屋建筑工程的實際情況，具體問題具體分析，做出正確的判斷，優(yōu)化房屋結構設計，提高結構設計質量以及經濟效益。

2結構設計優(yōu)化在房屋建筑結構設計中的應用

2．1結構設計優(yōu)化的前期準備

(1)建立房屋建筑安全監(jiān)管體系。現(xiàn)如今，建筑項目監(jiān)管雖有些改善，對建筑項目監(jiān)管力度不夠，容易引發(fā)質量安全事故。房屋建筑結構設計在進行方案施工時，應加強對于房屋建筑工程的監(jiān)管，確保施工的安全以及建筑質量，防止重大事故的發(fā)生。因此，加強房屋建筑工程的質量安全監(jiān)管，加大監(jiān)管力度，做到靈活運用，重點勘察，建立起監(jiān)管范圍廣、高水平的質量安全監(jiān)管，為結構設計優(yōu)化在房屋建筑結構設計中的應用做好前期準備，確保結構設計的安全進行。

(2)加強監(jiān)管工作。專業(yè)水平的提高、專業(yè)化的加強，使得質量安全監(jiān)管既注重房屋建筑施工現(xiàn)場，又注重房屋建筑工程的整體，監(jiān)管的程序嚴謹，對每個階段進行質量安全監(jiān)管，使質量安全事故的發(fā)生率減小。加強對房屋建筑結構設計工程的質量安全監(jiān)管，規(guī)范建筑工程各單位的行為，對建筑工程的每一個環(huán)節(jié)都進行質量安全監(jiān)管，依照正規(guī)合理的程序進行建設，一切以“法”為準，使建筑工程各個單位擁有質量安全意識，擔起質量安全責任，嚴謹行事，嚴格遵守法律法規(guī)，保障建筑工程的安全穩(wěn)定，為結構優(yōu)化設計的實施打下良好的基礎。

(3)合理制定結構設計方案。一個結構設計方案的選擇，直接影響著房屋建筑的工程進行。設計人員在對房屋建筑進行結構設計時，應充分考慮結構的合理性和可行性，對房屋建筑進行實體調查檢測，依據建筑物的結果特點設計合理的結構形式，使其結構設計優(yōu)化達到最佳效果，最終使房屋施工達到安全且合理的效果。

2．2結構設計優(yōu)化的應用

(1)與土地用地的聯(lián)系。建筑工程的實施，少不了占用的土地面積，總建筑面積就是各層建筑面積的總和，而房屋樓層層數(shù)的增加，就會相對減少房屋的占地面積，增加房屋建筑的高度以及房屋之間的間距，因此，土地用地并不隨著房屋建筑的高度增加而減少，構不成反比關系。結構設計優(yōu)化可以在房屋的實際情況上，優(yōu)化結構設計，最大限度的擴寬房屋空間，提高房屋的實用性和整體協(xié)調，滿足人民對于房屋結構的需求。

(2)與工程成本的聯(lián)系。結構設計優(yōu)化的實施，有效地降低房屋建筑的過程成本。因房屋建筑的總建筑面積的擴大，建筑高度的增加，土地占用面積相對較小。結構設計優(yōu)化技術充分利用施工材料的性能，合理協(xié)調房屋建筑內部結構的各個單元間，不僅確保了房屋建筑的適用性和美觀度，而且節(jié)省了施工成本，提升了建筑結構的經濟性能。

(3)概念設計結合細部結構設計優(yōu)化。將概念設計應用于沒有確切數(shù)據的結構設計中，將數(shù)值作為輔助和參考，并在設計工程中靈活運用結構設計優(yōu)化技術，注重細部的結構設計優(yōu)化，以及房屋建筑地基的設計，優(yōu)化房屋建筑結構。將概念設計與細部結構設計優(yōu)化相結合，確保房屋建筑結構設計的安全適用，從而取得最大的經濟效益。

(4)計算機技術的應用。隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術在人們的生活和工作中得到普遍運用，計算機能夠解決很多人力難以計算和解決的問題，目前幾乎各行各業(yè)都離不開計算機技術的應用。由于計算機技術的高效性和準確性，在房屋建筑結構設計中運用計算機技術能夠有效實現(xiàn)優(yōu)化作用。人力難以計算和統(tǒng)計的數(shù)據，計算機可以利用相應的軟件和應用進行分析，并快速給出優(yōu)化結果。同時計算機還可以起到模擬作用，讓設計人員及造價人員能夠更直觀的了解到技術優(yōu)化的作用。

3結束語

綜上所述，隨著人們經濟水平的提升，人們對房子的要求不僅體現(xiàn)在質量上，其還注重房子的美觀。建筑商為了能夠在不影響經濟效益的前提下，打造出符合人們需求的建筑工程，需要注重建筑結構設計的技術優(yōu)化。通過上述分析可知，建筑商級設計人員首先要明確技術優(yōu)化的作用及理念，通過前期設計優(yōu)化、計算機應用、結構細部優(yōu)化等方式，實現(xiàn)建筑造價的降低。

作者:胡雪蓮 單位:重慶市市政設計研究院

參考文獻:

［1］李能能，董斌．房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術應用探討［J］．建筑設計管理，2013(12):73－75．

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關鍵詞：地鐵車站；結構設計分析；有限元計算

一、工程概述

某地鐵工程全線共設車站22座，本車站位于城市主干道，為地下兩層島式站臺車站，車站主體基坑深約16.44～17.54m，基坑寬19.6～23.1m，頂板覆土厚約3.2m。周邊有住宅以及辦公樓等建筑。

二、地質概況

本站周邊地形開闊，稍有起伏。基坑開挖地層從上至下依次為：雜填土，層厚為0.60～10.40m；粉質粘土，層厚為1.20～11.40m；圓礫，層厚為0.20～3.90m；強風化板巖，層厚為1.30～13.50m；中等風化板巖，層厚為3.00～24.60m。本站地質剖面見圖1，各土層的物理參數(shù)和巖土物理力學指標建議值見表1。

圖1 地鐵車站地質剖面圖

表1 各土、巖層物理力學指標參數(shù)建議值

三、結構設計與施工方法

本車站主體采用明挖法施工，明挖法施工具有施工安全，施工質量容易保證，施工作業(yè)面開闊，有利于提高工效，縮短工期等優(yōu)點，但施工期間對地面交通影響較大。主要結構尺寸的擬定是在滿足建筑限界、結構強度、防水要求，考慮施工誤差，結構變形等因素，根據地質和水文資料、車站埋深、結構類型、施工方法等條件經過計算確定（見表2）。本車站為地下兩層單柱雙跨鋼筋混凝土箱型結構。

