發(fā)布時間：2022-05-14 03:05:45
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【摘 要】小高層建筑在當(dāng)前社會比較常見，其美觀性比較強，符合現(xiàn)代都市人對建筑外形的要求。小高層建筑一般采用的是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，在設(shè)計的過程中，一定要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還要做好質(zhì)量監(jiān)管工作。本文對小高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了分析，希望對建筑設(shè)計人員提供一定幫助，在今后的工作中，可以提高小高層建筑的質(zhì)量，實現(xiàn)建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】小高層建筑；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計
建筑行業(yè)發(fā)展比較快，這帶動了我國國民經(jīng)濟的增長，隨著人們生活水平的提高，對建筑的要求越來越高，建筑除了需要保證實用性，還要保證建筑的美觀性，這樣才能適應(yīng)現(xiàn)代社會人們審美眼光的變化。我國人口基數(shù)比較大，近年來對建筑物的需求量比較大，為了提高土地資源的利用率，建筑設(shè)計逐漸向高層建筑類型轉(zhuǎn)變，小高層建筑有著良好的發(fā)展趨勢，可以改善我國土地資源緊缺的現(xiàn)狀。在小高層建筑設(shè)計中，要注意短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，要掌握設(shè)計的要點，這樣才能促進(jìn)小高層建筑的發(fā)展與應(yīng)用。
1.短肢剪力墻概述
短肢剪力墻是一種特殊尺寸的墻體，其長度比較短，一般墻肢截面高度與厚度的比例為7：1左右，是一種特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻有著較大的靈活性，其在應(yīng)用的過程中，要保證短肢剪力墻具有較高的抗震性，這樣才能保證建筑使用的安全性。在設(shè)計短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時，要注意其底部地震傾覆力矩的大小，在應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時，有時會出現(xiàn)剪力墻偏小的問題，這可能會影響建筑的抗震效果，會影響建筑的使用安全性，所以，施工人員一定要嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行操作，保證剪力墻的尺寸符合要求。短肢剪力墻有著較多的優(yōu)點，其在小高層建筑工程中應(yīng)用比較多，而且發(fā)揮著重要的作用，在高層建筑中有著良好的應(yīng)用前景，這主要是因為短肢剪力墻自重比較輕，可以減輕建筑的自重，短肢剪力墻還可以分擔(dān)建筑結(jié)構(gòu)的荷載重力，其墻肢比較短，所以在應(yīng)用時有著較大的靈活性，可以適應(yīng)建筑設(shè)計的變更。在建筑施工中，有時會遇到突發(fā)狀況需要對設(shè)計進(jìn)行調(diào)整，而應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，可以有效減少設(shè)計變更對建筑企業(yè)造成的經(jīng)濟損失。短肢剪力墻還具有良好的延展性，其高度以及寬度都可以根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行延長。通過實踐發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用短肢剪力墻，有效提高了建筑的抗震效果，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了有效的保證。
2.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點
將短肢剪力墻應(yīng)用在小高層建筑工程中，還需要設(shè)置間隔墻，其可以保證短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的緊密性，可以優(yōu)化短肢剪力墻的布置，還可以保證短肢剪力墻功能的正常發(fā)揮。在施工時，施工人員需要根據(jù)實際對剪力墻尺寸進(jìn)行調(diào)整，還可以根據(jù)設(shè)計要求增減剪力墻的數(shù)量，保證短肢剪力墻位置布置的合理性。施工設(shè)計人員要靈活應(yīng)用短肢剪力墻，還要保證施工人員操作的規(guī)范性，做好技術(shù)交底工作。短肢剪力墻在布置方面有著較大的靈活性，可以保證支撐作用的發(fā)揮，還可以保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。短肢剪力墻可以保證梁柱連接的可靠性，可以提高建筑的美觀性，由于短肢剪力墻尺寸比較小，所以具有隱蔽性，有利于提高建筑外觀形象。在應(yīng)用短肢剪力墻時，一定要保證結(jié)構(gòu)的剛度，使其具有較強的支撐作用，從而在地震力的影響下，結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)嚴(yán)重的變形問題。
3.結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊剪力墻結(jié)構(gòu)。其計算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪刀墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來計算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個自由度，考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，引入樓板平面內(nèi)剛度無限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。如果設(shè)計人員沒有考慮薄壁桿件理論對剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時，可能會出現(xiàn)變形不協(xié)調(diào)問題。
（2）對設(shè)有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，一般都只是將電梯間、樓梯聞、優(yōu)秀筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。框支剪力墻是受力面向受力點過渡，由于薄壁桿件的連接處是點連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。
4.結(jié)構(gòu)布置中需注意的問題
（1）施工人員在對短肢剪力墻進(jìn)行布置的過程中。必須保證其均勻性與完整性。并且要將墻的軸向應(yīng)力控制在合理的范圍內(nèi)。如果是對短肢剪力墻進(jìn)行豎向布置。墻肢上部分與下部分應(yīng)該保持一致。一旦發(fā)現(xiàn)洞口出現(xiàn)錯位情況，就要及時對其調(diào)整。
（2）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該與兩側(cè)的梁緊密的連接在一起，使其形成一個豎向平面。與此同時，施工人員還要在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的一側(cè)加置翼緣，這樣做的主要目的是為了防止短肢剪力墻出現(xiàn)一字形的情況。
（3）短肢剪力墻應(yīng)設(shè)計成強墻柱弱連梁的體系。所謂強墻柱，是指墻柱可采用強度等級高的混凝土，加強墻柱配筋：盡可能減少連梁高度，使分配的地震力不至于太大，也使短肢剪力墻體系計算更合理。
5.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求同一般剪力墻結(jié)構(gòu)。目前我國各設(shè)計院在短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剪力墻端部暗柱的設(shè)置有兩種形式：一種是端部做暗柱，設(shè)置剪力墻水平和豎向分布筋，適于肢長較長的短肢剪力墻；另一種有點類似異形柱的配筋方法，以腹部均勻配筋，腹部鋼筋面積根據(jù)電算時人為設(shè)置豎向分布筋的配筋率來計算，電算出的暗柱鋼筋面積放在端部，適于肢長較短的短肢剪力墻，且配筋形式較簡化，利于工程施工。
6.結(jié)語
本文對小高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作進(jìn)行了介紹，提出了當(dāng)前設(shè)計中存在的問題，還提出了優(yōu)化設(shè)計的措施，有助于實現(xiàn)小高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的不斷完善。短肢剪力墻有著較多的優(yōu)點，其可以減輕建筑的自重，還可以提高建筑的抗震性，在優(yōu)化設(shè)計的過程中，一定要保證短肢剪力墻的強度以及抗震效果。短肢剪力墻由于墻肢比較多，而延展性比較強，所以可以靈活改變其大小，可以根據(jù)設(shè)計要求，對短肢剪力墻的尺寸進(jìn)行調(diào)整，這有效降低了設(shè)計變更對建筑企業(yè)造成的損失。
摘 要：麗鵬股份是國內(nèi)最大的鋁板復(fù)合型防偽印刷和防偽瓶蓋生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)銷規(guī)模已連續(xù)十年占據(jù)同行業(yè)第一的位置。受國內(nèi)外復(fù)雜多變的經(jīng)濟環(huán)境影響，酒類行業(yè)進(jìn)入了深度的調(diào)整期和轉(zhuǎn)折期，企業(yè)利潤空間受到擠壓。為尋求新的利潤增長點，麗鵬股份實施了對華宇園林的跨行業(yè)并購重組。此次并購交易結(jié)構(gòu)設(shè)計有諸多創(chuàng)新值得借鑒，有效解決了并購兩個不同行業(yè)企業(yè)融合問題。
關(guān)鍵詞：并購；交易結(jié)構(gòu)；設(shè)計
縱觀中西企業(yè)發(fā)展史，每一個大型企業(yè)的成長都離不開并購。美國經(jīng)濟學(xué)家、諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎得主喬治?斯蒂格勒對此有過精辟描述：“沒有一個大公司不是通過某種程度、某種方式的兼并而成長起來。”而交易結(jié)構(gòu)設(shè)計作為并購的優(yōu)秀環(huán)節(jié)，對并購活動的影響不僅在于達(dá)成并購交易，更重要的是為并購后的企業(yè)整合創(chuàng)造有利條件，使并購雙方實現(xiàn)共贏。本文通過對麗鵬股份并購華宇園林的案例分析，研究其在并購過程中的交易結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新方式。
一、并購背景分析
1.收購方概況
山東麗鵬股份有限公司創(chuàng)建于1995年，于2010年3月在深圳證券交易所上市，證券代碼為：002347，證券簡稱：麗鵬股份。公司注冊資本1.06億元，主導(dǎo)產(chǎn)品為防偽瓶蓋和復(fù)合型防偽印刷鋁板，是亞洲最大的防偽瓶蓋生產(chǎn)基地、最大的復(fù)合型防偽印刷鋁板集散地、最大的鋁板復(fù)合型防偽印刷基地。
資料來源：麗鵬股份年報。
2013年受宏觀經(jīng)濟運行低迷、行業(yè)政策多變等預(yù)期等因素影響，酒類行業(yè)進(jìn)入深度調(diào)整期，行業(yè)增速放緩、盈利空間收窄。麗鵬股2013年凈利潤同比下降了8.11%。為應(yīng)對酒類行業(yè)持續(xù)低迷對公司盈利能力帶來的影響，麗鵬股份必須進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，尋求新的利潤增長點。
2.被收購方概況
重慶華宇園林股份有限公司創(chuàng)建于2001年，是集園林規(guī)劃設(shè)計、工程施工、綠化養(yǎng)護(hù)和花卉苗木生產(chǎn)、營銷于一體的綜合性、規(guī)模化園林企業(yè)，注冊資金1.075億元。公司已設(shè)立4個專業(yè)分公司、9個區(qū)域分公司、1個子公司。
資料來源：天健會計師事務(wù)所出具的天健審（2014）3-283號審計報告。
華宇園林近三年主營業(yè)務(wù)總收入保持了30%左右的持續(xù)增長，公司綜合實力不斷增強。但由于園林行業(yè)是資金密集型行業(yè)，華宇園林在高速發(fā)展的同時經(jīng)營性現(xiàn)金流一直為負(fù)，資金需求量巨大已成為制約華宇園林快速發(fā)展的瓶頸。
二、并購動因分析
1.傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)入調(diào)整期，持續(xù)盈利能力下降
受國際內(nèi)外經(jīng)濟環(huán)境的影響，酒類行業(yè)進(jìn)入了深度的調(diào)整期和轉(zhuǎn)折期。麗鵬股份2013年業(yè)績增速放緩，影響投資者整體回報水平。
2.擬拓展新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，通過并購實現(xiàn)多元化發(fā)展戰(zhàn)略
鑒于下游行業(yè)的景氣度有所下降，麗鵬股份制定了“內(nèi)涵式與外延式”并舉的戰(zhàn)略規(guī)劃，即一方面鞏固原有產(chǎn)業(yè)，另一方面充分利用資本市場并購工具，通過收購兼并等方式，實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
3.園林行業(yè)迎來跨越式發(fā)展的歷史機遇，符合跨行并購戰(zhàn)略
為謀求盡快實現(xiàn)公司產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，麗鵬股份對公司的發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了優(yōu)化，確定了多元化經(jīng)營的戰(zhàn)略方向。麗鵬股份分別從宏觀經(jīng)濟發(fā)展趨勢、國家產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)等方面著手，并結(jié)合自身特點綜合考量，認(rèn)為園林行業(yè)未來發(fā)展前景廣闊，擬通過并購進(jìn)入該行業(yè)。
三、并購交易結(jié)構(gòu)設(shè)計
麗鵬股份收購華宇園林100%的股權(quán)。本次交易由發(fā)行股份及支付現(xiàn)金購買資產(chǎn)和配套融資兩部分組成。
1.發(fā)行股份及支付現(xiàn)金購買資產(chǎn)
麗鵬股份通過發(fā)行股份及支付現(xiàn)金方式收購華宇園林100%的股權(quán)。麗鵬股份與華宇園林全體58名股東簽訂了附生效條件的《資產(chǎn)購買協(xié)議》，華宇園林100%股權(quán)的交易對價為99，860萬元。麗鵬股份合計以現(xiàn)金方式支付交易對價的23.02%，計22，983.63萬元；合計以發(fā)行股份方式支付交易對價的76.98%，計101，553，993股。簽訂了《盈利預(yù)測補償協(xié)議》的5位股東中，其中1位的股份鎖定期為三年，另外4位的股份在業(yè)績承諾實現(xiàn)后分三次解除限售，其余53名沒有簽訂《盈利預(yù)測補償協(xié)議》股東的股份自本次股份發(fā)行結(jié)束之日起12個月內(nèi)不得轉(zhuǎn)讓。
2.配套融資
麗鵬股份向9名特定投資者發(fā)行股份不超過3，669萬股，發(fā)行價格7.57元/股（為麗鵬股份審議本次交易事項的第一次董事會決議公告日即2014年7月31日前20個交易日股票交易均價）。鎖定期為股份自發(fā)行結(jié)束之日起36個月。本次募集配套資金不超過27，774.33萬元，扣除發(fā)行費用之后，擬用于收購58名華宇園林股東持有的華宇園林23.02%的股份，剩余部分將用于補充華宇園林營運資金。
齊魯定增1號集合資產(chǎn)管理計劃（以下簡稱：資管計劃）是9名特定投資者之一，擬由麗鵬股份及華宇園林的部分董事、高級管理人員、業(yè)務(wù)骨干全額認(rèn)購，合計不超過5，442.83萬元，交由齊魯證券設(shè)立和管理。
3.盈利預(yù)測補償
根據(jù)麗鵬股份與華宇園林管理團隊等補償義務(wù)人簽署的《盈利預(yù)測補償協(xié)議》，盈利補償期間為本次交易完成的當(dāng)年及其后兩個會計年度。在盈利補償期間內(nèi)，華宇園林任意一年實現(xiàn)的凈利潤數(shù)低于對應(yīng)年度的承諾凈利潤數(shù)，交易對方中補償義務(wù)人將按照現(xiàn)金與股份26%：74%的比例履行業(yè)績補償承諾； 不足部分以現(xiàn)金補償。
如果承諾期華宇園林實際實現(xiàn)的扣非后凈利潤總和超出承諾期承諾扣非后凈利潤，超出部分的一定比例將用于對華宇園林的經(jīng)營管理團隊進(jìn)行獎勵。獎勵金額累計不超過1億元人民幣。
四、并購對麗鵬股份的影響
從2014年7月31日麗鵬股份披露擬收購華宇園林股權(quán)至2014年10月31日（公告獲得中國證監(jiān)會并購重組委有條件通過日），麗鵬股份的股價由7.96元上漲到11.01元，漲幅為38.32%。
并購?fù)瓿珊螅瑯?biāo)志著麗鵬股份由單一酒類防偽制造業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)和園林綠化的雙主業(yè)，形成了瓶蓋、園林雙主業(yè)比翼齊飛的多元化發(fā)展格局。通過本次并購重組，將為上市公司培育新的業(yè)績增長點，降低宏觀經(jīng)濟和白酒行業(yè)波動對上市公司業(yè)績的影響程度，進(jìn)一步提高上市公司整體盈利能力，增強公司抗風(fēng)險能力、進(jìn)而提升上市公司價值，更好地回報投資者。
五、并購交易結(jié)構(gòu)解析
1.麗鵬股份發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型
為應(yīng)對宏觀經(jīng)濟下行，主營業(yè)務(wù)單一、市場空間、利潤空間進(jìn)一步受到擠壓的影響，麗鵬股份在進(jìn)行自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品升級換代的同時，選擇了混合并購進(jìn)入新興產(chǎn)業(yè)――園林行業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，以尋求新的利潤增長點，提高單一主業(yè)的抗風(fēng)險能力，實現(xiàn)多元化經(jīng)營戰(zhàn)略，完成產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。
2.交易結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新
（1）有效解決企業(yè)間的融合
在本次并購重組方案中，配套融資的非公開發(fā)行對象中設(shè)立了由并購雙方的部分董事、高級管理人員、業(yè)務(wù)骨干全額認(rèn)購的資產(chǎn)管理計劃，以此激勵管理團隊、業(yè)務(wù)骨干，將員工的利益與公司的發(fā)展緊密結(jié)合在一起，形成利益共同體。此舉有助于解決不同行業(yè)企業(yè)間的融合問題，提高溝通效率。麗鵬股份在完成對華宇園林的并購重組后，將瓶蓋業(yè)務(wù)與園林業(yè)務(wù)作為公司的主業(yè)，踐行雙主業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，對園林綠化業(yè)務(wù)給予大力支持。
（2）對并購企業(yè)的有效激勵
在本次并購重組方案里，股權(quán)收購?fù)刹煌瑑r及業(yè)績承諾是對并購企業(yè)有效激勵的又一創(chuàng)新。在股權(quán)收購時給予華宇園林經(jīng)營管理團隊的股權(quán)轉(zhuǎn)讓價格比普通股東的股權(quán)轉(zhuǎn)讓價格略高，但同時要求華宇園林的經(jīng)營管理團隊對華宇園林未來三年的業(yè)績進(jìn)行承諾。這充分體現(xiàn)了麗鵬股份對華宇園林未來發(fā)展前景的認(rèn)可，同時也最大限度的調(diào)動了華宇園林經(jīng)營管理團隊的工作積極性，在確保完成業(yè)績承諾的同時可以獲得更大的盈利增長。而業(yè)績承諾則體現(xiàn)了華宇園林經(jīng)營管理團隊對華宇園林的發(fā)展充滿了信心，兌現(xiàn)承諾業(yè)績，達(dá)成企業(yè)和個人的雙贏。
