结构设计论文篇(1)

结构设计的安全问题是所有从事结构设计与研究的人们一生都要面对的问题，本文作者结合自己的工程设计实践，简述了当代建筑师的设计思维对结构设计安全所提出来的挑战，并且，通过一个结构设计师对当今建筑设计潮流的感悟与认识，提出了保障结构设计安全所必须坚持的基本原则。文章最后，对参与当代中国结构设计实践的结构设计工作者们提出了一些期望。

■前言

一段时间以来，由法国巴黎戴高乐机场2E侯机厅通道部分倒塌事故引起的对结构安全问题的讨论成为业界甚至各种传媒的热门话题，由之引起的对国家大剧院以及各奥运在建项目进行结构安全再认识的声音也不时传起。特别是对正在设计施工中的奥运项目，按照政府决策部门的意见，建设单位组织结构有关专家逐个项目地进行了更为严格的结构设计安全评估。

结构设计安全是我们所有从事结构设计与研究工作者必须面对和回答的问题，巴黎戴高乐机场事故是结构在其设计使用寿命初期（投入运营一年），在常规荷载作用（没有恐怖袭击、没有恶劣的区域突发自然灾害）的情况下发生的，就是说，一定是在结构设计或施工的某个环节给结构留下了致命的内部缺陷才造成的，这一缺陷既可能是结构设计理论方面的，也可能是结构设计构造方面的，既可能是结构材料使用方面的，还可能是建造过程中的施工质量控制方面的，等等。无论什么原因，这种结构破坏形态都是结构设计原则所不允许的，引起我们的警觉也是应该的。

另一方面，我们也还是应该理性地、科学地、全面地分析和把握结构设计的安全问题。其实，追溯人类改造自然、改造世界的历史足迹，我们还是有理由对当代结构设计理论和建造技术的发展水平感到自豪的。虽然我们现在感觉是越来越累，越来越难，但是在力学和材料科学发展的有力支撑下，我们所从事的结构设计与建造技术的发展还是基本上满足了那些满脑子求新求奇，求高求广的所谓当代建筑师的表达欲望与需求的。

■世界上没有自由的结构设计师，但假如没有我们，也就没有建筑表达的自由

建筑师设计东西，无非表达两种需求，一种是传统意义上的功能需求，另外一种就是表达建筑情感，或者说是通过建筑表达情感。这种情感表达方面的需求可能是来自公众的，也可能是来自政府或领导意志的，还可能就是直接来自建筑师的美学修为的。建筑师可以利用建筑特有的元素，比如建筑材料的材质、装饰材料的色彩等进行其建筑情感的表达，但是这种表达的效果和能力是有限的，建筑师更重要的手段则是借助结构的能力完成这一表达需求，从这个意义上说，建筑师丰富的想象力既给结构设计提出了课题、带来了挑战，同时也就给结构工程师带来了风险。

国家大剧院超大超深的地下结构体量，椭球抛物面壳体屋顶和围绕壳体的环形水池都是安得鲁实现其剧院功能需求与其情感表达需求的手法和元素。为了在不超越人民大会堂的限定高度内，完成剧场功能对竖向尺度的需求，“深入地下”是其自然的（也许是无奈的）选择；椭球抛物面壳体屋顶罩住其下的三个功能剧场是建筑师进行区域空间整和的一种手段，在这块区域上的建筑物进行这样的整和处理我认为是必要的；建筑师设置环形水池的目的在于其制造区域宁静气氛的需要，这种建筑情感表达上的需求也是必要的。

国家大剧院

同样的，在建的国家体育场（简称“鸟巢”）以及国家游泳中心（简称“水立方”）等标志性建筑，她们不单单是承载着满足举办奥运会各单项体育功能方面的需求，也还要承载着通过其“别样”的建筑形象来表达全国人民百年奥运梦想成真的情感需求，承载着要为最出色的一届奥运会留下最出色的“建筑遗产”的使命。

自然的，建筑师是无法单独承担这样的使命的，必须依靠结构工程师的支持来实现其“特别”的表达需求。或者说，结构工程师在这个时侯是没有选择的自由的，只有绞尽脑汁为建筑师的这种需求寻找“解决方案”，于是，百年之前的理论物理学命题“泡沫理论”被结构师拿来经过有趣的数学变换，最终成了表达建筑师“看似无序的水分子结构”的最好载体。

国家游泳中心总平面图

■建筑结构形式的争议多半不是“好与不好”的问题，而是“值与不值”的问题

为了满足建筑师们的“浪漫”需求，在传统的结构构成方式无能为力的时候，结构设计师就必须探索新的、非传统的结构构成方式。结构系统的基本形式，可以说已经被我们认识的差不多了，但是，这种说法只是限于基本体系，并不意味着创造新的结构形态可能性的减少，在拥有无限多样的物种的丰富多彩的世界里，限定结构形态的类型显然是不恰当的。

结构工程师的任务就是在既要保证结构安全同时又要满足建筑美学需求的杠杆上寻找一个平衡点。只是，世界上终究没有免费的午餐，当各种或是张扬的、或是陌生的结构形态出现的时候，在结构材料科学还没有长足的发展的时候，在我们还不得不用传统的结构材料去实现这样一个个“浪漫”的需求的时候，对结构安全的关注也就从来没有象现在这样引起一端又一端的“争议”。

从一个结构设计与研究工作者的角度看待这些“争议”，我认为很多时候我们是可以在力学或规范的原则内寻找到这个“平衡点”的，随后的问题是，这会要我们付出多大的“代价”，或者说要我们支付多大的“结构成本”？我认为对这个我们要支付的成本“值与不值”的不同看法是对建筑结构形式“争议”的焦点问题。

