建筑结构论文范文

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［论文关键词］高层建筑；结构特点；结构体系

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。

剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.

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本工程采用SATWE软件进行设计分析。基于组合有限元法建立空间组合结构计算模型，梁、柱仍采用空间杆单元，由于采用薄壁杆件代表剪力墙遇到上下洞口错位大、框支剪力墙等问题，采用墙元模型是将剪力墙视为若干墙体组成墙组，以节点支撑传递上下的内力，分析精度提高。薄壁杆件模型将剪力墙视为杆件，墙元模型以竖向位移为未知量，多点传力，变形协调。高层建筑结构考虑楼板变形，采用空间板壳单元模拟。计算模型考虑空间扭转变形的同时也要考虑楼板变形，对计算条件要求更高，适用于楼板开有大洞口结构和复杂剪力墙结构等。本工程为剪力墙结构采用墙元模型计算分析。

2软件计算参数选取分析

2.1地震信息输入

①考虑偶然偏心和双向地震作用。对于高层建筑结构，考虑偶然偏心计算出位移比大于1.2，说明结构质量和刚度分布不均匀，抗扭能力较差，此时应该计入偶然偏心的影响。②高层建筑振型计算个数。振型组合数如果取值小不能全面反映整体结构地震响应导致计算结果失真，如果计算个数过多会增加计算时间，消耗计算机资源,具体取值根据工程规模、结构规则性等因素确定。振型数太少不能正确考虑模型最大地震作用情况，本工程计算振型个数取15个。③周期折减系数。框架结构中填充墙数量较多，故折减系数较小，剪力墙结构中填充墙较少，通常折减系数取0.9-1.0之间，具体取值多少需要根据实际结构中填充墙多少及对结构刚度影响程度来确定。综合考虑上述因素本工程为落地剪力墙结构，填充墙较少取0.98。④结构阻尼比。阻尼存在延缓结构破坏，延性得到提高。在设计地震反应谱时假定普通结构阻尼比为0.05，软件默认值也为0.05。本工程结构阻尼比取0.05。

2.2设计信息

①梁刚度放大系数。采用刚性楼板假定计算楼板自身刚度没有考虑到主体结构中，规范规定通过采用放大梁刚度方法来近似考虑楼板刚度对结构贡献。在计算时梁按未考虑刚度放大前数值计算，如果不乘刚度放大系数梁承载力仍能满足荷载组合作用下设计要求，说明梁不存在安全隐患。本工程梁刚度放大系数取1.5。②连梁刚度折减系数。为保证连梁在正常使用状态下不发生开裂或开裂变形在一定范围内，该参数取值不宜小于0.5，实际工程设计时取0.7。此项系数大小对于以墙体开洞方式形成连梁和以普通梁方式输入连梁都起作用。本工程取0.7。③梁扭矩折减系数。若现浇楼板按楼板刚性假定计算，考虑到受力过程中楼板和梁共同抵抗扭矩而对梁扭矩值进行折减，参数取值范围一般为0.4-1.0。定义弹性楼板，在计算时考虑楼板和梁抗扭作用，所以梁扭矩值无需再折减。本工程取0.4。

3计算结果分析

3.1周期和周期比计算结果分析

结构自振周期主要与自身质量、刚度有关，质量越大周期越大，刚度越大周期越小。本工程周期比为1.9794/2.4460=0.81满足要求。如果计算结果超出规范规定范围，说明结构扭转效应明显，通过增加结构主要构件刚度，减小内部主要构件刚度来提高整体抗扭能力。

3.2位移计算结果分析

本工程楼层位移和层间位移比计算结果竖向均匀布置，没有非常明显刚度和质量突变，经软件计算后输出位移图形光滑，没有严重畸变点。由于建筑平面呈一字型布置，在确定设计方案时有一定处理，X方向抗侧刚度还是大于Y方向，结构X方向最大位移值和层问位移比计算值均比Y方向小。经软件计算发现最大位移或层间位移比超过限值，考虑适当加强结构抗侧能力，采取结构方案适当调整，加大主要抗侧构件尺寸等措施。

3.3侧移刚度计算结果分析

规范规定高层建筑结构层间侧向刚度不宜小于相邻楼层70％或其上部三层相邻楼层80％；对于计算分析存在薄弱层则按规定将楼层剪力计算值再乘以1.15增大系数，计算结果仍然要满足剪重比规定以保证薄弱楼层抗震能力。为保证结构竖向均匀布置，避免刚度有突变存在，突变处由于在地震作用下变形一致容易破坏。由于本工程结构竖向布置均匀，未形成薄弱层。

3.4剪重比计算结果分析

采用振型分解反应谱法计算自振周期长结构时，由于地震影响系数取值偏小，相应地震作用计算值偏低，按照规范规定本工程剪重比最小值为0.024。若软件计算剪重比结果小于规范要求时说明结构刚度相对于水平地震剪力过小，结构不安全；但剪重比过分大，虽然结构刚度好但经济指标较高宜适当减少墙、柱等竖向构件截面面积达到节省工程造价目的。本工程地上主体结构一层为第4层，剪重比计算结果满足相应要求。X方向有效质量系数99.49％，Y方向有效质量系数99.47％。

3.5刚重比计算结果分析

高层钢筋混凝土结构自身重量很大，如果没有侧向荷载作用，结构稳定性良好不会发生失稳破坏，但在风或地震等水平荷载作用下结构一旦发生侧移，由于自身强大惯性产生明显二阶效应。为保证结构良好抗震抗风性能，需要控制二阶效应影响，避免结构发生整体侧向位移变形时失稳倒塌。本工程X向刚重比EJd/GH**2=6.47，Y向刚重比EJd/GH**2=6.42，二者都大于1.4，能够通过结构整体地稳定性验算，都大于2.7，可以不考虑重力二阶效应。