表2 車站主體內部結構尺寸表

四、結構合理性優(yōu)化分析研究

車站主體結構計算按底板支承在彈性地基上的平面閉合框架結構進行內力分析。車站采用全包防水，車站主體回筑完成后，在車站頂板位置地下連續(xù)墻上設抗浮壓頂梁。圍護結構與車站邊墻間僅有壓力傳遞。采用有限元軟件SAP2000軟件計算。結構計算按永久荷載、可變荷載和偶然荷載的各種組合進行。根據本站工程地質和水文地質的特點，考慮施工階段、使用階段進行計算分析。

標準斷面使用階段計算圖式及荷載圖（見圖2）。

圖2 主體結構標準斷面使用階段計算簡圖

4.1車站結構標準段荷載準永久組合計算內力結果圖（見圖3和圖4）

圖3 車站彎矩、剪力包絡圖

圖4 車站軸力包絡圖

4.2車站結構標準段荷載準永久組合計算內力值表（見表3）

表3 準永久組合計算內力值表

五、結論

根據車站結構荷載不同組合計算內力值，各構件根據基本組合的計算內力值進行承載能力（即強度）配筋計算，根據準永久組合的計算內力值進行裂縫寬度控制配筋計算，構件實際配筋按二者的較大值選筋。

計算結果表明，車站結構構件主要按照控制裂縫寬度要求進行配筋。本車站各構件配筋率基本上控制在經濟配筋率范圍內，構件尺寸是合理、經濟的。地震力、人防荷載對地下結構絕大部分構件和位置為非控制因素，僅需按抗震、人防設防要求，進行構造措施處理。

參考文獻：

[1]關寶樹 隧道工程設計要點集[M]北京：人民交通出版社，2003.

[2]GB50157-2003 地鐵設計規(guī)范[S]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003

[3]GB50010-2010 混凝土結構設計規(guī)范[S]北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

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關鍵詞 鋼結構設計原理 橋梁與渡河工程 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.02.048

隨著鋼橋和組合結構橋梁建設的不斷增加，設計和施工單位急需大批熟練掌握橋梁鋼結構設計和施工知識的專業(yè)人才。由于過去橋梁與渡河工程專業(yè)的本科階段鋼結構教學內容及教材側重點與工業(yè)民用建筑專業(yè)無異，剛畢業(yè)的橋梁與渡河工程專業(yè)的大學生很難適應橋梁鋼結構方面的工作，導致橋梁鋼結構專業(yè)人才短缺、質量不高。一方面，鋼橋和組合結構橋梁有著巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌鲂枨螅硪环矫妫瑯蛄号c渡河工程專業(yè)鋼結構人才短缺，二者的矛盾造成了該領域就業(yè)空間廣闊，并且在今后一個相當長的時期內該空間還將不斷擴展。①為了滿足社會對鋼橋和組合結構橋梁人才的需求，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結構設計原理”課程在教學內容、教學方法及考核方式方面也在不斷進行改革。

1 教學內容

1.1 教材

目前，國內已有的《鋼結構設計原理》教材，大多基于《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）②編寫，適合工業(yè)民用建筑專業(yè)的本科生進行學習。涉及公路橋涵、鐵路橋梁的鋼結構設計規(guī)范的《鋼結構設計原理》教材極少，以至于橋梁與渡河工程專業(yè)的學生學習此類③④教材后，無法直接應用于鋼橋和組合結構橋梁的鋼結構構造與結構設計中。針對上述問題，我校橋梁與渡河工程專業(yè)“鋼結構設計原理”課程，選用東南大學葉見曙教授編寫的“結構設計原理”⑤第三版第四篇――鋼結構。該書結合我國公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范、鋼-混凝土組合橋梁設計規(guī)范進行編寫，較好地解決了教材脫離規(guī)范的問題。此外，結合鋼橋、組合結構橋梁參考書籍，在授課過程中緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結構構件的設計原理進行講解，使學生工作后，能夠做到學以致用，更快適應工作。

1.2 側重點

橋梁與渡河工程專業(yè)學生在進行“鋼結構設計原理”課程的學習之前，材料力學、結構力學、建筑材料等專業(yè)基礎課都已經進行了系統(tǒng)的學習。在“鋼結構設計原理”課程的教學過程中，涉及到這部分的內容適當從簡講授，而增加更多針對橋梁鋼結構的內容。例如在材料性能方面，將講解的重點放在橋梁鋼結構用鋼材、高強鋼絞線、橋梁鋼結構用新材料如耐候鋼、耐高溫鋼材等材料的性能方面，讓學生了解現(xiàn)有橋梁用鋼的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢；結合這些材料在實際工程中的應用圖片，提高學生的學習興趣；在橋梁鋼結構應用中，適當介紹索設計的內容，例如鋼梁橋中的體外預應力索、斜拉橋中的拉索、懸索橋中的纜索等，以有助于學生學習后續(xù)的鋼橋和組合結構橋梁課程，列出主要的參考文獻，供學生在課余時間有選擇地學習；橋梁鋼結構尤其是鐵路橋，由于受到動荷載的影響，鋼結構焊接的疲勞問題不容忽視，在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結構設計原理課程中必須補充疲勞設計的相應內容。為拓展學生的就業(yè)面，在課程講授過程中適當增加工業(yè)民用建筑用鋼結構設計原理的知識，對其所用規(guī)范進行介紹，拓寬學生的知識面。

2 教學方法

橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結構設計原理課程教學，應該既注重基本知識的傳授，同時不斷啟發(fā)學生，調動他們學習的積極性和主觀能動性，逐步培養(yǎng)出發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、分析問題、最終解決問題的能力。通過對這種學習方法的傳授，使學生既能掌握書本知識，又能不斷創(chuàng)新進取，極大提高學生的學習積極性。

2.1 理論教學

針對學生對圖片或視頻信息的興趣濃厚，對單純的數(shù)字或者文字興味索然的現(xiàn)實情況，對抽象的理論問題，用動畫或搜集實際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式播放給學生，讓學生以娛樂的方式掌握知識。例如，鋼結構的連接和破壞問題，每一項鋼結構的破壞或失穩(wěn)現(xiàn)象都通過圖片展現(xiàn)，引導學生思考這些現(xiàn)象背后的機理問題，誘發(fā)學生的興趣，從而引出該節(jié)課程教授的重點，改善課堂教學的效果；同時，圖片或視頻的應用，還能加深學生對基本知識與基本原理的感性認識。

但對于計算原理和公式，一定要用板書演示其推導過程，讓學生的思路緊隨教師的演示，充分利用課堂時間，消化計算原理，提高教學效率。在計算理論講解完成后，結合工程應用，介紹實際橋梁鋼結構的細部處理及節(jié)點構造措施，讓學生做到理論與實際相結合，掌握工程中處理具體問題的方法。

采用習題課、討論課的方式，對學生作業(yè)過程中存在的問題進行深入剖析，點評解題過程中的易錯點和答題錯誤的原因。在講解和討論的過程中，幫助學生理清解題思路，規(guī)范解題步驟，總結解題技巧，提高答題的正確率，同時培養(yǎng)學生嚴謹、認真、細致的工作作風。