其实，作为一个结构工程师，常常是不能判断建筑的形象与情感“效益”与结构实现的“成本”之间到底谁高谁底的，因为前者是很难量化的。我们所能做的就是在保证建筑功能与美学需求的诸种可选择的结构实现方式中找到成本较低的解决方案。

国家游泳中心南北剖面图

国家大剧院南北剖面图

例如，在国家大剧院工程结构的第一轮初步设计时，法国ADP公司确定的结构底板的顶面标高为-26.0米，这个标高受到了中国建筑与结构工程师的质疑，如此深的基槽，且不说开挖与降水的成本会很高，结构寿命期内的抗浮设计成本更是一项很大的投入，为此，我们建议在保证其建筑功能需要的前提下，尽可能提高建筑底面标高，法方在修改后的初步设计中将这一标高提高到了-22.0米。

与上述情形相反，国家游泳中心工程的建筑设计由于采用了ETFE双层充气膜，这种膜材的造价很高，所以，在相对深挖（增加基础开挖与结构抗浮成本）和抬升建筑总高度（增加围护膜材的用量）的比较选择中建筑师完全依赖的就是综合成本最小化的原则。

■结构工程师要给浪漫的建筑师和建筑师的浪漫设定一条底线

作为一名结构工程师，我们还应该清醒地认识到，结构科学和材料科学的发展远没有达到可以令建筑师们的“浪漫思维”无约无束的境地。在实际结构的建造过程中影响结构安全的因素众多，一方面，建筑结构理论归根结底是一门实验科学，理论与实际的偏差不可避免，另一方面，建造技术的发展水平和区域差异以及施工质量控制等等方面的诸多因素，都会给实际建造完成的建筑结构安全性能带来某种程度的不确定性。

所以，建筑师们在通过建筑表达其美学或情感需求的时候，结构工程师们还是要给他们设定一条底线。这条底线不仅依赖于当代人类对自然界的认识水平，而且还依赖于现代结构技术与材料科学的发展水平，依赖于结构分析技术的发展水平。在某种程度上，我们可以允许他们突破某些“规范”条文的底线，但是不能允许他们突破“基本力学准则”的底线。尤其是当我们面对国外建筑师的时候，这一点做起来很难，譬如在和安德鲁的法国ADP团队合作设计国家大剧院的过程中，我们就经历了多次的“争执与说服”的过程。

国家游泳中心的设计过程也给了我们很多启示，在建筑师浪漫的创意和结构的可实现之间还是有较长的一段路要走的，因此，我们投入很多精力进行了这种新型多面体空间钢框架结构的试验研究，最终才可以保证这种结构的安全、可靠。

钢骨架结构效果

ETFE充气枕结构

■不能认为结构设计安全与结构设计的创造性是永远的矛盾

实际上，对结构设计安全性的忧虑往往会束缚住我们结构设计创造性探索的步伐，虽然这种忧虑不是多余的。发生巴黎机场结构倒塌事故后，我们听到的几乎都是对安德鲁主持设计的建筑的一片怀疑之声，结构设计工程师们，尤其是从事重要公共建筑结构设计的工程师们更是增添了更多的谨慎与小心。

我认为，结构设计的任务始终是：按照建筑的功能与美学需求确定安全、合理的结构体系；进而依据建筑结构可靠度设计有关标准所确定的原则对结构作用效应与结构抗力进行符合结构实际工作条件（性能）的分析；最终应做到在规定的结构设计使用年限内，在现行规范规定的各种荷载作用下，所设计的结构是安全可靠、经济合理、技术先进的。

为了实现这样的使命，对结构设计安全的自始至终的关切无疑是必要的，另一方面，结构设计的创造性不但是当今建筑设计发展的必然要求，同时也是结构设计技术自身发展的要求。国家大剧院、国家体育场、国家游泳中心以及新中央电视台等建筑在结构设计方面的创造性探索可以为我们跟踪当今世界先进的结构设计理念提供一些线索，也可以让我们检视一下很多经验的、传统的结构设计思维是否还适应现代结构设计发展的要求。

“水立方”内外效果图

结构设计论文篇(2)

1.1结构设计应符合的规定

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件,决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下,构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时,应进行抗裂度验算,在使用阶段荷载作用下,构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时,应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.2荷载及荷载组合

（1）各种荷载。

水压。这里指池内水压,是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池;另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。

土压力。池外有填土的水池,土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多,如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明,用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。

地下水压力。地下水压对水池底板的托浮力是威胁水池底板安全的一种主要荷载,设计时应予以重视。为了抵消地下水对底板的影响,在用无梁板作为底板时,其最经济有效的办法是以池底浮土来平衡,而采用增加结构自重的方法是不经济的。当地下水位低于池底而不考虑地下水压时,需采取措施排除地表滞水。

温、湿度荷载。由于环境的影响,造成结构物产生温度或湿度的变化,从而引起结构物体积变化,当这种体积变化受到约束时,就会产生应力。通常将温度差及湿度差称之为温、湿度荷载。

（2）荷载组合。

①水压+自重。这是水池结构设计的基本组合。

②水压+自重+冬季温差。综合温差、湿差和水压的共同作用,当壁面冬季温差的绝对值大于夏季壁面湿差(化为等效温差)的绝对值时,这种情况是最不利的组合。

③水压+自重+湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用,当夏季壁面湿差(化为等效温差)的绝对值大于冬季壁面温差的绝对值时,这种情况是最不利的组合。

④土压+自重。这是指池外有覆土的水池,当有地下水时还应包括地下水压,这种组合是水池荷载的基本组合之一,当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。根据上述几种情况,可归纳为如下两类:a.无覆土的水池,池壁的荷载应取上述四种组合的最不利情况求得内力。b.有覆土的水池,可不考虑2)和3)两种组合。