4结论

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该建筑物的使用过程中存在地表水长期渗入现象，并且地下管道（建筑物周边设有直埋暖气及上水管道）有漏水现象，且当地为自重湿陷性黄土。由于地基土遭水浸泡，导致地基土体结构破坏，地基承载能力下降，从而引起地基基础的不均匀沉降。由于地基基础的不均匀沉降（沉降量196mm），引起上部多处承重墙体斜向贯通开裂；建筑物各层楼板形式为钢筋混凝土现浇板结构，未设置圈梁，局部设置构造柱，整体性较差；多数墙体由于地基基础不均匀沉降引起的开裂或倾斜，结构整体性遭到破坏。而且地基基础的不均匀沉降导致了多数墙体开裂，且裂缝宽度较大，严重破坏了墙体的承载功能，已不适于继续承载。同时，结构构件的构造和整体性也遭到损坏。

二、加固方法

1.地基加固

由于地基为湿陷性黄土地基，故采用树根桩法进行加固，具体加固顺序为：先从基础上方向下打孔，直径10cm，孔深6m，然后注入水泥砂浆，水泥砂浆由于压力到达土体软弱位置，形成直径约为500mm的马牙槎，与土体紧紧咬合，形成较大的摩擦阻力，树根桩间隔为1.2m。树根桩的优点在于：由于其施工的管道口径很小，需要的工作面较小，能够方便地使用小型钻机进行施工，而且施工的噪音和振动都较小；压力灌浆也可以，桩的外表面比较粗糙，增加桩体与土体之间的粘结力，使桩与地基成为一体。同时该方法也具有造价低，经济适用等特点，降低了房屋地基的加固成本。

2.主体加固

考虑到墙体承载力的恢复并尽量不影响其使用功能，故采用嵌缝粘钢法进行墙体的加固，现将墙体两侧砖缝当中的砂浆清除，然后注入结构胶，放入钢片紧紧粘结，然后做好表面抹灰，这种方法可以使两侧墙体紧密连接，补充墙体由于裂缝而削弱的连接力与承载力，使墙体恢复使用功能，嵌缝粘钢法钢片的嵌入间隔为4皮砖。嵌缝粘钢法不需要加宽墙体的面积，比起钢丝网片混凝土板墙的加固方法，该方法具有简便易行，能够有效增强墙体的抗剪能力，而且不占用房屋原有的使用面积等优点。

3.防水措施

由于该建筑地基未经处理，仍然为湿陷性黄土，因此如果加固后地基浸水，则可能会由于土体结构重新排列造成湿陷，使树根桩失去承载力，造成建筑进一步沉降，因此在建筑物四周施工灰土桩作为止水帷幕，桩长6m，施工时相邻灰土桩相互咬合，形成帷幕，能够有效防止外来水源浸泡地基。该方法也能够使湿陷性黄土挤密，具有提高地基承载能力的作用，因此配合树根桩，第一能够防止地下水的浸入，第二能够提高地基的承载能力，同时也具有经济性的特点。

三、结语

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为了保证建筑的使用空间，使建筑物具有相对的稳定性，满足人们对建筑物的要求，就需要对民用建筑进行合理设计，保证建筑结构的稳定。

（一）砖混结构砖混结构是建筑物的主要竖向受力构件，为砖墙或其他类砌体，横向承重的梁、楼面、屋面为钢筋混凝土结构。适合房间面积小、开间进深不大的低层和多层建筑。在进行结构设计时，墙体做为主要受力构件，要保证墙体的厚度和抗震性，保证建筑物整体的稳定性。同时在设计时，还要注意施工过程的方便快捷，节省工期。

（二）框架结构框架结构是建筑物中由钢筋混凝土柱和梁共同组成框架来承担竖向荷载和侧向水平力荷载的结构体系。框架结构具有较好的抗震性能和抗弯能力，平面布置比较灵活，有利于布置较大空间，可以满足多功能的使用要求。由于构件截面尺寸的影响，框架结构的房层高度受到限制。

（三）剪力墙结构剪力墙结构是钢筋混凝土墙共同承担竖向荷载和侧向水平力荷载的结构体系。钢筋混凝土墙不仅承受荷载，而且对空间起分割作用。由于主要受力构件均为钢筋混凝土结构墙，所以该结构具有刚度大、抗震性能好、整体性强的特点，适用范围较大，可建造较高的建筑。但受剪力墙间距的影响，开间距太大，对大空间建筑该结构的灵活性就比较差。

（四）筒体结构在现代的高层建筑中筒体结构被广泛地应用，最主要的特点是该结构刚度好、防震能力强。筒体结构主要由核心筒和框筒结构组成。建筑布置灵活、抗侧刚度大、整体性好，能够提供较大的使用空间。筒体结构能有效地抵抗水平荷载，因此比较适用建筑高层及超高层的建筑。在民用建筑设计中还有其他建筑结构设计形式，对这些建筑结构进行设计时不仅要考虑结构的选型、适用条件，还要考虑建筑物的功能和使用年限等多方面因素，才能使民用建筑结构设计更加符合需要，更加科学合理。

二、民用建筑结构设计存在的问题

现阶段，民用建筑结构设计存在着许多不合理设计现象，许多建筑结构设计为了追求较大的使用空间没有设计抗震墙，使建筑物存在着很大的安全隐患。与此同时，施工与设计方案不一致，擅自更改设计方案，使得建筑施工不合理，设计粗糙简单，也使得建筑存在着安全隐患。在一些设计图纸中，存在着许多漏洞，没有对建筑结构的消防、耐火等级、安全等级进行详细标注，使得建筑结构不符合工程施工要求，达不到居住标准。

三、民用建筑结构设计的新要求

在新时期，各种新情况不断出现，土地、原材料、施工设备的成本不断上涨，因此必须在设计时考虑到施工成本，在保证结构安全和施工质量的同时还要做到经济适用。在建筑结构设计时要根据相关知识、工程经验以及建筑功能，根据建筑的实际情况对建筑结构进行合理设计，这样才能使设计更加合理。与此同时，业主对建筑物的审美追求更加强烈，在业主选择户型时不仅仅考虑建筑质量，还注重建筑的个性化。因此在民用建筑结构设计时，要充分考虑到当前市场的需求，建筑结构设计要具有灵活性，方便业主在装修时能够根据自身的需求进行改造，所以必须对墙体结构、门窗位置、梁柱结构、楼梯间等进行合理设计，方便业主改造。随着城市化进程不断加快，人们环保意识的增强，人们对民用建筑的环保要求也越来越高，因此在进行民用建筑结构设计时要保证建筑物的采光、通风符合环保要求，尽量利用自然能源，提高建筑能源的利用效率，使建筑更加符合环保要求。随着时代的发展，社会和市场对民用建筑的要求还会越来越多、越来越高，在对民用建筑结构设计时要符合这些要求，这样才能使民用建筑的市场更加广泛，保证民用建筑的质量和使用寿命。