2.2 現(xiàn)場教學

在橋梁與渡河工程專業(yè)的鋼結構設計原理課程講授過程中，多媒體、板書等多種手段是課堂教學的主要方法，但對于鋼結構設計原理課程來說，僅有課堂教學是遠遠不夠的。因為盡管有多媒體作為教學工具，但畢竟還是圖片或短暫影片，學生難以形成一個完整的鋼結構的概念，對鋼結構的感性認識依舊不夠具體深刻。在鋼結構設計原理課程的理論教學學習期間或結束后，充分利用學校周圍已建或在建鋼橋與組合結構橋梁，進行現(xiàn)場參觀、學習，便于理論知識與實際應用“接軌”，有選擇性地帶學生深入施工現(xiàn)場，進行教學實踐很有必要。在進入現(xiàn)場之前，負責鋼結構設計原理課程的教師，需要事先向學生講解工地現(xiàn)場實踐中所涉及的系統(tǒng)知識。安排好班級分組與帶隊教師，特別強調實習過程中的安全問題與組織紀律問題。在施工現(xiàn)場，讓學生進一步認識真實的螺栓、焊縫、縱向和橫向的加勁肋，辨別現(xiàn)實構件中的受拉構件、受壓構件、受彎構件或壓彎構件、拉彎構件，觀察構件的現(xiàn)場連接拼裝。請施工單位負責人講解施工現(xiàn)場鋼結構的基本概況，采用的施工方法，施工組織設計，施工質量控制要點，安全保障措施，施工過程中遇到的各種困難，出現(xiàn)的問題及解決的方案等。現(xiàn)場教學過程中，提醒學生注意觀察，認真聆聽講解，將書本上的圖紙和現(xiàn)場的實體結構充分比對，加深對書本知識的理解。同時，結合工程技術人員的講解，學習工程中處理具體問題的方法，真正達到現(xiàn)場教學的目的。

2.3 實踐教學

實踐教學分為實驗教學和課程設計兩部分。學生在鋼結構設計原理課程學習過程中，如果對某個問題有進一步研究的興趣，可以通過參與大學生創(chuàng)新實驗項目，提出自己的研究課題。設計實驗方案，動手制作鋼結構實驗模型，通過實驗結果驗證自己的想法或發(fā)現(xiàn)自己提出的方案的不足，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，培養(yǎng)學生的動手能力，同時也可為今后的學習和工作提供寶貴的經驗。課程設計，有助于幫助學生系統(tǒng)地應用理論課程學習到的知識，做到學以致用。但以往的課程設計都是在理論課講授完畢后進行，設計效果不佳。為了改善課程設計效果，打破理論教學與課程設計的嚴格界限，將理論教學與課程設計同步進行。⑥在鋼結構設計原理課程開始上課之時，就給定課程設計題目，隨著授課進度的深入，讓學生以長期大作業(yè)的方式分步驟完成。這樣，在理論授課過程中，學生隨時可以針對課程設計的內容進行提問，并能得到及時解答，課程設計周學生只需整理計算書、繪制圖紙。這樣，學生有充足的時間掌握鋼結構設計原理的各項設計環(huán)節(jié)內容，遇到問題能夠及時得到解決。

3 考核方式

在對鋼結構設計原理課程的教學成果進行考核時，如果僅僅通過期中、期末的考試結果來評價學生的學習情況，顯然將會是不全面的，也是不準確的。在鋼結構設計原理的教學過程中，采用多種考核形式，例如隨堂測驗，課堂提問，組織學生進行小組討論或者針對鋼結構設計中存在的某一問題，讓學生提交研究報告等方式進行考核。對學生的日常測驗，也可以采用口試和筆試相結合的形式，或者把一次測驗拆分為多次小的測驗，這將有助于更加全面地評價學生的學習情況，降低一次考試所帶來的偶然性。傳統(tǒng)的考試方法大多偏重對知識的記憶，形式單一，難以客觀、全面地評價教學效果，也難以調動學生自主學習的積極性。橋梁與渡河工程的鋼結構設計原理課程考試，借鑒國家一級注冊結構工程師的考試模式，在考卷中，可能涉及到的全部公式均給出，避免學生死記硬背。此外，可考慮“半開卷”考試，允許學生將自己認為重要的內容事先書寫在一張A4紙上，考試時允許查看，考后隨試卷上交。這樣，學生對自己認為的重點進行總結，通過總結內容的實用性，可反映學生對課程重點的把控。

4 結語

針對橋梁與渡河工程專業(yè)學生鋼結構設計原理課程學習中存在的問題，從教學內容、教學方法和考核方式三個方面，提出了一系列的改革措施。

（1）選用《結構設計原理》教材，并結合鋼橋和組合結構橋梁相關參考書籍，已學過的內容適當從簡講授，緊緊圍繞橋梁專業(yè)用鋼結構構件的設計原理進行講解。（2）對抽象的理論問題，用動畫或搜集實際工程中的圖片，以幻燈片或視頻形式進行播放；但對于計算原理和公式，一定用板書演示推導過程；采用習題課、討論課的方式，點評解題過程中的易錯點，總結解題技巧。（3）在理論課學習期間，充分利用學校周圍已建或在建鋼與組合結構橋梁，進行現(xiàn)場參觀、學習。（4）理論教學與課程設計同步進行，進行大學生創(chuàng)新實驗。（5）考核中，借鑒國家一級注冊結構工程師的考試模式，給出考卷中可能涉及到的全部公式；也可考慮“半開卷”考試。

注釋

① 蘇慶田，吳沖.鋼與組合結構橋梁課程教學改革探討[J].高等建筑教育，2013.22（4）：37-40.

② 鋼結構設計規(guī)范[S].GB50017-2003.

③ 陳紹蕃.鋼結構[M].北京：中國建筑出版社，2003.

④ 彭偉.鋼結構設計原理[M].成都：西南交通大學出版社，2004.