1.3截面设计的关键性问题

（1）强度设计的安全系数。

①水池顶盖强度设计的附加安全系数。顶盖所承受的荷载是自重、覆土重、活载等,其中自重和覆土重所占比例最大。由于土的容重随密度和含水量而变,其变异性较大,因此,附加安全系数取1.0是合适的。

②池壁强度设计的附加安全系数。池壁主要承受土压和水压,水深一般取满池计算,水的容重差别极小。土压强度一般用朗肯主动土压力理论,是略偏大的。从而说明池壁荷载的取值一般是高限,且变异性很小,因此,附加安全系数取0.9，即能满足结构设计要求。

③底板强度设计的附加系数。池底实际上是与地基共同工作的,一般情况下计算水压及均布荷载均偏大。底板强度设计的附加安全系数取0.9，即能满足结构设计要求。

（2）关于裂缝问题的探讨。根据对已建成水池所作的调查。

水池裂缝一般为竖向裂缝。这些裂缝有两种:一是贯穿性裂缝,由混凝土收缩引起的;二是出现于池壁外侧的表面裂缝,其逐步扩伸至全截面。另外在工程实践中发现,所有的外挑现浇走道板都产生严重裂缝,并随之扩展到池壁,因此,有必要考虑到预制装配式走道板,或作现浇走道板,每隔3m～4m设伸缩缝一道。

（3）构造配筋。水池池壁的构造配筋,宜按矩形和圆形水池加以区分。对于地面式矩形水池池壁,因对湿差和温差的影响甚为敏感,为避免产生贯穿裂缝,池壁水平向的最小构造配筋率每侧不小于0.15%为宜。对于无顶盖的水池往往在池壁顶部先开裂,宜在顶部每侧放置不小于2根Φ16的水平向钢筋。对于圆形水池池壁的环向最小构造配筋率,其外侧的最小构造配筋率不宜小于0.35%，内侧不宜小于0.15%，对于外池有覆土的水池池壁,其内、外侧宜对称配置,但全截面总配筋率不宜小于0.3%。水池底板最小构造配筋率,对于无顶盖的敞口水池,其底板上层钢筋的最小构造配筋率不宜小于0.15%，其下层配筋率及有顶盖的水池底板配筋率不小于0.1%。

（4）经济配筋率。对于矩形水池,当上端自由,下端固定的竖向截面池壁时,其最大配筋率在0.8%左右尚属经济。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可达到1.0%左右亦属经济范围。

2水池结构的施工

2.1水池底板施工要点

(1)混凝土垫层(基础)浇筑前,应检查地基土质是否与设计资料相符合,如有不同,则应该针对不同情况加以处理,然后再浇筑混凝土垫层。(2)混凝土垫层在浇筑完毕后的1d～2d(视施工时的温度而定)，在垫层面测定底板中心,然后根据设计尺寸进行放线,定出柱基及底板的边线,画出钢筋分布线,依线铺放绑扎钢筋,接着安装柱基和底板外模板。(3)钢筋绑扎时,应详细检查钢筋直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量,均应符合设计要求。上下层的钢筋要用铁撑(马凳)加以固定,防止在浇筑混凝土时发生变位。(4)柱基模板是悬空架设,下面用临时小方木撑在垫层上,边浇混凝土边取出小方木。(5)底板应一次连续浇筑完,不留施工缝。施工间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。平板厚度在20cm以内可用平板振动器,厚度较厚时,则采用插入式振动器。(6)池壁为现浇混凝土时,底板与池壁连接处的施工缝可留在基础上口20cm处,如设计要求有止水钢板,在浇捣混凝土前,应将止水钢板安放固定。(7)混凝土浇筑完毕后,其强度尚未达到1.2MPa时,禁止振动,不得在底板上搭设脚手架,安放模板或搬运工具,并注意对混凝土的养护。(8)遇特殊情况需留施工缝时,应做成垂直的结合面,并注意结合面附近混凝土的密实。

2.2混凝土浇筑

水池混凝土一般可采用分节浇筑和连续浇筑。池壁分节浇筑的顺序:基础底板池壁环梁顶盖。池壁连续浇筑的顺序:基础底板池壁环梁及顶盖。2.3防水层施工

水池内防水层施工按水塔内防水层施工进行。水池外壁一般喷涂沥青防水层。用作防水层的沥青必须符合规定标准,施工前应检查是否合格。施工前应将池外壁洗刷干净,先涂冷底子油,然后涂热沥青两道。

参考文献

结构设计论文篇(3)

关键词：砌体设计措施

具体内容如下：

1.结构设计说明

主要是设计依据，抗震等级，人防等级，地基情况及承载力，防潮做法，活荷载值，材料等级，施工中的注意事项，选用详图，通用详图或节点，以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如：正负零以下应采用水泥砂浆，以上采用混合砂浆。等等。

2.各层的结构布置图，包括:

(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时,不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉,宜采用水平线或垂直线的方法,相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号，可减少设计工作量，也方便施工人员看图。板缝尽量为40,此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板,尽量采用宽板,现浇板带留在靠窗处,现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时,板缝应大于60。整浇层厚50,配双向φ6@250,混凝土C20。应采用横墙或横纵墙(横墙为主)混合承重方案，抗坍塌性能好。构造柱处不得布预制板。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板，自动布板可能不能满足用户的施工图要求，仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板，SP板120厚可做到7.2米跨。

