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關鍵詞：建筑結構；人防結構設計；抗震結構設計；比較分析

抗震結構設計就是通過結構的設計安排，能夠預防一定地震級別對建筑物的摧殘，而人防結構設計的目的主要是為了保護常規(guī)武器或者核武器進攻之下的震動對群眾帶來的人身安全。從根本上說二者的建筑施工都是以減少震動危害為目的的，因此具有一定程度的相同點，同時由于二者所承受的震動性質不一致，因此實際的施工設計手段也存在差異。下面對其進行簡單的介紹：

1 建筑工程人防結構設計與抗震結構設計的內容

1.1 建設工程人防結構設計

人防建筑結構在建筑施工之前需要進行系統(tǒng)的結構設計，結構設計必須進行科學的數據分析和實地勘探考察，設計質量與施工質量二者有明顯的關系。科學的結構設計能夠產生相應的人防效果，在戰(zhàn)爭時期和和平時期都能夠對群眾的生命財產起到保護作用。從目前的施工建設經驗分析，主要存在的人防結構設計手段有掘開式人防工程和暗挖式人防工程兩種，其中掘開式人防工程又包括單建式人防工程和附建式人防工程，而暗挖式人防工程則包括坑道式和地道式兩種。

1.2 建設工程抗震結構設計

雖然我國的地震發(fā)生概率比較小，地震帶來的危害較之地震頻發(fā)國家來說相對較小，但是為了保證建筑物使用質量，確保用戶的人身財產安全，減少地震發(fā)生時的重大人身傷亡，進行必要的抗震結構設計也是必不可少的，尤其是對于地震發(fā)生概率比較高的省份來說，更應該成為建設施工的重點。現有的建設施工安全文件規(guī)定安全性指標是指建筑工程結構在正常地設計、施工和使用條件之下，能夠承受在施工與使用情況下出現的各種荷載或變形，特殊情況下發(fā)生的偶然荷載或突發(fā)事件要保證在發(fā)生事件前后結構的穩(wěn)定性能不變。而適應性指標主要是指在建筑結構正常使用的情況下能夠在規(guī)定使用期限內其結構不產生變形、裂縫和振動等。

2 建筑工程人防結構設計與抗震結構設計的對比分析

2.1 設計原則的對比

從理論上分析，無論是人防結構還是抗震結構都是以提高抗震動帶來的危害為基礎，他們的施工特點都是提高建筑物的抗震動能力，保證在遭受到重大震動時建筑物能夠最大程度的保持完好，從這一方面來說，二者都遵循“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等基本設計原則。此外，二者的結構設計理念都尊重整體建筑的協調性和合作性。以往的建設施工實踐表明，即使整體的建構設計都符合基本的承受系數標準，但是只要存在一個環(huán)節(jié)甚至是一個小結構的弱承受能力，在地震等災害發(fā)生時，該小的薄弱環(huán)節(jié)就成為災難發(fā)生的源泉，這一點與工程力學上所講的應力集中現象類似。按照物力學力的基本原理，我們發(fā)現建筑結構的內部各個組成部分具有一定的收縮系數標準，換句話說，施工人員可以通過提高建筑內部的動能運動和吸收能力，來減少外部受到的動能威脅，從而降低外部震動帶來的建筑物嚴重破壞，或者降低危害系數。基于這一理論，建筑施工人員可以從動能力量俄轉換角度出發(fā)，進行設計施工。例如可以充分地利用結構受彎構件或大偏心受壓構件的變形吸收動荷載的能量，通過緩沖作用減輕各個構件支座截面的抗剪負擔和受力柱的抗壓負擔，以確保建筑結構在完全曲屈服前不再出現另外的剪切力破壞，在屈服后還具有足夠的延性以保證構件形成最終的塑性破壞，從而達到提高建筑結構整體承載力的目的。

2.2 設計方法的對比

從物理學角度分析，人防結構設計主要是提高力的承受能力，因此，它的設計方法也是從物理學應用實際出發(fā)，現行主要的設計方法是采取等效靜荷載的辦法展開設計分析工作。由于建筑抗震結構設計是基于擬建工程結構在施工或使用的條件下的設計過程，建筑結構構件在各種動荷載的綜合作用下，結構構件振型與相應靜荷載作用下撓曲線非常相似，而且在動荷載的作用下建筑結構構件的破壞規(guī)律與相應的靜荷載作用下的破壞規(guī)律也相似，因此在動力分析過程中，可以通過將建筑結構構件進一步簡化為一種單自由度體系，查表可得相應的動力系數，以動力系數與動荷載峰值相乘得到等效靜荷載。這樣一來，建筑結構構件相當于在等效靜荷載的作用下，而其各項內力就是在各種動荷載作用下的內力最大值。此外，提高人防結構的質量，不僅要選用科學的設計方案，還需要選用具有一定承受力和荷載力的高效建筑結構材料，現在施工單位為了提高原有建筑材料的使用效果，通常在建筑材料內加入材料強度綜合調整系數予以調整修正，最后通過建筑結構構件在綜合動荷載作用下的變形極限允許延性比加以控制，按照允許延性比進行彈塑性能的驗算得到最終的設計結果。

由于地震災害的破壞力大，而且地震災害具有不可預測的性質，因此對于地震災害的預防工作，在建筑施工過程中難度系數非常高。現有的抗震結構設計理念基本可以概括為，抗震建筑物能夠在較低級別的地震災害中確保質量安全，不發(fā)生破壞，而在相對高的地震災害發(fā)生時，出現細微的破壞性，但是可以通過后期的修補和維護繼續(xù)居住，在較高級別的地震災害發(fā)生時，建筑物能夠保證不坍塌，內部居住居民可以安全撤離，減少地震發(fā)生時的破壞力，但是建筑物無法進行二次使用，需要在災后進行重建。這種設計理念與人防結構設計之間存在差異性，人防結構設計的方法一般先取小震地震動參數計算結構彈性下的地震作用效應進行相關的結構構件截面承載力的驗算，然后是對大震下的結構彈塑性變形力驗算完成“二階段”設計要求，最后通過應用工程結構概念設計和抗震構成措施來完成“大震不倒”的第三水準設計要求。

2.3 荷載作用方式的對比

人防結構設計與抗震結構設計二者在荷載作用方式方面的相同點在于都為偶然動荷載，設計時均可以以具有一次作用效果考慮，而主要的不同點在于防震結構的荷載作用方式是由于地震事件造成地面運動而引起的動態(tài)慣性作用力，是間接的。人防結構所承受的動荷載主要是外部動能量直接作用于人防結構的附屬構件，而人防結構內部構件只是間接的承受附屬構件以及建筑上部結構的荷載作用。人防結構所承受荷載是在短時間內迅速爆發(fā)出來的，由于時間短，能量大，所以表現的破壞力也就相對較大，而且會隨著時間的不斷延長而逐漸消耗。在人防動荷載的作用下，材料的力學性能與在靜荷載作用下相比，材料的力學性質發(fā)生了比較明顯的變化，主要的表現是材料在快速加載作用過程中各種材料強度的提高和結構構件承載能力可靠性指標的變化。

總之，從目前的建筑施工現狀調查數據分析，我國的建筑設計越來越重視人防結構和抗震結構的設計質量，尤其是在遭受到兩次重大地震和如今國際局勢的影響之下，用戶對二者施工的質量要求也相對提高。筆者依據多年的建筑施工經驗和理論知識認為，人防結構設計與抗震結構設計在某些方面存在共同點，同時也存在差異，設計人員可以取長補短，通過優(yōu)勢互補，提高建筑物的使用質量和使用年限，推動我國建筑行業(yè)快速發(fā)展。

參考文獻

[1]李航.關于人防結構設計與抗震結構設計的比較[J].中國房地產業(yè)?下半月，2012（10）.

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引言：結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要實現的東西。結構語言就是結構師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結構元素。包括基礎,墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等等。然后用這些結構元素來構成建筑物或構筑物的結構體系。

一、樁筏基礎筏板取值：

樁筏礎計中對于筏板厚度的取值，一般是先按建筑層數估算筏板厚度，常規(guī)是按層數x50mm來估算。譬如說一幢十八層的小高層住宅，我們則先按18x50mm=900mm設定筏板厚，然后再根據排樁情況，分別驗算角樁沖切，邊樁沖切及墻沖切，群樁沖切。一般情況均為角樁沖切來控制板厚，但筆者在這里主要強調一個短肢剪力墻結構下的群樁沖切，短肢剪力墻結構由于墻體不封閉，故取值群樁沖切邊界時有相當大的困難，而群樁沖切由于樁群重疊面積較大，應是一種不利狀態(tài)。筆者一般是取值幾個大層間近似作為沖切邊界，所圍區(qū)域內短肢墻體內力則作為抗力抵消，雖不完全準確，但區(qū)域放大后，邊界的開口效應有所削弱，是可行的。

二、板面設置溫度應力筋：

《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002第10.1.9條規(guī)定在溫度收縮應力較大的現澆板區(qū)域內，鋼筋間距宜取為150~200mm，并應在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋，板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%.對于這一條設計人員的理解又會產生出入。什么區(qū)域屬于溫度收縮應力較大的區(qū)域？筆者認為對于規(guī)則較短的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面層設置相應的溫度應力鋼筋，而對于超長結構，則建議在超長結構的長向均應設置雙層鋼筋。其余部位則可因人而異，功能重要的區(qū)域設置，有條件的建設子項設置，而不必過于強調。另外有一點，當地下室筏板厚度大于1200mm時，筆者建議在筏板中間配置溫度收縮應力鋼筋以抵抗大體積混凝土所產生的收縮及溫度應力，配筋量筆者建議取1/2筏板厚的0.1%，且不小于φ12@200。

