建筑结构设计步骤论文

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建筑结构设计步骤

摘要:结构设计的要求要来要高,设计业越来越复杂,因此许多结构的设计要多次试算,从局部到整体再到局部。主要计算过程可分为:整体参数试算、整体合理性计算、构件优化和抗震性能验算。每步又包含多次试算,多次循环,才可能达到整体布置合理,传力直接,构造符合规范要求。

关键词:建筑结构设计整体参数控制构件优化

abstract: the structure design of the required to come to high, the design industry more and more complex, so many structure design of many times to try to calculate, from local to the whole to local. the main computing process can be divided into: overall parameters on the whole, the rationality calculation, components, the seismic performance optimization and checked. at each step, and contains many try many, many times cycle, is it possible to achieve integral layout is reasonable, power transmission directly, and tectonic conform to the standard.

keywords: building structure the design parameters optimization control components

中图分类号:tb482.2 文献标识码:a文章编号:

正文:

随着社会经济日新月异的发展,人们对居住办公环境的要求越来越高,其中既包括舒适度的要求,当然对于结构设计来讲,更重要的还包括安全性,而且还有考虑造价等方面的综合指标,结构设计就变成了一项比较复杂的系统工程,当然对于一般小型常见结构形式,凭着我们的设计经验也可以说是直觉,就能快速的判断采用何种结构形式,甚至可以决定采用何种截面尺寸的构件来进行结构设计,但是对于复杂的高层甚至是超高层结构,想要完成一项具体的设计,在新的《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》执行后,对结构的性能设计提出了更高的要求,那么,怎样才能在复杂的建筑外表下,设计出比较合理的结构呢,下面本人结合设计的具体经验,谈一下我的看法。

首先一幢建筑,我们必须根据其高度及内部的功能划分,分析采用什么结构形式,结构形式确定完之后,就要根据建筑规范大概估一个截面尺寸,尤其是竖向构件的截面尺寸,然后利用结构分析软件进行第一轮的试算,也较粗算,目前大多数人比较熟悉的分析软件是pkpm。

进入pkpm之后,完成平面布置,根据建筑所在的地点,确定荷载的基本参数,然后根据抗震设防分类标准设置地震参数,根据《抗震规范》或者《高规》确定抗震等级(包括抗震计算的抗震等级和抗震构造措施的抗震等级),然后就可以进入粗算了,对于粗算的计算结构,首先要控制一下几个主要的参数:

第一个是第一周期平动系数。《高规》3.4.5条对于考虑偶然偏

心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移的限值,以及结构扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比的限值,和《高规》3.7.3条楼层层间最大位移与层高之比的限值都与该参数密切相关,反应到建筑的平面布置上就要求结构布置规则、均匀。如果结构的第一周期平动系数过小,说明结构整体布置是不合理的,应该果断调整是使该参数的值大于0.95,可能的情况把第二周期的平动系数也调到0.95以上。

第二个是有效质量系数。wilson e.l.教授曾经提出振型有效质量系数的概念用于判断参与振型数是否足够,并将其用于etabs程序,他的方法是基于刚性楼板假定的。pkpm从结构变形能的角度对此问题进行了研究,提出了一个通用方法来计算各地震方向的有效质量次数,《高规》明确要求,有效质量系数不应小于90%,小于90%时,说明振型组合数取的少,高阶振型对结构的内力贡献比较大,此时可以增加振型的数量,但不能超过结构的总自由度。具体可以参照《高规》5.1.13条。

第三个参数是位移比,前面已经提到过这个参数,参数的控制一方面为了增加建筑使用功能的舒适性,另一方面,也是为了控制结构平面的规则性。规范中规定的位移比限制是按刚性板假定求出的,如果在结构模型中设定了弹性板或者弹性模,则在参数设置的时候必须选择“对所有的楼板强制采用刚性假定”,而且计算位移比时,《高规》3.7.3条文注解规定,抗震设计时,楼层位移的计算可不考虑偶然偏心的影响。此处还要提一下,对于高层建筑,《高

规》4.3.3条明确规定单向地震时应考虑偶然偏心的影响,试算第一遍如果在考虑偶然偏心的情况下,楼层最大位移和平均位移的比值大于1.2,就应该考虑双向地震了。位移比如果不满足就要查明原因,该加强的地方就要相应的加强,该减弱的地方就要相对的减弱,位移比满足规定以后,在计算配筋的时候,就要按真实的板考虑构件的配筋了。

第四个参数是刚度比。刚度比是控制结构竖向规则性的重要指标。《高规》3.5.3规定,a级高度的高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%,不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%;b级要求更加不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%,从而保证了竖向承载力构件的尽可能连续。归于该参数的计算,规范提供了三种不同的计算方法,1)剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判断;2)剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构;3)地震力和层间位移比的计算方法,通常绝大多数的工程都可以用此法进行刚度比的计算。

第五个参数是刚重比。是指结构刚度与重力荷载之比,它是控制结构整体稳定性的重要因素,也是影响重力二阶效应的主要参数,该值如果不满足要求,则可能引起结构失稳。该值太小,说明结构的刚度太小了。

第六个参数是剪重比。规范规定剪重比主要是因为在长周期地震作用下,高柔建筑的地震影响系数按现有规范规定的地震力计算