四、民用建筑结构优化措施

为了保证民用建筑结构设计的合理性，就必须对建筑结构设计进行合理优化，保证民用建筑结构设计质量，使其达到工程要求。

（一）提升民用建筑结构设计质量针对民用建筑结构设计中存在标注不全、设计粗糙和违反规范条文等问题，应在出施工力之前予以解决，这就要求建筑结构设计人员具有一定的专业知识和职业素养。定期对设计人员进行专业培训学习，不断提升设计人员的业务水平和责任心，端正设计人员的态度，提升建筑结构设计的水平和质量。在选择设计方时，要对设计方的相关证书和资质进行审查，保证民用建筑结构的设计质量，从源头上提升建筑结构设计的安全性和整个建筑工程的质量。

（二）优化民用建筑结构模型民用建筑涉及国计民生，是与人民群众利益联系最紧密的建筑工程，因此在设计前必须对民用建筑结构模型进行合理优化设计，对房屋的结构体系、围护结构、房屋的各个细节结构进行合理优化设计，保证建筑结构的承重、受力符合相关规范和要求。在进行建筑结构设计时还要充分考虑经济原则，保证建筑结构安全的同时还要尽可能降低建筑结构的成本，实现经济效益的最大化。

（三）提高民用建筑结构设计的安全性现阶段的民用设计普遍存在着抗震设计不足，结构设计不合理等现象。因此，为了保证建筑结构的安全性和使用寿命，必须对民用建筑结构进行合理设计。在民用建筑结构设计时，要尽可能选择合理的结构类型。比如现阶段运用广泛钢结构，钢结构与传统的钢筋混凝土结构相比，具有强度高、质量轻、工期短等特点，适应现阶段民用建筑结构的设计要求。与此同时，钢结构的大空间布置，能更好地保证了民用建筑空间设置的灵活性，为施工和业主的装修设计提供了便利。此外，使用钢结构进行设计施工时能有限地减少水泥、砂石等建筑原料的使用，能大大减少施工成本，降低工程造价。同时还能降低环境污染，实现建筑的可持续发展，提高民用建筑的社会效益。为了更好地保障民用建筑的安全性，建筑物地基基础部分的设计不容忽视，在进行民用建筑结构设计时，要充分考虑场地条件及地基承载力特征值，根据建筑本身的结构特点选择合适的基础结构形式，保证地基基础部分受力均匀，满足整个建筑的设计要求。当施工过程中出现问题时能够及时与设计人员沟通，共同商议处理方法，保证施工进度和施工质量，使地基基础部分符合建筑设计的要求。

五、结语

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1．1玻璃钢门窗玻璃钢门窗轻质高强，其拉伸强度为350MPa以上，弯曲强度为260MPa以上，为铝合金的2倍、塑钢的4倍左右，从而弥补了塑钢门窗因强度低容易变形的弱点。玻璃钢型材的弯曲弹性模量较高、刚性好，故玻璃钢门窗适宜较大尺寸的窗或较高风压场合的门窗，且尺寸稳定、隔音性能好。玻璃钢型材的热变形温度为200℃，其线膨胀系数较低，与建筑物和玻璃相当，在冷热温差较大的环境下，不易与建筑物及玻璃之间产生缝隙，门窗的气密性能好，大大提高了门窗的密封性能。与目前市场上使用的铝合金门窗和塑钢门窗相比，优质的玻璃钢/复合材料门窗的节能效果非常好，据有关部门检测，玻璃钢门窗的保温性能优于国家标准中规定的保温性能一级指标。在建筑节能设计标准中，要求门窗材料选用低导热系数的材料，玻璃钢门窗不但密封性能良好，而且有较好的遮阳功能和良好的保温性能。玻璃钢型材对热辐射和太阳辐射具有隔断性，故玻璃钢窗体具有很好的隔热性能。玻璃钢型材耐严寒和耐高温性能好，使得玻璃钢门窗可以广泛应用于严寒和高温地区。由于玻璃钢型材内部树脂和纤维的结构特点，使得其具有微观弹性，有利于吸收声波，从而使玻璃钢窗体具有良好的隔音性能。在建筑物中，门窗、墙体、屋面、地面为建筑能耗的四大部位，其中门窗排列首位，房屋建筑的能源损失中有50%是通过门窗流失的，尤其是公共建筑的窗墙比高达70%，更加大了能源的损失。因此，门窗节能在整个节能建筑中起到至关重要的作用，减少门窗的能源损失是当前建筑节能的主要途径之一，在建筑结构中大力开发使用玻璃钢/复合材料门窗具有十分重要的意义。

1．2玻璃钢模板使用玻璃钢/复合材料制作的模板能够一次性达到通高，而且不易与混凝土相互粘结，所浇筑出的混凝土成品没有横向接缝(只是在竖向上会有一道接缝)，特别是圆柱体，浇筑出来圆度比较准确，且表面光滑平整，无气泡和皱纹，无外露纤维和毛刺现象，其密封性、表面平整度是木模和钢模所无法比拟的，而且色泽一致，垂直角度的误差也较小。采用玻璃钢制作圆柱模板只需要在接口处用角钢加螺栓予以固定，之后用钢丝缆风绳的一端拉住柱筋上端，而另一端只需固定在浇筑之后的混凝土楼板上即可，不需另外设置柱箍或是搭设支撑架。玻璃钢模板与木模、钢模相比易加工成型，可以一次性封模，不用接长，而且玻璃钢模板由于质量轻，拆装非常方便，具有便于清洁和维护等特点。因此，使用玻璃钢模板能够明显地减轻劳动强度，提高建筑施工效率，有利于降低工程造价。另外，玻璃钢模板有较强的耐磨性，所以重复利用次数也较多。