三、關于梁上起柱是否設置附加鋼筋：

筆者曾遇到某些工程梁上起柱及次梁上面都在梁中附加橫向鋼筋，有的同志甚至在彈性梁基礎中柱下梁內亦附加鋼筋，這完全沒有必要。雖然這是偏于安全的一種做法，但如果計算不需要則就是浪費了。《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002第10.2.13條規(guī)定，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋（箍筋，吊筋）承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。因此次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是不必設置附加橫向鋼筋的。《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖》就是如此的。但還是有相當多的設計人員認為梁上起柱應設置橫向鋼筋，其理由是柱的軸力（集中荷載）會通過柱中的縱向鋼筋傳到梁截面。這就不對了，柱軸力是由柱截面的混凝土傳到梁的上表面，而不是由柱內鋼筋傳遞的，否則獨立基礎內豈不是也要設置吊筋了？這一類問題我覺得搞清楚了在工程實踐中可以避免一些不必要的浪費。

四、梁筏基礎板筋位置：

彈性梁筏基礎，由于考慮水浮力下底板所受向上的反向力，設計人員會要求筏板面筋能置于地梁主筋以下，而地梁配筋有時較多甚至配置雙排筋，再加上梁箍筋則施工中引起板筋的彎折相當困難，遇到人防工程則更難施工。筆者認為從受力傳遞過程來說，板筋設置必須準確，但考慮施工困難及相應板保護層的損失，建議可以作適當放松，我院地下工程說明中規(guī)定底板面筋應有一半鋼筋經斜折后放置在支承基礎梁主筋下面，伸入梁內不小于15d，這是合理的。

五、地下室墻迎水面保護層：

《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002第9.2.1條規(guī)定，墻在二a類環(huán)境的混凝土保護層厚度為20mm，而《地下工程防水技術規(guī)范》第4.1.6條規(guī)定防水混凝土結構迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm.故常規(guī)設計中我們取外墻保護層厚度50mm，且根據GB50010-2002第9.2.4條要求在保護層內加配φ6@150單層雙向鋼筋網片，鋼筋網片保護層厚度為20mm.筆者認為在計算墻板裂縫時墻板的計算保護層至少可以按30mm來折算，以考慮鋼筋網片的有利作用，這對于節(jié)省墻體配筋效果明顯。也有設計人員保護層厚度取20mm即可，筆者也持贊同態(tài)度。

六、強柱弱梁的設計理念：

強柱弱梁的概念主要是針對小震不壞，中震可修，大震不倒的抗震設防目標而提出的。柱破壞了建筑物整個都會傾覆，而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效，因此柱較之梁破壞的損害更大，當前我們的經濟已高速發(fā)展，我們設計人員在設計中一定要將這一概念設計貫徹下去。其一必須嚴格控制柱軸壓比，我們目前的計算均是基于小震下進行的，如果小震下柱子軸壓比過高，則大震下地震力將對邊柱產生一個巨大的附加軸力（有文章研究表明約增加30%），則柱子根本不可能有這點安全儲備，在大震即會破壞，那又何談大震不倒呢？筆者認為軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9%，且我們對柱斷面及配筋設置時應分部位處理，建議邊柱，角柱應適當加強，特別是角柱，建議應全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%.所有框架柱，不包括小截面柱，筆者建議縱筋均應大于20，且柱筋品種不宜過多，矩形截面柱盡可能對稱配筋。而對梁配筋筆者則建議應配足梁中部筋，而支座筋則可通過調幅讓其適當降低，以使地震作用下能形成梁鉸機制，防止柱先于梁屈服，使梁端能首先產生塑性鉸，保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。

七、剪力墻結構中的幾個問題：

短肢剪力墻結構設計中有幾個問題值得我們重視，處理不當經常會成為薄弱點，這也是抗震審查中經常發(fā)現的問題。其一是對普通長墻的界定，高規(guī)JGJ3-2002第7.1.2條中規(guī)定一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻，短肢剪力墻是指截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻。這就給我們帶來一個困惑，高厚比為7.9倍及8.1倍的兩種墻受力特性截然不同，由此而引起的配筋亦相差甚遠（對四級剪力墻而言，短肢剪力墻在一般部位的配筋率要求大于1.0%，而普通墻則僅要求邊緣構件配筋率0.4%，墻身部分配筋率僅為0.2%。）因此筆者在布置長墻時建議控制高厚比大于9，這樣就與短肢剪力墻有所區(qū)分而不會混淆。其二是關于小墻肢JGJ3-2002第7.2.5條規(guī)定矩形截面獨立墻肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍，因為當墻肢高厚比較小時受力特性是脆性破壞，屬抗震不利構件。因此筆者認為在剪力墻結構設計中應盡量避免次類構件的出現，特別是高厚比小于3的小墻肢應不出現，如出現建議一種是按構造柱考慮，不作為抗側力構件，否則應按框架柱設計，盡量降低軸壓比，加強配筋。

八、規(guī)范、手冊及標準圖集和計算機在具體工作中的應用

結構設計的準則和依據就是各種規(guī)范和標準圖集。在進行不同結構形式的設計時必須要緊扣不同的規(guī)范,但這些規(guī)范又都是相互聯系密不可分的。在不同的工程中往往會使用多種規(guī)范,在一個工程確定了結構形式后,首先要根據《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》來確定建筑的可靠度和重要性;然后再根據《中國地震動參數區(qū)劃圖》,《建筑抗震設防分類標準》《建筑抗震設計規(guī)范》確定建筑在抗震設防方面的規(guī)定和要求,在荷載的取值時要按照《建筑結構荷載規(guī)范》來確定,這是建筑總體需要運用的規(guī)范。在工程的具體設計方面,涉及到砌體部分的要遵循《砌體結構設計規(guī)范》的規(guī)定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土結構設計規(guī)范》的規(guī)定;涉及到鋼筋部分的要遵循《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》和《鋼筋機械連接通用技術規(guī)程》的規(guī)定;在基礎部分的設計時需要遵循的是《建筑地基基礎設計規(guī)范》的規(guī)定。最后在結構繪圖時則要符合《建筑結構制圖標準》的要求。

在各種結構設計手冊中,給出了該結構形式設計的原理,方法,一般規(guī)定和計算的算例以及用來直接選用的各種表格。這對于深刻理解和具體設計各種結構形式具有良好的指導作用。推薦最好能參照設計手冊來手算典型的結構形式。

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關鍵詞：建筑結構；剪力墻結構；配筋構造

引 言

隨著科技水平的不斷提高，我國建筑設計水平也更上一層樓。剪力墻整體性很好，本身的剛度較大，還具有良好的抗震性能，最重要的一點是價格低廉，達到了節(jié)省成本的目的，因而被廣泛地應用于建筑結構設計中。如今，人們對建筑設計要求不斷提高，設計人員只有不斷優(yōu)化剪力墻的設計，加大對剪力墻結構的研究，才能提高建設單位對建筑的滿意度。

1 剪力墻結構的介紹

用鋼筋混凝土的墻板代替原來建筑物中的框架結構，把建筑物產生的各種荷載作用于墻板上，稱為剪力墻結構，這種剪力墻結構能夠有效地制約建筑結構產生的水平力。為了節(jié)省資本的投入，采用剪力墻結構，因為剪力墻結構價格低廉，具有很好的經濟性，在我國高層建筑中，剪力墻結構被普遍的應用。

2 剪力墻結構的表現形式

2.1 無洞單肢剪力墻

無洞單肢剪力墻實際上是一豎向懸臂構件，立面上沒有任何洞口，在受到水平壓力時，其彎曲變形的能偏離程度對平截面的假定，墻肢截面的正應力為直線分布，可以利用材料力學方法計算其內力和變形。

2.2 整體墻和小開口整體墻

這種類型的剪力墻與第一種剪力墻的實質一樣，仍然是一個懸臂構件，其墻面上只有很小的洞口，幾乎沒有影響。這種墻的正應力呈直線分布，其橫截面的變形在平面的假定的范圍內，這就是整體強。當開洞稍大一些，墻體可能引起局部彎曲，其墻肢應力不超過整體彎曲應力的15%時，墻肢截面的變形就不會超出平面的假定，其應力可以應用材料力學方法來進行計算，然后加以修正，這種墻叫小開口整體墻。

2.3 聯肢墻

聯肢墻是由許多受彎構件連接在一起的。建筑墻體上有許多洞口，豎向排列，這些洞口在外墻上表現為窗口，而在建筑的內部，門或走道是其表現形式。在實際設計中，窗戶、走道、門等將一片整墻分開，由連梁或樓板連接的墻肢，就稱為聯肢墻。

2.4 短肢剪力墻

短肢剪力墻是一種抗側力構件，近年來在我國興起，它的優(yōu)點是保留了異形柱不凸出墻面，克服了異形柱抗震性能不理想的缺點，嚴格限制了軸壓比，由于是新型的剪力墻形式，專業(yè)人士正在研究其力學性能、破壞形態(tài)、抗震性能以及設計方法等，以期能夠更好地利用此種新型剪力墻。

2.5 框支剪力墻

框支剪力墻，又名柱支剪力墻，是指當底層需要大空間時，采用框架結構來承受上部剪力墻的壓力。形式分為常截面和變截面兩種，也可以采用斜柱和V形柱來表示。根據建筑設計的要求，來決定使用單層的和多層的部框架。