(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋，板厚尺寸)。尽量用二级钢包括直径φ10的二级钢。钢筋宜大直径大间距，但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开，钢筋也可不画，仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断，或50%连通，较大处附加钢筋。一般砖混结构的过街楼处板应现浇，并且钢筋双向双排布置。板配筋相同时，仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号，将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。宜全楼统一编号。当考虑穿电线管时，板厚≥120，不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板因电线管过多有可能要加大板厚。宜尽量用大跨度板，不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250，温度影响较大处可为φ8@200。板顶标高不同时，板的上筋应断开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下应加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板，以利防水，并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10～15米设一10mm的缝，钢筋不断。尽量采用现浇板，不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚，并双向双排配筋，附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成，一可加快速度，二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号，因工程较大时可能编出上百个钢筋号，查找困难，如果要编号，编号不应出房间。配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是，按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值，按此配筋是偏于保守的，不必再人为放大。支承在外墙上的板的负筋不宜过大，否则将对砖墙产生过大的附加弯距。一般：板厚>150时采用φ10@200；否则用φ8@200。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点：1.单向板是按塑性计算的，而双向板按弹性计算，宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算，尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑,如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋，一是轻隔墙有可能移位，二是板整体受力，应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙，如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件，应双向双排配筋。

(3).圈梁、构造柱布置及其剖面详图。圈梁要浇圈闭合拉通，穿过中间走廊，并隔一定距离将截面加强。注意圈粱(包括地基圈梁)在外墙楼梯、入口等处可能被截断，应在相应位置附加一道并满足搭接长度。坡屋顶为双层圈梁。单层空旷房屋层高超过4米宜在窗顶处增加一道圈梁。说明圈梁、构造柱纵筋的搭接及锚固长度。构造柱箍筋在上下端应加密。说明构造柱生根何处，当地面为刚性地面时，应将构造柱伸至基底。较大洞口两侧宜加构造柱(2.4米以上)。构造柱与下层相同的，可不标构造柱编号，但应在图中说明。圈梁、构造柱纵筋宜采用一级钢筋。为减少圈梁受温度变化的影响，和清水砖墙的立面效果，360外墙圈梁的外侧宜有120砖墙。设置构造柱后必须设置圈梁或暗圈梁。设置圈梁不一定设构造柱。斜交砖墙的交接处应增设构造柱，且构造柱间距不宜大于层高。建筑四角包括阴角，考虑到应力复杂和应力集中，应增大截面和配筋。请参照《设置钢筋混凝土构造柱多层砖房抗震技术规程JGJ/T13-94》

(4).过梁布置。核算圈梁下的高度是否足够放预制过梁，如果不够，则应圈梁兼过梁或圈梁局部加高。尽量采用过梁与圈梁整浇方式。此法方便施工并对抗震有利。当过梁与柱或构造柱相接时，柱应甩筋，过梁现浇。过梁配筋不得过小，以考虑地震时过梁上墙体出现裂缝不能形成拱的作用。当有大梁压在过梁上时，过梁一般用较大截面，兼梁垫用。过梁支承长度改360，并应验算过梁下砌体的局部承压。360墙可用一120矩形过粱加一120带挑沿过粱。现浇过梁荷载取值参见《砌体结构设计规范GBJ3-88》

(5).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意：雨棚和阳台的竖板现浇时，最小厚度应为80，否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时，高度<900，最小板厚100；高度>900时，最小板厚120。阳台的竖板应尽量预制，与挑板的预埋件焊接。雨棚和阳台上有斜的装饰板时，板的钢筋放斜板的上面，并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵，钢筋与泰柏板的钢丝焊接，不必采用混凝土结构。阳台的门联窗处窗台应使用轻体材料砌筑，方便以后装修时凿掉。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度，尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿，防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时，雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100。挑板配筋应有余地，并应采用大直径钢筋，防止踩弯。挑板内跨板跨度较小，跨中可能出现负弯距，应将挑板支座的负筋伸过全跨。

(6).楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间，并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯，方便设计及施工，也较美观。

(7).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高，厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。

(8).梁布置及其下的梁垫布置。也可在梁支座处将梁加宽至500来代替梁垫。

(9).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋，附加筋不必一定锚入板支座，从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋，如果洞口处板仅有正弯距，可只在板下加筋；否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围，并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞，周边不宜加梁，应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚,洞边加暗梁。

(10).屋面上人孔、通气孔位置及详图。

(11).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面，可在建筑墙体剖面做法的基础上，对应画结构详图。

3.基础平面图及详图:

(1).在墙下条基宽度较宽(大于2米，部分地区可能更窄)或地基不均匀及地基较软时宜采用柔性基础。应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素，适当加宽基础。

(2).当基础上留洞、首层开大洞的洞口宽度大于洞底至基底高度时，如要考虑洞口范围内地基的承载力，洞口下基础应做暗梁。或将基础局部降低。

(3).素混凝土基础下不必做垫层，但其内有暗梁时应注明底部钢筋保护层厚为70，或做垫层。地下水位较高时或冬季施工时，不得做灰土基础。刚性基础一般300厚。

(4).建筑地段较好，基础埋深大于3米时，应建议甲方做地下室。地下室底板，当地基承载力满足设计要求时，可不再外伸。地下室内墙可采用砖墙，外墙宜用混凝土墙。每隔30~40米设一后浇带，并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。不应设局部地下室，且地下室应有相同的埋深。地下室顶板应考虑施工时材料堆积荷载。

(5).地面以下墙体如被管沟消弱较多，应考虑抗震的不利影响，地下墙体宜加厚。

(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础，其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍。

(8).条形基础偏心不能过大，柔性基础必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。一般情况下，基础底部不应因荷载的偏心而与地基脱开。

(9).当有独立柱基时，独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求，除非此基础非常重要，但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。

(10).基础圈梁在建筑入口处或底层房间地面下降处应调低标高。当基础圈梁顶标高为-0.060时可取消防潮层。当地基不均匀时基底应增设一道基础圈梁。

(11).基础平面图上应加指北针。

(12).基础底板混凝土不宜大于C30。

(13).在软土地基上的建筑应控制建筑的总沉降量，在地基较不均匀地区应控制建筑的沉降差，砖混结构对差异沉降很敏感。因建筑的实际沉降和计算值是有差异的，很难算准，所以应从构造上入手，采用整体性强的基础形式。