1．3玻璃钢筋混凝土是应用最广的建筑材料，通常采用钢筋来增加其强度，但钢筋存在着腐蚀问题，而建筑腐蚀是全球建筑业所面临的一个十分棘手的问题。当钢筋混凝土在具有侵蚀性的环境中工作时，钢筋在各种腐蚀性气体、添加剂和盐的作用下生锈而使钢筋本身体积膨胀，从而导致混凝土开裂，会降低混凝土的使用寿命。玻璃钢筋通常是以乙烯基树脂、聚酯树脂、酚醛树脂或环氧树脂作为基体材料，以无碱玻璃纤维作为增强材料，采用拉挤工艺成型，具有耐腐蚀性强、电磁绝缘性能优良和力学性能优良的特性。在建筑结构中使用玻璃钢筋增强材料可以提高水泥基体的抗弯、抗拉和抗冲击强度，由于玻璃钢筋的耐腐蚀性强，特别适用于需使用盐防冻的混凝土结构、近海地区的混凝土结构和地下工程。玻璃钢筋具有优良的电磁波透过性，对于某些特殊建筑设施，例如医院中的核磁共振成像室，或采用射频技术来识别预付费客户的公路收费站通道来讲，采用玻璃钢筋是最好的选择。目前，玻璃钢筋已在很多工程项目中得以应用，并有效地替代了钢筋。由于玻璃钢/复合材料筋的力学性能优良和良好的耐腐蚀能力，故具有广阔的开发应用前景。

1．4玻璃钢加固混凝土梁玻璃钢/复合材料作为一种结构加固材料，有与混凝同工作的基础，能适应各种不同的工作环境。玻璃钢的线膨胀系数与普通混凝土相近，这样就不会因温度变化而引起二者之间的粘结破坏，在对混凝土表面进行适当处理后再粘糊玻璃钢，可以保证两者之间有良好的粘结力。玻璃钢片材、板材作为加固材料具有强度高、施工方便且周期短、抗渗性好和耐腐蚀等优点。用玻璃丝布包覆加固混凝土梁，采用环氧树脂作为粘结剂，玻璃丝布与混凝土结合面之间不会发生滑移破坏，粘结面会有效地传递应力。用玻璃钢加固的梁在其初始受力阶段，玻璃丝布的包裹层数对梁的刚度及变形的影响均很小。在受拉钢筋屈服以后，外包的玻璃钢对梁的刚度的作用效果很明显，从而使梁的变形减小。由此可以看出，运用玻璃钢加固混凝土梁可明显提高混凝土梁的受力特性，延长梁的使用寿命，因而具有广泛的应用前景。近几年来，国内外的一些学者相继开展了一种新型的纤维增强复合材料加固方法———内嵌(简称NSM)加固方法的试验研究、理论分析和工程应用。与外贴玻璃钢片材相比，嵌入式加固法除了具有高强、高效、耐腐蚀等优点外，还有表面处理工作量降低等优点。因为外贴加固的表面打磨工序往往耗时较长，而嵌入式加固只需使用专用工具在混凝土表面剔槽，不需进行大面积处理，可以节省工期;玻璃钢因内置而得到较好的保护，其抗冲击性、耐久性、防火性能等得以提高，如用于桥面板负弯矩区加固具有明显的优势;玻璃钢筋或板条可以较方便地锚固于相邻的构件上。随着研究的不断深入，玻璃钢/复合材料作为一种轻质高强、高性能结构材料，在工程加固领域的应用将会越来越广泛，发展趋势良好。

1．5玻璃钢在建筑结构中的其他应用在采暖通风工程中，玻璃钢是一种很好的节能环保材料，从20世纪80年代开始已大量用于制造冷却塔、通风橱、送风管、排气管、栅板及防腐风机罩等。目前，国内研发的玻璃钢/复合材料保温管可用于输送热水及供暖，用以替代传统的金属保温管。玻璃钢可制成波纹板、带肋板、空心板或夹芯板，组成各种形状的拱、壳以及穹顶等空间结构用于工业厂房等结构中，具有易成形、施工方便、质量轻、保温性能好、色泽鲜亮和耐候性好等优点，采用轻质高强的玻璃钢组装件作为建筑材料，将大大减轻工人的劳动强度，减少劳动工时，缩短施工周期，对资源保护和能源消耗也有积极的作用。在美国复合材料制造商协会(ACMA)举办的2010年复合材料大会上，一座两层的房屋获得了大会的“展会最佳奖”，该房屋由预制的以防火玻璃钢为蒙皮的夹层结构板组成;加利福尼亚的复合Kreysler公司获奖的加利福尼亚海湾之屋是一个单体式结构，由9块定制的防火玻璃钢夹层板组成;另一个创新的Kreysler项目是在一个办公楼上采用了仿造石材的玻璃钢建筑外饰。玻璃钢文化墙因其高雅亮丽的外形和独特的艺术风格也备受推崇。另外，玻璃钢/复合材料在冷库、岗亭、仿古建筑、微波塔楼、屏蔽房、野营活动房等领域也得到了广泛应用，并已发挥了重要的作用。

2玻璃钢在建筑结构中的应用前景

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1．1激光多普勒测速仪基本原理在结构振动检测领域，由于各种原因引起的振动可以用作确定结构的固有频率。在正常情况下，由于人或者自然的原因产生的非常小的震动称为微动，如，地震波、冲击波、潮汐波、工业振动、交通噪音等。因为不需要专门的震动源，如移动的车辆或者冲击敲击结构，所以对于观测结构特征微动测量是非常安全和有效的方法。使用微动测量的方法能够容易的获得结构的动力特征，如固有频率和振型。基于上述优点，如果能够使用远程测量微动技术将能极大提高测量工作的有效性和安全性。检测一些较高的结构，如高层建筑、桥塔、高架桥、高坝等，安装传感器需要危险高空的作业［3］。另一方面，对于地震后的结构的损伤检测，可能会面临余震造成的二次灾难。如果采用远程测量技术，就不免除了危险的位置或条件下安装和拆除传感器和电线。激光多普勒测速仪(LaserDopplerVelocimeter以下简称LDV，图1)可以准确远程测量结构微动，是一种可以取代的方法。LDV是一种光学测量装置，通过使用入射和反射的激光束之间的频率的差值，以检测运动目标的速度。反射光速和入射光束间的频率变化，见图2。