2.6 開有不規(guī)則洞口的剪力墻

應建筑使用上的要求，墻體上會開設不規(guī)則的較大洞口，這無疑會給建筑質量帶來不利的影響，盡量不要采用。當必須采用這種剪力墻時，為了減輕不規(guī)則開洞帶來的較大應力，可以用剛度小的材料填塞這些洞口，也可以設置一些連續(xù)性較強的暗柱暗梁，分散壓力。

3 剪力墻結構設計及計算的優(yōu)化措施

剪力墻具有很強的抗震能力，在對剪力墻結構設計過程中，第一振型的底部是地震傾覆力矩的位置，剪力墻墻體所承受的地震傾覆力矩要大于結構承受的地震傾覆力矩1/2，剪力墻在建筑設計的數量一定要適量，剪力墻結構中，墻是一平面構件，它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外，還承擔豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地震作用或風載下剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設計成延性彎曲型。

3.1 嚴格控制連梁超限

與剪力墻相連的梁稱為連梁。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此，高層建筑在水平力作用下，連梁的內力往往很大。設計時，即使采取了降低連梁內力的各種措施，如：加大剪力墻的洞口寬度；在連梁中部開水平縫，在計算內力和位移時對連梁剛度進行折減，對局部內力過大層的連梁內力進行調整等。而設計、構造不當將會造成結構在抵抗水平力時的強度、剛度不符合要求，進而影響承受豎向荷載的能力。在剪力墻結構設計中，連梁的跨高有著嚴格的規(guī)定，跨高比應該大于或等于2.5，如果采用低于2.5的連梁，就會嚴重超出限值，容易造成剪力墻的彎矩過大。還有一種情況，采用跨高比大于或等于5的連梁，宜按照框架梁設計，其連梁的剛度不能隨意折減。

3.2 剪力墻和平面外梁不宜相連

平面內剛度和承載力大是剪力墻結構的突出特點，而平面外剛度和承載力相對較小，因此，應避免剪力墻和平面外的梁相互連接，如果相互連接，墻肢平面外就會發(fā)生彎矩，在實際結構設計時，為了避免彎矩現象的發(fā)生，要盡量避免剪力墻與平面外的梁進行搭接。

3.3 以主軸為中心，向四周延伸

為了提高結構整體剛度，要以主軸方向作為中心，盡量不要設計單方向的剪力墻，宜雙向甚至多向的向四周延伸，應保證數量相當和布置均勻。

3.4 墻體配筋設計探討

墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現后發(fā)生脆性剪切破壞，同時起到抵抗溫度應力防止混凝土出現裂縫，設計中當建筑物較高較長或框剪結構時配筋宜適當增加，特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當增加。但對于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否適當減小值得探討。

墻的豎向鋼筋主要起抗彎作用，目前在一些多層低高層剪力墻中電算結果多為構造配筋；但配筋時所取的配筋率有人往往扣除了約束邊緣構件或構造邊緣構件中的鋼筋，筆者認為豎向最小配筋率應該包括邊緣構件中的鋼筋，墻肢的豎向配筋原則也應該盡量將鋼筋布置在墻端部邊緣區(qū)并保證鋼筋間距？芨300mm，也應該注意防止豎筋過多使墻的抗彎強度大于抗剪強度，對抗震不利。

4 結 語

綜上所述，對于一個結構設計者來說，首先應從概念和結構形式整體特性上把握全局，其次遵循現行規(guī)范要求的計算方法計算，最后根據工程實際情況對結構構件進行構造設計補充。

參考文獻

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關鍵詞：建筑結構、人防結構設計、抗震結構設計、比較分析

人防結構設計主要是為了建筑結構能夠承受常規(guī)武器或核武器爆炸動荷載的作用，其基本要求也是基于一般抗震設防的要求，在具體的設計過程中應特別強調設計結構能夠最大可能地承受常規(guī)武器或核武器爆炸所引起的震動荷載。因此，可以說人防結構設計與抗震結構設計二者之間既有相同之處也存在一些不同點。

一、建筑工程人防結構設計與抗震結構設計的內容

1.1 建設工程人防結構設計

人防結構設計是人防建設工程的一項關鍵環(huán)節(jié)，應該說是人防建設工程不可缺少的建設過程之一。人防建筑工程的結構設計質量的好與壞與擬建人防建筑工程項目的社會經濟效益和戰(zhàn)爭備防效益有著直接的聯系，并能夠起到決定性的作用。設計時建筑工程的基礎，若要保證人防建設工程的質量，首要任務就是要保證人防結構設計的質量。人防工程是一種要求比較高的特殊防護地下建筑類型，通常按照建筑的形式可以分為掘開式人防工程和暗挖式人防工程兩種，其中掘開式人防工程又包括單建式人防工程和附建式人防工程，而暗挖式人防工程則包括坑道式和地道式兩種。

1.2 建設工程抗震結構設計

一般的建筑工程結構都必須要求在規(guī)定的設計使用壽命期限內要保證建筑結構具有足夠的耐久性和可靠性，即建筑工程結構在設計使用期限內且在規(guī)定的使用條件下完成預期功能使用的概率。由此看出，建筑結構的耐久性和可靠性是對結構的定量分析與描述。

建設工程抗震結構設計除了要滿足結構使用耐久性和可靠性以外還需要滿足必需地安全性和適用性等質量安全方面的性能指標。安全性指標是指建筑工程結構在正常地設計、施工和使用條件之下，能夠承受在施工與使用情況下出現的各種荷載或變形，特殊情況下發(fā)生的偶然荷載或突發(fā)事件要保證在發(fā)生事件前后結構的穩(wěn)定性能不變。而適應性指標主要是指在建筑結構正常使用的情況下能夠在規(guī)定使用期限內其結構不產生變形、裂縫和振動等。

二、建筑工程人防結構設計與抗震結構設計的對比分析

2.1 設計原則的對比

建筑工程人防結構設計原則與抗震結構設計原則相同，二者的結構設計都要盡可能地要求高延性，盡量避免設計建筑工程結構的脆性破壞，人防結構設計與抗震結構設計對于擬建建筑工程鋼筋混凝土結構構件通常都具有“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等基本設計原則。同時，二者還遵循建筑工程內部結構構件之間的相互協調、協同工作的原則，盡量較少在結構構件設計與施工當中出現薄弱環(huán)節(jié)或部位。人防結構設計還需考慮結構構件各個部位能夠正常地工作，杜絕出現存在薄弱環(huán)節(jié)或部位導致工程結構整體抵抗應力作用不足等情況，而工程抗震結構設計同樣著重強調于此點，以防止因為發(fā)生偶然荷載或突發(fā)事件造成大震結構薄弱環(huán)節(jié)或部位的倒塌，這一點與工程力學上所講的應力集中現象類似。由于建筑結構構件如果具有較大的延性，可利用吸收結構內部動能和抵抗結構外部動荷載。因此，對于工程結構設計提高延性極具可實施性，人防結構設計與抗震結構設計對如何提高延性的構造措施主要是通過利用以上原則展開的，如可以充分地利用結構受彎構件或大偏心受壓構件的變形吸收動荷載的能量，通過緩沖作用減輕各個構件支座截面的抗剪負擔和受力柱的抗壓負擔，以確保建筑結構在完全曲屈服前不再出現另外的剪切力破壞，在屈服后還具有足夠的延性以保證構件形成最終的塑性破壞，從而達到提高建筑結構整體承載力的目的。

2.2 設計方法的對比

人防結構設計的方法主要是依據動力分析原理，一般是采取等效靜荷載的辦法展開設計分析工作。由于建筑抗震結構設計是基于擬建工程結構在施工或使用的條件下的設計過程，建筑結構構件在各種動荷載的綜合作用下，結構構件振型與相應靜荷載作用下撓曲線非常相似，而且在動荷載的作用下建筑結構構件的破壞規(guī)律與相應的靜荷載作用下的破壞規(guī)律也相似，因此在動力分析過程中，可以通過將建筑結構構件進一步簡化為一種單自由度體系，查表可得相應的動力系數，以動力系數與動荷載峰值相乘得到等效靜荷載。這樣一來，建筑結構構件相當于在等效靜荷載的作用下，而其各項內力就是在各種動荷載作用下的內力最大值。同時，為能夠滿足結構構件抗力的要求，應用等效靜荷載分析法時，建筑結構材料參數還應加入材料強度綜合調整系數予以調整修正，最后通過建筑結構構件在綜合動荷載作用下的變形極限允許延性比加以控制，按照允許延性比進行彈塑性能的驗算得到最終的設計結果。

抗震結構設計的方法通常是以“三水準、二階段”為最基本的設計準則，以“小震不壞，中震可修，大震不倒”為總的設防目標。人防結構設計的方法一般先取小震地震動參數計算結構彈性下的地震作用效應進行相關的結構構件截面承載力的驗算，然后是對大震下的結構彈塑性變形力驗算完成“二階段”設計要求，最后通過應用工程結構概念設計和抗震構成措施來完成“大震不倒”的第三水準設計要求。

2.3 荷載作用方式的對比

人防結構設計與抗震結構設計二者在荷載作用方式方面的相同點在于都為偶然動荷載，設計時均可以以具有一次作用效果考慮，而主要的不同點在于防震結構的荷載作用方式是由于地震事件造成地面運動而引起的動態(tài)慣性作用力，是間接的。人防結構所承受的動荷載主要是外部動能量直接作用于人防結構的附屬構件，而人防結構內部構件只是間接的承受附屬構件以及建筑上部結構的荷載作用。人防結構所承受荷載持續(xù)時間極短，瞬時動態(tài)量卻非常大，且在持續(xù)過程中會隨著時間不斷地迅速衰減。在人防動荷載的作用下，材料的力學性能與在靜荷載作用下相比，材料的力學性質發(fā)生了比較明顯的變化，主要的表現是材料在快速加載作用過程中各種材料強度的提高和結構構件承載能力可靠性指標的變化。

