時間：2022-08-20 13:09:41
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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12篇土建結構設計論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】鋼筋混凝土，建筑工程，結構設計，優化研究
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
伴隨著我國建筑行業的迅速發展，工程建筑行業日漸成為了我國國民經濟新的經濟增長點，不僅僅在國民經濟的增長中占據著越來越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活質量方面有著巨大的推動作用。隨著鋼筋混凝土建筑結構在建筑行業中的廣泛應用，建筑結構的設計和施工都有了新的標準和要求，在鋼筋混凝土結構的設計施工中，不僅僅要使得結構的平面，立面布置符合相關規則，更要使得建筑結構的各種構件的強度和變形能夠達到相關的標準，同時，要在滿足建筑設計基本目標的基礎上，更加重視建筑結構的抗震設計，提高建筑結構的抗震能力，保證整個建筑結構的質量。
二、鋼筋混凝土建筑結構設計的優化措施
1．做好結構體系的選型設計與優化
由于大開間剪力墻結構體系，可以做到房間不露出梁柱，有效空間大、隔音效果較好，當采用鋼制模板時，墻面和樓板表面平整并且不需要在濕作業的情況下抹灰。另外該結構體系不但用鋼量少，施工周期短、造價低，還具有整體性強、側向剛度大等優點，有利于抗風抗震，所以自九十年代起建筑結構體系基本上都采用大開間現澆鋼筋混凝土剪力墻結構。隨著經濟的發展，為了進一步降低建筑造價，近幾年來部分地區越來越多地采用短肢剪力墻與簡體或一般剪力墻組成的結構體系。這個結構體系也屬于剪力墻結構的一種。它的特點是建筑平面布置更具靈活性，并且又能節省鋼筋和混凝土用量，減輕建筑的總重量，從而降低地基基礎造價。
2．加強混凝土建筑結構的施工設計
為滿足結構承載力的需求，通常在結構設計中柱與梁板選擇不同強度等級的混凝土。施工規范規定柱的施工縫宜留設在梁底標高以下20mm-30mm處，其原則是施工縫宜留在結構受力小且便于施工的位置。施工時，為方便柱身混凝土的下料與振搗，在梁內鋼筋未綁扎之前進行澆注。按施工規范的要求，當梁柱的混凝土強度等級不同時，節點處應按。弱梁強柱”的原則。在實際施工中，施工班組制定合理的節點保證措施，監理人員加強對澆注質量的監管和提高整體結構的抗震性能十分重要。
3．建筑結構的基礎設計方面
在建筑的基礎設計中，要綜合考慮建筑場地的地質情況以及水位、使用功能、上部結構類型、施工條件和相鄰建筑的相互影響，以保證建筑物不會過量沉降或傾斜，而且還能滿足正常使用要求。另外還要注意相鄰地下建筑物及各類地下設施的位置，以保證施工的安全。
4．建筑結構設計的抗震方面
（一）房建結構設計要從建筑的全局出發
全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎上，科學設計每個部分的構件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設計要求，滿足一定的現實需求，同時，通過抗震設計，使得每個構件都可以具有相應的承載力，當地震來襲，每個構件都可以有著一定的次序先后破壞，整體組合構件將會有著更強大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發的能量。增強建筑的整體抗震能力。
（二）要嚴格選擇地基選址
地基選址是進行建筑結構設計的基礎，因此，在房間結構抗震設計中，要科學避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術設備，進行地質勘探，山石水土監測，并取樣論證，科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質穩定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。
（三）采用合理的建筑平立面
建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，通過無數次的實驗表明，簡單、規則、對稱的建筑結構抗震能力強，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結構的破壞，而且，對稱結構容易準確計算其地震反應。
5. 加強對連梁的設計優化
（一）對連梁的剛度進行折減
連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內力往往很大，在連梁遇到外力發生屈服的過程中，主要有幾個表現，比如出現裂縫，連梁的剛度減弱，內力發生重新分布，因此，一般而言，在進行建筑結構設計之前，要對連梁的剛度實施折減，從高規中的相關條款解釋而言，是要對整個混凝土建筑結構的各個環節的剛度和彈性進行比較科學合理的分析，但是，在具體實際的操作過程中，各個部分的構件都需要承擔比較大的彎矩和剪力，并且配筋設計具有很大的難度，因而，在筆者多年的建筑結構設計過程中，可以減少對豎向荷載能力的考慮，而更多的進行適當的開裂設計，將內力轉移到墻體上去，如此，可以更好的實現建筑結構設計的優化。
（二）在設計過程中適當的減少連梁的高度
在進行連梁的設計中，為了達到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以在保證整個建筑功能的基礎上，讓連梁的總體的跨度不斷增加，如此，可以很大程度的讓連梁的整體高度降低，一定程度而言，也使得可以講整個連梁的整體承載能力控制在一定的范圍之內，既可以讓設計得到優化，又可以讓建筑的功能得到正常發揮。