1．2LDV振动的干扰除去LDV观测到的数据是LDV自身与测量对象间的相对速度。因此，对于一个非常小的振动测量，LDV自身的振动将会有一个显著的影响测量记录。一些在户外进行的结构检测，由于地面运动或者风荷载等因素引起的LDV自身的振动不能被忽略，见图3。在地震后建筑结构的损伤检测的情况下LDV自身振动的影响尤其严重，因为由于震后的重建，使检测工作在一个高噪声坏境下进行的。再如，桥梁的加固检测也是在一个高交通噪声下进行的。因此，结构微动的高精确测量必须要去除LDV自身振动的影响。文献［4］提供一个去除LDV自身振动影响的方法，图4。在LDV上安装一个震动传感器记录LDV的运动速度，是LDV在t时刻时测量到的结构上的测点和LDV的相对速度。通过对进行傅立叶变化即可得到测点频谱，通过频谱可以得到结构的固有频率。例如混凝土建筑结构，沿建筑的高层分别测量转化成频谱，可以得到固有频率对应的幅值，通过对这些测点幅值的归一化处理就可以得到振型。

1．3LDV与PIV比较随着计算机技术与图像处理技术的快速发展，产生了PIV(ParticleImageVelocimetry)粒子成像测速技术。PIV技术的最大贡献是突破了LDV激光多普勒测速仪等空间单点测量技术的局限性，既具备了单点测量技术的精度和分辨率，又能获得平面流场显示的整体结构和瞬态图像，可在同一时刻记录下整个流场的有关信息，并且可分别给出平均速度、脉动速度及应变率等，同时它还是一种非接触式的测量方法。

2模拟实验

为验证方法的可靠性，实验室内浇筑一个高为0．65m的低强度直角梯形混凝土块，通过应变片测量得到的固有频率基本符合于LDV测量得到的固有频率为53Hz。为了测量振型沿高层布置5个测点，通过有限元分析得到振型和测的振型的比较结构见图5，表现出了有较好的一致性。

3总结

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现阶段BIM软件产品受到BIM技术与思想发展的推动而不断趋于完善，BIM技术在国内开始被广泛运用到建筑工程设计、施工以及运营等多个领域，BIM技术在运用中可以实现不同专业、不同部门之间的数据共享，所以在建筑结构设计中可以让工程师、建筑师、设计人员以及业主等，多个层次用户来共享及使用同一个数字设计信息。基于BIM技术而成的可视化数字模型可以帮助用户进行建筑结构的模拟与分析，以便于施工单位可以加深对设计人员设计理念及建设目标的理解，对提高建筑产品结构设计的整体质量及生产效率有着重要意义。

2BIM技术概述

现代建筑工程项目正在不断向着大规模、高层化以及超高层化方向发展，用户对建筑产品的需求不仅限于其整体功能性，建筑结构的高度复杂化使其体型不断区域多样化，因此，建筑结构设计中往往需要通过多种渠道来获取规模较大的信息。该类数据信息作为建筑企业在建筑结构设计中最为关键的资源，如果在建筑产品生产中对其加以利用，不仅可以帮助企业通过缩短工期来降低整体成本投入，还能进一步提高建筑企业在生产过程中的质量管理工作与安全管理工作整体水平。所以现代信息技术开始被广泛运用到建筑工程领域，建筑行业在信息技术支撑下开始寻求一条迅速处理各类相关信息，进一步控制成本投入与合理化工期安排的道路。基于此因，BIM技术的出现及应用对推动建筑行业健康发展有着重要意义，该技术实现了建筑结构设计由二维向三维的转变，而BIM技术的广泛应用正在不断推动建筑行业新一轮的信息革命，其通过创建并利用数字模型来对建筑工程结构进行设计、建造以及运营管理，帮助企业在设计阶段、生产阶段以及经营管理阶段有效降低整体经营成本，对推动我国建筑工程领域实现可持续发展战略目标有着重要意义。

3BIM技术在建筑结构设计中的具体应用

3．1实现建筑结构设计的可视化BIM技术是基于三维模型技术而成的应用于现代建筑工程领域的新兴技术，其可以利用三维模型技术来将真实的建筑构件展现给用户，由于传统建筑结构设计中都是以CAD软件进行绘图，该种方法很难将建筑结构的详细信息展示给不同用户，而BIM技术在建筑结构设计初期阶段便通过建立建筑结构的三位实体模型，来帮助各层次用户通过直观的角度对建筑构件信息、功能布局有一个准确的认识与了解。很多大型建筑工程结构设计中可以利用BIM技术来对其整体结构进行动态演示，帮助用户利用直观的角度对建筑结构的各项参数进行观测，从而帮助设计单位选取最佳的设计方案，并且可以及时发现建筑结构设计中的质量缺陷与设计缺陷，对进一步提高建筑结构设计的整体质量有着重要意义。

3．2BIM技术在建筑结构参数设计中的具体应用建筑结构信息模型中会有一个包含所有设计信息的数据库，所有建筑结构设计参数都是相关联的，设计人员可以利用该数据库中的数据信息来对建筑结构形体进行构建，而且在设计过程中会对不同的参数予以一些约束，从而确保BIM系统在建筑结构设计中可以及时更新数据库。BIM技术在建筑结构设计应用中最大的特点，是可以实现高质量、高安全性、高可靠性的设计信息输出，对提高建筑结构设计的数字化发展有着重要意义。

3．3BIM技术在钢结构建模中的具体应用现阶段钢结构已成为一个大跨度建筑物的主要结构形式，其在建模中往往需要面临结构链接和加强件布置等多个方面的难点，钢结构在设计中需要涉及到梁柱连接、梁梁铰接以及梁梁刚接等多种连接形式，所以在设计中往往需要根据梁的高度，来将各个连接件进行专项设计并要将其参数化。BIM系统在应用中可以利用参数共享，来对螺栓的数量与间距来进行控制，设计人员只需要对参数进行调节便可以形成新的连接件，而在加强件、连接件设计中设计人员只需要画出大样，而在钢结构施工中技术人员只需要对相应位置设计进行参考，便可以来确定加强件、连接件的准确位置，这对进一步提高钢结构设计质量及施工效率有着重要作用。