篇7

論文摘要：文章針對人防設計的平戰(zhàn)結合問題，從人防荷載的確定、荷載組合和內力分析及構造要求等方面介紹了人防結構的設計要點。在防空地下室結構設計中也經常會遇到防空地下室的平戰(zhàn)轉換設計問題，協(xié)調好防空地下室在平戰(zhàn)兩種狀態(tài)下的不同使用要求，已成為結構設計中的一個重要課題。

中圖分類號：TU927文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）18-0029-02

人防工程是戰(zhàn)時防空、保障人民生命安全的重要措施，隨著城市的發(fā)展，人防工程的建設越來越引起人們的重視。防空地下室是人防工程的重要組成部分。與其它類型人防工程一樣，它具有國家規(guī)定的防護能力和各項戰(zhàn)時防空功能，是實施人民防空最重要的物質基礎。如何設計好人防工程，使人防工程在戰(zhàn)時能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，這就要求我們設計人員深刻理解并嚴格執(zhí)行《人民防空地下室設計規(guī)范》（GB50038-94），并以此為依據進行人防工程的設計工作，而且要求建筑結構設計人員對于結構物在核爆動荷載作用下的作用機理及對結構的反應比較了解。根據《人民防空工程設計規(guī)范》（GB50225-95）及《人民防空地下室設計規(guī)范》（GB50038-94），結合已設計建成的大量人防工程，現(xiàn)將防空地下室設計中常見的問題進行分析和探討。

一、人防結構設計的特點及原則

（一）人防結構設計的特點

1．人防地下室水平荷載作用及變形特征。（1）風荷載計算均扣除地下室的高度。地下室是否約束、約束的程度與風荷載計算無關。（2）設計設定地下室部分的基本風壓為零；在地上部分的風荷載計算中，自動扣除地下室部分的高度，地下室頂板作為風壓高度變化系數(shù)的起算點。結構在地震作用下的反應受地下室外的回填土約束程度的影響。（3）由地下室質量產生的地震力，主要被室外的回填土吸收。

2．人防地下室豎向荷載作用及變形特征。對于一般結構而言，地下室外的回填土約束對豎向荷載作用幾乎沒有影響。當?shù)叵率页霈F(xiàn)懸挑結構，則地下室外的回填土約束對豎向荷載作用有一定影響。所以，地下室不應有懸挑結構。首選地下室與上部結構整體分析。因為豎向變形的協(xié)調是非常重要的。當?shù)叵率殷w量、面積很大時，與上部結構所占面積差異太大，如超大地下室、底盤等，此時可以根據上部結構的底面積取外伸2～3跨作為地下室，并與上部結構共同分析。

（二）人防結構設計的原則

人防工程依據其對沖擊波的防御能力可分為四個抗力等級：6級、5級、B4級和4級。其中4級防御能力最強，等級最高。B4級僅次于4級。按照人防工程“長期堅持、平戰(zhàn)結合、全面規(guī)劃、重點建設”的建設方針，必須使結構設計做到安全可靠。設計荷載應全面考慮動荷載以及土體作用力、水壓力、結構自重靜荷載及地震荷載的作用，人防工程抗力等級是按照抗核爆炸沖擊波超壓的大小來劃分的。人防工程除戰(zhàn)時受到核爆炸和常規(guī)武器爆炸荷載作用外，在平時使用時，還會受到地震作用。隨著人防工程建設規(guī)模的日益擴大，人防工程結構安全性評價已成為亟待解決的重要問題。

二、人防結構工程設計內容與方法

（一）人防工程結構設計概況

某甲類防空地下室總建筑面積7350m2，局部配電房、水泵房、消防水池為非人防區(qū)，其余大部分為人防區(qū)。地下室人防區(qū)分設A、B、C、D共4個六級人防單元，人防單元A為912m2，人防單元B為1580m2，人防單元C為1450m2，人防單元D為1973m2，共計5915m2。本工程抗震設防烈度為7度，地震加速度為0.1g，采用框架剪力墻結構，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。地下室不考慮風荷載作用。地下室梁、板混凝土強度等級均為C30，柱混凝土強度等級按上部結構整體計算所得，采用C40混凝土。

（二）人防地下室底板設計

1．地下室底板人防荷載確定。本工程采用先張法高強預應力管樁，屬有樁基鋼筋混凝土底板，且為飽和土，底板人防荷載取值為25kNm2。

2．地下室底板反向荷載確定。依據建筑總平面布置圖及室外道路標高系統(tǒng)，本工程設計抗浮水位標高9.2米，即相對標高為-1.05米。底板標高-4.550，底板厚度為0.3米，計算水深3.8米。底板疏水層為100～200mm，以均厚150mm計算，底板自重0.3×25+0.15×20=10.5kNm2，計算反向荷載扣除底板自重為（1.35×38-10.5）1.35=30.5kNm2。

3．底板截面設計。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷載較大，本工程取底板厚度為300mm，保護層厚度50mm，可滿足底板承載力及裂縫寬度0.2mm的要求。最大水頭H為3.8米，底板厚h為0.3米，依據《高規(guī)》表12.1.9基礎防水混凝土的抗?jié)B等級確定辦法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板設計抗?jié)B等級為0.8MPa。底板設計采用PKPM結構設計軟件進行計算，考慮人防荷載、水浮力的反向荷載并扣除底板自重的倒樓蓋模型進行設計，反向荷載以恒載計算，底板自重為對結構有利恒載，取分項系數(shù)1.0，人防荷載為等效靜荷載，分項系數(shù)為1.0。

（三）人防地下室頂板設計

1．地下室頂板概況。頂板為小區(qū)花園，覆土700mm厚，設計恒載為14kNm2。小區(qū)內設有消防車道，消防車荷載按荷載規(guī)范取值，頂板人防等效靜荷載標準值為70KNm2。地下室車庫為6×8米，經與設備專業(yè)配合后，地下室凈高應不小于2.8米，即梁高最大為800mm。

2．頂板截面設計。頂板設計采用PKPM結構設計軟件進行計算，考慮人防荷載、覆土荷載，消防車荷載，活載等的單層樓蓋模型進行設計。有限制的梁高，按通常的做法無法滿足大跨度下的大荷載。采用降低底板標高以增加地下室層高為增大梁高拓展空間，這勢必增加地下室的開挖深度，增加工程造價。加大梁寬可以解決配筋率過大的問題，但又造成梁截面過大，形成典型的肥梁胖柱型結構，這也是結構經濟性要求所不容許的。最后經過研究采用框架梁端加掖的構造措施，梁中間高度為800，支座處高度為1100，這既解決了配筋率超限的問題，又滿足地下室凈高的要求，既節(jié)約了工程造價，又為各設備專業(yè)提供了足夠的空間，實現(xiàn)了工程的可行性。

3．嵌固及后澆帶設計。主樓部分地下室頂板作為上部結構的嵌固端，即要滿足人防荷載，覆土荷載及本層活荷載的要求，又要滿足本層結構的側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍的要求，所以在地下室頂板主樓部分的設計中，按主樓整體計算的結果進行截面設計。本工程總長度達到136.8米，總寬度為70.4米，如何解決溫度應力引起的收縮裂縫則是不容忽視的問題。傳統(tǒng)的做法，地下室頂板底板以30～40米的間距設置800寬的后澆帶，同時注意后澆帶避開坡道及人防口部，后澆帶在頂板覆土之前封閉，并加以養(yǎng)護。傳統(tǒng)的做法也是最有效的做法，經驗證明這種做法是防止超長結構溫度應力導致裂縫的最經濟的措施。