三、結束語

通過以上對人防結構設計與抗震結構設計的對比進行的分析與討論可以看出，無論是人防結構設計還是抗震結構設計都是我國建筑設計行業(yè)的重要組成內容。由于本人自身的專業(yè)知識水平和施工與設計經驗非常有限，僅對人防結構設計與抗震結構設計內容以及二者之間的相同點與不同點進行簡要的對比分析與討論，目的只在于能夠和同行朋友們進行學習交流。其實，人防結構設計與抗震結構設計問題一直都是相關設計技術人員所共同關心的話題，如何能夠有效解決一些相關設計上的問題才是能夠確保建筑工程設計質量以及本文討論的價值所在。

參考文獻

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[3] 張富成；結合實際分析人防建筑結構設計；建材與裝飾：上旬；2011，09（08）：129 - 129

[4] 亢智敏，王立偉；論建筑結構設計中的抗震設計；科技資訊；2009，12（18）：102 - 104

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【關鍵詞】房屋結構；優(yōu)化設計；方案；應用；

[abstract] the rapid development of the economy in our country, urban and rural construction is also developing rapidly, building structure then are constantly updated and perfect. The housing structure design in the modern building homes of the project, it is a tedious and important as a job, reasonable and effective housing structure design not only can use building resources to reduce cost and improve the safety of the building cost coefficient, and makes a new technology better service in socialist construction. This article in view of the implementation of the necessity of structure optimization design technology are discussed, and analyses the application in building structure.

【 keywords 】 housing structure; Optimization design; Project; Application;

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

1、房屋結構設計的優(yōu)化方法的現實價值及應用

1.1 傳統(tǒng)的房屋結構設計無法適應現代建筑設計的經濟性、合理性

房屋結構的設計不僅要保證房屋建筑的長期使用質量，而且在此基礎上應盡量的降低房屋結構的成本，同時還要提高房屋結構設計的合理性和可靠性。傳統(tǒng)的設計無法滿足房屋結構設計中的合理性及經濟性，而合理利用現代優(yōu)化設計理念不但可以滿足造型美觀和安全性的有關規(guī)定，而且使建筑材料更為合理的利用，更為經濟劃算，房屋工程造價將大大的降低。與此同時，優(yōu)化結構設計理論是否能合理運用將對房屋的整天建設方案產生巨大地影響。優(yōu)化理論的合理運用是使房屋設計“經濟、安全和適用”的最佳途徑。

1.2 房屋結構優(yōu)化設計方案的運用

結構設計優(yōu)化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結構優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結構設計優(yōu)化設計應用于房屋的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。房屋結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工5種效果,這就需要應用到建筑結構設計優(yōu)化方法,來提高有限空間、有限資源的最大化效果發(fā)揮,實現經濟化、實用性和適用性的良好目標。由于結構優(yōu)化的房屋建筑對象不同，其優(yōu)化的細節(jié)不同，結構設計包含了很多內容，計者或者工程師應該在達到使用要求和設計規(guī)范的前提下，然后結合工程的實際情況，綜合考慮其經濟效益后再對房屋的設計工作進行相應的結構設計優(yōu)化。

2、具體的設計優(yōu)化方案

2.1 房屋結構的抗震性設計

2.1.1房屋結構抗震等級設計

在工程圖紙設計的過程中，房屋結構按其抗震設防分類，房屋的抗震等級可以根據房屋高度、烈度和結構類型按照國家《抗震規(guī)范》附表確定。

2.1.2地震震力振型組合數據

地震震力的振型組合數據對高層的建筑應當不考慮耦聯扭轉進行計算；當房屋振型數大于3 的時后，應該取 3的整數倍進行計算，但是該數據不可大于建筑物的層數；當房屋的層數小于等于2時，振型數則可以取房屋層數。對于那些不規(guī)則房屋的結構，應當考慮扭耦聯轉，對于高層的房屋建筑來說，振型數應當取大于等于9 的數；房屋結構的層數多或者房屋結構的剛度突變系數較大的話，其振型數則應該多取，例如房屋結構中含有多塔結構、頂部有小塔樓、轉換層等，其振型數應盡量取大于等于12的數，例如房屋結構中含有多塔結構、頂部有小塔樓、轉換層等，其振型數應盡量取大于等于12的數2.2 房屋結構的周期性折減系數房屋的框架結構、頂蓋等結構設計中，因為填充墻體的存在使得其結構實際表現的剛度會大于設計計算的剛度，計算的周期也會大于實際的周期，所以，當算出結構的剪力偏小時，會使房屋某些結構不太安全，因而應該對結構的房屋結構的計算周期適當進行折減，這樣會達到很好的效果，但是對于房屋的框架結構來說，計算周期不宜折減或者將折減系數取小。對于框架結構來說，采取砌填充墻，計算周期的折減系數可取大約0.6～0.7之間；砌體的填充墻采取輕質砌塊或墻體較少時，可取0.7～0.8之間；完全采取輕質性的墻體板時，則可以取到0.9。除非無墻的純框架，否則計算周期盡量適當折減。

2.3 框架梁、柱箍筋間距

房屋柱箍筋、框架梁等的加密區(qū)最大箍筋和最小箍筋的直徑間距要符合國家規(guī)定。依據這些規(guī)定，房屋工程上習慣取柱箍筋和梁的加密區(qū)的最大間距100mm 左右，而非加密區(qū)的箍筋的最大間距約為200mm左右。計算程序的總信息通常也在柱箍筋、內定梁加密區(qū)間距100mm

左右，以此為計算的依據算出加密區(qū)的箍筋面積，設計人員要依據規(guī)范最終確定肢數和箍筋的直徑。但在程序內定條件下，當房屋框架梁跨中部有較大其他荷載或者有次梁存在而又僅有兩肢箍筋的情況下，其非加密區(qū)的箍筋間距應該采取200mm 左右，以使房屋梁非加密區(qū)配箍充足，所以建議內定的梁箍筋改為梁的非加密區(qū)取200mm。其既可保證梁箍筋加密區(qū)（箍筋間距100mm） 的抗剪切能力，同時又適當增加了梁非加密區(qū)抗剪承載能力，使梁的強抗剪性能更充分的體現出來。

2.4 地下室層數的輸入處理

多層性的房屋框架結構房屋一般都設置了地下室結構。由于隔墻較少，所以常采用板筏基礎。設計計算時應將上部結構和地下室層數結合在一起考慮，并于圖紙中按實際地下室層數計算。這樣，計算的基礎底板和地基的縱向荷載可以一次設計完成。同時，通過對側層移剛度性系數的比較分析，可以正確地調整和判斷房屋的相應嵌固位置，并適當采取加固構造措施，以保證樓板的最小配筋率和必要厚度；然而當房屋結構表現縱向不規(guī)則時，要著重驗算最薄弱層。

3、結構優(yōu)化設計理論在房屋結構設計中的合理性評估

3.1優(yōu)化理念要和房屋結構設計要面對同樣的建筑設計方案

同一建筑的設計方案可以有很多種不同的結構設計與布置，即使在相同的荷載情況下如果確定了房屋的結構布置，也會存在很多不同類型的分析方案。在分析過程中對于設計的一些數值的取值也是在不斷發(fā)生變化的。房屋建筑物的細部處理也是不盡相同的，對于這些問題是靠計算機優(yōu)化設計無法完全解決的，必須要設計人員親自對各項設計以及數據取值作出合理性的評估。而判斷評估也只能是在結構優(yōu)化設計的通常規(guī)律指導下完成，更有效的方法是依據據工程設計施工經驗有目的有創(chuàng)建地進行判斷。所以，概念優(yōu)化設計是設計師對多種的備選方案的選擇以及對單一方案完美化的過程，其存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。

3.2 運用概念優(yōu)化設計處理實際房屋設計問題

運用概念優(yōu)化設計處理的問題是多種多樣的。但是，可以肯定的說，通過概念優(yōu)化設計房屋結構是能在各種各樣可能出現的環(huán)境情況作用下使房屋破壞程度最小或者不受到破壞。所以，研究分析如何應對房屋可能遭受到的多種不確定因素是檢測設計合理性的重要途徑。地震作為最難預測，破壞性最大的事件是考慮建筑優(yōu)化設計的重要因素之一。所以就要考證當前設計對地震等突發(fā)事件的抵抗性和合理性。剛度的對稱均勻是降低地震破壞性的重要手段之一；延展性的設計是能有效防止房屋結構的脆性破壞的最佳選擇等等。這些常用的抗震設計思想在整個房屋優(yōu)化設計過程中都應該引起足夠的重視，并用于理論上檢測房屋設計是否合理。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。

結語

傳統(tǒng)的結構設計已無法滿足現代建設的需要，優(yōu)化結構設計技術是適應當前房屋建設的必然選擇，在現代房屋建設中實行優(yōu)化結構設計，不僅滿足了房屋建設外觀美觀的基本要求，而且設計人員以“經濟、適用、合理”為設計原則，大大降低了房屋建筑中的造價成本，取得了較大的經濟效益，廣泛應用于我國房屋結構設計中。

參考文獻：

［1］[1]張炳華.土建結構優(yōu)化設計[M].上海：同濟大學出版社，2008：34-36.

［2］饒遠文.結構設計優(yōu)化技術及其在房屋結構設計中的應用[J].價值工程.2010(9).