（三）在連梁設計過程中適當增加厚度
在進行連梁設計，在做好各種構件的設計優化的基礎上，可以讓連梁的整體截面的寬度進一步擴大，如此，不僅僅可以讓建筑結構整體的剛度變大，也能夠讓整個地震過程中產生的各種內力作用相對而言變得更大。而且，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。
（四）提高混凝土等級
為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規定個標準，可以合理的提高剪力墻的混泥土的等級，當混泥土的等級得到提升，混泥土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達到控制目標。
三.、結束語
混凝土建筑結構設計是一項專業性極強的工作，必須綜合考慮到多種因素，既要滿足居民的生活生產多種需要，更要從地震防護，防水防滲漏等各種因素對建筑結構做出性能設計，同時，從城市整體的人文自然，交通政治等各方面的因素出發，選擇合理的建筑結構體系，做出科學嚴謹的設計，實現實用價值和美學價值的統一，為整個建筑業的發展和居民生活質量的提高，奠定基礎。
參考文獻：
[1]劉利峰 鋼筋混凝土建筑結構設計優化研究 [期刊論文] 《科技資訊》 -2010年20期
[2]張紅標 建筑結構設計成本優化研究--以深圳高層鋼筋混凝土建筑結構為例 [學位論文] 2011 - 浙江大學：企業管理
[3]張民 鋼筋混凝土框架-剪力墻結構設計的優化研究 [學位論文]2008 - 同濟大學土木工程學院 同濟大學：結構工程
【關鍵詞】建筑主體結構設計要點
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
自改革開放以來，城市化進程高速推進，我國的建筑業有了突飛猛進的發展，全國各地的建筑層出不窮。作為土建工作設計人員，對建筑主體結構設計特點及其結構體系必須有充分的了解，才能在此基礎上做出優良設計，構建技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的建筑。
二、建筑主體結構設計原則
進行建筑主體結構設計時，需要遵循2個原則：
1.鋼筋混凝土建筑主體結構設計，需要密切配合建筑、設備和施工，實現安全適用、經濟合理以及技術先進，新技術、新工藝和新材料應當積極采用。
2.建筑主體結構設計，應當給予結構選型和構造足夠的重視，選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平面、立面布置方案，并注意加強構造連接。抗震設計中，應當著重強調結構整體抗震性能，整個結構需滿足足夠的承載力、剛度和延性。
三．建筑主體結構設計常見的問題分析
1.屋面梁與配筋
（一）屋面梁配筋太少, 結構建模時, 設計人員圖方便, 屋面梁直接拷貝下層梁的尺寸。由于屋面梁荷載較小, 計算結果配筋不多, 這樣屋面梁在溫度變形, 混凝土收縮和受力等作用下因配筋率過低而裂縫寬度較大。
（二）受扭屋面梁缺少必要的腰筋。對于一般的梁, 為了保持鋼筋骨架的剛度, 同時也為了承受溫度和收縮應力及防止梁腹出現過大的裂縫, 一般構造措施為板下梁高大于600 時加設腰筋, 其間距≤300, 然后拉筋勾連(參考圖集: 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖00G101)。對于受扭構件, 混凝土主體結構設計規范“GB50010 — 2002”第 10.2.5 條第二款規定, 其縱向受力鋼筋的間距不應大于 200mm 和梁截面短邊長度。對于設置懸挑檐口的屋面梁, 在主體結構設計中誤等同一般梁,未按受扭構件設計配筋。
2.樓板設計常見問題
板是建筑工程中的主要承重構件, 是它將樓面, 屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上, 樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周, 很容易出現設計質量問題, 有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。
(一) 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符, 導致一個方向配筋過大, 而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足, 致使板出現裂縫。
(二) 板承受線荷載時彎矩計算問題, 在民用建筑中, 常常在樓板上布置一些非承重隔墻，故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后, 進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外, 板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌砌緊頂上部分的樓、屋面板, 這樣會給上部的板增加了一個中間支承點, 使其變為連續板, 支承點上部出現了負彎矩, 而在板的設計中又沒考慮該部分的影響, 致使板頂出現裂縫。