4．人防口部、人防隔墻及外墻的結構設計。地下室層高3.8米，口部大樣均可套用國標07FG04圖集，人防隔墻及外墻采用單向板模型計算，上部支座為簡支端，下部支座為固定端，人防隔墻按彈塑性模型計算.外墻按彈性模型計算，控制裂縫寬度0.2mm。在外墻施工中施工方反映出一個問題，主樓外側的柱與外墻整澆在一起，且主樓為小柱網，多為3米多的柱距，柱混凝土強度等級為C40，外墻混凝土強度等級為C30，施工中必然會造成外墻大部分都是C40的混凝土，大面積的高強度混凝土是必然造成大量的水化熱，容易產生大量的收縮裂縫。為解決這一問題，有兩種做法：一是外墻及柱都采用C30混凝土，通過柱軸壓比的等效換算加大主樓柱截面；二是外墻及柱都采用C30混凝土，柱截面不變。以柱兩側的250厚外墻作為柱截面的翼緣，可以看做是增大了柱截面。以500×500柱為例計算，C40混凝土強度設計值為18.91Nmm2，C30混凝土強度設計值為15.4Nmm2，500×500柱的兩側可增加翼緣面積為400×250，理論上這種做法是可行且安全的。最終決定施工中采用第二種做法，即不改變柱截面直接降低混凝土強度等級至C30。但由于剪力墻所增加的翼緣面積相對比例較小，無法達到等效軸壓比的要求，故剪力墻部分還是按C40混凝土施工。這種做法亦有其局限性，混凝土強度等級不宜相差大于10，柱截面面積不宜大于500×500。

篇8

關鍵詞:建筑框架結構;設計;措施

隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化,無論是工業(yè)建筑還是民用建筑,建筑框架結構設計作為現(xiàn)行比較常用的實際模式,已經廣泛應用在各類建筑中,在結構設計中遇到的各種難題也日益增多,因而作為一個結構設計者需要在遵循各種規(guī)范下大膽靈活地解決一些結構方案上的難點、重點。

一、建筑框架結構設計的說明

建筑框架結構設計是主要設計依據、抗震等級、人防等級、地基情況及承載力、防潮抗?jié)B做法、活荷載值、材料等級、施工中的注意事項,選用詳圖,通用詳圖或節(jié)點,以及施工圖中未畫而通過說明來表達的信息,如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3等。

第一,建筑結構類型及概況,建筑結構安全等級和設計使用年限,建筑抗震設防分類、抗震設防烈度(設計基本地震加速度及設計地震分組),場地類別和鋼筋混凝土結構抗震等級、地基基礎設計等級、砌體結構施工質量控制等級,基本雪壓和基本風壓,地面粗糙度,人防工程抗力等級等。

第二,設計±0.000標高所對應的絕對標高,持力層土層類型及承載力特征值,地下水類型及標高、防水設計水位和抗浮設計水位,地基液化,濕陷及其他不良地質作用,地基土凍結深度。

第三,設計活荷載值。

第四,混凝土結構的環(huán)境類別、材料等級、強度等級、材料性能(包括鋼材強屈比等性能指標)和施工質量的特別要求等。

第五,受力鋼筋混凝土保護層厚度,結構的統(tǒng)一做法和構造要求,現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程及標準圖選用,以及在施工圖中未畫出而通過說明來表達的信息。

第六,建筑物耐火等級、構件耐火等級。

第七,施工注意事項,如后澆帶設置、封閉時間及所用材料性能、施工程序、專業(yè)配合及施工質量驗收的特殊要求等。

二、建筑框架結構設計的原則與措施

第一,建筑框架結構設計原則。抗震驗算時不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛柔、柔性理論計算。抗震驗算時應特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時,盡量加剪力墻,可大大改善結構的抗震性能。框架結構應設計成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應加強垂直地震作用的設計,從震害分析,規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。

雨蓬不得從填充墻內出挑。大跨度雨蓬、陽臺等處梁應考慮抗扭。考慮抗扭時,扭矩為梁中心線處板的負彎距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等級宜相差一級;由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時,應驗算構件的最小配筋率;出屋面的樓電梯間不得采用磚混結構;框架結構中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑,但不能采用磚墻承重。應采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構造柱,層高較高時宜在門洞上方加圈梁。因樓電梯間位置較偏,梯井采用混凝土墻時剛度很大,其他地方不加剪力墻,對梯井和整體結構都十分不利;建筑長度宜滿足伸縮縫要求,否則應采取措施。

第二,建筑框架結構設計措施。在用PKPM軟件計算梁柱時,應盡量采用TAT或SATWE三維軟件。一是計算結果更接近實際受力狀態(tài),如地震力或風力是按抗側移剛度分配,而不是按框架的樓面從屬面積,還如從框架柱出挑的梁和從次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)發(fā)生下沉變形,內力重分布,從框架柱出挑的挑梁配筋將較大。二是快速方便,三維軟件整體計算,不必生成單榀框架,再人工歸并,可整樓歸并。三是TAT或SATWE還可以進行井式梁的計算,由于PKPM軟件計算梁時僅按矩形計算,而井式梁的斷面較小,有可能超筋,此時可取出彎距再按T型梁補充計算,不必直接加大梁高。在繪制施工圖時,較大直徑的鋼筋連接宜用機械連接取代焊接,造價相差不大,但機械連接可靠并易干檢查。機械連接接頭位置可任意,但一次截斷的鋼筋不大于50%,接頭位置應錯開70d。

三、多層鋼筋混凝土框架結構設計

多層鋼筋混凝土框架結構是一種由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結構。多層鋼筋混凝土框架結構設計文件與圖紙是最主要的依據之一,全面理解設計文件,并規(guī)范進程加以實施,是結構方案的主要工作。全面理解設計意圖和設計要求,看懂弄懂圖紙的每項內容,達到按圖紙施工的要求,對圖紙設計中存在的問題通過會審加以解決,對其遺誤交易糾正,是保證施工質量的前提,必須認真地組織與實施,該項工作由甲方或委托監(jiān)理工程師進行。

做好多層鋼筋混凝土框架結構技術交底,根據設計要求和施工隊的技術素質狀況對其不熟悉的施工工藝過程,經批準實施的新工藝、新材料、新結構等,必須認真進行技術交底。明確各項工藝參數(shù)指標、操作方法、質量要求和檢測辦法,并認真加以實施。

預制裝配式框架是指梁、柱、樓板均為預制,通過焊接拼裝連接成的多層鋼筋混凝土框架結構。其優(yōu)點是構件均為預制,可實現(xiàn)標準化、工廠化,機械生產。因此,施工速度快、效率高。但整體性較差,抗震能力弱,不宜在地震區(qū)應用。

現(xiàn)澆預制框架是指梁、柱、樓板均為預制,在預制構件吊裝就位后,對連接節(jié)點區(qū)澆筑混凝土,從而將粱、柱、樓板在連成整體多層鋼筋混凝土框架結構。現(xiàn)澆預制框架既具有較好的整體性和抗震能力,又可采用預制構件,減少現(xiàn)場澆筑混凝土的工作量。因此它兼有現(xiàn)澆式框架和裝配式框架的優(yōu)點。

以上幾點是筆者在工程設計中對框架結構設計的認識體會,希望能給各位同行在今后的工程設計中有些幫助,以提高工程設計的質量。

參考文獻:

1、GB50010-2002,混凝土結構設計規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社,2002.