作者簡介：賴馨（1994- ），女，漢族，重慶人，美國得雷克大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，研究方向：投資經(jīng)濟
紐約時報大廈具有時尚的現(xiàn)代都市廣場氣息及豐富的文化體驗。從2007年建成至今。一直是紐約的一個重要地標(biāo)。它是Renzo Piano建筑事務(wù)所、Fox&Fowle建筑事務(wù)所與開發(fā)商Forest City Ratner公司及大廈業(yè)主紐約時報共同合作的結(jié)果。結(jié)構(gòu)設(shè)計由宋騰添瑪沙帝工程顧問有限公司（Thornton Tomasetti，Inc.簡稱TT公司）完成。建筑設(shè)計中需要考慮業(yè)主和設(shè)計團隊的需求，同時尋找創(chuàng)新和效率的平衡，這些給結(jié)構(gòu)工程設(shè)計帶來了很多挑戰(zhàn)。
Renzo Piano建筑事務(wù)所采用具有創(chuàng)造性的歐洲風(fēng)格的建筑設(shè)計，并融合了熟悉紐約當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計規(guī)范及實踐和Fox&Fowle建筑師的經(jīng)驗。外露的鋼結(jié)構(gòu)是紐約時報大廈的一大亮點，它融合了外觀的美感，同時注重結(jié)構(gòu)的合理性、制造安裝的實用性。結(jié)構(gòu)設(shè)計主要面臨的挑戰(zhàn)為如何在滿足建筑設(shè)計要求的前提下，使外部結(jié)構(gòu)的連接能夠滿足美學(xué)要求和施工需要，以及應(yīng)對溫度影響下外部結(jié)構(gòu)的變形需求。本文將在闡述其建筑設(shè)計的基礎(chǔ)上，重點講述紐約時報大廈的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
1.建筑設(shè)計理念
建筑的主要設(shè)計概念為亮度與比例的表達(dá)。建筑師們致力于創(chuàng)造建筑整體的透亮感，整個建筑越到屋頂越為透亮。建筑外墻由透明的玻璃及緊密相隔的陶瓷管組成，使建筑達(dá)到透亮感，這種透亮感幕墻延伸到屋頂及錐形塔尖直至天際。此外，該建筑還采用了很多獨特的設(shè)計理念，比如體量、景觀、光感與環(huán)境的融合，以及與街道其他建筑的相對關(guān)系，最終創(chuàng)造了一個開放的設(shè)計，讓使用者產(chǎn)生一種被城市圍繞的感覺。
設(shè)計的挑戰(zhàn)主要是來自于太陽光對于建筑的照射。通常的做法是采用小玻璃或者是鍍厚膜玻璃，但這會影響外面的人向建筑內(nèi)觀看和建筑內(nèi)的人向外觀看，因此建筑師采用陶瓷管的雙面玻璃作為迎光面，從地板到屋頂?shù)膬?nèi)墻采用水白色玻璃。由此，可以通過反射環(huán)境的光來增強城市的天際線，建筑幕墻的顏色會隨時間、天氣的變化而變化，也能夠從街道上看到室內(nèi)空間，這對于增加大堂的明亮度與空間的靈活性起到很大的作用。
為了適應(yīng)迅速變化的媒體環(huán)境，工作空間設(shè)計非常靈活多變。大廈內(nèi)整體空間開闊，布置很多會議場所鼓勵部門內(nèi)部以及部門之間的相互交流。樓梯位于建筑的角部，促進(jìn)部門間的交流以及建筑內(nèi)外的溝通。此外，建筑師通過散布電梯井的方式來開放大堂空間，使得超過約106m的大空間都是可見的。
在建筑與結(jié)構(gòu)一體化的思想前提下，建筑師讓一部分鋼結(jié)構(gòu)、梁和柱子暴露在外，而這些通常是不可見的。這些外露的結(jié)構(gòu)增強了建筑立面的生動性，并襯托出了陶瓷管的亮度及可視性。
2.建筑可持續(xù)設(shè)計
2.1露天花園
紐約時報大廈采用了很多可持續(xù)設(shè)計，其中最突出的“綠色”設(shè)計是獨特的露天花園。花園的四周都由玻璃環(huán)繞，種植了幾株15m高的白樺樹木，地面兩種苔蘚覆蓋。還有優(yōu)雅的木制天橋，成為繁忙市區(qū)中的一片綠洲。
2.2雙層幕墻
為了減少熱量進(jìn)入建筑，建筑師在雙層幕墻的第二層設(shè)計了水平的陶瓷管作為遮陽工具。雙幕墻的采用使樓層全高使用超清玻璃成為可能，能夠使空間的光線最好，也能使建筑外的人看清楚建筑內(nèi)部的情況。陶瓷管通過全天反射光線、改變顏色提升了建筑整體的設(shè)計感。
2.3照明和陰影
通過與勞倫斯伯克利國家實驗室和一流采光專家的合作，以及紐約州能源研究和發(fā)展管理局（NYSERDA）的財政援助，紐約時報公司創(chuàng)造了一個非常先進(jìn)的、可調(diào)光的照明系統(tǒng)，同時也具備30%節(jié)能的動態(tài)遮陽系統(tǒng)。
通過日光采集，最大限度地利用自然光，電照明只是作為補充。整個照明系統(tǒng)中的18000多個電子鎮(zhèn)流器（鎮(zhèn)流器限制電路中流動的電流量）均在照明系統(tǒng)整合在一個獨立的計算機芯片，可以單獨控制。這意味著照明水平可以通過調(diào)節(jié)以滿足不同的需求以達(dá)到最高效率。
遮陽系統(tǒng)通過采用太陽的位置以及龐大的傳感器網(wǎng)絡(luò)的輸入決定提高或降低遮陽比率，一方面防止極強光進(jìn)入產(chǎn)生暈眩感，另一方面在陽光較少的時候增加光線的通過。照明和遮陽系統(tǒng)的共同工作確保了建筑能夠更有效地利用自然光。
2.4能源的共用
紐約時報大廈的所在地有一個利用清潔可燃燒天然氣能源的聯(lián)合電廠，能夠提供時代廣場40%的電力。此電廠在冬天為時代廣場提供暖氣，在其他時間段提供冷氣。這是一個對比其他設(shè)備公司更有效的發(fā)電設(shè)備，其副產(chǎn)品熱能被很好地利用。這種情況在紐約是十分特別的，因為很少在商業(yè)區(qū)的寫字樓中有發(fā)電廠。
2.5地面通風(fēng)
紐約時報大廈擁有一個多功能的、舒適且高效的地板送風(fēng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以節(jié)省能源，也能確保有一個更舒適的溫度調(diào)節(jié)。在寒冷的日子，可以用地板送風(fēng)的余熱來生成熱空間。這是紐約市最大的地板安裝系統(tǒng)。
3.結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計
3.1結(jié)構(gòu)平面布置
整個建筑分為兩個部分，52層高的塔樓和附在塔樓兩側(cè)的5層高裙房。塔樓平面東西方向約44m、南北方向約57m。四個角各有約14m×6m的缺口使塔樓呈十字形狀。為了使可租用面積最大化，大廈中心布置了一個約20m×27m的優(yōu)秀筒用來布置電梯、機房和樓梯間。這樣的優(yōu)秀筒布置使得可租賃空間從優(yōu)秀筒至外柱的跨度為12m。通過沿著外柱懸挑5英尺的樓板來實現(xiàn)增加額外的辦公空間。裙房為東西方向約73m。南北方向約57m。
3.2抗側(cè)力體系
建筑的抗側(cè)力體系主要為帶斜撐鋼框架優(yōu)秀筒和外伸臂。在東西方向，沿著電梯井有三個主要的斜撐軸線（軸3，4，6）。每條斜撐軸有兩跨布置人字支撐，使結(jié)構(gòu)體更有效。5軸北側(cè)服務(wù)電梯需向南側(cè)開門，在電梯開洞處的轉(zhuǎn)換支撐會使支撐體系效率較差，因而取消了5軸處的支撐。
在南北方向，建立有效的支撐軸是非常具有挑戰(zhàn)性的，因為支撐無法像東西方向一樣放在電梯井內(nèi)。對于28層以下的樓層，在南北方向有兩個支撐軸（軸B和D），每個軸為三跨。端部的跨采用了人字形支撐或偏心支撐的形式，以滿足電梯大堂入口的需要。中間跨為兩端偏離柱的單斜撐，用來布置機房的通道。28層以上的樓層，低區(qū)電梯去掉后能夠提供更多的可租賃空間。為了進(jìn)一步增大可利用空間，斜撐軸B和D取消。單斜撐軸C.2延伸至屋頂，此軸同樣為三跨。同樣，端部的跨采用了人字形中心支撐或偏心支撐的形式，以滿足電梯大堂入口的需要。中間跨為柱與柱之間的單斜撐。
為了使抗側(cè)力體系更加有效，大廈布置了兩道外伸臂，加強了外框柱和優(yōu)秀筒的聯(lián)系，使其共同作用。外伸臂布置在28層和51層的機電層。每根柱子通過外伸臂與優(yōu)秀筒相連接，包括柱A.5和E.5，由于軸5沒有斜撐來傳遞外伸臂的剪力，在28、29、51、52層布置樓面水平斜撐，以將外伸臂的力傳遞至軸4和軸6的斜撐，既提高了結(jié)構(gòu)整體的效率，同時也為結(jié)構(gòu)體提供冗余度。
由于差異壓縮變形的影響，連接外圍框架柱和優(yōu)秀筒的外伸臂在重力下也參與受力。優(yōu)秀筒柱比外柱剛度明顯要高，因而壓縮少。外伸臂試圖平衡該變形差，實際的作用就是外框柱的部分重力荷載會通過外伸臂轉(zhuǎn)移至優(yōu)秀筒，TT公司建立了多個計算模型對不同施工順序進(jìn)行了分析計算。
除了主要的3個優(yōu)秀支撐軸以外，在東西抗側(cè)力體系中也包括了另外兩個在建筑南北面的×斜撐軸（軸2，7）。由于這些支撐位于樓外，它們的設(shè)計主要受建筑師對外觀表述的影響。交叉斜撐采用了定制的成對的鋼拉桿。直徑在64mm（2.5英寸）至100mm（4英寸）之間。支撐軸的斜撐桿、柱梁沿著樓層向上按一定比例減少尺寸。在建筑外部的鋼結(jié)構(gòu)需采用防火涂料。放火涂層的數(shù)量與構(gòu)件的表面積有關(guān)。小直徑的斜撐若桿表面積過小，如防火涂料需達(dá)到防火時限的要求，將十分不經(jīng)濟。由于斜撐桿不防火，抗側(cè)力體系需要對兩種工況進(jìn)行設(shè)計，一種是正常情況下有斜撐桿，另一種為極端情況下斜撐桿失效。優(yōu)秀筒支撐在強度上能夠支撐結(jié)構(gòu)和側(cè)力，同時外部的小斜撐桿用于幫助結(jié)構(gòu)滿足側(cè)移角和加速度的要求。
支撐框架結(jié)構(gòu)的變形大多數(shù)是由傾覆力矩與剪切引起的，而柱子在解決傾覆力矩產(chǎn)生的拉力和壓力時可產(chǎn)生如弦桿一樣的作用。因此，底部的柱子增大可最有效地解決位移角問題。柱子最大尺寸為750mm×750mm，截面由五塊鋼板焊接在一起形成一個750mm×750mm的實心鋼。
在最終的布置下，結(jié)構(gòu)在10年一遇的風(fēng)載作用下滿足位移角1/450的要求。在南北方向和東西方向的周期為6.8s和6.0s。非颶風(fēng)風(fēng)暴下建筑加速度小于25milli-g，滿足一般的高層辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)。
3.3重力樓板體系
臨近建筑槽口的約20m×6m懸臂端跨是設(shè)計中的一個挑戰(zhàn)，因為此設(shè)計需要與結(jié)構(gòu)、建筑、鋼結(jié)構(gòu)安裝和幕墻設(shè)置協(xié)調(diào)。從軸B和C方柱子懸挑出楔形梁（CB）。這些梁為定制的寬翼緣工字鋼，高度從550mm漸變?yōu)?50mm，寬為350mm。這些梁的翼緣厚度隨樓層上升而減少。
建筑南北面的外幕墻沿著軸B和D的雙通道延伸邊跨2.5m。結(jié)構(gòu)采用外露的翼梁（WB）用來支撐幕墻。翼梁由一個預(yù)制的螺栓焊接到CB的另一端來支撐。中間軸C的跨用空腹桁架來支撐，因為在辦公區(qū)采用斜桿會影響其使用功能。在整個塔樓，空腹桁架的豎桿均采用W14×257。施工過程中將布置臨時支撐鏈接至該豎桿，以承擔(dān)施工荷載。
4.外部鋼節(jié)點
本項目最具特點的結(jié)構(gòu)部分為外部鋼結(jié)構(gòu)的使用。這些構(gòu)件為建筑概念的重要組成部分，為滿足建筑美學(xué)的要求對節(jié)點進(jìn)行了嚴(yán)格的設(shè)計。所有外部焊縫必須打磨光滑，外露的焊接孔是不允許的。外柱為750mm×750mm的預(yù)制箱型構(gòu)件。翼緣厚度按照建筑層數(shù)變化，兩腹板在翼緣的端部內(nèi)凹75mm。腹板的厚度沿著樓層向下從25mm增加至175mm，因而增加了柱子面積來承擔(dān)建筑荷載以及提供側(cè)向剛度。
為了實現(xiàn)建筑師所需的輕盈感，使用了x斜撐桿體系連接，而不是單一笨重的桿件。成對的斜撐桿相互垂直，交錯布置。外柱、斜撐桿和水平的XB構(gòu)件相交處也是本項目的重要節(jié)點，兩個380mm寬板延長柱翼連接到柱子的腹板。在兩塊連接板之間由橋板來配合斜撐桿的角度。由于每個斜撐桿轉(zhuǎn)角不同。設(shè)計了兩種橋板節(jié)點。斜撐桿通過單鉸與橋板連接。
由于完全無誤地安裝如此大的鋼構(gòu)件操作起來很難，在合同中要求建立一個全尺寸的螺栓節(jié)點大樣來測試構(gòu)件的容許度和實用性，因此合同文件中對于外部結(jié)構(gòu)節(jié)點大樣的品質(zhì)要求做了相應(yīng)的規(guī)定。
因為有8根柱子在建筑體的外面，因而與之相連的梁需要穿過建筑立面。建筑師的一個要求為所有的伸出建筑體的梁需要有相同的中心線標(biāo)高。這些標(biāo)高將于樓層的梁頂標(biāo)高不一致。同樣。建筑要求外露在建筑外的梁高為400mm。因此，設(shè)計出了特殊的“牛腿”節(jié)點來解決垂直于外墻的梁高問題。但“牛腿”梁并不是暴露的，外面包裹了面層。
5.外部鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計
5.1隔熱設(shè)計
由于外部采用了大量的鋼結(jié)構(gòu)，在溫度應(yīng)力作用下的變形和應(yīng)變是設(shè)計中的一個重要部分。外部的構(gòu)件會受溫度影響而伸縮，而內(nèi)部的構(gòu)件則不會。根據(jù)Rowan Williams Davies and Irwin（RWDI）為紐約市提供的溫度歷史數(shù)據(jù)，設(shè)計團隊?wèi)?yīng)用了30種溫度荷載組合來對建筑進(jìn)行設(shè)計。這些荷載組合考慮了輻射加熱、冷卻以及太陽照射對建筑的影響。
應(yīng)對風(fēng)荷載產(chǎn)生的傾覆力矩而布置的外伸臂，也能夠幫助抵御內(nèi)外柱由于溫差而產(chǎn)生的變形。然而在建筑東西方向的柱網(wǎng)不需要外伸臂來抗側(cè)力。內(nèi)外相鄰柱的溫差引起的變形差不滿足規(guī)范的要求。為了減少差異引起的影響，兩個“溫度桁架”被布置在這些柱網(wǎng)上，這些桁架的布置使得柱子的變形能夠滿足規(guī)定要求1/300。
5.2桅桿
建筑的頂部豎了一個90m高的桅桿。此桅桿為一個底部直徑為2.4m、頂部直徑為200mm的錐形桅桿。桅桿向下延伸至51層機電層，坐落在一個25mm的圓底座上。此底座栓接在一個樓面梁支撐的樓板上，同時在52層的屋頂面對桅桿做了支撐，以確保在底部的穩(wěn)定性。細(xì)長的形狀和頂樓的高風(fēng)壓使得桅桿需要進(jìn)行疲勞驗算。設(shè)計過程中考慮采用阻尼器來限制金屬疲勞。但最終采用了特殊的節(jié)點設(shè)計來解決。
桅桿在實際建筑上的效果需要被考慮。在51層和52層布置了樓面桁架來傳遞由桅桿產(chǎn)生的基底剪力。此外，布置了豎向桁架來傳遞桅桿的自重給柱子。桅桿上附加了若干小的衛(wèi)星天線裝置，因此桅桿的側(cè)向位移需考慮天線裝置的允許位移以及結(jié)構(gòu)本身的要求。
【摘要】水電站的廠房是水電站的主要建筑物之一，廠房中安裝有發(fā)電機、水輪機等發(fā)電設(shè)備和各種輔助設(shè)備，是一個實現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施。以煙崗水電站工程為實例，介紹了鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)在廠房中的應(yīng)用。有效地解決了屋面建筑冬季施工困難問題，且結(jié)構(gòu)造型美觀、靈活、設(shè)計簡單，施工方便，旨在為以后的水利水電工程廠房屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計的同行提供參考。
【關(guān)鍵詞】水電站；廠房屋面結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)；鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)
水電站廠房鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為一種空間結(jié)構(gòu)，它由許多桿件沿曲面或平面按一定要求組成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。早在上世紀(jì)40 年代就由德國首次成功運用于工業(yè)建筑上，此后在世界各地得到廣泛發(fā)展，到目前已形成了很多定型體系，如單桿體系、米羅（MERO）體系、菱形桁架體系（Diamond truss）、空間板體系（Space Deck）、以及諾得斯（NODUS）體系等。直到上個世紀(jì)90年代以前，這種結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于大跨度的展覽廳、車站候車大廳以及游泳館等公共建筑。
1、工程概況
煙崗水電站工程位于四川省涼山州木里縣境內(nèi)，是雅礱江中游右岸一級支流――鴨嘴河水電梯級的第二級水電站。首部樞紐工程位于煙崗峽谷進(jìn)口處，距木里縣公路里程76km，距西昌市公路里程330km，其上游約8km處為該河段水電梯級的第一級水電站―布西水電站。煙崗水電站廠房位于鴨嘴河河口上游的雅礱江的右岸山坡2515m高程處，其尾水接第三級水電站―跑馬坪水電站的前池，煙崗廠房距首部樞紐公路里程12km。本工程開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，兼顧環(huán)境生態(tài)用水。
工程由首部樞紐、引水發(fā)電洞、壓力埋管、電站廠房及尾水渠等主要建筑物組成。總工期36個月。工程靜態(tài)總投資82311.61萬元，總投資91721.61萬元。
煙崗水電站采用引水式開發(fā)，裝機容量120MW，多年平均發(fā)電量5.32億kW.h。
電站主廠房全長54.76m，寬21m，最大高度20.4m。廠房與開關(guān)站結(jié)合地形條件布置，左側(cè)為安裝間，與主機間同寬；主廠房內(nèi)2臺發(fā)電機組呈一字形排列。電站于2012年10月正式并網(wǎng)發(fā)電。
2、主廠房屋頂設(shè)計方案比選
2.1鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案
鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點是，施工速度快，安裝、維修容易，安全系數(shù)高，且可以解決機電安裝急需保溫的困難。鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較固定，一般由三部分組成：廠頂網(wǎng)架、網(wǎng)架支撐以及屋面。在材料選擇上，屋面采用彩鋼夾芯板，檁條采用冷彎溥壁型鋼。
2.2鋼筋混凝土方案
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑中得到了廣泛的應(yīng)用，其主要優(yōu)點是作為承重構(gòu)件，其承載力大，施工技術(shù)成熟，抗震和防火等方面的性能優(yōu)越。采用鋼筋混凝士框架結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性可以得到很好的保證。鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了兩個階段，傳統(tǒng)的做法是薄腹梁或混凝土屋架加大型槽型板，后來隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的成熟，一些技術(shù)公司開發(fā)出雁型板項目。值得強調(diào)的是屋面板要有保溫層、防水以及保護(hù)等功能。
2.3房屋方案的比選
為了選出更為合理的方案，應(yīng)對兩種方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較。筆者根據(jù)工程 的實際情況，主要對以下幾個方面做了比較：
施工工期：鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)施工工期短，且不受天氣的影響，即使是在寒冷的冬季，混凝土無法施工的情況下，鋼網(wǎng)仍可進(jìn)行。且預(yù)制構(gòu)件的施工周期長，養(yǎng)護(hù)周期長。
施工人員費用：鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要的構(gòu)件廠家已經(jīng)事先設(shè)計好了，電站只需要安裝即可，施工時間大大縮短，因此，施工人員費用也比混凝土結(jié)構(gòu)便宜。
工程造價：施工以及裝修等工作完成以后，按實際的覆蓋廠房面積，經(jīng)過計算知鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)每平米綜合造價比混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)省投資30-40%。
