结构分析与设计

结构分析的目的、结构模型以及分析与结构设计的关系

在工程设计、结构安全鉴定等众多工程实践过程中，我们经常会遇到诸如结构分析的深度，如何简化结构模型以便迅速找到合理误差范围内结构或构件的计算结果等许多问题，本文就其中结构分析的目的、分析与设计的关系及关于结构模型的问题谈谈笔者的一些体会。

1 结构分析

结构分析是确定在给定荷载下结构中产生的内力和变形，以便使结构设计得合理并能检查现有结构的安全状况。

在结构设计中，必须先从结构的概念开始拟定一种结构形式，然后再进行分析。这样做能确定构件的尺寸以及所需要的钢筋，以便a). 承受设计荷载而不致出现结构或结构构件的破坏（承载能力极限状态设计）；b). 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的规定（正常使用极限状态设计）。

由于通常在工作荷载作用下，结构处于弹性状态，因此以弹性状态假设为基础的结构理论就适用于正常状态。结构的倒塌通常在远远超出材料弹性范围，超出临界点后才会发生，因而建立在材料非弹性状态基础上的极限强度理论是合理确定结构安全性，防止倒塌所必需的。不过弹性理论可用来确定延性结构强度的安全近似值（塑性下限逼近法），在钢筋混凝土设计中通常采用这种方法。基于这种原因，在本文中仅仅采用结构的弹性理论。

2 结构模型

仔细的观察所有结构都是三维构件的组合体，对其进行精确的分析，甚至在理想状态下，也是一个棘手的工作，即使专业人员也无从考虑。由于这种原因，分析人员工作的一个重要部分是将实际结构和荷载状态简化成一个易于合理分析的模型。

这样，结构框架系统可分解成板和楼盖梁，楼盖梁是由柱支撑的交叉梁系，柱将荷载传递到基础上。因为传统的结构分析不能分析板的作用，所以经常理想化成类似于梁的条形系统。同样，普通的方法不能处理三维框架系统，因此利用平面结构组合系统建立整个结构的模型，分别加以分析。现代的有限元法可以分析整个系统从而革新了结构分析，这样可对荷载作用下结构的性能做出更可靠的预测。

人防结构设计与抗震结构设计对比分析

现阶段，我国建筑中主要采用的结构设计有人防结构设计和抗震结构设计，这两种结构设计有一定相同之处，也有很多不同点。对此，相关设计人员一定要明确，并在此基础之上致力于建筑主体的稳定性和安全性的提升，从而使人们对生命财产得到有效保障。

一、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的基本概念

（一）建筑工程人防结构设计的基本概念

人防结构设计主要是指使建筑在一些常规性武器乃至核武器爆炸的情况下，仍然能够保有一定稳定性，并使人们的生命财产安全不会受到侵害的一种建筑结构设计。目前极端，人防结构设计在我国建筑中应用非常广泛。

（二）建筑工程抗震结构设计的基本概念

抗震结构设计的目的是有效减轻地震为建筑主体带来的伤害。抗震结构设计可以使整体建筑的质量和坚固性得到有效提高，以此在地震发生时更好地保护群众的人身和财产安全，有效减少人员伤亡。目前阶段，在我国一些容易发生地震的地区，抗震结构设计已经成为工程施工中最重要的结构设计。

二、人防结构设计与抗震结构设计的对比分析

（一）人防结构设计与抗震结构设计原则的对比

人防结构和抗震结构虽然在概念和设计方式上有所不同，前其也有一个显著的共同点，即根本宗旨都是为了有效抵御各种自然和人为因素带来的震动，提高建筑的抗震动能力是这两种结构设计共同面临的课题。从设计原则上，人防结构设计与抗震结构设计也有一定的相同之处，强柱弱梁、强剪弱弯等设计原则在这两种结构设计中均有体现。除此之外，人防结构设计与抗震结构设计理念也是相同的，二者皆重视整体建筑的协调性。如果建筑的协调性不够好，很容易产生一些问题，其中薄弱的环节会对建筑的稳定性构成威胁，进而威胁到人们的生命财产安全。在人防结构设计中，一定要对薄弱环节引起重视，以此提高建筑主体的抵抗应力，使建筑在地震等自然灾害或人为因素造成的震荡下，不致产生垮塌或者变形。为此，相关人员要对建筑结构构件的承受力进行科学合理的分析，确保建筑的稳定性和安全性。在抗震结构设计中，也要注意薄弱环节和结构，尽量在事前规避可能产生的问题和隐患，以此使建筑主体在受到强烈冲击或者突发的地震造成的震动的状态下，可以很好地保障建筑内人员的生命安全和财产安全。

教学楼结构设计的分析

摘要：本文通过工程实例介绍了教学楼结构的具体设计与同行共享。

关键词：结构方案；结构计算；构件截面

Abstract: in this article, through the engineering case, this paper presents the

structure of the building design and sharing specific counterparts.