2、GB50007-2002,建筑地基基礎設計規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社,2002.

篇9

關鍵詞：地下車站；下穿隧道；合建；結構設計

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A

一、工程概況

雪浪站為無錫地鐵1號線的第24座車站，雪浪站位于蠡湖大道東側綠化帶內，橫穿規(guī)劃震澤路，蠡湖大道路口東側地塊內現(xiàn)狀為破舊廠房、少量低矮民房，以及派出所辦公樓，此地塊規(guī)劃為商辦用地及商住用地；西南象限地塊目前為在建的科技產業(yè)園，西北角為江南大學校園。有效站臺區(qū)位于蠡湖大道與規(guī)劃震澤路路口東南象限地塊綠化帶內，為地下二層10m寬島式站臺車站，站前設單渡線，站后設交叉渡線與出入場線相接，并預留遠期正線南延的條件。

為了配合蠡湖大道快速化改造，路口遠期規(guī)劃為震澤路下穿蠡湖大道，雪浪站擬與震澤路下穿隧道合建，合建節(jié)點同步開挖施工，考慮震澤路下穿隧道施工時間等因素無法確定，故本站預留節(jié)點。

圖1無錫地鐵1號線雪浪站總平面布置圖

二、結構設計

（一）圍護結構設計

根據無錫地鐵基坑變形控制保護等級標準及本站周圍的環(huán)境條件，雪浪站基坑等級定為二級，車站采用地下連續(xù)墻作為圍護結構，與主體形成復合式側墻結構。

車站采用內支撐體系，震澤路下穿隧道處基坑開挖深度約15.58m，基坑寬度為20.3m，基坑沿豎向設四道撐，第一道為鋼筋混凝土支撐，其余為φ609（δ=16mm）鋼管支撐。鋼支撐的水平間距一般為3.5m，另加一道倒換支撐。為了減少支撐的受壓計算長度，在較寬基坑處支撐中部設鋼立柱，臨時立柱可采用鋼管或格構式鋼柱，在第一道混凝土支撐之間采用混凝土系桿連接，鋼支撐之間用型鋼連系桿與立柱拉結，同時作為相鄰支撐的豎向支點，立柱基礎可采用灌注樁基礎。

圖2圍護結構橫斷面布置圖

（二）內部結構設計

1.內部結構計算

（1）計算模型：

車站與下穿隧道合建結構頂、中板厚800mm，底板厚900mm，側墻厚700mm。

圖3橫斷面布置圖

圖4車站與下穿隧道計算模型

（2）使用階段分為兩個工況計算：自重＋超載＋活載工況及自重＋水反力工況。

（3）自重＋超載＋活載工況：頂板荷載為自重＋覆土荷載＋地面超載，站廳板荷載為自重＋設備荷載，底板荷載為底板自重＋列車運行等效靜載等。

（4）自重＋水反力工況：頂板荷載為自重＋覆土荷載，站廳板荷載為自重，底板荷載為底板自重＋底板下水浮力。

2.計算結果

車站標準斷面均為橫向單向受力體系，由于城市下穿隧道的合建，合建部分中板設置為雙向板，頂板

受力為車站方向縱向，即向下穿隧道端墻傳力的單向受力體系。下穿隧道與車站接口處下一層側墻實施，遠期下穿隧道施工時鑿除。經過計算，各層板及側墻的配筋率均滿足要求。

3.應注意的問題

通過上述對車站與下穿隧道合建結構進行三維空間計算分析，可以認為軌道交通車站與橫穿隧道的合建結構設計原則基本可按照常規(guī)車站設計實施，但在此類工程的結構設計過程中，應主要注意以下幾個方面：

（1）車站主體標準段均采用由于車站與下穿隧道連接，后期隧道與車站打通，站廳層側墻結構進行鑿除，車站站廳層不連續(xù)，故結構的抗浮會存在一定的問題，所以在結構設計中重視此部分結構的抗浮設計，在車站底板下設置抗拔樁，并考慮合建結構與兩側車站結構底板下適當設置工程樁以防止在今后的運營階段產生過大差異沉降。

（2）由于車站結構與隧道結構的沉降允許值是不一樣的，所以在車站外側與下穿隧道結合處設置變形縫以抵抗變形對結構的相互影響。

（3）雪浪站車站較震澤路下穿隧道實施得早，由于與下穿隧道打通時間無法確定，所以在兩側后期與下穿隧道連通處預留過梁及暗柱，站廳層側墻在車站實施期間施做，待下穿隧道與車站打通時進行鑿除，與車站連通。

（三）防水設計

結構防水設計應遵循"以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理"的原則。本站采用復合墻受力體系，防水采用全包防水，頂板外包采用單組分聚氨酯防水涂料，側墻和底板外包采預鋪式冷自粘防水卷材，合建結構和下穿隧道處變形縫采用中埋式鋼邊橡膠止水帶和外貼式止水帶、接水盒及聚硫嵌縫膠進行加強防水。

車站與震澤路下穿隧道合建，更需注意兩工程結構防水的相互銜接。在防水設計中，要求后期實施的下穿隧道頂板外包防水材料需與車站頂板外包防水采用一致，以能更好得處理先期實施節(jié)點與后期結構之間的防水搭接。

（四）車站上方市政管線的處理

由于合建處頂板埋深較淺，只有約1.55m左右，無法滿足市政管線的遷改，所以預留震澤路下穿隧道北側設計為頂板落低，以滿足震澤路橫跨蠡湖大道污水管及其他管線的穿越。

在雪浪站進行二期管線遷改時發(fā)現(xiàn)該處污水管遷改實施方案與原設計頂板落低段標高有沖突，由于當時中板已經施作完畢，考慮在滿足污水管頂管穿越頂板的前提下盡量減小頂板上的覆土厚度，以減小頂板上的荷載及結構的側墻受力，盡量使結構在縱向上保持較大的整體剛度。

由于該污水管埋深較大，根據車站工籌和管線回遷時間的協(xié)調，確定該污水管為后期頂管施工。為了避免頂管施工過程中管道破壞結構頂防水保護層，在管道投影范圍（2m寬）頂板上加厚混凝土保護層，并在保護層上再施作一層混凝土薄板。