構(gòu)件制作：鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)所需的鋼管、螺栓、錐頭、板材以及檁條等構(gòu)件均由設(shè)計廠家按要求制作，只需將構(gòu)件運到現(xiàn)場安裝即可完成；混凝土結(jié)構(gòu)方案需要澆注梁以及面板，為了保證預(yù)制施工質(zhì)量，需要事先平整夯實及硬化預(yù)制場地[2]，特別是在場地受限的水電站工程中，場地條件有時無法保證。
影響因素：鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工非常簡便，吊裝安全并且工作量小，混凝土用量也很少，質(zhì)量控制比較容易。混凝土結(jié)構(gòu)材料較多，施工受外界條件影響大，尤其冬季施工，加大了施工難度，混凝土質(zhì)量因而不能很好的保障，準(zhǔn)備工作量也非常大。
綜合以上幾個重要因素的考慮，鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢非常明顯，同時為避免梁板吊裝對機電安裝造成較大的干擾，確保機組可以按期投產(chǎn)發(fā)電，設(shè)計最終采用空間鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方案。
3、鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 結(jié)構(gòu)形式
鋼網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用正放四角錐網(wǎng)架。支撐形式：下弦支承。節(jié)點類型：螺栓球節(jié)點網(wǎng)架。平面尺寸大小為38.42m×17m，投影面積共計653.14m2。
3.2 設(shè)計依據(jù)
荷載標(biāo)準(zhǔn)值：上弦恒載為0.30kN/ m2，上弦活載為0.50k N/ m2，下弦恒載為0.1kN/ m2，基本風(fēng)壓為0.35kN kN/ m2，抗雪壓載荷為0.50k N/ m2。設(shè)防抗震烈度為6度，場地屬于Ⅱ類建筑場地。
3.3 材料選擇
選用Q235B鋼制作的鋼管，采用高頻焊接鋼管的焊接方式。螺栓螺釘選用40Cr鋼，材質(zhì)應(yīng)符合《合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》GB3077要求，高強螺栓應(yīng)滿足《鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓》GB1288的規(guī)定，其性能等級為10.90s。選用45號鋼制作的螺栓球，材質(zhì)應(yīng)符合《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號及一般技術(shù)條件》GB699的規(guī)定。選用Q235B鋼制作的封板錐頭，鋼管直徑超過76時必須采用錐頭，連接焊縫海外錐頭的任意截面與連接的鋼管強度要等同，厚度應(yīng)保證變形以及強度的要求。選用Q235鋼制作的套筒，桿件與截面等同。選用E43焊條對Q235鋼與Q235鋼進(jìn)行焊接，選用E50焊條對Q235鋼與45號鋼進(jìn)行焊接。采用75mm厚彩鋼夾芯板作為屋面板材，采用冷彎薄壁型鋼制作檁條。
3.4 加工技術(shù)要求
網(wǎng)架桿件需要對氧化皮以及銹蝕等污物進(jìn)行清除后才可加工。網(wǎng)架的構(gòu)件（包括桿件、螺栓球、、支座高強螺栓等）需要在專業(yè)的廠家定制，并且還得有檢驗合格證明，對于球以及螺栓的加工，則由廠家按機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選購或自行加工，但要滿足受力和材質(zhì)要求。焊縫需滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)件焊接要達(dá)到同等強度，。
3.5 安裝以及涂裝技術(shù)
要求支承面預(yù)埋鋼板必須保持水平，安裝位置準(zhǔn)確。，相鄰支座高差不超過5mm，最高與最低高差不超過10mm，位移量不超過5mm。對所有構(gòu)件須都需要作防銹處理，出廠前以及安裝后都要涂灰色防銹漆。為了保證使用年限，涂裝前需要進(jìn)行除銹，除銹參考《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等極》GB8923中的Sa2等級，不能低于這個除銹等級。涂裝時的環(huán)境濕度以及溫度，除其產(chǎn)品的特殊要求外，相對濕度不應(yīng)超過85%，溫度應(yīng)在5D38℃之間。不應(yīng)在涂裝構(gòu)件的表面出現(xiàn)結(jié)露，涂裝后4小時內(nèi)應(yīng)避免雨淋。荷載必須作用在節(jié)點（螺栓球）上，嚴(yán)禁在桿件上懸掛重物，桿件不承受橫向荷載。
4、結(jié)束語
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的組成比較規(guī)則，施工起來方便，廠房屋面結(jié)構(gòu)采用鋼網(wǎng)架比采用鋼筋混凝土梁、板結(jié)構(gòu)費用小，建設(shè)工期短，質(zhì)量更易于控制，并且對周圍環(huán)境影響小。因此，在水電站工程中應(yīng)大力推廣應(yīng)用。
【摘要】本文著重介紹石化工程中縱梁式管架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方法、注意事項。縱梁式管架是石油化工裝置及公用工程設(shè)計中常見的結(jié)構(gòu)形式，是裝置與裝置間以及裝置內(nèi)各單元、建構(gòu)筑物之間相互連接的重要途徑，具有面多量廣、形式復(fù)雜多樣的特點。本文通過對其基本概念、布置原則、荷載分析、計算難點、注意事項等幾個方面的闡述并結(jié)合工程實踐對此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計作一探討。
【關(guān)鍵詞】縱梁式管架；活動架；固定架；柱間支撐
縱梁式管架是石油化工裝置及公用工程設(shè)計中常見的結(jié)構(gòu)形式，是裝置與裝置間以及裝置內(nèi)各單元、建構(gòu)筑物之間相互連接的重要途徑，具有面多量廣、形式復(fù)雜多樣的特點。本文通過對其基本概念、布置原則、荷載分析、計算難點、注意事項等幾個方面的闡述并結(jié)合工程實踐對此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行探討。
1 縱梁式管架結(jié)構(gòu)概述
在相鄰獨立式管架間設(shè)置縱向聯(lián)系構(gòu)件，如縱梁或桁架，構(gòu)成空間體系的結(jié)構(gòu)稱為縱梁式管架。裝置內(nèi)管架一般采用鋼結(jié)構(gòu)，公用工程管架柱通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或僅首層采用鋼筋混凝土，其余鋼結(jié)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)。縱梁式管架安全等級應(yīng)為二級；支撐輸送高度有害和易發(fā)生次生災(zāi)害介質(zhì)的管道的管架宜為一級。抗震設(shè)防類別為丙類。
2 縱梁式管架結(jié)構(gòu)布置原則
2.1 高度的確定
管架的高度主要由上游專業(yè)確定，以滿足管道布置為首要條件。結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)及時反饋斷面信息以便相關(guān)專業(yè)進(jìn)行調(diào)整。
2.2 縱向柱距的確定
縱梁式管架的縱向柱距宜為9～15m，基本柱距宜采用9m。特殊情況時，縱向柱距可按管道專業(yè)布置的實際需要，可不受模數(shù)限制。
2.3 伸縮縫的設(shè)置
伸縮縫的的間距：鋼結(jié)構(gòu)不宜大于120m，混凝土結(jié)構(gòu)不宜大于70m。
2.4 縱向柱間支撐的設(shè)置
縱梁式管架在每個溫度區(qū)劃內(nèi)均應(yīng)設(shè)置縱向柱間支撐體系，增加縱向剛度，同時管道也在補償器附近設(shè)置固定架。通常在工程中兩者可合二為一，達(dá)到經(jīng)濟的目的。
3 荷載
3.1 豎向荷載
3.1.1 豎向荷載應(yīng)包括結(jié)構(gòu)自重、管道自重、設(shè)備重、附件重、保溫重、介質(zhì)重或充水試壓時的水重、頂棚重、電纜和橋架重等。
3.1.2 作用于管架橫梁上的豎向荷載，宜按均布荷載計算，當(dāng)遇有一根管道作用于梁上的荷載大于10kN時，該管道應(yīng)獨立按集中荷載考慮。在計算均布荷載時應(yīng)考慮預(yù)留管道的荷載，而預(yù)留管道往往無法確定，
在使用均布荷載對管架進(jìn)行分析時需要注意：同一柱距范圍內(nèi)主次梁上的管道荷載是不同的。原因在于不同管徑的管道跨距各不相同，并不是所有管道都需要在次梁上設(shè)置支點。因此在考慮管線均布荷載時，應(yīng)按管道實際支撐點的布置來確定計算所需的均布荷載。
3.2 水平荷載
縱梁式管架的水平荷載主要包括作用于活動管架，管道受熱膨脹時產(chǎn)生的水平推力、作用于固定管架的管道補償器的彈力、管道內(nèi)介質(zhì)不平衡內(nèi)壓力以及活動管架通過管道作用于固定管架的反作用力。除此之外還應(yīng)包括風(fēng)荷載。
一般來說，管道補償器的彈力、管道內(nèi)介質(zhì)不平衡內(nèi)壓力由上游專業(yè)提供，而管道摩擦力、風(fēng)荷載則由結(jié)構(gòu)專業(yè)依據(jù)管道豎向荷載、管徑、分布，通過計算獲得。
由于縱梁和豎向支撐存在，縱梁式管架的縱向剛度一般較大，因此縱梁式管架中的活動管架一般按剛性活動管架設(shè)計。文中所指的活動管架均指剛性活動管架。
管道與結(jié)構(gòu)之間的作用是一個十分復(fù)雜的問題，要精確計算，在工程上幾乎是不可能的。對于工程設(shè)計上的縱梁式管架，可按下式計算管道對活動管架中的橫梁產(chǎn)生的摩擦力。
其中Kj為管道牽制系數(shù)，Gk為管道豎向荷載，?為主要熱管與鋼梁間的摩擦系數(shù)。活動管架上的管道水平推力作用在梁頂。橫梁承受管道的豎向荷載和水平推力，可按雙向受彎構(gòu)件對橫梁進(jìn)行計算。
在計算敷設(shè)雙層及以上管道的管架時，對管架柱應(yīng)考慮上、下層間管道的牽制作用，考慮整個管架上的全部管道重量，并從各層主要管道中選用一根起控制作用的主要熱管計算kj值。對橫梁則僅需考慮本層管道間的牽制作用。
3.3 管道振動荷載
當(dāng)計算支承振動管道的管架構(gòu)件（基礎(chǔ)除外）及其連接強度時，所有振動管道的豎向荷載應(yīng)乘以動力系數(shù)，并以此計算水平推力。固定管架上支承振動管道時，補償器反彈力也應(yīng)乘以動力系數(shù)。對于不設(shè)限制振動管道，則應(yīng)根據(jù)實際情況確定動力系數(shù)。
4 縱梁式管架計算難點
縱梁式管架計算的難點在于計算正常使用狀態(tài)下管道水平推力對管架的作用。
管道受熱膨脹時，管道由固定架處向補償器方向變形。在應(yīng)力和摩擦力作用下，使活動管架與管道間產(chǎn)生相對位移（剛性活動管架），最終使補償器發(fā)生變形。由于補償器的剛度作用，必將產(chǎn)生抵抗壓縮變形的反力，這就是補償器的彈力。事實上，管架對管道的任何限制作用并不會改變管道最終的變形量。固定支架、限位支架最終限制的是管道的變形方向，或者變形形式。
由一個溫度區(qū)段的縱梁式管架共同承擔(dān)縱向水平力，在工程上并不容易實現(xiàn)。長達(dá)幾百米的縱梁式管架，由于縱向構(gòu)件的壓屈、支座螺栓的松動，使縱向力難以順利的傳遞和抵消，因此可沿補償器將一個溫度區(qū)段內(nèi)的縱梁式管架切為幾段計算。如果計算單元內(nèi)設(shè)置了兩個補償器，左側(cè)補償器以左的管道水平力Fba由固定架承受，右側(cè)補償器b以右的管道水平力Fbb由右端固定架承受，補償器之間的管道水平力由中間固定架承受。由于Fbb和Fba方向相反，中間固定架通常承受的管道水平力很小，因此中間固定架通常可不設(shè)置豎向支撐。
縱梁承受的管道水平推力各不相同，最大的水平推力作用于與固定架相連的縱梁上。在摩擦力和應(yīng)力作用下，中間管架變形趨勢同管道一致，使得在補償器處縱梁受壓，而在固定架一側(cè)縱梁承受較大的拉力。最大拉力計算方法如下
對固定架而言，管道傳來的各中間管架的摩擦力與縱向構(gòu)件（縱梁）傳來的水平力已相互抵消，僅承擔(dān)管道的水平彈力。對于有柱間支撐的組合式空間體系結(jié)構(gòu)的固定架，水平彈力最終通過柱間支撐傳遞至基礎(chǔ)。
5 縱梁式管架設(shè)計注意事項
1） 由于生產(chǎn)工藝的要求，管道沿縱向需要一定坡度時，各架頂?shù)脑O(shè)計標(biāo)高成為變數(shù)。如采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可調(diào)整管架基礎(chǔ)的埋置深度；對于鋼結(jié)構(gòu)管架，設(shè)定柱腳底板距地面的凈距為150～350mm，以便選擇統(tǒng)一柱高度定型管架。
2） 當(dāng)管架柱全部為鋼筋混凝土?xí)r，橫梁宜盡量選擇適宜的跨度，以便采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁。這樣橫向剛度較好，也便于節(jié)點處理。如采用鋼梁，梁柱剛接較難實現(xiàn)。在滿足管道布置條件的前提下，可在管架橫向設(shè)置柱間支撐，以增加剛度，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。應(yīng)注意，此時節(jié)點處縱橫向埋件的錨筋應(yīng)相互錯開。
6 結(jié)語
縱梁式管架結(jié)構(gòu)作為最常見的結(jié)構(gòu)形式，一直以來就存在量多面廣的特點。近年來隨著我國石化行業(yè)的大發(fā)展，裝置規(guī)模越來越大，縱梁式管架結(jié)構(gòu)也必然朝著大型化、復(fù)雜化的方向發(fā)展。因此有必要對其進(jìn)行深入的分析，了解其特性，重視其發(fā)展，總結(jié)經(jīng)驗，使管架設(shè)計在技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟上合理、工程上安全可靠。
【摘要】房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個全面、系統(tǒng)而且復(fù)雜的過程，對于設(shè)計師而言，是一項充滿挑戰(zhàn)的工作。本文筆者對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及其對策進(jìn)行了探討，希望對相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題及對策
前言：作為房屋建筑的設(shè)計人員，應(yīng)根據(jù)具體情況作出具體分析，運用已經(jīng)掌握的專業(yè)知識靈活處理實際建筑設(shè)計中遇到的各種難題。
一.多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題
1.1框架計算簡圖問題
多層框架結(jié)構(gòu)無地下室，獨立基礎(chǔ)埋置較深，周圍有一個-0.05m拉梁的基礎(chǔ)上，需要的基礎(chǔ)梁按1層輸入。根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.1.2條，當(dāng)在Vlll度地展區(qū)的工程框架結(jié)構(gòu)其抗震等級為二級，在設(shè)計的時候按3層框架房屋進(jìn)行計算，首層為3.35m，即若框架建筑嵌固在-0.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面，基礎(chǔ)拉梁斷面與配筋按構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計，其基礎(chǔ)以中心受壓進(jìn)行計算。如上可見，此計算簡圖并不妥當(dāng)。原因有：
（1）根據(jù)構(gòu)造設(shè)計的拉梁不能平衡柱腳彎矩；
（2）依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）第7.3.11條規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)底柱的高度需要取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。設(shè)計經(jīng)驗表明，如上的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該按4層整體分析和計算，也就是需要將基礎(chǔ)拉梁層應(yīng)按層1輸入，如拉梁上有荷載，需要將荷載同時輸入。所以，剪力的首層層高計算為H1=4-0.8-0.05=3.15m，2層高為3.35m，層3，4層高為3.3m.依據(jù)《抗震規(guī)范》第6.2.3條，多層建筑框架柱底層柱腳彎矩的設(shè)計值需要乘以增大系數(shù)1.25。在設(shè)計拉梁層的時候后，通常要對底層柱的配筋進(jìn)行比較是由基礎(chǔ)頂面截面還是由基礎(chǔ)拉梁頂面的截面控制。由于地基土有約束作用，所以計算簡圖時，要在電算程序總信息的輸入中地下室層數(shù)應(yīng)該寫為1，同時復(fù)算一次，按兩個計算結(jié)果包絡(luò)圖進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)底層柱的配筋。
1.2設(shè)計規(guī)范強制性問題
在我國設(shè)計規(guī)范具有強制性的，對于設(shè)計人員來說，規(guī)范即為法律，如不違反規(guī)范要求，設(shè)計出了問題，設(shè)計人很可能不負(fù)任何法律責(zé)任。我國沒有明文規(guī)定設(shè)計人員不能采用高于規(guī)范設(shè)定的安全度水平，缺乏經(jīng)驗的設(shè)計人員有時不善于針對具體工程對象的需求及具體的施工環(huán)境條件靈活運用，而是與之相反，有的人就故意鉆規(guī)范空子沿著規(guī)范允許的最低邊緣行事，從而達(dá)到其不良目的同時推卸貴任。
1.3關(guān)于甚礎(chǔ)拉梁層的計算問題
若基礎(chǔ)拉梁層沒有樓板，在用TAT，SATWE等電算程序?qū)蚣苷w計算的時候，其樓板厚度為零，同時對彈性節(jié)點進(jìn)行定義，并通過總剛分析法分析和計算。但是，有時即使樓板的厚度為零，也定義其彈性節(jié)點，而沒有通過總剛分析法，在進(jìn)行程序分析時就自動的根據(jù)剛性樓面進(jìn)行假定計算，與實際不符。
1.4有關(guān)基礎(chǔ)拉梁問題
通常情況下，當(dāng)獨立基礎(chǔ)埋置較淺，或者過去時置雖然深但是采用短柱基礎(chǔ)后，因地基不理想或柱子荷載差別明顯，或者依據(jù)抗震的要求，可在兩個主軸方向進(jìn)行設(shè)里和構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁。如果拉梁上有填充墻或樓梯柱等作用傳來的荷載時，這時拉梁截面就應(yīng)適當(dāng)加大，計算出的配筋需要與上述構(gòu)造配筋進(jìn)行盛加。構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁頂標(biāo)高一般和基礎(chǔ)高或者短柱頂標(biāo)高是相同的，此情況下，基礎(chǔ)按偏心受壓基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。
若框架底層層高不高或埋置不深的時候，應(yīng)該將基礎(chǔ)拉梁的設(shè)計設(shè)計得為更強大.此時，對于拉梁正彎矩鋼筋需要全跨拉通，負(fù)彎矩鋼筋需要在1/2跨拉通。拉梁的正負(fù)彎矩其鋼筋在框架柱內(nèi)的錨固和拉梁箍筋的加密及抗震構(gòu)造的相關(guān)要求跟上部框架梁是相同的，此時的拉梁應(yīng)該設(shè)置在基礎(chǔ)頂部，不應(yīng)該設(shè)里在基礎(chǔ)頂面之上，基礎(chǔ)則可按中心受壓設(shè)計。
1.5多層框架緒構(gòu)獨立基礎(chǔ)設(shè)計荷載的取值問題
多層框架結(jié)構(gòu)建筑采用比較多的是柱下獨立基礎(chǔ)，多層建筑抗震設(shè)計規(guī)范指出：若地基主要受力層范圍內(nèi)沒有軟弱粘土層的時候不超過8層而且高度在25m之下的，通常民用框架建筑或荷載相差小的多層框架廠房不需要對地基及基礎(chǔ)抗震承載力進(jìn)行驗算，也就是說在Vlll度地展區(qū)不少多層的框架建筑可不需要進(jìn)行地基以及基礎(chǔ)抗震承載力的驗算，這些在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計的時候需要注意風(fēng)荷載具有的影響。所以，在多層框架結(jié)構(gòu)建筑的整體計算與分析過程中需要計入風(fēng)荷載，不能因為地展區(qū)的高層建筑之外的風(fēng)荷載沒有控制作用而不計入。另外，在對獨立基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計時，其在基礎(chǔ)頂面上的作用外荷載的柱腳內(nèi)力設(shè)計值，僅需要取彎矩設(shè)計值、軸力設(shè)計值以及無剪力設(shè)計值或者軸力設(shè)計值，此兩種情況會導(dǎo)致配筋偏少，進(jìn)而影響基礎(chǔ)本身及上部結(jié)構(gòu)的安全。