(14).可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。应注意，在使用砖混抗震验算菜单产生的砖混荷载生成基础图时，其墙下荷载为整片墙的平均压力，墙体各段的荷载差异较大时，荷载较大处的墙下基础是不安全的，应人工调整。生成的基础平面图名为JCPM.T，生成的基础详图名为JCXT?.T

请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。

4.暖沟图及基础留洞图:

(1).沟盖板在遇到楼梯间和电线管时下降(500)，室外暖沟上一般有400厚的覆土。

(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。

(3).基础留洞大于400的应加过梁，暖沟应加通气孔

(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低，此时基础应局部降低。

(5).首层有门洞处不能用挑砖支承沟盖板

(6).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。

(7).暖沟一般做成1200宽，1000的在维修时偏小。

5.楼梯详图:

(1).应注意：梯梁至下面的梯板高度是否够，以免碰头，尤其是建筑入口处。

(2).梯段高度高差不宜大于20，以免易摔跤

(3).两倍的梯段高度加梯段长度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。

(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚入受压区内La，折梁还应加附加箍筋

(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同，注意楼梯板标高与楼面板的衔接。

(6).楼梯梯段板计算方法：当休息平台板厚为80～100，梯段板厚100～130，梯段板跨度小于4米时，应采用1/10的计算系数，并上下配筋；当休息平台板厚为80～100，梯段板厚160～200，梯段板跨度约6米左右时，应采用1/8的计算系数，板上配筋可取跨中的1/3～1/4，并不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通，并应与梯段板的配筋相应。

(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时，挠度不容易满足。应注明加大反拱。

6.梁、柱详图:

(1).梁上集中力处应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下,架在板上的梁,不必加附加筋。

(2).折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚入受压区内La，还应加附加箍筋

(3).梁上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。

(4).有圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋宜使用井字箍，并按规范加密。角柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

(5).原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。

(6).梁高大于300，并与构造柱相连接的进深梁，在梁端1.5倍梁高范围内箍筋宜加密。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。

(7).考虑抗扭的梁，纵筋间距不应大于300和梁宽，即要求加腰筋，并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。

(8).反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。

(10).梁上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

(11).梁净高大于500时，宜加腰筋，间距200，否则易出现垂直裂缝。挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算。

(12).梁应按层编号，如L-1-XX，1指1层，XX为梁的编号。

7.关于墙体问题:楼梯间的墙体水平支撑较弱，顶层墙体较高，在8度和9度时，顶层楼梯间横墙和外墙宜沿墙高每隔500设2φ6的通长筋，9度时，在休息平台处宜增设一钢筋带。顶层,为防止墙体裂缝,可采取如下措施:保温层聚苯板由45加厚。为防止聚苯板在施工时被踩薄，可用水泥聚苯板代替普通聚苯板。圈梁加高,纵筋直径加大。架设隔热层,不采用现浇板带加预制板(为了解决挑檐抗倾覆)的方式。顶部山墙全部、纵墙端部（宽度为建筑宽度B/4范围）在过梁以上范围加钢筋网片。构造柱至洞口的墙长度小于300时，应全部做成混凝土的，否则难以砌筑。小截面的墙(<600)如窗间墙应做成混凝土的。否则无法砌墙或受压强度不够。注意：在砖混结构中(尤其是3层及以下)，可以取消部分横墙，改为轻隔墙，以减轻自重和地震力，减小基础开挖，也方便以后的房间自由分隔，不必每道墙均为砖墙。多层砌体房屋的局部尺寸限值过严，一般工程难以满足，在增设构造柱后可放宽。

8.重点注意:

(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。大开间房屋，应注意验算房屋的横墙间距。小进深房屋，应注意验算房屋的高宽比。外廊式或单面走廊建筑的走廊宽度不计入房间宽度。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范要求的垂直地震作用明显不足。

(2).雨蓬、阳台、挑沿及挑梁的抗倾覆验算，挑梁入墙长度为1.2L(楼层)、2L(屋面)。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时，扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。

(3).梁支座处局部承压验算(尤其是挑梁下)及梁下梁垫是否需要(6米以上的屋面梁和4.8米以上的楼面梁一般要加)。支承在独立砖柱上的梁，不论跨度大小均加梁垫。与构造柱相连接的梁进行局部抗压计算时，宜按砌体抗压强度考虑。梁垫与现浇梁应分开浇注。局部承压验算应留有余地。

(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率。

(5).较高层高(5米以上)的墙体的高厚比验算,不能满足时增加一道圈梁。

(6).楼梯间和门厅阳角的梁支撑长度为500，并与圈梁连接。

(7).验算长向板或受荷面积较大的板下预制过梁承载力。

(8).跨度超过6米的梁下240墙应加壁柱或构造柱,跨度不宜大于6.6米，超过时应采取措施。如梁垫宽小于墙宽，并与外墙皮平,以调整集中力的偏心。

(9).当采用井字梁时，梁的自重大于板自重，梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁或构造柱。

(10).问清配电箱的位置，防止配电箱与洞口相临，如相临，洞口间墙应大于360，并验算其强度。否则应加一大跨度过梁或采用混凝土小墙垛，小墙垛的顶、底部宜加大断面。严禁电线管沿水平方向埋设在承重墙内。

(11).电线管集中穿板处，板应验算抗剪强度或开洞。竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。

(12).构件不得向电梯井内伸出,否则应验算是否能装下。

(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。

(14).当地下水位很高时，砖混结构的暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟，暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时，混凝土应抗渗，等级S6或S8，混凝土等级应大于等于C25，混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法(阶梯式、企口式或加金属止水片)，一般加金属止水片，较薄的混凝土墙做企口较难。