圖5合建結構處北側預留管槽平面布置圖

圖6合建結構處北側預留管槽縱斷面布置圖

圖7合建結構處北側預留管槽橫斷面布置

（五）工程實施的細節(jié)設計

在結構設計時必須根據建筑及結構布置情況盡量預留現(xiàn)場施工條件，本工程頂板至站廳層結構為下穿隧道部分，根據隧道的布置設計，設置五道隔墻，隔墻將四塊隧道通道封閉，無法滿足施工現(xiàn)場的材料運輸、人員出入需要，所以在設計時應該考慮在隔墻內預留施工用門洞，以免對后期現(xiàn)場施工時造成不便。

圖8中板原結構設計平面布置圖

圖9中板調整結構設計平面布置圖

三、結語

當今各地城市的軌道交通工程已十分發(fā)達及密集，軌道交通與地塊結合、與其他項目合建將越來越多，雖然類似項目的設計不缺先例，但是如何處理軌道交通與其他項目合建工程之間的相互關系及設計亦尤為重要。本文通過以雪浪站與下穿隧道合建的結構設計為例，描述了在此類工程的結構設計中，必須充分考慮兩者之間的相互關系，需注意兩工程相互之間的排水、結構防水、結構穩(wěn)定性之間的影響，并應結合工程現(xiàn)場施工來考慮結構的設計，此外，車站與隧道設計進度需保持一致，至少應先滿足節(jié)點處施工的需求，并在施工過程中設計做好現(xiàn)場施工配合工作，以及時解決現(xiàn)場技術難題。希望通過以本文為例，能夠對以后類似的工程提供一點思路和借鑒。

參考文獻：

[1]JGJ120―99建筑基坑支護技術規(guī)程[S]．北京：中國建筑出版社,1999.

[2]DBJ08-61―97.上海市基坑工程設計規(guī)程[S].

篇10

ABSTRACT The main building structure design of coal mine of preparation plant is described in this paper.

關鍵詞：鋼結構選煤廠 主廠房 設計

KEYWORDSSteel structureCoal mine of preparation plantThe main building Design

中圖分類號：TU391 文獻標識碼： A

1、工程概況

本工程位于山西省大同市山陰縣，為某能源有限公司改擴建工程的主廠房，該選煤廠改擴建后設計生產能力后的設計生產能力2200萬噸／年。主廠房是煤炭行業(yè)選煤廠建筑的核心組成部分，其不但要滿足常規(guī)廠房建筑的房屋功能外，還必須滿足煤炭洗選工藝的使用要求，為大量的選煤設備提供可靠的支承，并保證結構的安全可靠和使用舒適度要求。

本項目主廠房概況：長度84.5m，寬度38m，檐口高度36.4m；上部主要有六個樓層：首層：地面主要是各類設備基礎如：各種泵、桶等設備基礎；二層主要設備有：刮板機、離心機等；三層主要設備是脫介篩、破碎機和高頻篩、浮選機等；四層主要設備是磁選機、旋流器和一條刮板機；五層主要設備原煤分級篩、加壓過濾機、主洗淺槽等；六層主要設備：塊煤再洗稀介磁選機、兩條刮板機及一條皮帶機頭。主廠房內帶一臺20t吊車，吊車跨度36.8m。主體結構為鋼框架結構，維護結構采用壓型鋼板+玻璃絲棉現(xiàn)場復合板。

該工程結構設計的主要問題在于：

（1）荷載類型多，選煤廠主廠房結構設計除要考慮常規(guī)建筑結構設計的荷載如：永久荷載、可變荷載、風荷載、雪荷載及地震作用外，還需考慮設備荷載及振動設備荷載對結構的影響及設備吊裝、檢修時的荷載等等。

（2）樓層高度大，建筑平面、立面均極不規(guī)則，荷載在平面上位置分布也極為不均勻。一般廠房層高5～7米，內部有大的挑空空間，挑空高度在十幾米到二十二米之間，少數(shù)抗風柱高達37m，中間無框架梁支撐。

2、設計荷載、結構設計與分析

該工程建筑抗震設防類別為標準設防類。按照該地區(qū)設防烈度7 度計算地震作用，抗震措施按照7 度考慮，鋼框架抗震等級為四級。設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組，特征周期0.55s。建筑結構安全等級為二級，結構的設計使用年限為50 年，建筑場地類別為Ⅲ類。地基基礎設計等級為丙級。

2.1、荷載類型及取值

在選煤廠主廠房結構設計時，除要考慮常規(guī)建筑結構設計的荷載如：永久荷載、可變荷載、風荷載、雪荷載及地震作用外，還需考慮常規(guī)設備荷載及振動設備荷載對結構的影響及設備吊裝、檢修時的荷載等。

根據《選煤廠建筑結構設計規(guī)范》（GB50583-2010）規(guī)定，選煤廠主廠房樓面可變荷載5.0KN/㎡，壓濾機附近及設備檢修荷載按10.0KN/㎡。提升孔周圍的梁，應按本層最大起重量作用在梁上產生的彎矩、剪力影響線的最大值進行計算，但框架計算時可不計入。

主廠房內的主要設備很多，且有些設備荷載很大，在重型設備區(qū)域內樓面均布可變荷載在計算中需扣除；在設備等效均布荷載小于4kN/m2的小型設備區(qū)域，按樓面可變荷載計算。

2.2結構設計

2.2.1結構布置原則

選煤廠主廠房結構布置應結合工藝設備，根據功能分區(qū)、環(huán)境條件、荷載分布、材料供應和制作、施工條件等因素，擇優(yōu)選擇結構體系和合理布置結構構件及支撐等抗側力構件，使廠房結構剛度盡量分布均勻和結構受力合理。由于工藝布置等條件限制，選煤廠主廠房的結構平面布置和豎向布置均不規(guī)則，荷載在平面上位置也分布不均勻，在平面上很難讓質量重心與結構的剛度重心一致或接近，結構豎向布置時也極不規(guī)則，有的位置設備布置集中，有的位置沒有設備，也就不需要布置結構樓層，導致部分樓層以上只有局部位置有結構樓層，其余部位平面開大洞。結構布置上則需要盡可能使結構受力簡單明確，荷載傳遞路徑簡捷。

2.2.2 振動設備附近的結構布置

由于本工程中各個設備之間的恒載和振動荷載等相差很大，而且平面荷載分布也不均勻，為了降低平面荷載不均布置對結構扭轉的影響，在結構布置時盡量使兩個方向的框架梁貫通布置，減少樓板開洞，在設備洞口邊設置次梁，減小開洞對樓板水平剛度的影響，并降低設備工作所帶來的樓板振動，改善操作人員的工作環(huán)境。

選煤廠主廠房內能夠引起較大振動的設備有低頻類(轉數(shù)2000rpm)，例如電動機、泵等。常用動力設備中影響樓面垂直振動的是中頻率機器，影響廠房水平振動的是低頻率機器。振動篩、離心脫水機等中頻率機器，工作時主要引起樓面的垂直振動，以垂直振動為主的設備應盡量布置在梁的支座和柱子附近，增加次梁數(shù)量，減小其旁邊樓板板面積，提高樓板的整體剛度，減小樓層的振幅；壓濾機、重介旋流器等屬于低頻率機器，以水平振動為主，梁的跨中部位，并應使擾力沿梁的軸線方向作用,以避免和廠房共振。振動篩下的結構布置等時考慮使其擾力方向與承重結構水平剛度較大的方向一致。當大型設備跨越柱網軸線布置時，設備下的框架梁貫通。