二.多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的一些措施
在多層框架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中，多數(shù)建筑按抗震設(shè)防分類屬于丙類建筑，如民用住宅、辦公樓及一般工業(yè)建筑等等，其抗震等級可依據(jù)烈度及結(jié)構(gòu)類型與建筑的高度按《抗震規(guī)范》表6.1.2確定。
2.1棍架梁、柱箍筋間距
在程序默認(rèn)的前提下，如框架梁的跨中部位有次梁或者有較大的其他的集中荷載作用而又配兩肢箍筋的時候，通常情況下非加密區(qū)箍筋間距使用200mm使梁的非加密區(qū)配箍不足，所以建議程序內(nèi)定梁箍筋改成取梁的非加密區(qū)間距為200mm。如此，不但能保障梁非加密區(qū)的抗剪承載力，還能相應(yīng)增加梁端箍筋加密區(qū)的抗剪能力，梁的強剪性就能充分體現(xiàn)。
若框架內(nèi)定柱的加密區(qū)箍筋間距為100mm的時候，在有的情況下，可能會因非加密區(qū)的箍筋間距為200mm導(dǎo)致配箍不足。所以，建議程序內(nèi)定柱的箍筋間距改為取柱的非加密區(qū)的箍筋間距為200mm。此外，在柱、梁箍筋非加密區(qū)進(jìn)行配箍驗算的時候，無需考慮強剪弱有的要求，也就是剪力設(shè)計值取加密區(qū)終點處，其外側(cè)的組合剪力設(shè)計值，并且不乘以剪力增大系數(shù)。
2.2關(guān)于地震力振型組合數(shù)問題
關(guān)于商層建筑，其振型數(shù)為≥9，結(jié)構(gòu)層數(shù)多，結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變也較大，振型數(shù)應(yīng)該多取，若結(jié)構(gòu)設(shè)計有轉(zhuǎn)換層，頂部設(shè)有小塔樓或者多塔結(jié)構(gòu)等等，其振型≥12，但不應(yīng)該大于房屋層數(shù)的三倍：唯有定義彈性樓板需要通過總剛分析，在必要的時候，振型數(shù)才能夠取更多周。《抗震規(guī)范》指示，比較合適的振型個數(shù)通常取總質(zhì)量達(dá)到90%的振型參與質(zhì)量的振型數(shù)，采用SATWE等電算程序能夠很方便地輸出參與質(zhì)量的比值。在設(shè)計中設(shè)計人員對電算程序的應(yīng)用不太重視，對振型數(shù)的選取比較隨意，這就需要改進(jìn)的。此外，通過耦聯(lián)計算出的剪力一般小于非耦聯(lián)計算結(jié)果，只有結(jié)構(gòu)存在明顯扭轉(zhuǎn)時方能采用耦聯(lián)計算，若有必要應(yīng)補充非耦聯(lián)計算結(jié)果。
2.3地下室層數(shù)的輸入處理
多層框架結(jié)構(gòu)建筑也設(shè)置地下室因為沒有隔斷，所以多采用筏板做基礎(chǔ)。當(dāng)電算時，需要將地下室層數(shù)及上部結(jié)構(gòu)同時輸入，還要在總信息中按實際地下室層數(shù)進(jìn)行填寫。并采取對層側(cè)移剛度比進(jìn)行分析比較，還能夠正確判斷與對房屋的嵌固位置進(jìn)行調(diào)整，同時對抗震構(gòu)造采取相應(yīng)措施，保證其樓板應(yīng)需的厚度以及最小的配筋率等；若結(jié)構(gòu)為豎向不規(guī)側(cè)時，不但對薄弱層進(jìn)行驗算，還要對薄弱層的地震剪力進(jìn)行乘以1.15的增大系數(shù)。
三.結(jié)束語
隨著我國建筑業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)步和發(fā)展多層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高，在設(shè)計過程中的問題得到解決與改進(jìn)，但是新的問題也會不斷出現(xiàn)，但是相信在實踐中一定會得到解決。
【摘要】進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化過程當(dāng)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要，由于一個合理的結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案不但能夠使得建筑工程到達(dá)技術(shù)上的要求，還能夠降低經(jīng)濟上的消耗。但是，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是一個十分復(fù)雜且具有比較強的綜合性的系統(tǒng)性問題，因此我們一定要加大對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的深入探究的力度。本文對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用意義進(jìn)行了研究，并對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體的方法與步驟進(jìn)行了相關(guān)的詳細(xì)介紹， 對于我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)具有一定的建議作用。
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化技術(shù)；應(yīng)用
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法
依據(jù)設(shè)計的要求，把力學(xué)概念與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行有機結(jié)合，讓參與計算的量部分可以以變量部分出現(xiàn)，進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案域，運用數(shù)學(xué)手段，在域中找到可以滿足要求的結(jié)構(gòu)優(yōu)化最佳設(shè)計方案。由此可見，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不僅可以提高整體設(shè)計水量及設(shè)計質(zhì)量，還可縮短設(shè)計周期，從而降低整體工程造價，提高經(jīng)濟及社會效益。房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，在實施過程中，不僅要按照一切從實際出發(fā)的原則，更應(yīng)該結(jié)合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在滿足設(shè)計要求后，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該盡量縮小剛度、質(zhì)量中心的差異使平面布置規(guī)則，水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。為降低應(yīng)力集中，豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的本質(zhì)以力學(xué)理論和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為理論基礎(chǔ)，以計算機技術(shù)為工具，對建筑結(jié)構(gòu)涉及到的各個變量進(jìn)行尋找優(yōu)化決策的先進(jìn)的設(shè)計方法，其本質(zhì)就是求極值問題。（1）優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。建立正確合理的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵步驟，基于正確的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是得到正確優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)。例如，在優(yōu)化模型中，數(shù)學(xué)模型中的等式約束個數(shù)應(yīng)當(dāng)小于設(shè)計變量的個數(shù)，這樣才能求得最優(yōu)解。（2）優(yōu)化數(shù)學(xué)算法和優(yōu)化迭代控制。對于建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，雖然可用的優(yōu)化算法有多種，但是采用不同的優(yōu)化算法所得到的優(yōu)化效果和所花費的求解時間會有差別。所以，快速、有效的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一項關(guān)鍵技術(shù)。（3）結(jié)構(gòu)分析方法。絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計問題難以采用解析法求解，而是采用數(shù)值法的方法。數(shù)值解的尋優(yōu)實際上是一個優(yōu)化迭代過程，而每次優(yōu)化迭代都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。實現(xiàn)以上提到的關(guān)鍵技術(shù)需要經(jīng)過建立可靠的優(yōu)化模型，然后采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法進(jìn)行求解。這其中選擇計算簡便且正確率高的優(yōu)化算法顯得尤為重要。
2、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和經(jīng)濟性的關(guān)系
第一點，結(jié)構(gòu)設(shè)計和用地之間的關(guān)系。在多層或者高層的民用建筑中，我們常說的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數(shù)越多，那么單位建筑的面積分?jǐn)偟恼嫉孛娣e相應(yīng)的就會越小。然而隨著層數(shù)日益變多，總體住宅高度也會不斷上升，隨之屋子間的距離也相應(yīng)的變大。通過這一闡述我們了解到，用地節(jié)約的多少并不會根據(jù)建筑樓層增加而按一定的約數(shù)變高。
第二點，結(jié)構(gòu)設(shè)計和造價之間的關(guān)系。一般建筑的樓層會在一定程度上影響到單位建筑的面積，但對每部分的結(jié)構(gòu)來講，具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區(qū)域，無論有多少層，都統(tǒng)一使用統(tǒng)一相同的房屋蓋。它跟層數(shù)增加無關(guān)，所以對屋蓋的資金投入也不會加大。因此，屋蓋處的單位面積資金投入會根據(jù)層數(shù)的不斷上升而表現(xiàn)出很明顯的降低。在建筑的基礎(chǔ)處，每層都共同使用一個基礎(chǔ)，因此隨著層數(shù)不斷增加，相應(yīng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受的荷重就會增加，因此我們必須要增加基本的荷載力。基礎(chǔ)地區(qū)的單位開銷雖然會根據(jù)層數(shù)的增加而呈現(xiàn)出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體，比如墻、梁或者柱等，會隨著層數(shù)的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應(yīng)的這些分部的單位房屋造價會有一定的提升。
第三點，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟性的關(guān)系。一般而言，住宅層數(shù)高矮將本質(zhì)的影響住宅開銷，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會慢慢上升，而且會加大結(jié)構(gòu)自重，進(jìn)而還會增加柱以及基礎(chǔ)承受荷載力，于是讓電氣以及水衛(wèi)的管線同比例變長。如果將層高降低，那么可以有效地節(jié)省材料物資，而且還可以節(jié)約能源等，對于抗震非常有利，能最大程度的節(jié)約金錢輸出。另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對于節(jié)約土地資源有很大的作用。
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用實踐
結(jié)構(gòu)方案的建立過程即工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。伴隨急速更新發(fā)展的計算機硬、軟件產(chǎn)業(yè)，憑借計算機、力學(xué)、數(shù)學(xué)一系列方法，將結(jié)構(gòu)設(shè)計做到最優(yōu)化技術(shù)推廣。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計其設(shè)計原則和過程是相同的，不同之處在于傳統(tǒng)設(shè)計缺少安全、經(jīng)濟性作為衡量準(zhǔn)則。最優(yōu)設(shè)計則是在安全、經(jīng)濟準(zhǔn)則基礎(chǔ)之上，利用計算機作為輔助技術(shù)，非常便利地實現(xiàn)了分析計算、設(shè)計、出效果圖等整套程序的自動化，大大提升了設(shè)計整體效果及質(zhì)量。為了達(dá)到降低工程造價之目地，在不更改使用性能的基礎(chǔ)之上，就要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計。由此可見結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是較為寬廣的課題之一。它不僅應(yīng)用于項目的前期、整體、抗震設(shè)計，在舊房改造期間的各個環(huán)境均有廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用實踐中應(yīng)注意的問題如下：
3.1前期方案設(shè)計期間將結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化參與其中
建筑方案設(shè)計前期如有一個優(yōu)秀的、合理的設(shè)計方案，并參與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，就會爭取到非常優(yōu)秀的開端。但目前在前期設(shè)計方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對建筑類別有所針對，并進(jìn)行合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設(shè)計初期應(yīng)注意建筑方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，考慮結(jié)構(gòu)的合理及可行性。
3.2概念設(shè)計結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化
概念設(shè)計主要作用于無具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無確定性的地震設(shè)防烈度，現(xiàn)實難免與計算式存在區(qū)別，那么設(shè)計時應(yīng)采取概念設(shè)計方法，使數(shù)值成為輔助及參考根據(jù)。為達(dá)到最佳優(yōu)化設(shè)計效果，設(shè)計人員應(yīng)該靈活運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案。與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計的過程同時要注意對于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角方向容易出現(xiàn)的裂縫，可歸結(jié)為矩形板。鋼筋選擇時應(yīng)注意：I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力相差卻相當(dāng)大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設(shè)計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，應(yīng)在滿足基本規(guī)范要求之上，以達(dá)到安全、經(jīng)濟之目的。
3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化―――下部地基基礎(chǔ)
樁基礎(chǔ)類型的選擇，要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條選擇最為合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案，以降低工程總造價為目的。例如對灌注樁樁長的選擇影響較大的樁端持力層的選擇，要多進(jìn)行比較，最終確定最為合適的方案。
4、結(jié)束語
我們常說，建筑是凝固的藝術(shù)，好的建筑師總希望可以通過建筑來合理的表達(dá)本身設(shè)計意圖，希望擁有藝術(shù)性以及實用性能的美妙融合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師們應(yīng)嚴(yán)格遵“安全、經(jīng)濟、合理”的設(shè)計理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，保證建筑工程取得良好的經(jīng)濟效益和質(zhì)量效益。
【摘要】隨著高層建筑的迅速發(fā)展，建筑高度不斷增加，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計工作的主要重點和難點。其抗震設(shè)計變得尤為重要，建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是一個完整、系統(tǒng)的概念，從場址的選擇到建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗震設(shè)計貫穿了整個過程。建筑物的抗震設(shè)計是衡量建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否符合要求的重要指標(biāo)。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗，對抗震設(shè)計在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了些研究。
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計；設(shè)計原則；設(shè)計方法
在房屋建設(shè)的過程中，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最為重要的環(huán)節(jié)。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是否科學(xué)合理直接影響到房屋建筑的質(zhì)量和安全。我國屬于地震多發(fā)地區(qū)，因此說在建筑設(shè)計的過程中更需要關(guān)注這一點。
一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的基本原則
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的過程中需要遵循一定的原則，講求方法，才能夠確保設(shè)計方案的科學(xué)性和可行性。為此，設(shè)計的過程中需要遵循以下原則。
（一）確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有必要的性能