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【關鍵詞】結構設計；概念設計

1 概念設計

1.1 概念

概念是一種反映事物本質屬性的思維形式，它反映客觀事物的一般的、本質的特征，是人們在實踐基礎上經過感性認識上升到理性認識而形成的。所謂的概念設計一般指不經數值計算，尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。

1.2 強調概念設計

運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

比如，有的設計人員用多、高層結構三維空間分析程序來計算底層框架，還人為的布置一些抗震墻，即不能滿足樓層間的合理剛度比，也不能正確地反映底層框架在地震時受力狀態(tài)。問題在于結構概念不明確，沒考慮這兩種結構體系的差異。軟件的選擇和使用不當，造成危害是不容忽視的。

掌握好概念設計不僅可以保證正確的設計原則，還可以通過它來解決設計中出現的問題以至提高設計水平。當發(fā)現某個技術問題時，可以根據概念來分析其原因，這往往比直接檢查數據更快更有效，而且可以找到問題的癥結所在。這個方法最適合用于判斷電算結果，電算過程有上億個數據，要跟蹤數據是不可能的，只有用概念來判斷其合理性或找原因，又用概念去解決問題才是出路。概念設計運用得好，能使結構盡量滿足外部條件并以最合理的受力狀態(tài)去工作，從而帶來結構更安全可靠和良好的經濟效益。可以說，某些創(chuàng)新也是來自概念的，當你掌握某些體系、構件或構造的概念而又發(fā)現可以用更簡單更合理的另外一些體系、構件或構造來代替它時，其結果就是創(chuàng)新。

概念設計是設計工程師的思維活動，必然貫穿著設計工程師的知識水平和設計水平，這就保證了工程師在設計中的主導作用。概念設計的水平越高，設計成果的水平就越高。概念設計的水平來自深厚的基礎理論、對結構原理和力學性質的深刻理解及豐富的工程經驗（包括積累的和吸收的）等方面，要提高概念設計水平從而提高設計水平就要在這些方面下功夫。

強調概念設計的重要，主要還因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，比如對混凝土結構設計，內力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設計方法，這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態(tài)差之甚遠，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計，都需要優(yōu)秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的。同時計算機結果的高精度特點，往往給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解，結構工程師只有加強結構概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能。

2 結構設計

2.1 概念

所謂結構設計即設計工程師首先根據一般的工程結構概念和該類型工程的結構概念，結合該工程的具體外部條件，考慮一個結構設計方案，包括結構體系、結構布置、構造處理原則、采用的計算方法等，經過初步分析研究認為合理并可行后，以此作為原則進行具體的設計。

2.2 傳統(tǒng)的結構設計

我國結構計算理論經歷了經驗估算，容許應力法，破損階段計算，極限狀態(tài)計算，到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段。現行的《建筑結構設計統(tǒng)一標準》則采用以概率理論為基礎的結構極限狀態(tài)設計準則，以使建筑結構的設計得以符合技術先進、經濟合理、安全適用。概率極限狀態(tài)設計法更科學、更合理。但該法在運算過程中還帶有一定程度的近似，只能視作近似概率法。并且光憑極限狀態(tài)設計也很難估計建筑物的真正承載力的。事實上，建筑物是一個空間結構，各種構件以相當復雜的方式共同工作，且都并非是脫離總的結構體系的單獨構件。目前，人們在具體的空間結構體系整體研究上還有一定的局限性，在設計過程中采用了許多假定與簡化。

在不斷的結構設計研究與實踐中，人們積累了大量有益的經驗，并體現在設計規(guī)范、設計手冊、標準圖集等等。隨著計算機技術和計算方法的發(fā)展，計算機及其結構程序在結構工程中得到大量地應用，每個設計單位都在為徹底甩掉圖板而做努力。結果給部分結構工程師造成一種錯覺，覺得結構設計很簡單，只需遵循規(guī)范、手冊、圖集，等待建筑師給出一個空間形成的方案（非結構的），使用計算機，然后設法去完成它，自己只不過是一個東拼西湊的計算機畫圖匠而已。這不僅不能有效地運用他們的知識、精力和時間，而且還會與建筑師的交流中產生分歧與矛盾。

結構設計要求建筑物的結構合理、經濟、安全，要求建筑在受到一些外力破壞時能夠不造成人員傷亡，因為要受到國家標準的嚴格地限制，所以很難讓別人接受你的創(chuàng)新設計。

3 概念設計結合結構設計

隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結構設計也提出了更高的要求。發(fā)展先進計算理論，加強計算機的應用，加快新型高強、輕質、環(huán)保建材的研究與應用，使建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經濟是當務之急。其中，打破建筑結構設計中的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮結構工程師的創(chuàng)新能力，是相當必要的。因為他們是結構設計革命的推動者和執(zhí)行者。這則需要工程界和教育界進行共同的努力。推廣概念設計思想是一種有效的辦法。

運用概念設計的思想，也使得結構設計的思路得到了拓寬。傳統(tǒng)的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力，以至混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例，一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結構剛度越大，地震作用效應越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。其實，為什么不考慮降低作用效應呢？目前在抗震設計中，隔震消能的研究就是一個很好的例子。隔震消能的一般作法是在基礎與主體之間設柔性隔震層；加設消能支撐（類似于阻尼器的裝置）；有的在建筑物頂部裝一個“反擺”，地震時它的位移方向與建筑物頂部的位移相反，從對建筑物的振動加大阻尼作用，降低加速度，減少建筑物的位移，來降低地震作用效應。合理設計可降低地震作用效應達60%，并提高屋內物品的安全性。這一研究在國內外正廣泛地深入展開。在日本，研究成果已經廣泛應用于實際工程中，取得良好的經濟、適用效果。而我國由于經濟、技術和人們認識的限制，在工程界還未被廣泛地應用。

4 總結

在概念設計日益重要的今天，要求結構工程師在建筑結構設計中，除應有深厚的基本理論基礎，還應把概念設計與結構設計相結合，并能不斷吸取他人先進的設計思想，提高結構設計水平，使設計成品具有更高的水準、更合理和更經濟的結構形式。

參考文獻:

[1]林同炎.S.D.思多臺斯伯利 .結構概念和體系.中國建筑工業(yè)出版社

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關鍵詞：結構設計優(yōu)化技術；廠房結構設計；應用

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

當前，我國的鋼結構在工業(yè)廠房建設中還不能得到較為廣泛地應用，由于沒有很長的使用時間，因此，其中的大部分內容還處于探索階段，體系完整性較差。雖然采用這種結構的廠房優(yōu)點很多，但是同時它存在的問題也是比較多的。例如，腐蝕性強，防火性能差等。所以，在設計的時候，針對這些因素的分析和研究一定要引起足夠的重視。在設計廠房的時候，要通過相關的工作人員，開展對圖紙的細致檢查和核對，檢查圖紙中有沒有問題出現。盡量將圖紙中所存在的問題全部解決掉，這樣的話，工程質量就不會太多地受到這些因素的影響，或者根本就不會產生任何影響，從而使工程質量問題的出現幾率有所降低。在設計鋼結構工程的時候，要具體劃分為兩個設計階段，一個是工程的制作階段，另一個是工程的安裝階段。只有這樣，工程的每一個工序和每一個部分的質量才能夠得到有效地保障。除此之外，工程也能夠實現與相關技術標準符合。而工程的質量也因此得到最大程度的保障。

一、在設計鋼結構工業(yè)廠房支撐系統(tǒng)時要遵循的原則

在對支撐系統(tǒng)進行布置的過程中，鋼結構廠房一定要保證有足夠的工作空間，這樣的話，廠房的承受能力、整體剛度以及傳遞縱向水平力就能夠在一定程度上得到有效地控制，在此基礎上，壓桿的不穩(wěn)定性就不會產生，而桿件也不容易出現變形的現象。通過這樣的方式，使整個建筑結構都具有相應的穩(wěn)定性。除此之外，在設計過程中，廠房結構的具體形式、車間吊車的設置情況、廠房的跨度、廠房的溫度以及相關的振動設備都應該作為重點考慮的對象。柱間支撐系統(tǒng)應該設置在廠房的每一個溫度區(qū)域內，所設置的柱間支撐系統(tǒng)應該與屋蓋橫向水平保持一致。對于廠房結構而言，下柱支撐所產生的影響是很大的，而且廠房結構變形的方向也是在它的基礎上得以確定的，同時，廠房的溫度應力也會因此受到嚴重的影響。在對下柱支撐系統(tǒng)進行布置的時候，選擇最佳的位置應該是溫度區(qū)的中部，只有這樣，縱向構件在溫度的變化下，才能夠向區(qū)段的兩段進行移動。若是沒有很長的溫度區(qū)段，那么就可以將一道下段柱裝置在溫度區(qū)段內，這樣的話，可以達到很好的支撐效果，但是也應該注意，當溫度區(qū)段比較長的時候，而且大于150米，在此基礎上，廠房如果想要使縱向剛度與標準相符合，那么就應該將兩道下段柱裝置在溫度區(qū)段內，這樣的話，建筑結構的穩(wěn)定性才能夠得到一定的保障。不過，在安裝下段柱的時候，要明確其安裝位置，最好是在溫度區(qū)段內的三分之一處安裝。這樣一來，不僅可以使溫度應力得以降低，而且也限制其不能超出范圍。除此之外，對于兩道支撐中間的距離應該引起重視，最好不要超過72米。