(15).上下层(含暖沟)洞口错开时，过粱上墙体有可能不能形成拱，所以过粱所受荷载不应按一般过粱所受荷载计算，并应考虑由于洞口错开产生的小墙肢的截面强度。

(16).突出屋面的楼电梯间的构造柱应向下延伸一层，不得直接锚入顶层圈梁。错层部位应采取加强措施。出屋面的烟筒四角应加构造柱或按97G329(七)P3地震区做法。女儿墙内加构造柱，顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高，均加构造柱，并应加密。错层处可加一大截面圈梁，上下层板均锚入此圈梁。

(17).砖混结构的长度较长时应设伸缩缝。高差大于6米和两层时应设沉降缝。

(18).在地震区不宜采用墙梁，因地震时可能造成墙体开裂，墙和混凝土梁不能整体工作。如果采用，建议墙梁按普通混凝土梁设计。也不宜采用内框架。

(19).当建筑布局很不规则时，结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置，并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状)，此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚，并双层配筋。

(20).较大跨度的挑廊下墙体内跨板传来的荷载将大于板荷载的一半。挑梁道理相同。

(21).挑梁、板的上部筋，伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时，因钢筋上部均为保护层，应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。

(22).应避免将大梁穿过较大房间，在住宅中严禁梁穿房间。

(23).构造柱不得作为挑梁的根。

9.常用砖墙自重(含双面抹灰)：120墙：2.86，240墙：5.24，360墙：7.62，490墙：9.99KN/M2。

结构设计论文篇(4)

关键词：建筑结构安全性分析

引言

结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用（维护、检测）有关，而这些又与土建工程法规和技术标准（规范、规程、条例等）的合理设置及运用相关联。

一、我国结构设计规范的安全设置水准

对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准，总体上要比国外同类规范低得多。

1.1构件承载能力的安全设置水准与结构构件安全水准关系最大的二个因素是：①规范规定结构需要承受多大的荷载（荷载标准值）。②规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小，前者是计算确定荷载对结构构件的作用时，将荷载标准值加以放大的一个系数，后者是计算确定结构构件固有的承载能力时，将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度，在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数，体现了安全储备的需要；而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数，体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大，表明安全度越高。

公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似，除车载标准外，荷载分项安全系数（我国规范对车载取1.4，比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%）与材料强度分项安全系数均规定较低。

尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低，但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的，这里的问题主要在于设计墨守陈规，在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。

1.2结构的整体牢固性除了结构构件要有足够承载能力外，结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。

1.3结构的耐久安全性我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用（如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载能力的安全设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。

二、调整结构安全设置水准的不同见解

国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论，在如何调整的问题上存在较大的意见分歧，这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解：

2.1认为我国现行规范的安全设置水准是足够的，并已为长期实践所证明，而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉，在安全度上不能跟着英美的高标准走；安全度高了是浪费，除个别需调整外，总体上不必变动。

2.2认为我国规范的安全度设置水准尽管不高，但在全面遵守标准规范有关规定，即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下，据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用，表明这些规范规定的水准仍然适用；但是理想的“三正常”很难做到，同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要，在物质供应条件业已改善的市场经济条件下，结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度，因为我国目前尚属发展中国家。

2.3认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近，需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高，土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重，而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程（特别是建筑工程）造价中所占的比重现在已愈来愈低，材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要，但决不是没有风险，如果规范的安全水准较高，曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的，而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务，安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认，即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样，由于我们的施工质量总体较差，结构的安全性依然会有差距。:

三、结构设计规范的概率可靠度设计方法

结构设计论文篇(5)

关键词：异形柱短肢剪力墙结构设计

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。

本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考

1异形柱结构型式及其计算

异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。

当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA5.0）计算异形柱结构时，可按薄壁杆件模型进行内力分析。

对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。一般，比值（A矩／A异）约在1.10-1.30之间［1］。因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱，建议用比值（A矩／A异）对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。

对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。但应注意，按面积等效计算时，须同时满足下面两式：

(1)A矩=A异；(2)b/h=(Ix异／Iy异)1/2

式中，A矩、A异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积；

b、h——分别为矩形截面的宽和高；

Ix异、Iy异——分别为异形柱截面x、y向的主形心惯性矩。

一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。

异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。

2短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的5-8倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。

对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的［3］。

3异形柱的受力性能及其轴压比控制

天津大学的试验研究结果表明［4］：异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。

异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。

作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于4（短柱）。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低0.05取用（按截面的实际面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对s/d＝5、4（即箍筋间距s＝100mm，纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况），箍筋直径dv＝8mm，抗震等级为三级的L形截面，其轴压比限值分别为0.60，0.65。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于4。《高规》（JGJ3—91）第5.3.4条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于0.6”。根据上述分析，为便于应用，建议在6度设防区，对于异形柱框架结构，L形截面柱的轴压比不应超过0.6（按截面的实际面积计算，下同），T形截面柱的的轴压比不应超过0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压比仍不应超过0.60。

短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据高长比不宜小于4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm。

4短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱

在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。

据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区（9度及9度以上）不应采用；8度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不宜超过3层；7度区可适当放宽限制。”因此，建议在6度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层，避免高位转换。转换层上下的层刚度比γ宜接近1，不宜超过2。转换层位置较高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度），使EgJg与EcJc接近。EgJg为剪力墙结构的等效刚度，剪力墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同；EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的，效果也很显著。”

规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［6］计算了两个28层的结构，一为内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在18层。计算结果表明，转换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为15%，下五层的内力已比较接近（最大误差小于10%）,下八层的内力已基本一样（最大误差小于5%）。这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即可。因此，建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。

5短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计

振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取250mm，对底部的小墙肢根据需要可取用300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6，以提高墙肢的承载力和延性；高层结构中连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求；等。

参考文献：

［1］戴教芳．多层框架异形柱设计探索［J］.工业建筑,1996,26(1):33-35.