Keywords: structure scheme; and Structure calculation; Component section

1教学楼的主要功能是满足教学要求，其主要功能分为教学空间、办公空间和交通空间。其总体特征有以下几点：

（1） 教学楼一般为多层建筑，多层建筑的防震能力强，它的平面类型较多。

（2） 主体采用框架结构，以满足教学建筑的大开间、大进深要求。材料上多采用钢筋混凝土，以满足承受自重、活荷载以及教学用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。

（3） 为减轻结构自重，框架结构填充墙多采用加气砼砌块或者烧结页岩空心砌块。

（4） 教学楼为满足学生课间活动要求，一般布置为外廊式，竖向则布置多部楼梯。

（5） 作为特殊的公共建筑，作用也因功能的不同而各异，因此在设计时还应充分考虑便于各功能部门的服务要求。

（6） 教学楼中有一些特殊用途的房间，如合班教室，音乐教室等，由于其建筑面积很大，且内部要求空旷，不能布置柱，因此在结构设计中是难点，需要特别重视，重点考虑。

如多媒体综合教室，多媒体教室大都采用大屏幕（254~508cm）投影机做为显示设备。教室应选择或建造成阶梯形，前方建一个长6m、宽2.5m、高0.25m的平台，用于放置讲台及设备；层高为3.8m左右；使用面积为9×12m2;设置100个座位，即能容纳两个班学生上课；窗户安装遮光窗帘。为了延长设备的寿命，并创设舒适的教学环境，教室内要安装空调器。为了确保昂贵设备的安全，教室

・４８・　梅山科技　２０１３年第３期　

活套的结构分析与设计　

刘　刚　（梅山钢铁公司采购部　南京２１００３９）　

摘　要：介绍了冷轧带钢连续机组中活套种类，以设计ＪＦＥ酸洗和ＪＦＥ热镀锌机组中的活　套为例，详细说明了卧式活套和立式活套的结构、功能特点及设计难点。　

关键词：卧式活套；立式活套；活套小车；卷筒；钢丝绳　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｌｏｏｐｅｒ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　

Ｌｉｕ　Ｇａｎｇ　（Ｐｕｒｃｈａｓｉｎｇ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｉｓｈａｎ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００３９）　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｌｏｏｐｅｒ；ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｌｏｏｐｅｒ；ｌｏｏｐｅｒ　ｃａｒ；ｄｒｕｍ；ｓｔｅｅｌ　ｗｉｒｅ　ｒｏｐｅ　

现代化钢厂对带钢的连续生产工艺要求越来　越高，要求其作业时间更短，产量更高。因此要求　

带钢既能连续地运行生产，又能够维持足够的辅　助作业时间…。活套在现今的冷连轧、连续退　

火、镀锌机组中起到重要的作用。它不仅为机组　

的连续生产工艺提供可靠的保证，而且为操作机　组相关设备提供更多的辅助作业时间　Ｊ。因为　

活套是带钢保持最佳存储量以及最优的运行速度　

的重要保证，所以在活套设计时，要结合现场情况，　

选用最优、最合理的结构，充分满足工艺的要求。　

ｌ　活套分类及特点　目前应用于实际生产的活套可分为卧式活套　和立式活套。　

卧式活套由于其水平布置距离较长，占地面　

积较大，车间厂房的高度要求较小，一般常用于带　钢较厚且储量很大的连续机组　Ｊ。　

立式活套由于其竖直布置高度较高，占地面　

积较小，车间厂房的高度要求较高，主要用于对带　

钢表面质量要求较高的精整机组，如：连续热镀锌　

机组，连续退火机组和彩色涂层机组。　１．１　卧式活套　卧式活套常用于酸洗连轧机组，在热镀锌机　

组中也常用。下面在以ＪＦＥ酸洗机组的活套为例　

详细说明其结构特点和设计难点。　１．１．１　ＪＦＥ酸洗机组的主要参数