4BIM技术在建筑机构设计中的难点

建筑结构设计工作在运用BIM系统中需要将模型发送到分析软件，结构分析软件利用算法来将建筑结构的设计信息反馈出来，并根据用户指令来形成动态的施工图与结构模型，所以设计人员在使用BIM技术中要考虑模型空间的整体真实性，并要对BIM系统的物理模型能否自动生成施工图纸等方面进行充分考虑。建筑结构的安全性是设计工作中设计人员要充分考虑的因素，但是由于建筑施工材料自身力学特征、荷载组合、荷载以及单元截面特性等多种因素会对结构性能产生影响，所以设计人员在使用BIM模型进行分析过程中往往需要面对各项复杂参数。再者，BIM模型在本质上是物理模型、建筑结构分析模型以及施工图文档的完全数据模型，所以在建筑结构设计中只有采用完全符合标准或比较简单的结构构件，才能实现上述多种数据模型之间的双向无缝连接，如果建筑结构构件的整体设计没有达到相关规范要求，或建筑结构构件的高度复杂化会导致其在运行中丢失大量数据。因此，现代建筑结构设计中设计人员要高度关注这一问题，力求可以有效实现物理模型与结构分析模型之间的双向无缝连接。

5结语

篇8

一是层数和高度的增加，竖向荷载也不断加大，墙、柱结构面积也随之相应的增加。二是由于高度的增加，超限结构的水平荷载急剧增长，风力随着各层作用点高度的增加而不断加大，重力荷载代表值、各层作用点高度及构件截面刚度也会导致地震作用的加大，结构受力的主要思想因素来自于水平荷载。三是随着高层建筑层数的增加，所累加的效应也会越来越明显。而且在这其中还会由于压缩变形差而导致节点附加弯矩、倾覆弯矩所产生附加轴力，这也是超限结构设计时不可忽视的重要因素。四是层数的增加，导致需要调整的系数也加大，构件内力变形、位移值和位移比的控制难度都会有所增加，从而需要对其抗震等级进行提高。

2高层建筑结构超限设计的主体因素

2.1基于性能的抗震设计能否满足抗震性能目标

在高层建筑结构抗震设计中，通常分为小震、中震和大震作用下的抗震设计，计算分析方法也具有一定的区别。通常利用振型分解反应法或是弹性动力时程法来对小震作用进行计算分析；而中震则利用弹性计算和结构构件屈服判断分析法来对其抗震性能进行计算；在大震设计时，则利用静力弹塑性一Pushover推覆分析及动力弹塑性来对进行计算。利用这些计算方法可以有效的对各阶段所要实现的抗震目标进行判断，确保结构的安全性。

2.2考虑可能的风载作用控制并验算风作用下舒适度

通常情况下在对抗震超限审查项目中并不包括风荷载作用。但对于高层超限结构工程来讲，由于其高度与正常高层建筑的高度超出较多，这就会导致风起到较大的控制作用。所以需要在高层超限结构中对风载进行必要的分析。在具体分析过程中，需要通过风洞试验的数据对超高层建筑受相邻超高层建筑物风扰的影响进行分析，根据其横风作用的大小来采取必要的控制措施。在对横风和顺风作用进行超限计算时，需要将两个方向的风压值都要与放大系数1.3相乘，从而计算出相应的位移和强度，从而进一步对可能起控制的横向风作用进行有效控制，确保在风作用下高层超限结构设计的最佳舒适度。

2.3根据高层超限结构构件和刚度需求分析温差效应

目前高层结构采用的都为竖向构件筒体，桩截面和刚度都较大，这就导致就会导致在混凝土浇筑过程中楼盖梁板在水平方向上温差变形会有较大的约束力产生。从而导致相应约束力产生，即水平温差效应。所以在实际设计过程中需要对混凝土终凝时的温度差值所可能对结构带来的附加内力影响进行充分的考虑。

2.4针对超限分析要考虑混凝土徐变收缩对结构的影响

混凝土自身固徐变收缩的特性，但钢结构则不存在这个问题，但当混凝土附着在钢结构上时，随着时间的持续，则会导致徐变变形的发生。同时作为超限高层建筑，由于其竖向构件高度较大，这就会导致其徐变变形累计数量较大，而且同时还会有收缩变形发生，在这两种叠加变形的作用下，会导致超高层建筑竖向构件后期的塑性变形达到较大的一个量级，导致其超出荷载直接发生弹性变形，从而对部分结构构件或是非结构构件带来较大的影响。所以在实际设计过程中，需要对这种徐变收缩进行量化分析，对其可能导致的不利影响进行评估，根据分析的结果来对是否需要采用相应的对策进行判断，确保超限高层建筑的质量。