在進(jìn)行抗震設(shè)計的過程中，一定要保證建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有一定的承載能力、穩(wěn)定性、剛度和延性等性能。結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要遵循強柱弱梁、強剪弱彎、強底層柱、強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計原則，在設(shè)計中對于可能會造成構(gòu)件相對薄弱的部位，需要采取從事提高其抗震能力，對于承受豎向荷載的主要構(gòu)件則最好不作為主要的耗能構(gòu)件。
（二）盡量多的設(shè)置抗震防線
一個抗震結(jié)構(gòu)體系需要有多個延性較好的分體系組合而成，并且由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框剪結(jié)構(gòu)就是由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或者多肢剪力墻體系組成的。由于在一次地震之后將會伴隨著多次余震的出現(xiàn)，如果在結(jié)構(gòu)設(shè)計時只有一道防線，那么在建筑遭到第一次破壞之后再遭余震，就會因為損傷積累導(dǎo)致建筑物坍塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有最大可能數(shù)量的內(nèi)部和外部冗余度，在設(shè)計中需要有意識的建立起一系列分布的屈服區(qū)，這樣能夠使結(jié)構(gòu)吸收和消耗大量的地震能量，從而能夠提高建筑的抗震性能。
（三）恰當(dāng)?shù)奶幚斫ㄖY(jié)構(gòu)的構(gòu)件強弱關(guān)系
在設(shè)計的過程中需要正確的處理好構(gòu)件的強弱關(guān)系，在統(tǒng)一樓層內(nèi)使主要耗能構(gòu)件屈服之后，其他抗側(cè)力構(gòu)件則仍然處于彈性階段，這樣能夠使得有效屈服保持較長的階段，能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是，如果在抗震設(shè)計中一部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計超強，那么就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的其他部位出現(xiàn)相對薄弱的現(xiàn)象，所以說在設(shè)計的過程中需要恰當(dāng)?shù)奶幚斫Y(jié)構(gòu)的強弱關(guān)系，對于不合理的加強的作法或者是在施工中以大代小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的這些做法都需要盡量的避免。
二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本方法
上文中從三個方面分析了在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要遵循的原則，下面本文就從具體的設(shè)計方法方面進(jìn)行分析論述。
（一）建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的概念設(shè)計方法
建筑抗震概念設(shè)計是根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗等因素形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，并根據(jù)這些原則和思想進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)總體設(shè)計和細(xì)部構(gòu)造設(shè)計的一個過程。由于地震的震動是一個隨機的震動，目前對于這種情況的復(fù)雜性和不確定性很難把握，要準(zhǔn)確的預(yù)測出建筑物所遭到的特性和參數(shù)還有一定的難度，而在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，也不能夠充分的考慮到結(jié)構(gòu)空間的作用，所以說在抗震設(shè)計過程中不能夠完全的依賴于計算的結(jié)果，而是需要結(jié)合實際情況，并立足于抗震基本理論和長期的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計。
利用該設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，首選需要確定建筑的選址，在選址的過程中需要避免抗震的危險地段，需要選擇對抗震有利的場地和地基，并需要根據(jù)工程的需要掌握好地震活動的情況和工程地質(zhì)的相關(guān)資料，設(shè)計者要綜合考慮作出相關(guān)的評價，并在選擇時選擇堅硬土或是開闊密實均勻的中硬土等有力的地段。需要注意的是，一定要避開軟弱土、液化土以及河岸或者是邊坡的邊緣，平面分布上成因、延性以及狀態(tài)不均勻的土層也需要避開。
其次要合理的進(jìn)行平面的布置。一般情況下，建筑物的動力性能取決于它的建筑布局和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，建筑布局簡單合理，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中符合抗震原則，就能夠保證建筑物具有良好的抗震性。建筑物的平面布置需要具有對稱性，質(zhì)量和剛度的變化要均勻，防止出現(xiàn)樓層錯層的現(xiàn)象。在實際的設(shè)計中需要根據(jù)相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行，例如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對地震區(qū)高層建筑平面的形狀做了相關(guān)的規(guī)定，并且提出了對平面的凹角處需要采取加強措施。因此說在實際的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，對于地形較為復(fù)雜的建筑物要合理的設(shè)置變形縫，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要進(jìn)行水平地震作用的計算和內(nèi)力調(diào)整，對于較為薄弱的部位需要采取加強措施。
在結(jié)構(gòu)選型和布置的過程中，需要根據(jù)建筑物的重要性、設(shè)防烈度、地基、基礎(chǔ)以及場地等因素進(jìn)行考慮，制定經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。從抗震的角度來講，一個好的結(jié)構(gòu)形式能夠使得建筑物的延性系數(shù)提高，勻質(zhì)性變好，構(gòu)件的連接更具有整體性和連續(xù)性，并且更能夠充分發(fā)揮材料的強度。結(jié)構(gòu)布置過程中要確保平面布置的對稱性，使構(gòu)件的分配力較為均勻，防止出現(xiàn)薄弱層，并且要盡量的降低房屋的重心。
（二）抗震構(gòu)造措施
抗震構(gòu)造措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計中是一個重要的環(huán)節(jié)，構(gòu)造設(shè)置是否合理直接影響到建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。建筑上部主體的結(jié)構(gòu)類型不同，其構(gòu)造的措施也就不一樣。對于磚混結(jié)構(gòu)的建筑，需要設(shè)置沿樓板標(biāo)高的水平圈梁，加強內(nèi)外墻的連接，以增強房屋的整體性。圈梁能夠有效的約束預(yù)制板的散落，降低了磚墻出平面倒塌的可能性。除此之外，圈梁作為邊緣構(gòu)件，還能夠提升樓和屋蓋的水平剛度，這樣在地震的作用下，就能夠很好的避免墻體的傾斜和開裂度的眼神，減輕了不均勻沉降對于建筑的影響。
（三）結(jié)構(gòu)消能減震和隔震設(shè)計方法
一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的抗震是通過增強結(jié)構(gòu)本身的抗震性能來抵抗地震的強度的，從現(xiàn)實意義上來講這是一種較為被動的抗震方法，在實際的抗震設(shè)計中，需要尋求主動的抗震對策，減震和隔震設(shè)計就是有效的抗震設(shè)計方法。該方法是在結(jié)構(gòu)體系中設(shè)置一個隔震層，以此來阻隔地震帶來的能量，或者是在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中設(shè)置一個消能器，以此來達(dá)到削減地震能量的作用。該方法的主要應(yīng)用原理就是在房屋的底部設(shè)置橡膠隔震支座以及阻尼器等設(shè)備，以此來延長構(gòu)件的自震周期，并且增大阻尼，通過局部變形來提供附加阻尼，以削減地震的能量，達(dá)到保護(hù)建筑上部結(jié)構(gòu)的目的。
結(jié)束語：當(dāng)前人們對于建筑的安全性和穩(wěn)定性的要求越來越高，為了能夠進(jìn)一步提升建筑物的安全性能，在設(shè)計的過程中一定要注意建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，本文就以此為重點，從設(shè)計要遵循的原則和設(shè)計的基本方法兩個大方面進(jìn)行論述，希望能夠為今后的抗震設(shè)計提供幫助，更好的提升建筑物的整體抗震性能，保證其安全性和可靠性。
【摘要】隨著計算機技術(shù)和有限元分析技術(shù)的發(fā)展，有限元計算分析已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計領(lǐng)域，防水板的計算也可以采用計算機進(jìn)行有限元分析。本文通過分析抗浮錨桿抗拔剛度和防水板厚度的關(guān)系，得出抗浮錨桿抗拔力的取值方法以及在抗浮錨桿作用下防水板抗浮荷載的取值方法，其中抗浮錨桿剛度的確定尤為重要，合理的確定抗浮錨桿的抗拔剛度，在結(jié)構(gòu)安全和建筑工程造價的控制上有重要意義。
【關(guān)鍵詞】防水板；抗浮錨桿；有限元；抗拔剛度。
1、防水板的受力特點
獨立基礎(chǔ)加防水板這種基礎(chǔ)形式具有良好的經(jīng)濟性，并且傳力簡單，在實際工程中的應(yīng)用越來越廣泛。其計算假定為獨立基礎(chǔ)承擔(dān)全部上部結(jié)構(gòu)荷載，防水板只用與抵抗地下水浮力，不承擔(dān)地基反力[1]。計算的時候，獨立基礎(chǔ)和防水板分別單獨計算。
通常情況下，作用在防水板上的荷載有：地下水浮力 、防水板自重G以， 為底板面積。建筑物的在使用過程中，根據(jù)水位的不同，防水板的受力情況可分為以下三種情況：
1）當(dāng) 時，建筑物的全部重量將由獨立基礎(chǔ)全傳遞給地基。
2）當(dāng) 且未采取其他抗浮措施時，防水板對獨立基礎(chǔ)的地基反力有一定的分擔(dān)作用，此時基礎(chǔ)的地基反力減小，減小部分的地基反力以水浮力的方式作用于防水板板底，在防水板板跨較大或者抗浮水頭較高的情況下，將會對獨立基礎(chǔ)的底部剪力和彎矩有放大的作用。
3）當(dāng) 同時采取其他抗浮措施（假設(shè)抗浮措施為設(shè)置抗浮錨桿）時，防水板對獨立基礎(chǔ)的地基反力同樣有一定的分擔(dān)作用，此時基礎(chǔ)的地基反力減小，減小部分的地基反力以水浮力的方式作用于防水板板底以及抗浮錨桿。
在獨立基礎(chǔ)加防水板這種基礎(chǔ)形式中，由于水浮力的作用，防水板將水浮力傳遞給獨立基礎(chǔ)，減小了基底反力，同時由于獨立基礎(chǔ)作為防水板的支座，防水板將會傳遞由于地下水產(chǎn)生的彎矩和剪力給獨立基礎(chǔ)，增加了獨立基礎(chǔ)的彎矩及剪力值。
2、防水板的設(shè)計方法
防水板通常情況下可以簡化成四角支承在獨立基礎(chǔ)的雙向板，受力方式類似于板柱結(jié)構(gòu)，而獨立基礎(chǔ)則可以近似認(rèn)為是柱帽，計算方式上防水板和板柱結(jié)構(gòu)也有相通之處。因此，防水板的計算方法也可采用板柱結(jié)構(gòu)中無梁樓蓋雙向計算的經(jīng)驗系數(shù)法，將防水板劃分為柱下板帶和跨中板帶。隨著計算機技術(shù)和有限元分析技術(shù)的發(fā)展，防水板的計算也可以采用計算機進(jìn)行有限元分析。
在分析獨立基礎(chǔ)的受力情況時，合理考慮防水板浮力對獨立基礎(chǔ)的影響，是獨立基礎(chǔ)計算的關(guān)鍵，在工程設(shè)計中可采用包絡(luò)設(shè)計的原則，按以下方法計算：
1）當(dāng) 時，建筑物的全部重量將由獨立基礎(chǔ)全傳遞給地基，此時獨立基礎(chǔ)可以直接按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》B50007-2011的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。
2）當(dāng) >G且未采取其他抗浮措施時，防水板對獨立基礎(chǔ)的地基反力有一定的分擔(dān)作用，此時基礎(chǔ)的地基反力減小，減小部分的地基反力以水浮力的方式作用于防水板板底，防水板將會傳遞剪力和彎矩給獨立基礎(chǔ)。
通過分析發(fā)現(xiàn)，在獨立基礎(chǔ)加防水板基礎(chǔ)中，獨立基礎(chǔ)和防水板不一定同時由相同的荷載效應(yīng)組合起控制作用，如：防水板通常由水浮力控制的效應(yīng)組合設(shè)計，獨立基礎(chǔ)則按由永久荷載效應(yīng)控制的組合設(shè)計，兩者采用不同的荷載效應(yīng)組合設(shè)計值，而在獨立基礎(chǔ)的設(shè)計中又離不開防水板傳來的荷載，因此，在獨立基礎(chǔ)加防水板基礎(chǔ)的設(shè)計中，要嚴(yán)格分清荷載的不同效應(yīng)組合是有困難的，同時從工程設(shè)計的角度去看也是不必要的。從工程設(shè)計的實際出發(fā)，采用適當(dāng)?shù)陌j(luò)設(shè)計方法，其結(jié)果相差不大，故可以按各自的最不利情況計算。
3、抗浮錨桿剛度的研究分析
從理論上說，不管采用“壓”還是“拉”的方法抵抗水浮力，水的浮力是均勻作用在底板上，而結(jié)構(gòu)抗浮力作用（除底板自重外）都具有不均勻性，并不是在整個地下室底板區(qū)域均勻分布的，可能是集中在一個點上（即柱、樁和錨桿）或一條線上（即墻、梁），因此，分析其傳力途徑尤為重要。
由于與柱、墻相連的梁板一定范圍內(nèi)具有一定的剛度，水浮力可直接與上部結(jié)構(gòu)自重平衡，而上部自重很難傳遞至遠(yuǎn)離梁、柱、樁、墻的區(qū)域。因為，中間區(qū)域的錨桿實際受力不會是減去上部自重的水浮力，上部建筑自重是集中在一個點（即柱）或一條線（即墻、梁）上的，要達(dá)到將自重均勻分布到底板上的假定，底板必須具備兩個條件，一是完全按自重抗浮，底板的梁板采用倒置樓蓋計算，保證水浮力傳至柱上或墻上，二是做到底板剛度無窮大，才有可能將點線作用力均勻分布與錨桿共同抗浮。
在實際工程中，墻、梁影響區(qū)域和純底板抵抗區(qū)域和防水板的剛度、抗浮錨桿的剛度有很大關(guān)系，不同的柱網(wǎng)、不同的板厚以及不同的地質(zhì)情況對墻、梁影響區(qū)域和純底板抵抗區(qū)域的范圍確定都會造成不確定性。
因此，確定抗浮錨桿的剛度顯得尤為重要，根據(jù)成都部分地區(qū)抗浮錨桿抗拔試驗的P～S曲線，初步統(tǒng)計可得到抗浮錨桿抗拔剛度的標(biāo)準(zhǔn)值的范圍基本在35000kN/m～45000kN/m之間。
通過對比以上結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)在相同的荷載效應(yīng)作用下，對于板厚較小（250mm）的情況，抗浮錨桿抗拔剛度對防水板內(nèi)力影響很大，其板底最大彎矩的比值為1722/1348=1.278，即計算結(jié)果相差27.8%；板面最大彎矩的比值為128/107=1.196，即計算結(jié)果相差19.6%。對于板厚較大（500mm）的情況下，抗浮錨桿抗拔剛度對防水板內(nèi)力影響則不大，其板底彎矩的比值1775/1728=1.027，即計算結(jié)果相差2.7%；其板面彎矩的比值為175/168=1.042，即計算結(jié)果相差4.2%。
而對抗浮錨桿剛度相同而防水板厚度不同的情況，錨桿承受的抗拔力差別很大，防水板厚度越大，抗浮錨桿承受的抗拔力則越小，其抗拔力的比值為290/140=2.07，即計算結(jié)果相差107%。
因此，抗浮錨桿剛度的確定尤為重要，合理的確定抗浮錨桿的抗拔剛度，在結(jié)構(gòu)安全和建筑工程造價的控制上有重要意義。但由于現(xiàn)階段抗浮錨桿剛度的確定與工程地質(zhì)情況、施工質(zhì)量都有關(guān)系，所以抗浮錨桿的剛度一般都是通過經(jīng)驗積累以及抗拔試驗來確定。
除了通過經(jīng)驗或試驗數(shù)據(jù)確定抗浮錨桿剛度，還要通過增大抗浮防水板的剛度來協(xié)調(diào)抗浮錨桿所承受的抗拔力，即首先計算出需要的抗浮錨桿的數(shù)量，然后確定抗浮錨桿所承擔(dān)的等效均布荷載，再用底板承受的水壓力（扣除防水板以及防水板以上的永久荷載）減去抗浮錨桿所承擔(dān)的等效均布荷載（其中對該荷載需要乘以0.7）的折減系數(shù)，才得到地下室底板抗浮設(shè)計的荷載，即提高的防水板的承載能力和變形能力，以協(xié)調(diào)抗浮錨桿群承受的荷載。
4、獨立基礎(chǔ)加防水板的構(gòu)造措施
根據(jù)獨立基礎(chǔ)加防水板這種基礎(chǔ)形式的受力特點是獨立基礎(chǔ)承擔(dān)全部的結(jié)構(gòu)荷載，同時承擔(dān)由防水板傳遞的剪力和彎矩，防水板只承擔(dān)水浮力。所有的計算均在此假定成立的情況下進(jìn)行。由于基礎(chǔ)在上部荷載作用下會有一定變形，獨立基礎(chǔ)和防水板為現(xiàn)澆整體性基礎(chǔ)，獨立基礎(chǔ)發(fā)生變形的同時，防水板也會由于變形而承擔(dān)地基反力，為確保防水板不承擔(dān)或者只承擔(dān)少量的地基反力，防水板下應(yīng)設(shè)置軟墊層。軟墊層除了有一定的變形能力外還應(yīng)具有一定的承載能力，至少應(yīng)能承擔(dān)防水板混凝土澆筑時的重量及其施工荷載，并確保在混凝土達(dá)到設(shè)計強度前不會產(chǎn)生過大的壓縮變形。
在工程設(shè)計中軟墊層的做法大致有一下幾種：
1）在防水板下設(shè)置爐渣墊層，、最近幾年來，由于爐渣在市場上的供應(yīng)量逐步減少，且價格較高，在實際工程中的應(yīng)用越來越少。
2）在防水板下設(shè)置粗砂墊層，粗砂的采購較為容易，經(jīng)濟性也比較好，使用比較廣泛。但是，粗砂在施工過程中成型難度比較大，容易受擾動。
3）在防水板下設(shè)置聚苯板，、由于聚苯板來源穩(wěn)定、施工方便快捷且價格低廉，在工程中獲得比較滿意的技術(shù)和經(jīng)濟效益。
在防水板的設(shè)計中，軟墊層的設(shè)置關(guān)系到獨立基礎(chǔ)加防水板的計算假定是否成立受力是否合理，墊層的如“軟”是相對的。，的鋪設(shè)范圍為防水板板底滿鋪但應(yīng)扣除獨立基礎(chǔ)的范圍。
防水板的集水坑、變標(biāo)高以及變板厚的做法可參照《混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構(gòu)造詳圖》（獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)）11G101-3圖集。
5、結(jié)語
獨立基礎(chǔ)加防水板這種新型的基礎(chǔ)形式現(xiàn)階段在相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中并未列出，上述結(jié)構(gòu)做法的設(shè)計原則和構(gòu)造措施均為成都地區(qū)實際工程經(jīng)驗的總結(jié)和體會，讀者可在具體的設(shè)計過程中參考。
摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑行業(yè)也不斷迅速進(jìn)步，促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)中的廣泛應(yīng)用。隨著建筑功能的多樣化和建筑造型的不斷變化，人們對于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求逐漸提高，鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題日益突出，本文闡述了建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點、鋼結(jié)構(gòu)在建筑設(shè)計中存在的問題以及解決措施，以供參考！
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；解決措施