二、對鋼結構工業(yè)廠房抗震性設計

在廠房的安全性中，鋼結構廠房的抗震性發(fā)揮著極其重要的作用。將抗震設計穿插到鋼結構工業(yè)廠房中的時候應該對一下幾點引起注意：第一，在進行總體布置的時候，廠房結構的質量和剛度分布應該具有均勻性，這樣的話，廠房在受力過程中才能達到平衡，變形現象也不容易出現，不要因為剛度不均勻而使抗震受到影響，鋼架是廠房橫向結構選擇的最佳材料，通過這種形式，可以使鋼結構的受力性能得到充分地應用，并且橫向結構變形幾率也在一定程度上有所降低；第二，鋼結構廠房出現破壞，通常情況下，并不是因為桿件沒有足夠的強度，在很多時候是因為桿件沒有穩(wěn)定性而使其出現破壞現象，因此，布置支撐系統(tǒng)要具有一定的合理性，這樣一來，廠房結構整體的穩(wěn)定性就能夠得到保障，這對于鋼結構廠房而言是十分重要的；第三，在地震影響下，低周疲勞作用有所發(fā)揮，而在設計過程中，應該著重考慮它對廠房所產生的影響。在設計結構連接點的時候，節(jié)點的破壞要晚于結構構件的全截面屈服，結構構件應該加入到塑性工作中，將其中地震能量充分地吸收進來，從而發(fā)揮抗震能力。只有這樣，建筑的質量才能夠得到一定的保障，對于地震后所出現的傷亡或者損失也有一定的規(guī)避作用。

三、屋面支撐系統(tǒng)及屋面設計

屋蓋支撐系統(tǒng)的布置應根據廠房跨度、高度、柱網布置、屋蓋結構形式、吊車噸位和所在地區(qū)的抗震設防烈度等條件來決定。一般情況下無論有檁或無檁體系的屋蓋結構均應設置垂直支撐；在無檁體系中，大型屋面板有三點和屋架焊接，可起到上弦支撐作用，但考慮到施工條件的限制和安裝需要。無論有檁或無檁體系屋蓋均應在屋架上弦和天窗架上弦設置上弦橫向支撐。對于屋架間距不小于12m 的廠房或廠房內設有特重級橋式吊車或廠房內有較大振動設備的均應設置縱向水平支撐。屋面的排水及防水設計在屋面設計中需重點考慮，根據《屋面工程技術規(guī)范》的規(guī)定，屋面坡度最小為 5％，在積雪較大的地區(qū)，坡度應適當加大。單坡屋面的長度主要取決于所在地區(qū)的溫差以及降雨所形成的最大水頭高度。根據工程設計經驗，單坡屋面長度宜控制在 70m以內。目前，市場上鋼結構屋面的做法常用的有兩種：①剛性屋面：雙層彩色壓型鋼板內夾保溫棉；②復合柔性屋面：由屋面彩鋼板內板、隔氣層、保溫層、卷材防水層組成。

四、立面設計

輕鋼結構的建筑主要有把握以下四個方面的特征：規(guī)模、線條、色彩、變化。鋼結構廠房的立面主要由工藝布置來決定，在滿足工藝的要求下力求立面簡潔恢宏同時使節(jié)點盡量簡單統(tǒng)一。彩色壓型鋼板使得輕鋼廠房的建筑表現得體形輕盈色彩豐富，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構的沉重單一。在輕鋼廠房的設計中常采用跳躍性色彩和冷色調，重點突出主要出入口、外天溝、收邊泛水等地方，既體現了現代化廠房的恢宏氣勢，又豐富了立面效果。土結構廠房，外墻維護為磚砌體，外裝修為涂料或面磚，輔以色帶，由于混凝土屋面設置采光窗效果不理想，設計時通常在墻面設置大量的采光窗。但對于維護墻為彩色壓型鋼板的鋼結構廠房來說則不然。線條是表現輕鋼結構建筑風格最獨特的特征，均勻的線條或橫或豎，使得輕鋼結構建筑富有流暢的金屬質感，體現了強烈的現代工業(yè)氣息。若在墻面設置大量采光窗，則破壞了墻面的線條造型，同時，輕鋼結構屋面可以大量使用屋面采光板，采光均勻，同時兼可解決廠房通風問題。

五、結語

本文就鋼結構廠房的結構設計優(yōu)化做了比較詳細的闡述，在具體設計過程中，應該根據各個項目的具體特點進行建筑結構設計，使設計安全可靠，經濟合理且美觀大方的同時，保證結構設計的質量達到一個最優(yōu)值。所以在廠房建設中要采用先進的科技，使廠房的結構得到更好地優(yōu)化，這樣才能使我國的工業(yè)發(fā)展更好。

參考資料：

1.蔡,蔣鳳鳴,董輝.淺談鋼結構廠房設計[J].中國科技信息. 2010(19)

2.耿云峰.論鋼結構工業(yè)廠房的設計與施工[J].今日科苑. 2008(20)

3.湯嘉健.淺談建筑結構設計常見問題探討和計算步驟[J].科技資訊. 2008(05)

4.張國輝,洪亮.從建筑結構設計角度探討鋼筋混凝土樓板裂縫的成因與控制措施[J].黑龍江科技信息. 2010(05)

篇8

關鍵詞：建筑結構; 概念設計; 結構措施

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

引言

建筑事業(yè)是關系國計民生的一項重要事業(yè)，也是我國經濟發(fā)展的支柱產業(yè)。在我國社會城市化進程過度中具有極其重要的地位。隨著計算機的普及和廣泛應用,在結構設計中給部分工程師造成一種錯覺,認為建筑結構設計與先前的理論體系產生脫節(jié)，僅僅是一些圖形的拼湊，使得傳統(tǒng)的結構設計方法普遍存在墨守成規(guī)的現象，結構設計失去了應該具有的創(chuàng)新思想等。在建筑結構設計中，概念設計與結構措施至關重要,只有采用先進的設計思想與方法才能夠趕上現代化建設發(fā)展的步伐，同時也反映了一個結構工程師的設計水平。本文對建筑結構設計中的概念設計與結構措施進行分析并提出自己的看法。

1 結構概念設計的定義

概念設計是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法，是完整而全面的設計過程，它通過設計概念將設計者繁復的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個設計。將概念設計理念引入到建筑結構設計之中便形成了建筑結構概念設計。建筑結構概念設計以建筑工程概念為設計依據,采用能夠滿足建筑工程相關要求和符合建筑工程的客觀規(guī)律的方法,進而實現對建筑工程的宏觀控制。

其設計理念是在建筑結構總體方案設計的最開始，就將建筑領域的相關理論知識正確應用到實際問題的處理之中，通過對實際問題的分析，比如結構體系、房屋體形、剛度分布等等，去實現設計方案。在這過程中需要工程師具備結構方面相關知識，依據相關規(guī)范、規(guī)程，從宏觀上對建筑設計方案進行評價、鑒別、選擇，抓住要點，用正確的概念來指導概念設計 。

2 結構概念設計的重要性

隨著行業(yè)設計理念的不斷進步發(fā)展，結構概念設計在建筑結構設計中被廣泛地應用。使得目前我國建筑結構設計無論從質量和效率方面都得到了很大的提升。同時此種設計方法經過專業(yè)同行的不斷發(fā)展推進，已經積累了大量寶貴的實踐經驗,相關設計方法理念也得到不斷繼承和發(fā)揚。

概念設計可以實現結構設計方案的完美化。在建筑設計的方案階段對設計方案進行有效把握，依靠工程師的知識體系以及依據相關規(guī)程，通過主、客觀結合的方式，在方案設定初期，這能實現優(yōu)化選擇，從而避免了后期設計階段計算中的困難，同時又能使方案高效、經濟地制定。

概念設計可以實現結構設計方案的創(chuàng)新性。隨著人們對計算機依賴程度的加劇，很多設計工作者已經習慣性傳統(tǒng)設計，結果造成設計方案沒有新意。二概念性設計理念體現的是先進的設計思想，能夠實現現代化建筑結構新穎、經濟地創(chuàng)新設計。

另外，建筑結構概念設計還可以可判斷電算結果可靠性，利用概念設計來分析原因，找到問題的癥結所在，彌補計算機初步設計階段不能優(yōu)化設計方案的不足等。

3 結構概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1 場地條件和基礎選型

地震作用對建筑物的損害極大，在建筑結構設計體系中，工程師應該在初步設計前進行合理選址。通過對場地的勘察，盡量選擇有利于抗震的場地，盡量避免在不利于抗震的危險地段建造建筑。

3.2 選擇和布置結構體系

在建筑結構設計中“強柱弱梁”的概念一直為人們所重視，因此在建筑設計過程中，工程師要對梁、柱的剛度進行相對弱化處理，保證在建筑破壞過程中，首先是梁發(fā)生破壞。

3.3 選用結構計算分析原則及程序

建筑設計中不同建筑截面和構件需要采用不同的力學假定進行分析計算，如果選用的計算理論與實際狀況不符，那么就會產生很大的計算誤差，造成計算結果無法使用。因而，工程師應該依據不同構件的實際情況合理選用計算假定，符合或接近結構的實際工作情況。

3.4 布置外形尺寸及結構面

結構平面布置應盡量簡單、規(guī)則和對稱，使結構的剛度中心與質量中心重合，以減小扭轉，避免剛度突變和出現薄弱層的情況。如果同一棟建筑上下結構布置發(fā)生變化，結構剛度就會發(fā)生巨大改變，此時為了保證建筑的合理過度，便要設置結構轉換層。

4 結構措施

4.1 協同工作與結構體系

建筑結構的協同工作顧名思義就是要求建筑結構的組成構件在受到外力作用時，能夠相互配合，使作用效應能夠合理地被結構構件承擔。結構構件在協同工作時，形成一個有機整體，共同承擔荷載，實現內力合理分配，共同達到極限狀態(tài)。