3高层建筑结构超限设计中主体问题的解决措施

对于超限高层建筑，其对于抗震性能进行设计时，需要采用科学合理的设计方法从而对高层建筑结构在大、中、小三个地震级别的抗震性能进行具体的分析和判断，对于竖向荷载及风载的作用，则需要在设计和计算时确保所选择的方法的规范性。从而有效的确保结构构件的弹性，确保其在小需作用下结构具有良好的弹性和完好性，不会有损伤发生，使结构在小震中具有较好的抗震性能。在对中震作用下结构的弹性进行计算时，需要利用地震反应谱曲线来对中震弹性进行计算，由于需要在计算中对各项系数进行确定，所以可以将荷载、材料及城市承载力调整等各项系数都取1.0为准，而在计算过程中可以不对地震作用下内力放大调整进行考虑，其标准值可以根据材料的强度来进行选取，以构件地震作用组合效应小于强度标准值计算的抗震承载力为标准，在这种情况下，则可以做到中震作用下，高层超限结构具有良好的不屈服性，具有较好的抗震性能。竖向构件及与外框柱及内筒剪力墙面内相交的主要框架梁均不出现屈服，梁均不出现受剪屈服，在小震及屈服判别地震作用1时，所有梁不出现受弯屈服；在判别地震作用2及中震时，核心筒连梁仅出现程度较轻的屈服（主要表现为面筋配筋率略>2.5%），可判断为轻微的损伤；另，右侧的边框架梁在中震下也出现轻微屈服，经将梁宽度适当加大后，即可满足该梁中震不屈服。实际设计时，将按小震和中震两者的较大值对构件进行配筋，这样则能实现中震作用下结构“重要构件不屈服，其他构件部分允许受弯屈服，可修复使用”的第二阶段抗震性能水准。对大震作用，则可以采用相应软件对结构进行静力弹塑性分析（Pushover）及用接口程序BEPTA进行模型的前处理和准备工作后通过分析软件对结构进行动力弹塑性分析。按弹塑性程序计算所反映的塑性发展程度来对构件以至整个结构进行相应的性能评价。高层建筑超限结构设计，为了确保其安全性，在对其抗震进行超限审查时，还需要通过对风载、温差和混凝土徐变收缩可能带来的影响进行深入的分析，确保真正实施高层超限结构时其性能能够得到有效的保障。

4结束语

篇9

1.1建筑高宽比

建筑的高宽比是我们建筑结构设计过程的一个重要环节，其能够直接对建筑结构的抗倾覆能力、承载能力、整体刚度以及稳定性产生影响，可以说我们在该项设计工作中更多的是依靠我们的实际工程经验。在我国现行的建筑设计规范中，都对建筑的高宽比以及高度等参数进行了明确的规范，且给出了最大的高宽比以及高度限制。而在我们建筑结构设计工作实际开展的过程中，对于高宽比、高度等情况超出现行规范的建筑则应当根据建筑的实际情况进行设计。另外，建筑所具有的使用高度除了同抗震设防烈度以及结构体系类型具有较为密切的联系之外，还同场地结构以及类别的规则情况等具有影响。对此，当建筑的高宽比超过限制时，就需要设计人员能够根据建筑结构对其进行细致、全面的受力状态分析，并在对荷载取值、安全指标以及材料性能等认真分析的基础上帮助我们设计出更好的建筑结构设计方案。

1.2受力性能

在我们对建筑进行设计的开始阶段，设计人员最需要考虑的就是此建筑物所具有的空间组成特点，而并不是对建筑的结构情况进行确定。对于建筑来说，其在空间以及地面形式上的水平、竖向稳定情况对于整个建筑物具有着较为重要的影响，通常而言，建筑都是由规模较大、较重的构件所组成的，对此，建筑所具有的结构就应当能够将其自身所具有的重量同地面进行良好的传递。而我们在对建筑进行设计的过程中，就需要能够对建筑向下作用力同地基承载力间的关系进行理顺，并使我们在建筑方案确定时能够做好建筑承重柱以及承重墙的数量以及位置分布的确定工作。

1.3箱、筏基础底板的挑板

从建筑的结构方面来看，如果跨底板钢筋在设置时不会由于出现跨钢筋的情况而使整个底板的通长筋得到加大，就能够获得较为节约的设计效果。而在出挑板之后，则能够使地基所具有的附加应力得到降低，并且当建筑基础形式在人工地基以及天然地基坎上时，以加挑板的方式就能够对天然地基进行应用。同时，其还能够降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。当然，对于此项问题来说，也不是绝对的，当建筑地下室层数较多、且窗井横隔墙较为密集时则可以根据实际情况以灵活的方式对其进行考虑。另外，当地下水位较高时，出基础挑板也能够帮助我们更好的对抗浮问题进行解决。

1.4承重柱截面大小

在对抗震设防区进行设计时，部分建筑结构设计人员往往会贪图受力设计的方便性而没有将柱的截面高度设计到足够的高度、将梁简化成铰支梁、使梁柱的线刚度比加大。对于这种设计方式来说，虽然其能够在一定程度上简化我们的结构受力分析任务，但是却会对整个建筑结构的稳定性造成一定的隐患。另一方面，对于高层建筑底部柱来说，为了能够使其满足轴压比限制的需求，我们往往会将柱子的截面取一个较大的值。但是，由于建筑高度的影响，就很可能会使框架柱成为短柱。对此，选择较大的柱截面还是较小的柱截面则成为了我们实际设计过程中需要商榷的一个问题。另外，在建筑底层框架方面，梁所具有的抗弯刚度也会大于柱的抗弯刚度，且梁板对于柱子所具有的约束能力也相对较小。对此，就需要我们在实际设计时能够严格地遵循强剪弱弯、强柱弱梁的原则，并在建筑的同一楼层中尽量保证不同柱子所具有的同等刚度，避免出现过大的截面差异。

1.5梁结构设计

在梁结构设计环节中，经常会有主次梁交叉的情况，而设计人员在面对这种情况时也会在对主梁配筋图进行绘制时将次梁、板在主梁的位置以涂黑的方式对其进行表示，而在对次梁配筋图进行绘制时，也会将板以及主梁以涂黑的方式进行表示。但是对于这种方式来说，就很可能使建筑的建设人员在对屋盖、现浇楼进行施工时对次梁、主梁以及板的相互位置存在较大的困惑，不是出现主次梁板设计截面同实际截面不相符的情况，就是板的厚度超出了设计范围。同时，如果我们将第一排设为板负筋、第二排为主梁负筋、第三排为次梁负筋，就会使建筑所具有的保护层成为一种：板的保护层高度＋板负筋直径＋主梁箍筋直径+主梁负筋直径的情况。对于该种排法来说，如果主梁、板的负筋直径越大、排数越多，就会使次梁保护层的厚度越厚，并导致在施工过程中经常出现当次梁负筋穿过主梁负筋下面后，再向上翻至板负筋下面，进而使次梁有效高度得到一定的减小，很可能出现裂缝问题。对此，就需要我们在对该环节进行设计时能够适当地降低梁顶标高，从而以这种方式保证次梁任意截面都能够保持有效、合理的高度。