引言
鋼結(jié)構(gòu)是我國建筑工程鋼結(jié)構(gòu)體系中的一種，具有很多優(yōu)勢，所以鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該選擇最佳的設(shè)計方案，才能有效得利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢并且確保設(shè)計的合理性。對于鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的設(shè)計決定了工業(yè)建筑的安全性，所以節(jié)點設(shè)計的合理性需要充分考慮。此外，在建筑設(shè)計中，設(shè)計人員還需要不斷學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提高自身的專業(yè)技能，為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的提高奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
一、建筑工程鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
建筑施工的鋼結(jié)構(gòu)是在原有的土木建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改良的，鋼結(jié)構(gòu)性能較高，能夠滿足建筑施工的設(shè)計需求。鋼結(jié)構(gòu)的抗壓性好，鋼結(jié)構(gòu)的組成材料是各種型號的鋼筋，抗壓抗震的性能好，在建筑施工中用鋼筋作為加固的材料，使建筑的整體結(jié)構(gòu)性能更完善，面對地震時能夠較好的發(fā)揮防御作用；鋼結(jié)構(gòu)的安全性比其他材料的要好，以鋼結(jié)構(gòu)為主體的建筑，起到的加固效果很好，能延長鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用壽命；鋼結(jié)構(gòu)建筑還有一個優(yōu)勢就是經(jīng)濟性，投資成本較低，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑損耗的材料多，這在建筑成本上也相對較高，而鋼結(jié)構(gòu)的使用性能高，并且在結(jié)構(gòu)組合上還更加簡單，使用材料的成本消耗明顯降低，給建筑施工帶來了更多的收益。
二、鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題
1、設(shè)計質(zhì)量下降
鋼結(jié)構(gòu)部門專業(yè)綜合項目及工藝的計劃費用較高且設(shè)計任務(wù)比較繁重，再加上其費用低花費人力大所以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計起來就顯得十分困難，所以設(shè)計院對這一類的任務(wù)不太善于接受。導(dǎo)致了有些設(shè)計單位于是就將房結(jié)構(gòu)的設(shè)計工程承包出去，那是因為在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面缺少經(jīng)驗，但如果承接單位的設(shè)計資質(zhì)不夠再加上當(dāng)前建筑行業(yè)的設(shè)計市場十分混亂，就會給鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量帶來很大的影響。另外，沒有準(zhǔn)確到位的監(jiān)督機制也沒有針對性的法律法規(guī)對其進(jìn)行規(guī)范，就很容易出現(xiàn)事故，其后果的產(chǎn)生是很嚴(yán)重的。
2、參與建設(shè)人員的素質(zhì)相對不高
不但設(shè)計人員鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計工程中的技術(shù)水平參差不齊，現(xiàn)場的施工人員和監(jiān)理人員的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)道德，跟民用建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平相比也有差距。從業(yè)人員就不能適時的適應(yīng)民建鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求原因是缺乏專業(yè)的知識作為支撐。例如有些專業(yè)技術(shù)，對于非專業(yè)的工作人員來說是難以達(dá)到的障礙，而技術(shù)人員則必須要下苦工才能完全掌握其技巧，所以鋼結(jié)構(gòu)建筑中，施工人員及監(jiān)理人員的相關(guān)專業(yè)知識和素養(yǎng)都有待于提高。
3、鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案存在問題
由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計在資金上存在問題，往往由承接單位和設(shè)計單位分包進(jìn)行設(shè)計，這在很大程度上降低了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的深度。在有些設(shè)計方面不能滿足原來設(shè)計的要求，存在錯誤的柱腳設(shè)計問題。柱腳設(shè)計的類型有三種，分別是埋入式設(shè)計、外包式設(shè)計和外露式設(shè)計，其中在民宅設(shè)計中使用的設(shè)計類型是外露式設(shè)計。
三、鋼結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題的解決措施
1、設(shè)計人員要盡力合理設(shè)計
對于設(shè)計人員來說，鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計是要充分考慮實際情況進(jìn)行精密計算的，但在實際情況中，會出現(xiàn)很多突發(fā)性問題，此時設(shè)計人員就應(yīng)該具體問題具體分析了。只有設(shè)計者把設(shè)計工作滲透到日常的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，才能提高設(shè)計能力從而有效的提高工程質(zhì)量。同時，要充分考慮鋼結(jié)構(gòu)部分設(shè)計對整體影響和建筑材料的選取。要根據(jù)樓層的高度來選擇合適的建筑體系，對于選取材料方面也要根據(jù)每個設(shè)計環(huán)節(jié)的特點進(jìn)行選擇。
2、加強設(shè)計中的監(jiān)督機制
由于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計存在特殊性，所以在進(jìn)行設(shè)計之前需要對承包商和設(shè)計單位的設(shè)計資質(zhì)進(jìn)行審查，檢查鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件質(zhì)量和相關(guān)單位對于鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)制作的能力，還要對施工安裝能力進(jìn)行檢查。此外，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計有熱屬性，工程主管部門應(yīng)該加強管理嚴(yán)格進(jìn)行審查，幫助建筑單位做好一切準(zhǔn)備工作。
3、加深鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計深度
在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，需要先確定設(shè)計圖紙應(yīng)用規(guī)范是否齊全、正確。如有的設(shè)計說明使用了過時的、已經(jīng)廢止的標(biāo)準(zhǔn)；有的材料牌號、等級不全、高強螺栓、普通螺栓和焊接連接點的標(biāo)記不明確或未顯示。對各類高強螺栓、普通螺栓、栓釘、拉鉚釘及其墊圈的規(guī)格、型號、性能沒有具體標(biāo)明，而這些均已列入了鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗收規(guī)范，并作為強制性條文要求，如果設(shè)計圖紙未加說明，施工和驗收就缺乏依據(jù)，造成盲目施工和無法驗的后果。只有設(shè)計秉持精益求精的態(tài)度，才能更好的提高建筑工程的施工質(zhì)量。
3.1柱腳的抗震設(shè)計是深度設(shè)計的一部分，鋼結(jié)構(gòu)柱腳分為埋入式柱腳、外包式柱腳和外露式柱腳3 種。
3.1.1埋入式柱腳是指將鋼柱固定在混凝土的基礎(chǔ)梁上，外包式柱腳是指鋼柱腳被鋼筋混凝土包住，外露式柱腳是指混凝土基礎(chǔ)表面固定鋼柱腳。埋入式柱腳需要考慮的關(guān)鍵因素就是埋入深度，對于輕型工字型柱來說，埋深與柱截面高度比不得低于2，對于H 形柱和箱型柱來說，其比值不得低于3。
3.1.2外包式柱腳設(shè)計時，外包層的高度與柱截面寬度之比應(yīng)不低于2.5，從而保證柱腳具有足夠的剛度和承載力。另外，柱腳的箍筋需要滿足相關(guān)設(shè)計要求避免外包層出現(xiàn)斜裂縫。
3.1.3外露式柱腳的力學(xué)特性研究目前還不是很充分，端點的約束對上部框架的結(jié)構(gòu)整體影響的程度還不是特別清楚。當(dāng)柱剪切荷載較大而抗震要求不高時，可以選用外露式柱腳，如果抗震要求高，則不采用該柱腳形式。
3.2同時，防腐設(shè)計也應(yīng)該被重視，通常是采用涂抹防腐涂料的措施。對于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件也有不同的要求，例如有的構(gòu)件在出廠前需要涂刷一層底漆。在鋼材上涂抹防腐涂料就目前來看是最為有效的防腐措施。但是這樣做只是基礎(chǔ)性的防腐，因而為了提高鋼結(jié)構(gòu)的防腐效果，就必須選用耐候鋼作為鋼結(jié)構(gòu)建筑的首選材料，并利用熱浸鍍鋅技術(shù)對其進(jìn)行處理，利用鍍層，達(dá)到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不被腐蝕，尤其是應(yīng)加強有機涂料配套技術(shù)的應(yīng)用，以及陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，才能更好地確保其防腐性能得到有效的提升。
3.3防火性能的設(shè)計也是非常重要的，鋼結(jié)構(gòu)建筑在防火性能上要弱于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑，通常在鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計中采用的防火措施有以下兩種：第一種，采用保全板，將其合理設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，以此起到防火作用；第二種，在鋼結(jié)構(gòu)的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用裝飾漆涂抹露明部位。
結(jié)束語
盡管鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中被廣泛的應(yīng)用，然而，在設(shè)計中的有些問題仍需重視。只有在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中消除那些存在的隱患，才能整體上提高鋼結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量。解決鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的難題，堅持國家對建筑業(yè)材質(zhì)要求的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提高城市化建筑水平，起到了積極的促進(jìn)作用。
摘 要：在輕型鋼結(jié)構(gòu)中，輕型門式剛架建筑具有施工周期短、結(jié)構(gòu)自重輕、綜合經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，工業(yè)和民用建筑中對輕型門式剛架的需求日益增加，所以在結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)參數(shù)和結(jié)構(gòu)樣式的選擇是結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟的關(guān)鍵。本文就對輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計作簡要分析論述。
關(guān)鍵詞：輕型門式；鋼架結(jié)構(gòu)；設(shè)計；
0.引言
輕型門式剛架房屋鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)階段國內(nèi)輕鋼結(jié)構(gòu)的代表，但是門式剛架結(jié)構(gòu)的不合理建筑尺寸往往會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)用鋼量的增加。目前，國內(nèi)門式剛架設(shè)計一般采用試算法：初定結(jié)構(gòu)的參數(shù)（門式剛架的結(jié)構(gòu)布置和各種構(gòu)件的截面形式），然后根據(jù)約束條件（依據(jù)設(shè)計規(guī)范：構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性條件）選擇截面的尺寸，并通過結(jié)構(gòu)計算作適當(dāng)修正后，一般就可以作為最終方案，所以對門式剛架進(jìn)行截面優(yōu)化方面的計算分析，得出了優(yōu)化結(jié)構(gòu)用鋼量及截面尺寸的關(guān)系，并根據(jù)分析結(jié)果提出了合理優(yōu)化設(shè)計的建議有重要的意義。本文結(jié)合門式鋼架結(jié)構(gòu)的基本特點，對輕型門式鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計展開深入探討。
1.結(jié)構(gòu)特點
（1）質(zhì)量輕
圍護(hù)結(jié)構(gòu)由壓型鋼板、玻璃棉及冷彎薄壁型鋼等輕質(zhì)材料組成，恒載相對小，基礎(chǔ)比較小，整體結(jié)構(gòu)自重輕。
（2）工業(yè)化程度高
施工周期短，主要構(gòu)件和配件均為工廠制作，構(gòu)件之間的連接多采用高強度螺栓連接，工地安裝方便。除基礎(chǔ)施工外，基本沒有濕作業(yè)，現(xiàn)場施工人員配置很少，勞動強度輕。
（3）柱網(wǎng)布置靈活
柱網(wǎng)布置不受模數(shù)限制，柱距大小主要根據(jù)使用要求和用鋼量最省的原則來確定，空間布置靈活，可廣泛用于大中小跨度、工業(yè)民用建筑。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1柱網(wǎng)布置的確定
輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計中首先要配合工藝要求進(jìn)行柱網(wǎng)的平面布置。在盡可能滿足生產(chǎn)工藝和使用功能上，根據(jù)房屋的高度確定合理的跨度。通過大量計算發(fā)現(xiàn)，對門式剛架設(shè)計過程中柱網(wǎng)布置得出以下結(jié)論。
（1）當(dāng)檐高6m、柱距為7.5m，荷載情況完全一致下，跨度在18～30m之間的剛架單位用鋼量（Q235B）為18～28kg/m2，當(dāng)跨度在21～48m之間的剛架單位用鋼量為25～40kg/m2，當(dāng)檐高為12m、跨度超過48m時宜采用多跨剛架（中間設(shè)置搖擺柱），其用鋼量較單跨剛架節(jié)約18%左右，因此設(shè)計門式剛架時應(yīng)根據(jù)具體要求選擇較為經(jīng)濟的跨度，不宜盲目追求大跨度。當(dāng)剛架跨度較小時，剛架用鋼量甚至占總用鋼量的50%以上，而其它各單用鋼量，特別是墻架梁、柱間支撐、屋面支撐，其用鋼量所占比例較小，因此，在設(shè)計門式剛架時應(yīng)精確設(shè)計，合理使用。
（2）隨著柱距增大，其它各部分結(jié)構(gòu)的用鋼量均隨柱距的增加而增加，特別是吊車梁，由于柱距較大，須采用格構(gòu)形式，其用鋼量所占比例較大，并最終超過了剛架的用鋼量。其次是檁條，由于長細(xì)比的要求，用鋼量增加也較快。
2.2門式剛架荷載取值
門式剛架房屋上作用的荷載一般有：豎向荷載（結(jié)構(gòu)自重、雪荷載、積灰荷載等）和水平荷載（風(fēng)荷載、吊車剎車力），還有地震荷載（水平和豎向）。荷載應(yīng)根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS102：2002）、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）及《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）國家規(guī)范規(guī)定作相應(yīng)的取值。
2.3剛架內(nèi)力和側(cè)移計算方法
（1）內(nèi)力計算方法：對于變截面門式剛架，應(yīng)采用彈性分析方法確定各種內(nèi)力，只有當(dāng)剛架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式剛架的內(nèi)力通常采用桿系單元的有限元法（直接剛度法）編制程序上機計算。地震作用的效應(yīng)可采用底部剪力法分析確定。根據(jù)不同荷載組合下的內(nèi)力分析結(jié)果，找出控制截面的內(nèi)力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面。
（2）側(cè)移計算方法：變截面門式剛架的柱頂側(cè)移應(yīng)采用彈性分析方法確定，計算時荷載取標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮荷載分項系數(shù)。如果最后驗算時剛架的側(cè)移剛度不滿足要求，需采用下列措施進(jìn)行調(diào)整：放大柱或梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為剛接柱腳。
2.4檁條、拉條和撐桿設(shè)計
（1）檁條屬于雙向受彎構(gòu)件，在進(jìn)行內(nèi)力分析時應(yīng)沿截面兩個形心主軸方向計算彎矩。設(shè)計時，應(yīng)對檁條進(jìn)行強度計算、整體穩(wěn)定計算、變形計算。檁條設(shè)計時，要考慮檁應(yīng)為冷彎薄壁構(gòu)件，受壓板件或壓彎板件的寬厚比大，在受力時要屈曲，強度計算應(yīng)采用有效寬度，對原有截面要減弱。同時強度計算要用凈斷面，要考慮釘孔減弱。這種減弱，一般達(dá)到6～15%，對小截面窄翼緣的梁影響較大。剛架整體分析采用的是全截面，如果強度計算不用凈截面，實際應(yīng)力將高于計算值。檁條設(shè)計時，應(yīng)考慮檁條不僅僅是支撐屋面板或懸掛墻面板的構(gòu)件，而且也是剛架梁柱隅撐設(shè)置的支撐體，設(shè)置一定數(shù)量的隅撐可減少剛架平面外的計算長度，有效的保證了剛架的平面外整體穩(wěn)定性。
（2）拉條的設(shè)置與是否主要和檁條的側(cè)向剛度有關(guān)，對于側(cè)向剛度較大的輕型H型鋼和空間桁架式檁條一般可不設(shè)拉條。對于側(cè)向剛度較差的實腹時和平面桁架式檁條，為了減小檁條在安裝和使用階段的側(cè)向變形和扭轉(zhuǎn)，保證整體穩(wěn)定性，一般需在檁條間設(shè)置拉條，作為側(cè)向支撐點。當(dāng)檁條跨度≤4m時，可計算要求確定是否需要設(shè)置拉條；當(dāng)屋面坡度i>1/10，檁條跨度>4時，宜在檁條的跨中位置設(shè)置一道拉條；當(dāng)跨度>6m時，宜在檁條跨度三分點處各設(shè)一道拉條或撐竿，在檐口處還應(yīng)設(shè)置斜拉條和撐桿。拉條的直徑為8～12mm，根據(jù)荷載和檁距大小選用。
2.5屋面支撐和柱間支撐設(shè)計
（1）屋面支撐受力較小，桿件截面通常可按容許長細(xì)比選擇。交叉斜桿和柔性細(xì)桿按拉桿設(shè)計，可采用單角鋼，非交叉斜桿、弦桿、豎桿以及剛性系桿按壓桿設(shè)計，可采用雙角鋼組成十字形或T形截面。當(dāng)屋架跨度較大、房屋較高且風(fēng)壓較大時，桿件截面應(yīng)按桁架體系計算出的內(nèi)力確定。計算支撐桿件內(nèi)力時，可假定在水平荷載作用下，交叉斜桿中的壓桿退出工作，僅由拉桿受力。