［2］龙卫国．异形柱受力性能及结构设计有关问题探讨［J］．四川建筑，2000,20(2):50-52.

［3］赵玉祥．钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨［J］．建筑结构学报.1998，19(2):12-22.

［4］赵艳静等．钢筋混凝土异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究［J］．建筑结构.1999,29(1):16-21.

［5］徐培福等．转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响［J］．建筑结构.2000,30(1):38-42.

结构设计论文篇(6)

关键词：水池结构；设计；施工

一、水池结构的设计

1.1结构设计应符合的规定

各种结构类别、形式的水池均应进行强度验算。根据荷载条件、工程地质条件和水文地质条件，决定是否验算结构的稳定性。钢筋混凝土水池应进行抗裂度或裂缝宽度的验算。在荷载作用下，构件截面为轴心受拉或小偏心受拉的受力状态时，应进行抗裂度验算，在使用阶段荷载作用下，构件截面为受弯、大偏心受压或大偏心受拉的受力状态时，应进行裂缝宽度的验算。预应力混凝土水池还应进行抗裂度验算。

1.2荷载及荷载组合

（1）各种荷载。

水压。这里指池内水压，是水池的主要荷载之一。现在习惯上将水池按满水来计算水压。这是因为:一方面很可能存在误操作而造成满池；另一方面今后工艺上有可能挖潜而超过原设计水位。

土压力。池外有填土的水池，土对池壁的侧压力通常用朗肯理论计算土的主动压力。但土的侧压力变化因素很多，如回填土的密实度、粘结力、内摩擦角等。实践证明，用朗肯理论计算主动土压力偏于安全。

地下水压力。地下水压对水池底板的托浮力是威胁水池底板安全的一种主要荷载，设计时应予以重视。为了抵消地下水对底板的影响，在用无梁板作为底板时，其最经济有效的办法是以池底浮土来平衡，而采用增加结构自重的方法是不经济的。当地下水位低于池底而不考虑地下水压时，需采取措施排除地表滞水。

温、湿度荷载。由于环境的影响，造成结构物产生温度或湿度的变化，从而引起结构物体积变化，当这种体积变化受到约束时，就会产生应力。通常将温度差及湿度差称之为温、湿度荷载。

（2）荷载组合。

①水压+自重。这是水池结构设计的基本组合。

②水压+自重+冬季温差。综合温差、湿差和水压的共同作用，当壁面冬季温差的绝对值大于夏季壁面湿差(化为等效温差)的绝对值时，这种情况是最不利的组合。

③水压+自重+湿差。综合温差、湿差和水压的共同作用，当夏季壁面湿差(化为等效温差)的绝对值大于冬季壁面温差的绝对值时，这种情况是最不利的组合。

④土压+自重。这是指池外有覆土的水池，当有地下水时还应包括地下水压，这种组合是水池荷载的基本组合之一，当水池建成后运营前以及水池放空期间均属此种荷载组合情况。根据上述几种情况，可归纳为如下两类:a.无覆土的水池，池壁的荷载应取上述四种组合的最不利情况求得内力。b.有覆土的水池，可不考虑2)和3)两种组合。

1.3截面设计的关键性问题

（1）强度设计的安全系数。

①水池顶盖强度设计的附加安全系数。顶盖所承受的荷载是自重、覆土重、活载等，其中自重和覆土重所占比例最大。由于土的容重随密度和含水量而变，其变异性较大，因此，附加安全系数取1.0是合适的。

②池壁强度设计的附加安全系数。池壁主要承受土压和水压，水深一般取满池计算，水的容重差别极小。土压强度一般用朗肯主动土压力理论，是略偏大的。从而说明池壁荷载的取值一般是高限，且变异性很小，因此，附加安全系数取0.9，即能满足结构设计要求。

③底板强度设计的附加系数。池底实际上是与地基共同工作的，一般情况下计算水压及均布荷载均偏大。底板强度设计的附加安全系数取0.9，即能满足结构设计要求。

（2）关于裂缝问题的探讨。根据对已建成水池所作的调查。

水池裂缝一般为竖向裂缝。这些裂缝有两种:一是贯穿性裂缝，由混凝土收缩引起的；二是出现于池壁外侧的表面裂缝，其逐步扩伸至全截面。另外在工程实践中发现，所有的外挑现浇走道板都产生严重裂缝，并随之扩展到池壁，因此，有必要考虑到预制装配式走道板，或作现浇走道板，每隔3m～4m设伸缩缝一道。

（3）构造配筋。水池池壁的构造配筋，宜按矩形和圆形水池加以区分。对于地面式矩形水池池壁，因对湿差和温差的影响甚为敏感，为避免产生贯穿裂缝，池壁水平向的最小构造配筋率每侧不小于0.15%为宜。对于无顶盖的水池往往在池壁顶部先开裂，宜在顶部每侧放置不小于2根Φ16的水平向钢筋。对于圆形水池池壁的环向最小构造配筋率，其外侧的最小构造配筋率不宜小于0.35%，内侧不宜小于0.15%，对于外池有覆土的水池池壁，其内、外侧宜对称配置，但全截面总配筋率不宜小于0.3%。水池底板最小构造配筋率，对于无顶盖的敞口水池，其底板上层钢筋的最小构造配筋率不宜小于0.15%，其下层配筋率及有顶盖的水池底板配筋率不小于0.1%。

（4）经济配筋率。对于矩形水池，当上端自由，下端固定的竖向截面池壁时，其最大配筋率在0.8%左右尚属经济。其他矩形水池的池壁，某一界面的最大配筋率可达到1.0%左右亦属经济范围。