例如，在磚混結構中，建筑基礎與上部砌體結構必須依靠圈梁和構造柱聯接，協同工作，使結構構件受力均勻，避免出現局部超出承載極限破壞，聯合受力才能夠實現建筑的整體穩(wěn)定性；高層建筑中，由于底部受力巨大，角柱需要極大的抗扭性，要求給角柱設計較大的抗扭能力，此時可以通過采用田字型柱保持相關的受力，增大長細比例等措施。

4.2 材料利用率

協同工作設計，還在于對材料的充分利用。當建筑結構內部構件能夠實現協同工作時，這也表明材料的利用率也越高。其核心思想可以簡單理解為“花最少的錢，做最好的建筑”。

例如，傳統(tǒng)的矩形截面梁就存在利用率低的情況。矩形截面梁的受力性能體現了大部分材料的存在實際上是降低了材料的利用率。對這種等截面梁來說，大部分區(qū)段，即使是拉壓邊緣，其應力水平均較低。針對梁的受力特點，可以將桁架設計為與彎矩圖相似的形狀，從而使桁架的弦桿受力均勻。本著這種設計理念才能夠真正實現建筑結構設計的合理性與經濟性。

結束語

雖然在建筑工程建設中,建筑材料和施工技術已經得到很大的發(fā)展,但是沒有先進的設計理念，科學、經濟、新穎的建筑結構設計還是無從實現。必須對建筑進行科學合理的結構設計才能夠實現對建筑結構的宏觀控制,從而大幅度提高建筑結構設計的質量和效率。

通過本文對建筑結構設計中概念設計、應用以及建筑結構措施的簡要分析,希望能夠對讀者在建筑結構設計有所幫助。總之，隨著社會經濟的不斷發(fā)展和人們生活水平逐漸提高，社會對建筑結構設計的要求也越來越高。概念設計這種科學合理的設計理念將會在建筑結構設計中扮演更為重要的角色，同時相信它也將為建筑結構設計的發(fā)展做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1] 陳剛. 建筑結構設計中的概念設計與結構措施[J]. 廣西大學學報( 自然科學版)，2007, 32 (增).

[2] 姚驥華. 建筑結構設計中概念設計的研究[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家，2012.

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關鍵詞：建筑物；結構設計；地震

Abstract: in Beijing occurred in April 20, 2013 7 magnitude earthquake in Sichuan Ya'an, 5 years after the terrible devil again heavenly palace. Merciless earthquake let tens of thousands of houses collapsed, destroying many happy families, claimed hundreds of lives, people in large disasters seem so incapable of action. A merciless earthquake are warning of human, structural design of the attention of the relevant warns human building, strengthening the seismic design of buildings, eliminate the bean curd dregs.

Keywords: building; structure design; earthquake

中圖分類號：P315文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2013）

0引言

在5.12汶川那種山崩地裂的大震中，任何一種計算模型都是蒼白的。這時更顯示出了概念設計的重要性。一個好的抗震設計，是應該在保證建筑物的整體性、延性、多重防線上下功夫，確保地震來臨時建筑的安全性，而不應該是一味地死扣地震力有多大。

一．地震中建筑結構受到的影響

現行的建筑抗震設計規(guī)范將建筑場地劃分為有利、不利和危險地段，并要求選擇建筑場地時，應根據工程需要，掌握地震活動情況、工程地質和地震地質的有關資料、對抗震有利、不利和危險地段作出綜合評價。對不利地段，應提出避開要求；當無法避開時應采取有效措施，斷裂范圍內只允許建造1-2層分散的單體建筑，盡量采用整體基礎，不用采用獨立柱基，要加強上部結構的完整性；不應在危險地段建造甲、乙、丙類建筑。規(guī)范對危險地段的描述是:地震時可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯的部位。汶川大地震和以往歷次地震的震害調查均表明，處于上述危險地段的建筑物，構筑物和其它的人工建造物，無論采用什么結構形式，在強震發(fā)生后，絕大部分會遭受毀滅性的破壞，其震害遠遠要重于其它地段上建筑物、構筑物的震害。

汶川大地震引發(fā)的地質災害主要有滑坡、崩塌、泥石流、地裂等，國家汶川地震專家委員會對汶川地震及次生災害的調查表明，地質災害多達12000多處，潛在隱患點近8700處，有危險的堰塞湖30多座。筆者從網上搜到的具體的災害有：北川中學（新區(qū)）位于縣城東部，坐落在陡峭的山坡西側，學校東側山體發(fā)生巨大滑坡，摧毀了北川中學（新區(qū)）幾乎所有的房屋，校園內部現僅殘留了半個籃球場；北川縣陳家壩鎮(zhèn)，3個村、22個社多數被泥石流整體吞沒，死亡人數已達200人以上，3000余人下落不明；青川縣紅光鄉(xiāng)河口滑坡，掩埋了石板溝村、東河口村等5個社，造成數百人失蹤，滑坡體堵塞清水河及其支流紅石河，形成堰賽湖，堰賽湖壩高20～40米，對下游關莊鎮(zhèn)及竹園鎮(zhèn)構成一定威脅；北川縣城和茂縣縣城地處龍門山主斷裂帶上,地震中遭受毀滅性破壞,絕大多數建筑物倒塌,僅少數幸存。 眾多事例證明由地震引發(fā)的次生災害對建筑物本身是災難性的，所以擬建建筑應避讓危險地段。

一般情況下地震對建筑結構的作用大小幾乎是與建筑結構自身的質量成正比的，在相同的條件下，質量大，剛度就大，地震作用就大，震害的程度也相當大；反之，質量小的，剛度就小，地震作用也就小，震害就小。所以在建筑的樓板，墻體，框架，隔斷，維護墻以及屋面結構中一般會采用多孔磚，陶粒混凝土，加氣混凝土板，空心塑料板材，瓦楞等輕質材料，將能顯著提高建筑物的抗震性能。

在這次汶川大地震中，多層磚混結構房屋的震害相對于框架、框剪結構和其他抗震性能好的結構是比較嚴重的，它的震后危害主要表現為：

（1）震害較輕的房屋，在門窗洞口角部出現輕微裂縫；

（2）震害較重房屋，縱橫墻的窗間墻、窗下墻或整片墻體上出現剪切斜裂縫或X形裂縫；

（3）震害嚴重的房屋，甚至出現破碎或倒塌，大多為局部破碎或局部倒塌，主要在建筑物端部、樓梯間和平面凹進或凸出部位；

（4）底部框架結構房屋，混凝土柱頭柱腳剪切破壞嚴重，甚至底部框架全部倒塌，房屋整體下挫；

（5）內框架房屋，框架梁下墻體出現水平裂縫，磚墻體出現斜裂縫；

（6）突出屋面的小塔樓鞭梢效應顯著，出現不同程度的破壞和倒塌；

（7）結構縫兩側建筑物相互碰撞，造成墻體局部破壞裝修層剝落；

（8）構造柱和圈梁在端部連接部位有裂縫和混凝土壓碎現象，但仍能有效地起到整體約束作用。

二．建筑結構的抗震設計

在建筑設計中，消防、人防、抗震是三項災害預防設計內容。從這三種災害的后果看，地震災害遠遠大于前兩項，但在相應的規(guī)范中，抗震設計的安全概率是最低的。在現行抗震規(guī)范中，采用的是兩階段、三水準設計理論，即所謂的小震不壞、中震可修、大震不倒。而這個三水準又是基于一個假設的地震烈度、地震模型下的概率設計，因此單純的結構抗震設計與真實的地震反應是有很大出入的。并不能完全保證建筑物的安全性，至多也只能是降低損失，這也是現行的結構抗震設計無法克服的一個缺陷。而抗震規(guī)范對建筑場地有利、不利和危險地段的劃分是從大的原則性方面給了一個規(guī)定，結構工程師有必要根據設計階段的不同對項目的工程地質勘察提出不同的設計要求，及早發(fā)現擬建場地存在的不良利地質作用和地質災害，以便采取有針對性的措施。2.1在項目可行性方案研究階段，應對工程項目提出可行性研究勘察要求，應側重于擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性，當有多個擬建場地時，應要求勘察單位進行比選分析，提出選址建議。看項目的可行性研究勘察報告時，應查看區(qū)域地質、地形地貌、地震、礦產、當地的工程地質、巖土工程和建筑經驗等資料；對場地的地層、構造、巖性、不良地質作用和地下水等工程地質條件做到心中有數；應著重查看不良地質作用可能引起的地質災害。不良地質作用主要有：巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、采空區(qū)、地面沉降、場地和地基地震效應、活動斷裂等。 2.2在項目初步設計階段，應對工程項目提出初步勘察要求，應側重于擬建場地的穩(wěn)定性。看項目的初步勘察報告時，應查看擬建場地的地質構造、地層結構、巖土工程特性、地下水埋藏條件；應著重查看不良地質作用的成因、分布、規(guī)模、發(fā)展趨勢，對場地的穩(wěn)定性評價的結論是否明確；了解建筑結構物可能采取的地基基礎類型、水和土對建筑材料的腐蝕性、基坑開挖與支護、工程降水方案進行初步分析評價。 2.3在施工圖設計階段，應對工程項目提出詳細勘察要求，應側重于對建筑地基的巖土工程評價，主要包括巖土性質及其均勻性、地基類型、基礎形式、地基處理、基坑支護、工程降水和不良地質作用的防治等。看項目的詳細勘察報告時，應著重查看不良地質作用的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢和危害程度及整治方案建議，還有地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力；對勘察報告中提供的地基處理和基礎方案建議如有疑問時應及時溝通。