（2）柱間支撐，對廠房來說，分為上層支撐和下層支撐。上層支撐計算時，為避免由于支撐剛度過大而引起較大的溫度應(yīng)力，支撐腹桿按柔性拉桿計算。交叉體系的下層支撐當(dāng)?shù)踯囕^小時一般用圓鋼，較大時應(yīng)采用角鋼或槽鋼。為了提高廠房縱向剛度，當(dāng)?shù)踯囕^大時，應(yīng)交叉斜桿應(yīng)按拉桿設(shè)計。
3.小結(jié)
門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋行業(yè)的飛速發(fā)展，尤其在沿海地區(qū)，新建工廠的增長促使輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋加工安裝的廠家如雨后春筍般的發(fā)展起來，門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)房屋的制作安裝質(zhì)量也逐步提高，建筑造型也越來越美觀新穎。門式剛架輕型鋼結(jié)構(gòu)是一項最有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)型式，門式剛架輕型房屋在各行各業(yè)各種類型的廠房倉庫、商店、體育館、展覽館等各個領(lǐng)域都得到非常廣泛的應(yīng)用，說明其未來發(fā)展的美好前景。
摘要：在現(xiàn)代建筑設(shè)計中大底盤多塔結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，尤其是用作住宅小區(qū)中的商品房建筑。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)占地面積小，對地上空間利用率高，極大拓寬了樓體的使用功能。大底盤多塔結(jié)構(gòu)在抗震和抗沉降方面有很好的效果。本文針對如何設(shè)計大底盤多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究探討。
關(guān)鍵詞：多塔結(jié)構(gòu) 抗震 大盤設(shè)計
目前，高層建筑不再將住宅和商用辦公區(qū)分開，在住宅小區(qū)的外圍是商用的商場或辦公樓，呈現(xiàn)出民用商用綜合并存的發(fā)展趨向，大盤多塔結(jié)構(gòu)也隨之成為高層建筑的流行模式。在設(shè)計大盤多塔結(jié)構(gòu)時，應(yīng)注意整體結(jié)構(gòu)的防震和地下結(jié)構(gòu)防開裂等問題。
一、大底盤多塔結(jié)構(gòu)的分類
總體來講，大底盤多塔結(jié)構(gòu)可以初步分為三大類：
1.1. 簡單型多塔結(jié)構(gòu)
簡單型的多塔結(jié)構(gòu)指的是在一個較大的底盤上建造多棟高層建筑，有時出于安全和實際情況的考慮，也可以只在大底盤上建造單棟高層建筑。底盤一般包括地下室和低下停車場等配套設(shè)施，變截面的柱長一般設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)的階形柱，底盤的裙房在設(shè)計時一般也采用較大的空間，此類多塔結(jié)構(gòu)常見于較大的綜合型住宅小區(qū)。
1.2.復(fù)雜型多塔結(jié)構(gòu)
復(fù)雜型多塔結(jié)構(gòu)是在簡單型多塔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加建筑內(nèi)部的鋼結(jié)構(gòu)，在確定結(jié)構(gòu)內(nèi)的長度系數(shù)時一般采用鉸接其中的排架柱的方式，在模型中把頂部進(jìn)行連接，再改造鋼結(jié)構(gòu)中的連接部位，對得出的結(jié)果參考相關(guān)條件做相應(yīng)的校正修改，便可以得出排架柱的長度系數(shù)。
1.3.帶縫型多塔結(jié)構(gòu)
帶縫型多塔結(jié)構(gòu)指的是在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，增添建筑內(nèi)部的伸縮縫、抗震縫和抗沉降縫等。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計主要出現(xiàn)在層樓間距較小的高層建筑結(jié)構(gòu)中，屬于比較特殊的多塔結(jié)構(gòu)，不是常用類型。
二、大底盤多塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計
2.1. 計算模型
目前，在進(jìn)行多塔結(jié)構(gòu)計算時，一般采用兩種計算模型：整體模型和離散模型。整體模型指的是在對多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算時，將底盤和塔樓二者作為一個統(tǒng)一的整體，對這一整體進(jìn)行分析計算；離散模型指的是在對多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算時，將每一個塔樓都作為一個獨立的個體進(jìn)行分析計算。在現(xiàn)實應(yīng)用中，由于整體模型計算較為簡單便捷，實用性更強，所以一般采用整體模型計算較多。目前在進(jìn)行整體模型計算時多采用SATWE軟件，最新版本的SATWE軟件能夠?qū)⒍嗨Y(jié)構(gòu)的大多數(shù)參數(shù)作為一個整體進(jìn)行統(tǒng)一計算設(shè)計，如層間的剛度比、層載比和剪重比等。而有些設(shè)計卻不能用整體模式計算，只能采用離散模型進(jìn)行計算分析，如塔樓的位移比和周期比等的計算。對這些參數(shù)進(jìn)行計算時，不能采用整體計算，而是將整體的結(jié)構(gòu)切分成一個個的獨立結(jié)構(gòu)模式，以方便對各個單獨塔樓進(jìn)行獨立抗震設(shè)計的計算。此外，當(dāng)塔樓的建筑造型和層數(shù)存在較大差別時，采用整體模型計算時不僅要求分析人員要有較高的綜合水平，而且在分析各塔樓間的扭轉(zhuǎn)特性參數(shù)時很難得出確切的參考數(shù)據(jù)，這種情況下，采用離散模型計算分析可以較為便捷的得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
2.2.抗震設(shè)計
目前大底盤多塔結(jié)構(gòu)中常用的抗震設(shè)計方法可以分為三大類：動力時程分析法、振型分解反應(yīng)譜發(fā)和底部剪力法。
2.2.1動力時程分析法
動力時程分析法是采用預(yù)先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震波檢測處理后，再對其進(jìn)行地震中的動力分析研究，進(jìn)而設(shè)計出抗震方法的原理。采用動力時程分析法可以檢測出整體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，可以對此環(huán)節(jié)實施針對性的調(diào)整，升級結(jié)構(gòu)的抗震極限和防裂等級，在設(shè)計不規(guī)則結(jié)構(gòu)或較為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)時常用此方法檢測調(diào)整結(jié)構(gòu)整體的薄弱環(huán)節(jié)。該方法主要從三方面（層模型、桿系層模型和空間桿系層模型）對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力分析得出結(jié)論。在采用動力時程分析法時，一般用SPA84軟件積分計算塔樓的靈活自由度，用SPA2000軟件積分計算結(jié)構(gòu)底盤建筑的抗震彈性，最后用TAT軟件進(jìn)行修改調(diào)整。
2.2.2振型分解反應(yīng)譜發(fā)
振型分解反應(yīng)譜法是目前采用較為廣泛的一種用于計算結(jié)構(gòu)抗震性能的方法。在大多數(shù)情況下，陣型低階的參與系數(shù)在設(shè)計多塔結(jié)構(gòu)中一般不予考慮，基本可以忽略不計，這是因為振型階數(shù)和振型參與系數(shù)之間呈反比例關(guān)系，也就是說振型階數(shù)越大，振興參與系數(shù)越小。在對稱的多塔結(jié)構(gòu)中，由于陣型參與系數(shù)較小，可以忽略不計，一般采用SRSS陣型組合方法，而對于塔樓不對稱的結(jié)構(gòu)，因結(jié)構(gòu)中存在雙向偏心的問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在水平方向上產(chǎn)生平扭藕聯(lián)振動，所以一般采用CQC陣型組合方法。
2.2.3底部剪力法
底部剪力法是根據(jù)地震反應(yīng)譜理論，利用整體結(jié)構(gòu)底部的總地震剪力和等效質(zhì)點的水平地震作用相等的原理，計算結(jié)果抗震作用的方法。底部剪力法的適用條件：一是建筑結(jié)構(gòu)總高度不超過40m，二是結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度在豎直方向分步均勻，三是結(jié)構(gòu)在地震中以剪切變形為主等。目前，該方法因限制條件較多，一般很少采用。
三、地下室防裂設(shè)計
大底盤多塔結(jié)構(gòu)的地下室面積較大，一般超過一萬甚至兩萬平方米，其設(shè)計長度已經(jīng)遠(yuǎn)超伸縮縫的最大間距，這就需要大底盤多塔結(jié)構(gòu)的地下室設(shè)計沉降縫用以配合伸縮縫的不足之處。考慮造成混凝土產(chǎn)生裂縫的各種因素，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中留縫不是唯一的設(shè)計手段，增加多塔結(jié)構(gòu)的地下室抗裂性能，可以從以下幾方面入手：一是控制砂石骨料的配比和降溫，減小混凝土在降溫硬化過程中的受力；二是控制混凝土強度等級，在滿足防水和承載力要求的前提下，混凝土強度控制在C25--C35之間為最佳；三是在澆注方法上采用分層澆注，每層混凝土要嚴(yán)格控制在初凝前完成上層澆注，采用階梯式進(jìn)行。
四、結(jié)論
目前我國建筑領(lǐng)域內(nèi)，越來越多的人接受并采用大底盤多塔結(jié)構(gòu)模型。在大底盤多塔結(jié)構(gòu)中，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況不同，在綜合計算設(shè)計結(jié)構(gòu)的抗震和抗地下部分開裂方面采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ呀?jīng)可以達(dá)到很好的效果，但在一些細(xì)節(jié)方面，如彈塑性動力分析還存在不盡人意之處，需繼續(xù)研究改進(jìn)。
【摘要】 簡要分析了框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程的幾個難點。
【關(guān)鍵詞】 框架剪力墻 嵌固端 連梁
一、工程簡況
本工程為上海市嘉定區(qū)的一棟高層商務(wù)辦公樓，結(jié)構(gòu)高度為53米，地上十二層，地下二層。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖如下：
橫向柱間距為8.4米；為了形成大空間辦公布局，所以縱向柱間距為3.3米和8.8米，樓梯和衛(wèi)生間都位于短跨柱距間。采用鋼筋混凝土框架剪力墻體系，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。
二、結(jié)構(gòu)布置總結(jié)
由于業(yè)主要求靈活的辦公空間，Y方向大跨度柱距間盡量不設(shè)剪力墻隔斷，所以Y向剪力墻全部設(shè)于短跨柱間，一共四道。樓梯處兩道橫墻作為X方向的主要抗側(cè)構(gòu)件。在Y向端部的大跨度柱間設(shè)置八字型柱間支撐增加結(jié)構(gòu)的抗扭性能，采用H型鋼。不考慮偶然偏心的位移角和規(guī)定水平地震力作用下考慮偶然偏心的位移比：
三、嵌固部位的選擇
嵌固部位在地下室頂面是最合理最經(jīng)濟的選擇，此時應(yīng)滿足下列條件：
（1） 地下室頂板與室外地坪的高差不能太大，一般宜小于本層層高的1/3（高差過大對水平力的傳遞不利）。
（2） 地下室頂板應(yīng)為梁板體系，樓面的框架梁應(yīng)有足夠的抗彎剛度，地下室頂板的梁截面實際受彎承載力之和不宜小于上下柱端實際承載力之和。
（3） 地下室結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)保證地下室頂板及地下室各層樓板有足夠的平面內(nèi)整體剛度和承載力，能將上部結(jié)構(gòu)的地震作用傳遞到所有地下室抗側(cè)力構(gòu)件上，為此地下室頂板的厚度不宜小于180mm，且該層樓面不得留有大洞，混凝土強度等級不得小于C30，并雙層雙向配筋，每個方向的每層配筋率不小于0.25%。
（4） 地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受上部結(jié)構(gòu)屈服超強及地下室本身的地震作用，地下室樓層剪切剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層剪切剛度的2倍。
（5） 地下室柱截面每側(cè)配筋面積除應(yīng)滿足計算要求外，不應(yīng)少于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積，地下室剪力墻的配筋也不應(yīng)少于地上部分。
本工程由于地下車庫的入口需在地下室頂板開大洞口（最右邊一跨），而且首層樓板標(biāo)高為0.8米，與室外地面的高差為2.2米，地下一層層高為3米，地下室頂板與室外地面的高差大于地下室層高的1/3，不能滿足地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固部位的要求，所以選擇地下一層的底板作為結(jié)構(gòu)的嵌固端。見圖（二）
地下室一層的底板作為嵌固端時，除了滿足以上所提到的條件，還必須滿足下列條件：
（1） 地下一層的剪切剛度應(yīng)大于地上一層的樓層剪切剛度；
（2） 地下二層的樓層剪切剛度應(yīng)大于地上一層的樓層剪切剛度的2倍
而不必滿足高規(guī)中規(guī)定的當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時，地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2。以本工程的計算結(jié)果舉例：
地下一層的剪切剛度大于地上一層的剪切剛度，且地下二層的剪切剛度大于地上一層的2倍，所以地下一層的底板滿足作為結(jié)構(gòu)嵌固端的條件。地下室外墻盡量只參與地下二層的剪切剛度計算， 而不增加地下一層的剪切剛度，為了滿足這個計算假定，地下室外墻與地下一層的頂板結(jié)構(gòu)盡量不發(fā)生關(guān)系，所以采用圖（三）節(jié)點處理方法。
注意：此時地下室一層外墻即作為剪力墻受剪又作為擋土墻受彎，地下一層底板與外墻連接處需加強平衡地下室外墻的彎矩。
四、連梁超筋處理
在本工程中，連梁超筋現(xiàn)象很明顯。如果根據(jù)超筋的數(shù)量來確定是否對連梁進(jìn)行處理是不合適的，規(guī)范建議的處理方法如下：
1） 連梁的調(diào)幅處理：抗震設(shè)計剪力墻中連梁的彎矩和剪力可進(jìn)行塑性調(diào)幅，以降低剪力設(shè)計值。但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計中已對連梁進(jìn)行了剛度折減時，調(diào)幅范圍應(yīng)限制或不再調(diào)幅。
2） 減小連梁的截面，主要是降低連梁的截面高度，從而達(dá)到減小連梁計算內(nèi)力的目的，同時加大剪力墻的地震效應(yīng)設(shè)計值。
3） 連梁鉸接處理：連梁不作為次梁或主梁的支承梁時，可將連梁按兩端鉸接梁進(jìn)行計算，即假定該連梁在大震下的破壞，對剪力墻按獨立墻肢進(jìn)行二次多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，墻肢應(yīng)按兩次計算所得的較大內(nèi)力進(jìn)行配筋設(shè)計，以保證墻肢的安全。
上述1）、2）的方法相近，應(yīng)優(yōu)先考慮。當(dāng)采用前兩種方法仍然不能解決連梁的超筋超限問題時，可采用3）的處理方法。
連梁超筋處理小結(jié)：
1） 處理目的：在確保連梁強剪弱彎的前提下，盡可能充分利用連梁的有效截面和剛度吸收地震能量并耗能，達(dá)到既滿足抗震設(shè)計要求又經(jīng)濟的目的。
2） 處理方法：依據(jù)連梁截面抗剪承載能力反求連梁所能承擔(dān)的最大彎矩（此處與彎矩承載力控制的梁端塑性鉸不同的是：塑性鉸是在梁端抗剪承載力足夠的情況下，尋求梁端的最大抗彎承載力，形成以梁端抗彎承載力控制的塑性鉸），尋求的則是與連梁梁端最大抗剪承載力相匹配的最大梁端彎矩，形成以梁端抗剪承載力控制的塑性鉸。
3） 由于目前計算程序不具備“剪力鉸”計算功能，可以采用變通的解決方法，即通過采用減小連梁計算截面高度進(jìn)行試算。在連梁的計算剪力不大于實際連梁截面抗剪承載力的前提下，連梁的最大計算彎矩。
五、結(jié)束語
混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)重新組成的結(jié)構(gòu)體系，框架和剪力墻一起承擔(dān)豎向荷載，水平荷載由具有較大抗側(cè)剛度的剪力墻來承擔(dān)。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻的布置非常關(guān)鍵。在滿足建筑功能的前提下，總的布置原則為“均勻、對稱、分散、周邊”。
高層結(jié)構(gòu)的嵌固端從工程角度看是一個區(qū)域，只有相對的嵌固，沒有絕對的固定。一般情況下，應(yīng)盡量將上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位選擇在地下室頂面。地下室頂板作為上部的嵌固部位時，結(jié)構(gòu)的加強部位明確，地下室結(jié)構(gòu)的加強范圍高度較小，結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟性好。為節(jié)省工程造價采用降低嵌固部位的方法是錯誤的，這樣沒有考慮應(yīng)采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施，是不合適也不安全的。
摘要：在當(dāng)前的高層建筑設(shè)計中，針對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的內(nèi)容是至關(guān)重要項目，其設(shè)計方案和設(shè)計水平直接決定整個高層建筑的設(shè)計水平。本文主要介紹了高層建筑轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在受力方面的主要特點，闡述了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層的存在形式和顯著特征，詳細(xì)分析了設(shè)計中的不足，提出了行之有效的解決策略。
關(guān)鍵詞：高層建筑 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu) 設(shè)計 問題 對策
當(dāng)前，高層建筑的顯著特征是功能種類多、作用體現(xiàn)綜合性。很多高層建筑在直線方向的作用不盡相同，例如，頂部的用途是住宅，中部是商務(wù)辦公，下部功能為娛樂、餐飲等。也就是說，整個建筑不同位置，設(shè)置不同的功能，體現(xiàn)不同的作用。這就需要設(shè)置不同的結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要，采取不同的形式。以建筑功能方面的區(qū)別為依據(jù)，上部通常采取軸線布置的方式，安排小開間，同時，增加墻體數(shù)量，目的是滿足用戶在住宅方面的特殊需求；對于用作辦公用途的中部，房間通常為小型或者中型大小的房間，因此，公共部分如果能夠體現(xiàn)更明顯的自由，那么必然能夠提升建筑效果，為此，要設(shè)置較大的柱網(wǎng)，盡量降低墻壁的數(shù)量，甚至避免墻體的存在。為了更大程度達(dá)到這種設(shè)計需要，就要在發(fā)生結(jié)構(gòu)變換的樓層設(shè)計轉(zhuǎn)換層，目的是保證受力的恰當(dāng)轉(zhuǎn)換和傳遞，否則會不利于受力的合理性，影響結(jié)構(gòu)尺寸的科學(xué)性。
1 對結(jié)構(gòu)受力特征的分析
在建筑工程中，經(jīng)常遇到含有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)樣式，也就是底層為大空間的剪力墻結(jié)構(gòu)。在整個結(jié)構(gòu)中，剪力墻落地，在底部變?yōu)橐欢ㄐ问降目蚣芙Y(jié)構(gòu)，其主要受力特征為：