二、水池结构的施工

2.1水池底板施工要点

(1)混凝土垫层(基础)浇筑前，应检查地基土质是否与设计资料相符合，如有不同，则应该针对不同情况加以处理，然后再浇筑混凝土垫层。(2)混凝土垫层在浇筑完毕后的1d～2d(视施工时的温度而定)，在垫层面测定底板中心，然后根据设计尺寸进行放线，定出柱基及底板的边线，画出钢筋分布线，依线铺放绑扎钢筋，接着安装柱基和底板外模板。(3)钢筋绑扎时，应详细检查钢筋直径、间距、位置、搭接长度、上下层钢筋的间距、保护层及预埋件的位置和数量，均应符合设计要求。上下层的钢筋要用铁撑(马凳)加以固定，防止在浇筑混凝土时发生变位。(4)柱基模板是悬空架设，下面用临时小方木撑在垫层上，边浇混凝土边取出小方木。(5)底板应一次连续浇筑完，不留施工缝。施工间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。平板厚度在20cm以内可用平板振动器，厚度较厚时，则采用插入式振动器。(6)池壁为现浇混凝土时，底板与池壁连接处的施工缝可留在基础上口20cm处，如设计要求有止水钢板，在浇捣混凝土前，应将止水钢板安放固定。(7)混凝土浇筑完毕后，其强度尚未达到1.2MPa时，禁止振动，不得在底板上搭设脚手架，安放模板或搬运工具，并注意对混凝土的养护。(8)遇特殊情况需留施工缝时，应做成垂直的结合面，并注意结合面附近混凝土的密实。

2.2混凝土浇筑

水池混凝土一般可采用分节浇筑和连续浇筑。池壁分节浇筑的顺序:基础底板池壁环梁顶盖。池壁连续浇筑的顺序:基础底板池壁环梁及顶盖。

2.3防水层施工

水池内防水层施工按水塔内防水层施工进行。水池外壁一般喷涂沥青防水层。用作防水层的沥青必须符合规定标准，施工前应检查是否合格。施工前应将池外壁洗刷干净，先涂冷底子油，然后涂热沥青两道。

参考文献

结构设计论文篇(7)

1．1传统建筑形态的转变

不同时期的建筑、不同地域的建筑都显现着自身特有的文化特征，这是由于不同环境下的人们对解决问题的方式有一定不同性导致的。从结构主义的角度来看，建筑人类学对历史的间断性进行强调，认为不同的时期和不同的地域的人都是所处社会的构成元素。建筑人类学提倡改革创新传统的建筑设计文化，并应用于现代建筑设计，使之为现代建筑设计服务。

1．2现实主义建筑到未来有机建筑形态

高功能的建筑要求和复杂、现实建筑规范是现代建筑设计师创作过程中需要解决的两大难点，多数结构主义者认为，将来的的建筑将会如有机生物一般，在某些法则中，像结晶生成一样能够自由组合和繁殖。现代建筑设计师在实际的建筑设计创作中，要不受现实束缚，不能过于刻板，要进行超越时代的、表现主义色彩浓烈的城市规划和建筑方案创作。

2建筑形态学结合结构主义对建筑设计的影响

2．1自然形式有机结构

目前，具有仿生特点的自然形式有机结构层出不穷。许多建筑设计师在设计中加入了自然元素的使用，这里的自然并不是指使建筑物与其周围自然环境和谐存在，而是从仿生学的角度，进行自然生物形态类建筑设计，这种新型建筑的形态类似于自然界某种生物形态，在这些建筑中，我们可以深切体会到自然的气息和建筑设计的神奇力量。最初，高迪的自然塑性作品给予了现代建筑仿生特点的启发。现代建筑中，具有仿生特点代表作就是国家体育场“鸟巢”和国家游泳中心“水立方”，其建筑形态是鸟类巢穴的形式，融入了现代化先进的钢结构设计［3］。与“鸟巢”相比，水立方体现了女性柔美，其建筑形态模仿水的纹理，由一个个冰晶状水分子和很所小泡泡构成。在现在建筑设计中，具有仿生特点的自然形态建筑是时代的产物，倍受青睐，这一点，我们的建筑师们已经有了强烈的意识。这些建筑从建筑形态上拉近了人类生活与大自然的事务，此外，这些建筑的概念结构表现出人与自然的融合，使生活更加美好。

2．2“高技”派建筑

随着科技的发展，新技术与新结构的不断涌现，许多建筑师开始通过作品向人们进行技术性审美价值的信息传达，这一类作品被称作“高技”派建筑，如今，“高技”派建筑应运而生，不断涌现。高技派建筑师中最具有代表性的人物之一就是诺曼·福斯特，他设计的建筑结构中，主要使用了玻璃和金属材料，一般都是采用较高的施工技术对外观形态进行金属化表现，存在一定的科幻色彩。伦敦新地铁加纳利·沃夫地铁站就是这类建筑的典型代表之一。我国的国家游泳中心“水立方”就很好了体现了材料学、材料化工和计算机技术等技术相结合的特性及优势，外表采用膜结构－－－ET-FE材料，不仅仅展现了结构力量美，还体现了设计

2．3地域性建筑设计

随着时代的进步，全球化发展的趋势也在不断扩散。在建筑设计当面，仅仅只是体现地域特色的建筑物正在逐渐减少，而在世界范围逐渐普遍起来的西式、欧式建筑，使建筑隐藏着特色单一的危机，要解决这一问题，最有效的措施就是在建筑设计中展现地域特色。我国现代建筑中地域性建筑设计卓见成效，具有代表性的建筑就是河南博物馆，其建筑形态呈金字塔形，共有9座，根据中国传统中中心对称布置的建筑文化，包含着九鼎中原的蕴意，酣畅淋漓的展现出中原文化的特点。

3结束语