另外，在建筑結構設計過程中還應該通過抗震構造措施來加強建筑的抗震性能，在地震中保證形成塑性鉸的部位具有足夠的塑性變形能力和塑性耗能能力，同時保證結構的整體性。抗震設計中為了避免沒有延性的剪切破壞的發(fā)生，采取了“強剪弱彎”的措施來處理構件受彎能力與受剪能力的關系問題。值得注意的是，與非抗震抗剪破壞相比，地震作用下的剪切破壞是不同的。延性對抗震來說是極其首要的一個性質，要想通過抗震措施來保證結構的延性，那么就必須清楚影響延性的因素。對于梁柱等構件，廷性的影響因素最終歸納為最根本的兩點：混凝上極限壓應變，破壞時的受壓區(qū)高度。影響延性的其他因素實質都是這兩個根本因素的延伸。在抗震設計中為保證結構的延性，常常采用以下措施：控制受拉鋼筋配筋率。保證一定數量受壓鋼筋，通過加箍筋保證縱筋不局部壓屈失穩(wěn)。

而在我國的廣大農村房屋主要還是砌體結構為主，對于磚砌體結構，因其便于就地取材,耐久性、保溫、隔熱性能較好,施工簡便的優(yōu)點在世界大部分地區(qū)廣泛使用。但磚砌體屬脆性材料，如不采取規(guī)定的抗震措施，磚砌體結構難于滿足結構抗震安全性的要求。現行建筑抗震設計規(guī)范規(guī)定的砌體結構的抗震措施，都是根據歷次地震中對砌體結構震害的分析總結得出的，例如圈梁、構造柱的設置就是對1976年唐山大地震砌體結構的震害分析總結后規(guī)定的，紋川大地震砌體結構的震害表明，圈梁、構造柱的設置對改善砌體結構的延性，增強砌體結構的整體性具有重要的作用。當然，建筑結構物的抗震性能的好壞并不僅僅取決于是否采取了規(guī)范規(guī)定的抗震措施，還與建筑的平面、立面布置，荷載的分布等好多因數有關。

三．結語

本篇文章通過了解在地震中的建筑物的受影響情況進行詳細的分析，有效的提出能減輕地震帶對建筑物結構的大強度破壞的建筑結構設計，這對處于地震帶的建筑結構設計發(fā)展有著深遠的影響。

參考文獻：

[1] 郝進鋒;王振;陶貴閃;李艷秋; 地震區(qū)城鎮(zhèn)建筑框架結構概念設計[J];世界地震工程;2007年01期

篇10

在整個結構成本管理控制過程中要把握好以下三個關鍵點：

⑴做好事前控制。這是整個結構成本控制的重中之重。

⑵設計過程的精細化管理。設計過程中必須控制好的關鍵環(huán)節(jié)，嚴格按照設計流程做好精細化設計。

⑶設計過程中適時、適當的引入外部資源。

聘請專業(yè)化的設計顧問公司，全過程的進行工程設計的管理和結構成本的控制，將會起到事半功倍的效果。好的結構設計不僅能給房地產公司降低工程成本，更可以給房地產公司帶來意想不到的價值。

1.結構的設計優(yōu)化并不是單純的挑毛病

而是通過交流、溝通，找到更為合理、經濟的設計，從而在滿足各種規(guī)范的使用要求的前提下，杜絕不必要的浪費，做好成本控制。結構設計的優(yōu)化是在充分尊重原設計基礎上進行的，通過優(yōu)化的過程，互相學習，也有利于提高設計院結構設計人員的設計水平。某項目2棟13層與23層相連建筑、2棟30-33層建筑、5棟9-13層建筑，共9棟。場地附近有一條河流，地下水位較高。場地土質較軟，表層4米深度內有部分淤泥質土，地下室底板下土的承載力為160kPa，在17米至22米處有密實的粉沙層，在37-55米處有密實的沙層。基巖埋藏很深。6度抗震、基本風壓0.45。本項目對回款的周期要求較高。

本項目地下室的布置思路：采用一層大地下室9棟高度和層數相差較大的建筑連為為一體，形成一個整體的大型地下車庫。優(yōu)點：交通及停車，小區(qū)的物業(yè)管理，地下室外墻的數量。但缺點也是明顯的，一是導致地下室結構的超長，再就是各棟建筑單位的不均勻的沉降。

為此，對結構進行了優(yōu)化設計：首先，地下室結構超長的解決辦法是：

⑴結構后澆帶的設置——費用、間距、封閉時間、施工便利性；

⑵混凝土膨脹外加劑的使用——數量、費用、位置；

⑶構造配筋的適當增加——數量、費用、位置。

其次，各棟建筑物的沉降差以及主體建筑物與地庫間的沉降差解決方式是：依照當地的基礎設計經驗，

⑴9-15層建筑通常采用預制方樁基礎，以粉砂層作為持力層，樁長約17米，摩擦型樁；

⑵18層以上建筑通常采用鉆孔樁基礎，以砂層作為持力層，樁長約45-50米，摩擦型樁；

⑶12層建筑物采用無樁筏板基礎有過成功的案例，按程序計算沉降有15CM，實際觀測僅4CM在無錫觀測到的建筑物最大沉降不超過6CM。

2.優(yōu)化結構設計是對結構設計進行深化、調整、改善與提高

也就是對結構設計進行再加工的過程。結構設計的優(yōu)化，不是以犧牲結構安全度和抗震性能來求得經濟效益的，相反經過設計優(yōu)化的工程，結構布置更為合理、差錯更少、用料更省、結構更安全。某高層寫字樓，結構高度90.30米，地上24層，地下二層，抗震設防類別丙類，七度抗震設防，結構形式為框架核心筒體系，基礎形式為平板式筏基，建筑面積約2萬平米。結構設計優(yōu)化的主要內容是以下三個方面：一是樓層樓蓋體系的結構設計，二是核心筒的尺寸及墻厚，三是平板式筏基的板厚和有關構造。設計優(yōu)化時對其它一些結構設計細節(jié)也給與了一定關注。經優(yōu)化結構設計后，僅前述三個主要方面，可比原設計節(jié)約混凝土在2000m3以上，鋼筋約70噸。通過結構設計優(yōu)化，在節(jié)約結構造價的同時，使結構自重減小了約40000KN，相當于40KN/m2，約為兩層半樓房的重量。從而大大增加了豎向結構構件和基礎的安全度，減小了地震力，提高了整個結構的抗震性能。結構設計優(yōu)化達到了提高項目技術和經濟雙重效益的目的。

又如：某工程9棟住宅，其中3棟18層、3棟22層、3棟28層、采用大地下室連接為一，土質情況：25M深度內，土層較松，樁側摩阻力為15-30kPa，越向下土層越密實，樁側摩阻力逐漸增加為50-70KPa，38米以下各層樁端阻力均較小，為1500-2500kPa。

原基礎方案按當地的習慣做法及地勘報告建議：18及22層建筑選8-1層作持力層，樁長為40米，28層建筑選8-2層作持力層，樁長為50米。

選擇方案：一是全部選用50米長的Ф500及Ф600的預應力管樁！二是節(jié)省工程造價（樁的性價比、承臺的尺寸）；三是進一步降低建筑物的沉降差及沉降值；四是方便施工管理，提高樁基檢測的效率，降低檢測成本。

對于Ф500管樁，當樁長由40米增加到50米時（增長25%），其單樁承載力由1435KN增加至2080KN（增大45%），單位樁長的性價比大幅提高80%。

3.施工圖審查與結構設計優(yōu)化并不矛盾

它們的著眼點不同、側重面不同，施工圖審查并沒有義務審查設計的經濟性，而結構設計優(yōu)化的目的之一是控制成本、并使設計更加合理。當然，結構設計優(yōu)化的結果也必須通過施工圖審查。某3+1層建筑，4層住宅，半地下室，淤泥質土，厚度約為18米，承載力為70KPa。在32-40米處有較好的沙層，可做樁基持力層，此時Ф300的預應力管樁承載力為600KN。

原基礎方案：筏板基礎；8米長的水泥攪拌樁加連接梁形成復合地基+止水筏板；長度為35米的Ф300預應力管樁，一柱一樁+止水筏板；預應力管樁方案最經濟(便宜16%)！最安全！較攪拌樁施工周期短！

優(yōu)化設計后，方案調整為：±0.00標高的取值，地下室的埋深：——對支護、土方、水浮力、抗拔樁的影響；覆土厚度的控制：——地下室布局、景觀的要求、管線的要求；地下水位高度的取值和應用：——抗浮設計水位和最低設計水位；

地下室底板的布置方案：

承臺間設基礎梁加大板式結構。

樁承臺兼柱帽的無梁筏板板結構。（造價相差20%-30%！）

結果：總共節(jié)省工程造價3500萬元以上！

4.結構設計的優(yōu)化工作不會影響設計、施工進度

可與設計同步進行。設計優(yōu)化工作也可以按工程進度要求分階段進行。某工程由共六幢高層建筑組成，建筑面積13萬平方米。結構設計優(yōu)化的主要內容是：樁基、剪力墻的布置和墻厚、樓層現澆板、地下車庫的底板與頂板、地下室外墻、框架柱梁等。

工程結構設計優(yōu)化后的經濟效益：省去人工挖孔擴底灌注樁計360棵。基礎筏板厚度減少，共計節(jié)約混凝土用量570m3，鋼筋用量減少約220噸。地下室外墻、基礎抗水板、頂板共節(jié)省混凝土用量約計2000m3，節(jié)約鋼筋70噸。主樓現澆板節(jié)約混凝土超過1000m3。1#住宅樓減少剪力墻布置后，節(jié)約混凝土約400m3，鋼筋約45噸。6#酒店經結構優(yōu)化布置后，每層增加凈高約150，減少了梁混凝土用量，梁柱鋼筋用量減少約20噸。