2.2.4柱間支撐

主廠房框架柱間支撐的設置應保證結構體系的穩(wěn)定，且具有足夠的水平抗側剛度，使水平荷載傳遞路徑短捷和傳力明確，并應結合結構體系的形式、剛性樓板、荷載分布和結構計算分析統(tǒng)一考慮。根據主廠房工藝設備布置、荷載分布及結構計算結果，在邊跨的~軸之間，沿柱高全范圍設置柱間支撐，在廠房兩端的第一個柱間的吊車梁牛腿面至柱頂?shù)姆秶鷥仍O置上柱柱間支撐。由于柱截面較大，柱間支撐截面采用雙肢截面。

2.2.5地基基礎及地基處理

本廠房所處場地為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地,土層承載力特征值為110kPa~180kPa。為了提高土層的承載力和消除土層的濕陷性，經綜合考慮后，本工程地基處理采用采用孔內深層強夯灰土擠密樁（DDC法施工）消除基底以下粉土的濕陷性并提高地基土承載力，樁長13.0m，樁徑400mm，成樁直徑550mm，等邊三角形布樁，樁間距800 mm，要求處理后地基承載力特征值不小于250kPa，基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎。

3、結構分析計算

3.1 結構計算模型

廠房主體結構采用PKPM 鋼結構模塊STS及SATWE程序的計算模型采用三維模型，考慮樓板開有大的洞口，在整體模型計算中設置開洞板和完全彈性板，除考慮樓板變形影響外，更加準確地模擬樓板實際受力狀況。模型考慮了重力二階效應(P-A 效應)，柱子計算長度系數(shù)按有側移計算，層剛度比按彎剪剛度計算，抗震計算考慮偶然偏心和雙向地震作用。設備荷載以靜力荷載的形式按設備荷載加物料的荷載乘以動力系數(shù)后施加。鋼柱長細比限值、梁柱板件寬厚比、支撐的構造措施均按照《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010的附錄H2中規(guī)定的要求設置。

3.2計算結果分析

經計算分析，主廠房結構的前兩個振型均為平動，其剪重比、剛度及長細比等各項指標均能滿足規(guī)范要求。

考慮到選煤廠主廠房荷載較大，不可預見荷載因素較多，且有許多振動篩的振動荷載，主廠房結構設計中將主要承重構件的應力比不應太高。對于重型設備，尤其是振動設備周圍的梁應力比還應適當降低。SATWE的主要計算結果見表2。

3.3梁、柱截面

由于主廠房結構平面及豎向布置復雜，荷載分布不均勻，還有振動篩的振動荷載，因此通常構件的截面變化較大。梁柱的截面形式主要采用熱軋H型鋼和焊接H型鋼，柱間支撐采用槽鋼。部分應力比較大的鋼柱材質為Q345B鋼，其余鋼梁、鋼柱材質均為Q235B鋼。

3.4樓板

樓板采用非組合壓型鋼板樓面(用1.0mm厚壓型鋼板上澆鋼筋混凝土樓板體系)，壓型鋼板作為設備安裝平臺及樓板混凝土的底模。對于振動設備較集中的樓面，樓板跨度不大于2.0m，樓板厚度150mm，樓板上較大洞口周邊設邊梁。為了避免設備振動引起樓面裂縫，振動設備較多的樓面上部鋼筋雙向連續(xù)配筋。

3.5振動梁的設計和構造要求

在選煤廠主廠房中，由于振動篩、離心機等常用大型振動設備的頻率在16Hz左右，因此只要將振動梁的自振頻率控制在16／0.7≈23 以上，便能滿足《選煤廠建筑結構設計規(guī)范》（GB50583-2010）第6.3.16條規(guī)定的條件：“梁第一頻率密集區(qū)內最低自振頻率計算值大于設備的擾力頻率”，即可認為不發(fā)生共振，這根振動梁也不需要進行動內力計算，避免了在設備啟動和停車時出現(xiàn)與結構共振的情況。在設計確定直接振動梁的固有振動頻率時，應根據結構的實際情況來確定計算簡圖，也就是梁的支座、梁的截面剛度、梁上的荷載等的確定。

由于本廠房在第2、3、5層布置的振動篩、離心機、破碎機等振動設備較多，鋼梁承受的振動荷載較大。為了盡量降低振動設備對整體結構的影響，其中本工程中振動梁的設計，利用sap2000對部分直接支承振動設備的鋼梁進行了振型分析。計算梁的振型時，梁結構自重、梁上恒載、設備及物料自重等根據實際情況按實際位置布置于鋼梁上，其他活荷載均不考慮，鋼梁兩端簡支梁考慮。計算設備振動的頻率(f)與振動梁自振頻率(fo)的比值，二者的共振區(qū)為0.75≤f/fo≤1．25，即振動梁的自振頻率與振動設備的頻率至少相差25%。由于振動梁承受著較大的動力荷載,存在疲勞的問題，因此在振動梁的制作上要求翼緣與腹板的焊縫為全熔透焊縫，質量等級為一級。

3.6鋼結構的防腐和防火

由于選煤廠中經常使用水沖洗樓面，環(huán)境比較潮濕，且煤中含有硫磷等物質，對于鋼結構廠房的耐久性影響較大。因此主廠房鋼結構構件應采取有效防腐蝕措施，保證結構的設計使用年限。

根據《選煤廠建筑結構設計規(guī)范》（GB50583-2010）及《建筑防火設計規(guī)范》GB 50016—2006有關規(guī)定，選煤廠主廠房的鋼結構不需做防火涂料。

結論：

1、近年來，隨著國家對于提高能源的利用效率及節(jié)能減排的要求越來越高，越來越多的煤炭企業(yè)進一步加強了對煤炭的精加工力度。主廠房作為選煤廠的核心建筑物，由于工藝流程比較復雜，設備種類繁多，而且有許多設備工作時振動荷載比較大，因此廠房的結構布置比較復雜，結構所受豎向荷載不均勻，需要采取經濟合理的結構布置形式來滿足工藝的需求和結構的可靠性。

2、對結構復雜的結構體系，不能僅依靠程序的計算結果，而是要根據計算的結果和建筑物的實際工況加以判斷，分析計算結果是否符合實際的工作狀況，來確保結構設計安全可靠。

參考文獻：

1.《建筑結構荷載設計規(guī)范》 GB50009-2012

2. 《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010

3.《選煤廠建筑結構設計規(guī)范》GB50583-2010

4.《煤礦礦井建筑結構設計規(guī)范》 GB50592-2010