1.1 結(jié)構(gòu)受力的主要特征
1.1.1剪力墻結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)換層作為界限，上部的剪力墻具有類似的變形曲線。對于受到外力影響的樓層剪力，會由于剪力墻等效剛度比例的不同分配，使得其下部側(cè)向剛度出現(xiàn)迅速變小的情況，最終導(dǎo)致底層框架需要承擔(dān)的水平力出現(xiàn)急劇降低，但是，底層剪力墻的水平力會出現(xiàn)迅速提升。
1.1.2水平力在底層出現(xiàn)的分配變化是通過轉(zhuǎn)換層實現(xiàn)的，主要利用了其剛性樓板在力傳遞方面的功能。當(dāng)轉(zhuǎn)換層完成對樓層間的力的傳遞和分配之后，它在平面領(lǐng)域受到了很大的沖擊力，出現(xiàn)嚴(yán)重的平面變形，對樓板在平面范圍的剛度產(chǎn)生影響。
1.1.3如果水平力受到底層框支柱和落地剪力墻的剛度分配之后，鑒于框支柱側(cè)向剛度較小，在具體核算過程中，它所承擔(dān)的力量極小。但是，一旦轉(zhuǎn)換層的樓板出現(xiàn)變形，那么，在框支柱范圍內(nèi)，其在水平方向的位移變化就會達(dá)到最大值，也就是說，支柱實際受力要大于理論值，而且相差很大。通過上述分析可以認(rèn)識到，位于轉(zhuǎn)換層周圍的受力比較多變和復(fù)雜，在進(jìn)行設(shè)計的時候，要為剪力墻和框支柱設(shè)置安全儲備。
1.2高層建筑轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)類型和主要特征
1.2.1梁式轉(zhuǎn)換介紹
在當(dāng)前的高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)計中，梁式轉(zhuǎn)換層是使用比較廣泛的類型，傳力的流程為上部的墻壁，而后轉(zhuǎn)換梁，最后為下部柱。在力的傳遞方面，比較直接，方向明確，能夠進(jìn)行方便的工程核算，便于設(shè)計，同時，成本支出不高，因此，這種轉(zhuǎn)換層樣式在建筑中比重較大。
1.2.2箱式轉(zhuǎn)換層介紹
這種類型是將單向和雙向托梁、較厚的上下層樓板進(jìn)行統(tǒng)一澆筑，而后形成一個整體，實現(xiàn)統(tǒng)一作業(yè)，這種方式所形成的剛度較大。
1.2.3 板式轉(zhuǎn)換介紹
如果轉(zhuǎn)換層的上下柱網(wǎng)呈現(xiàn)錯開的樣式，布局錯亂無章，很難借助梁進(jìn)行承載，那么，需要厚板的協(xié)助，也就是板式轉(zhuǎn)換層。由于需要較大的抗沖力，所有其厚度要求高。對于下層柱，設(shè)計可以更加靈活，但是由于其自重較大，需要大量的材料，很容易出現(xiàn)工期延誤的情況。
1.2.4桁架式轉(zhuǎn)換介紹
桁架主要分為空腹型和實腹型。與梁式轉(zhuǎn)換類型相比，其在受了方面更加清楚，能夠提供更加廣泛的使用空間，同時其自身重量不高，因此，具有較強的抗震能力，但是，其缺點是，節(jié)點設(shè)計存在較大難度。在采取這種方式的時候，其基本設(shè)計原則是要保證斜腹桿和節(jié)點的強度。鑒于節(jié)點受力的復(fù)雜性，很容易出現(xiàn)脆性損傷，給施工帶來不便，增加了這種方式使用的難度。在運用這種方式的時候，要注意以下幾個問題：首先是要保證桁架轉(zhuǎn)換層的高度，通常在3米以上，一旦高度不達(dá)標(biāo)，就會導(dǎo)致超短柱的出現(xiàn)，造成脆性破壞；其次，要實現(xiàn)上弦基點與其對應(yīng)荷載的對齊，發(fā)揮桁架在受了方面的特定優(yōu)勢；再次，將預(yù)應(yīng)力應(yīng)用在上下弦和斜腹桿，那么就會有效減小截面，節(jié)省費用，比較經(jīng)濟實用。
1.2.5 斜柱轉(zhuǎn)換式介紹
這種方式比較特殊，能夠最大程度發(fā)揮混凝土在受壓方面的特點，增大建筑空間。這種方式會產(chǎn)生較大的荷載，在進(jìn)行具體設(shè)計的時候，可以參考平面布局的特點，借助梁來實現(xiàn)路徑的縮短，在最小范圍內(nèi)達(dá)到均衡。在運用的時候，轉(zhuǎn)換站要盡可能通過較多的樓層，目的是減小水平力，便于設(shè)計。
1.2.6 巨型框架轉(zhuǎn)換介紹
巨型框架轉(zhuǎn)換是當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢，主要是將巨型柱與大梁進(jìn)行連接，抗震效果極佳。它是梁式轉(zhuǎn)換的多次操作。其主要設(shè)計方式是進(jìn)行多次模擬，在巨型結(jié)構(gòu)形成之前，要完成臨時支撐的設(shè)計。
2高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的幾個問題
2.1 設(shè)計遵循的主要規(guī)則
2.1.1 在對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，要減少豎向構(gòu)件的使用數(shù)量，豎向構(gòu)件的數(shù)量越少，需要進(jìn)行的轉(zhuǎn)換設(shè)計就越少，剛度變化的幾率降低，有利于結(jié)構(gòu)在抗震方面功能的實現(xiàn)。
2.1.2將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在豎向的位置設(shè)置在較低的范圍。
2.1.3 注重對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化。對于轉(zhuǎn)換層樣式的選擇，要明確具體傳力的方向，目的是實現(xiàn)與工程項目的有機集合，保證質(zhì)量。鑒于安全和經(jīng)濟性的考慮，宜將其剛度控制在較小的范圍內(nèi)。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點分析
2.2.1剛度在轉(zhuǎn)換層下部的主要分布狀況。
在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層架構(gòu)設(shè)計的時候，要高度重視剛度值的合理性。如果剛度較大，地震反應(yīng)和結(jié)構(gòu)豎向剛度會出現(xiàn)急速膨脹，轉(zhuǎn)換層上下受力都不均衡，材料使用量也增加，在經(jīng)濟性上也不科學(xué)。如果剛度過小，沉降差出現(xiàn)，次應(yīng)力產(chǎn)生，配筋增加，尤其在轉(zhuǎn)換次梁中更加突出。因此，在轉(zhuǎn)換層設(shè)計過程中，豎向剛度的變化是經(jīng)常遇到的問題，彰顯復(fù)雜性。在進(jìn)行抗震設(shè)計考慮的時候，要保證位于轉(zhuǎn)換層主體結(jié)構(gòu)的剪切剛度達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣，較大的豎向轉(zhuǎn)換構(gòu)件就會被派上用場，主要的包括加大混凝土強度以及增加剪力墻等方式。此時，較為突出、值得注意的問題是：筒體截面的擴大使得其在下部結(jié)構(gòu)的總剛度比重增大，需要承載更大的地震荷載，因此，需要高度重視筒體的安全設(shè)計，以實現(xiàn)更強的抗震性；在運用剪力墻的時候，要保證剛度在整體上的均衡性，使得剛度與質(zhì)量中心能夠重合，避免出現(xiàn)建筑物的變形。
2.2.2 剪力墻對上下剛度傳輸產(chǎn)生的作用。
為了實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)之間內(nèi)力的傳遞，要避免二者剛度的突然變化，可以立足以下兩個方面實現(xiàn)解決：首先，在上部，要保證較小的剛度值，減少剪力墻，縮短墻肢；其次，增大下部剛度。在保證使用效能的前提下，設(shè)置若干剪力墻，保證布局合理、對稱，防止出現(xiàn)集中的情形。
2.2.3 合理確定轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度值。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，一個重要的值就是轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度值。一旦出現(xiàn)剛度超標(biāo)的現(xiàn)象，地震反應(yīng)就會出現(xiàn)，豎向剛度會急劇增大，使得上下層不利于受力和均衡性，另外，材料的需要增加，經(jīng)濟上比較不合理。如果轉(zhuǎn)換層的剛度較小，那么豎向構(gòu)件之間會出現(xiàn)沉降差，在結(jié)構(gòu)與構(gòu)件之間形成次應(yīng)力。此時，就要選擇合適的次梁截面尺寸，保證其剛度達(dá)標(biāo)。
2.3 將轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)進(jìn)行結(jié)合
高層建筑轉(zhuǎn)換層設(shè)置的目的是為了迎合建筑實際用途，要在結(jié)構(gòu)上充分考慮建筑物自身的特征。首先，充分考慮建筑物外觀特點，例如，巨型框架、拱形等，保證受力合理，同時還能滿足外觀的需要；其次，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)特點要以建筑物功能為前提，設(shè)備層兼顧轉(zhuǎn)換層，要保證轉(zhuǎn)換層空間足夠，此時適合使用實腹或空腹桁架代替梁式轉(zhuǎn)換。
結(jié)束語：
在高層建筑中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，需要高度重視。設(shè)置轉(zhuǎn)換層的目的是最大限度滿足建筑不同功能的需要，需要將此部分設(shè)計與整個建筑設(shè)計思路進(jìn)行結(jié)合，二者積極配合。要重視對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的理解，掌握設(shè)計原則和思路，保證結(jié)構(gòu)在平面和豎向都具要整體性，保證建筑物的安全性和經(jīng)濟性。
【摘要】隨著城市交通的日漸繁榮擁堵，城市軌道交通的正常運營起到了至關(guān)重要的作用，我國軌道交通行業(yè)發(fā)展不斷深入，基坑工程設(shè)計作為地鐵前期施工的重要環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行完善合理的設(shè)計，使基坑工程的設(shè)計達(dá)到更加令人滿意的程度。
【關(guān)鍵詞】 地鐵；深基坑；支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工技術(shù)
一、常用基坑支護(hù)類型
1、放坡開挖
特點：施工方便，造價低，場地條件要求較高，防護(hù)強度不高，受氣候影響較大。適用范圍：在基坑開挖深度較淺時，若施工現(xiàn)場不需考慮相鄰構(gòu)筑物安全和正常使用時，可以優(yōu)先考慮采用該種方法。該方法適用于周圍場地開闊，地下水位較低，周圍無重要的構(gòu)筑物，基坑位移控制要求不嚴(yán)格，只要求穩(wěn)定的工程。但當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，就必須結(jié)合井點或隔水帷幕等措施共同使用。
2、地下連續(xù)墻
特點：支護(hù)剛度大，止水效果好，但造價較高，需專業(yè)的設(shè)備。適用范圍：適用于地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周圍環(huán)境要求較高的基坑。條件允許的情況下配合上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計，既起到了基坑支護(hù)的作用，當(dāng)基坑施工結(jié)束后還可以作為上部結(jié)構(gòu)的一部分，既安全又節(jié)約。
3、深層攪拌水泥土圍護(hù)墻
作為一種原位土體加固方法，深層攪拌水泥土圍護(hù)墻應(yīng)用廣泛。深層攪拌水泥土是利用深層攪拌機械在軟弱地基內(nèi)，邊鉆進(jìn)邊往軟土中噴射漿液或者霧狀粉體，同時借助攪拌軸旋轉(zhuǎn)攪拌，使噴入軟土中的漿液或霧狀粉體與軟土能充分拌和在一起，形成強度比天然土體高得多，并具有整體性和穩(wěn)定性的樁體，由若干這種樁體和樁周圍土構(gòu)成水泥擋土墻。
二、基坑工程勘察和支護(hù)設(shè)計準(zhǔn)備
1、基坑工程勘察
為了能夠正確的對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，同時能夠合理的對基坑工程施工進(jìn)行組織。事先必須要對基坑及其周邊的各種環(huán)境進(jìn)行勘察。應(yīng)該提供的數(shù)據(jù)和相關(guān)情況有：地下層視見水位和靜止水位；地下施工風(fēng)險過程中各層水位補給情況分析，同時把其與附近水體連通狀況進(jìn)行分析：對基坑底以下承壓水含水層和水頭高度界面進(jìn)行分析：對分析過程中出現(xiàn)的水位變化情況進(jìn)行研究。同時需要對支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊的環(huán)境進(jìn)行控制，采取相應(yīng)的處理措施。
2、巖土勘察
在建筑工程項目詳細(xì)勘察階段，需要根據(jù)時間安排對基坑工程施工的具體內(nèi)容進(jìn)行有效的勘察。勘察的范圍主要是由場地的巖土工程條件和開挖深度決定的。需要在邊界的開挖深度1-2倍范圍內(nèi)進(jìn)行勘察點布置，如果是軟土勘察其勘察點布置的范圍要更大一些。勘察點的間距一般情況下為15-30m，如果地層變化比較大的時候，應(yīng)該根據(jù)勘察點的情況查明相關(guān)的分布規(guī)律，基坑周圍勘察點的深度一般不小于1倍的開挖深度，如果處于軟土地區(qū)應(yīng)該穿越軟土層。
3、水文地質(zhì)勘察
應(yīng)該根據(jù)相關(guān)的情況和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其主要包括地下水層的靜止水位和視見水位，還要根據(jù)其補給情況和動態(tài)變化狀況；地下水位的動態(tài)變化狀況，因此其與周圍水體的聯(lián)通情況進(jìn)行分析：基坑底下承壓水的水位變化和支護(hù)結(jié)構(gòu)也會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響；分析水位變化情況，同時還要對支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，采取相關(guān)的措施解決問題。
4、基坑周邊環(huán)境勘察
其主要包括以下內(nèi)容：查明影響范圍內(nèi)的建筑物層數(shù)、類型、埋深和基礎(chǔ)類型。同時需要對上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)負(fù)荷大小進(jìn)行分析。查明基坑周圍的各種地下基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括排水、給水、煤氣、電纜、雨水、污水、熱力等分布狀況和管線狀況。同時還要查明基坑周圍道路狀況和車輛載重情況，查明四周或者臨近的地區(qū)匯水流狀況和排泄?fàn)顩r。同時還要考慮地下水泄露狀況對基坑開挖產(chǎn)生的影響。
5、支護(hù)設(shè)計裝備
進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，需要對地下結(jié)構(gòu)設(shè)計資料和設(shè)計方案進(jìn)行有效的處理。針對主體工程地下室建筑桿線和平面布置相對位置進(jìn)行分析，這樣對支撐布置和選擇支付結(jié)構(gòu)類型有著一定的關(guān)系。主體工程的樁位布置圖設(shè)計，此問題與支撐體系中立柱位置有著很大的關(guān)系。盡量采取工程柱做為立柱從而降低工程成本。主體結(jié)構(gòu)各層樓板、地下層、底板的布置與標(biāo)高和地面都有一定的關(guān)系，這樣可以很好的確定開挖深度，能夠很好的選擇圍護(hù)墻和換掌等。
三、工程概況與特點
1、工程概況
某火車站綜合改造基坑工程是目前某地區(qū)建設(shè)規(guī)模最大、技術(shù)含量最高、施工難度最大的工程，需要進(jìn)行專項支護(hù)的工程有：地下空間基坑工程、隧道交通基坑工程、軌道交通基坑工程，項目整體形成了一個平面疊置、立面分層、同步進(jìn)行的大型基坑群。
1.1地下空間基坑工程
位于某火車站南側(cè)，為全埋式2層地下室，局部3層。平面尺寸為111.0m×597.0m，呈“一”形，基坑開挖深度為地面下11.0m-16.0m，開挖面積約72000m2。
1.2隧道交通基坑工程
地下1層隧道位于預(yù)留軌道交通上方，緊鄰地下空間南側(cè)布置。基坑開挖深度為地面下9.0m-11.0m，局部為18.15m，基坑開挖長度為1340m，寬度隨深度變化，開挖面積約9522.7m2。
1.3軌道交通基坑工程
整體全明挖，地下1層為一條市政隧道，地下2層，3層分別為地鐵站廳、站臺層，車站總長228m，軌面埋深約21.3m，基坑開挖深度為地面下16.0m-26.0m，局部27.0m。
2、地質(zhì)條件
2.1工程地質(zhì)條件
基坑開挖深度內(nèi)自上而下主要為雜填土、卵石、細(xì)砂、強風(fēng)化層、中風(fēng)化層、微風(fēng)化層。其中雜填土層下部以粉土為主，內(nèi)含石膏顆粒，干強度低，韌性低；強風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水極易軟化，長時間暴露在空氣中易崩解。
2.2水文地質(zhì)條件
場地含水層主要為卵石層，穩(wěn)定水位埋深為2.8m-4.5m，屬于第四系松散巖類孔隙潛水。地下水由西南流向東北，季節(jié)性變化明顯，年水位變幅0.5m-1.0m左右，水量比較豐富。
3、基坑支護(hù)方案優(yōu)化
該基坑工程量較大，不同的支護(hù)方案在工期、造價及施工便利性等方面差異很大，如何在滿足基坑安全的前提下降低工程造價、提高經(jīng)濟性以及施工的方便性成為基坑支護(hù)方案選型的重要問題。
原基坑支護(hù)方案為：開挖較淺且環(huán)境條件允許的部位，采用二級放坡土釘墻，坡率1∶1.5，面板厚150；開挖較深的坑中坑部位，采用三、四級放坡+格構(gòu)式錨索（桿）支護(hù)體系。排樁直徑為1m，樁心距為1.8m，樁頂冠梁為1.2m×0.5m。格構(gòu)式預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)的格構(gòu)梁間距為2.5m×2.5m；設(shè)置錨桿2排-3排壓力型錨索，桿芯選用4×Φ15.2mm型鋼絞線。鋼筋網(wǎng)雙層雙向Φ16.0@200×200，混凝土強度為C30。從安全穩(wěn)定方面看，此支護(hù)方案有一定的優(yōu)越性，但從施工工藝、經(jīng)濟效益等方面看，卻過于保守。
根據(jù)該地區(qū)支護(hù)設(shè)計經(jīng)驗和土壓力原位試驗，將原基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計方案優(yōu)化為：開挖較淺且環(huán)境條件允許的部位，采用不同坡率的二級放坡土釘墻，坡率為1：1和1：0.5，面板厚80；對開挖較深的坑中坑部位，采用排樁加錨桿支護(hù)體系，排樁上部能放坡的盡量放坡，對于無放坡空間、環(huán)境條件較為緊張的部位，垂直開挖，并對樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化。第一道錨桿設(shè)于樁頂（冠梁），與樁形成整體，使其傳力路徑更為明確，可有效控制基坑開挖過程中產(chǎn)生的變形。
4.基坑監(jiān)測結(jié)果
為確保施工安全，在基坑開挖過程中進(jìn)行了位移、沉降和內(nèi)力等項目監(jiān)測，作為信息化施工的必要手段，客觀反映了被觀測實體所處的狀態(tài)，為預(yù)測險情、優(yōu)化方案提供依據(jù)。根據(jù)位移監(jiān)測結(jié)果分析可知，基坑整個施工過程一般位移為10mm-20mm，僅P016點最大位移為29.12mm，未達(dá)到警戒值3cm；目前，基坑主體結(jié)構(gòu)已基本完工，未出現(xiàn)異常。說明優(yōu)化后的支護(hù)方案滿足了安全、經(jīng)濟性要求。
四、結(jié)束語
隨著城市軌道交通的大量興建和建設(shè)事故的不斷發(fā)生，地鐵深基坑支護(hù)已逐漸成為巖土工程領(lǐng)域重要的研究課題。近年來隨著城市發(fā)展，地下軌道交通越來越多被采用，受城市空間制約，地鐵“寬、深、大”基坑出現(xiàn)頻繁，基坑施工設(shè)計顯得尤為重要。本文以某火車站基坑工程為例，對基坑支護(hù)設(shè)計與優(yōu)化做一簡要說明，僅供參考。