1.6楼板配筋问题

1.6.1在对建筑的现浇混凝土楼板进行计算时，通常会分为单向以及双向两种情况。由于其四边较为固定，我们一般会利用计算机或者图表的方式对其进行计算，但是由于图表类型较为多样，就会使我们所得到的计算结果出现不一致的情况。另外，仅仅由梁对板进行约束也很难帮助我们得到固定的效果，尤其是边梁对板的约束、梁的转动卸荷以及荷载的不均匀情况等等都会出现内力重分布的情况，并使得板跨出现安全度降低以及内力增大的问题。

1.6.2在建筑卫生间等洞口数量较多的情况下，也存在没有对洞口削弱的影响进行充分考虑的情况。而在多层砌体的建筑结构设计中，往往会因为卫生间辖板较小的特点而使建筑需要以双层拉通的方式进行配筋。而在需要放置浴盆、浴缸的卫生间，则应当适当地增大荷载值。

1.6.3在支座上层钢筋方面，由于在施工过程中存在操作人员践踏、混凝土倾压等情况，就很可能使钢筋出现下沉的问题，并使支座内力得到了降低。对此，就需要我们在施工过程中加强管理监控，避免出现该类情况。

2结束语

篇10

现在的建筑结构模型基本都是应用在高校中的建筑制图等课程中，这些建筑结构模型大多是由一些相应厂家生产的，但是现存的一些模型大多存在着一些问题：首先，由于运输、制作、安装和结构稳定等因素的影响，这些厂家在生产建筑结构模型时，经常使用有机玻璃对材料进行替代建筑中的实际材料钢筋，这样生产的模型虽然在外型上看起来没有很大差别，但是实际作用却打了很大的折扣，某些重要内容无法得以体现，如钢筋梁柱之间的锚固、钢筋材料本身的材料特征、钢筋的实际搭建方式等都无法真实呈现出来。其次，只有单纯的硬件模型还无法达到很好的教学效果，还需要结合配套软件，也就是模型的说明，用来反应模型的具体内容及相关知识的延伸，但是实际情况下，由于技术力量的有限性导致模型反映内容比较单一，大多数厂家并没有提供模型相关说明，制作的模型也大多只是反映了简单的结构构造。单纯使用模型进行教学，教师自身的水平很大程度就影响了教学效果，导致了一些教学水平一般的教师无法真正体会到模型的作用。如果模型出厂时能够配套相应的说明，结构模型就不仅是用来反映简单的建筑构造，而是对建筑材料、实验、预算、施工等内容进行综合反映，有利于教师对整个施工过程进行有效讲解，也就能够更充分地体现出模型的作用。

2建筑结构模型研制

（1）建筑结构模型设计

研制建筑结构模型，首先需要对建筑结构模型进行设计，下面以一个建筑结构模型为例。模型设计为两层，每层两个方向各为两跨的结构，下层采取一半高度置于土中的设计，来增加其稳定性，从而也方便观看。梁柱断面采用1:2的比例，梁长和柱高都采用缩小比例2:1，从而保证更好地反映相关内容。梁柱锚固处的钢筋采用焊接的方式进行固定，保证整个结构更加稳定，如果梁的挠度过大，则需要采用有机玻璃模板来进行固定。

（2）建筑材料及实验

工程中购买的钢筋，一级小规格的钢材大多是圆盘形式，二级和三级的钢筋大多是直线线材形式，其一般长度为9米。而且钢材表面上也经常有相关标示，如厂家的商标、钢材的规格及直径，这些标示一般是每隔2米出现一次。钢材表面的形式分为光圆和带肋，带肋又分为螺纹肋和月牙肋两种。因此制作模型时对于板筋选用时应选用光圆钢筋，梁处的钢筋应选用螺纹肋，柱筋应选用月牙肋。从厂家购买钢材后应当注意厂家提供的出厂合格证，这为以后的工程验收提供了非常重要的保证。出厂合格证一般也分为两种，一种是厂家提供的盖有厂家公章的原始合格证，另外一种是在厂家的原始合格证上也可以加盖经销商的红章。钢筋是建筑工程中必不可少的材料，因此使用时应当对其材料进行见证取样检查。取样时可以按照相关规定取一定长度的钢筋到检测单位进行检查，并要求其出具相关检测结果报告。检测内容通常分为屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能的检测，前两项为力学性能的检测，后两项为塑性性能的检测。

（3）建筑结构构造施工

在建筑结构构造施工中，钢筋的连接形式主要分为绑扎连接、焊接和机械连接三种，在实际的建筑工程施工中，前两种更加常用，机械连接形式使用比较少。在进行模型制作时，可以将这三种连接方法在不同部位都出现，从而便于学生对这三种连接形式有直观的认识。可以在板筋的连接中采用绑扎的形式，边柱和角柱可以采用机械连接中的套丝对接连接，中柱中可以采用电渣压力焊连接，梁筋则采用闪光对焊连接。对于焊接工程也需要出具相应的检测报告。

3建筑结构模型在建筑工程教学中实际应用

建筑施工图纸大多采用的平法标注形式，对于建筑结构模型来说，则可以将图纸和模型进行对比，使学生能够更直观地认识到钢筋的布置。比如梁KL1(2A)，表示这个梁的编号为KL1，并且该梁有两跨，一端是悬臂，梁的断面是200*600，箍筋为8双肢箍，间距是200MM，加密区的间距是100MM，上部布置2根通长18钢筋，负弯曲处设置5根18钢筋，布置形式分为上下两排进行布置，上排断点为净跨径的1/3，下排断点为净跨径的1/4。腰部设置两根16的抗扭构造的钢筋，下部布置3根通长的20钢筋。另外，梁柱锚固连接处的构造是以平法图集中的规定为要求的，具体选用的是《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》，按照此规定要求，柱顶处和梁锚固分别采用其43页非抗震KZ边柱和角柱柱顶纵向钢筋构造中详图B和44页非抗震KZ中柱柱顶纵向钢筋构造中详图B的做法，梁采用57页非抗震楼层框架梁KL纵向钢筋构造弯锚的做法，悬臂端则采用66页各类梁的悬臂端配筋构造详图C的做法。

4结语