(三) 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩, 由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放, 短跨方向的跨中鋼筋應放在下面, 長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面, 計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小 d ( d 為短向鋼筋的直徑) 。有的設計者為圖省事或對板受力認識不足, 而取兩上方向的有效高度一致進行配筋計算, 致使長跨有效高度偏大, 配筋降低, 使結構構件存在的質量隱患, 甚至出現裂縫的現象。
3.樓層平面剛度
建筑結構的整體計算通常都是使用電算程序進行，而以前常用的程序除極個別考慮樓層平面內可以變形(即彈性樓板)外，人部分都將樓層假設為剛性樓面(即樓板平面內剛度無限人)。筆者認為這種假設不僅是對復雜結構計算進行必要簡化的需要，而當建筑布局及結構布置基本上符合剛性樓板的假設時，其計算結果(結構的變形及構件內力)則基本上能反映結構的真實受力情況，按此設計出來的結構其安全是有保障的，所體現的安全度也是合適的。相反，如果建筑設計缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施而采用樓板變形的計算程序(明知樓板有變形而采用剛性樓板假設的程序進行計算，盡管程序的編程在數學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的人前提都無法“準確”，就不可能指望其結果會“正確”了，據此進行的主體結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現象。
因此，為了使程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不致出現根本性的誤差，設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面。要做到這一點，首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面（比如樓層大開洞、外伸翼塊太長、塊體之間成“縮頸”連接、凹槽缺口太深等）。
其次要從結構布置和配筋構造上給予保證，對于使用功能確實必需的，或者建筑效果十分優越的建筑設計，如果其平面無法完全符合剛性樓板的假定，那么在主體結構設計時可以通過增設連系梁（板）、洞口邊加設暗梁邊梁、提高連系梁（板）或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法，盡量滿足剛性樓板的基本假設，或者彌補由于不是絕對的剛性樓板假定而產生的計算“誤差”。總之，在建筑及主體結構設計上應有意識地考慮剛性樓板，再用這種假設的程序進行計算，這樣計算結果會較可信，設計出的結構的安全度也更有保障。
4．砌體結構
（一）房屋四角與其余部位構造柱一樣配筋。建筑抗震設計規范“GB50011-2001”第7.3.2 條第一款規定, 房屋四角構造柱可適當加大截面及配筋。有的設計不分部位一樣設置, 構造柱對提高墻體受剪承載力有限, 但對墻體的約束和防止墻體開裂后磚的散落有明顯的作用, 房屋外墻四角是容易損壞的部位, 其構造柱的設計一般應加強, 而其余部位的構造如同外墻四角一樣設計, 其作用不能充分發揮,結果造成浪費。
（二）構造柱截面設計時未考慮相連的小墻垛。雖然小墻垛通過拉接筋與構造柱相連接, 但是實際上這部分小墻體很難發揮有效作用, 并且施工也不方便, 所以設計時應該把兩者合二為一。
（三）錯層房間周圍的構造柱未加強設計。錯層部位的橫墻與外縱橫的交接處是容易損壞的地方, 應加強構造措施。
四．結束語
綜上所述，作為土建工作設計人員，需要對建筑主體結構設計要點和原則有充分的了解，同時需要掌握建筑主體結構設計存在的一些問題，在此基礎上才能根據實際情況，做出合理而優良的建筑主體設計，構造技術先進、經濟合理、安全適用的高層建筑。因此，在今后的建筑主體結構設計中，應該不斷加強對建筑主體結構設計的研究，提高主體建筑結構設計的水平。
參考文獻：
[1]楊顏志 土體-復雜結構耦合系統地震響應數值模擬方法及應用上海交通大學2012-02-01博士
[2]續曉春; 李靖頡; 邢鉑 高層建筑主體結構現澆混凝土模板體系的合理選擇太原工業大學學報1997-12-30期刊
[3]安志宏 高層建筑結構設計不規則性的研究與應用吉林大學2004-10-01碩士
[4]李社生 空曠建筑主體結構與屋面網架協同工作的設計探討蘭州石化職業技術學院學報2003-09-15期刊
會議收到論文報告58篇并印發了文集，有140人參加會議，在第一天的大會和第二天的分組會上分別有17位和26位專家作了報告，另外還安排了半天時間進行自由發言和討論。會議氣氛熱烈，取得了預期的效果，不同觀點之間也進行了較為充分的交流。
鑒于這一會議的論壇性質，以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納，提交與會專家考慮并審議。
一、土建結構工程的安全性
結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用（維護、檢測）有關，而這些又與土建工程法規和技術標準（規范、規程、條例等）的合理設置及運用相關聯。
1．我國結構設計規范的安全設置水準
對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結構的設計規范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規范低得多。
1.1構件承載能力的安全設置水準
與結構構件安全水準關系最大的二個因素是：1）規范規定結構需要承受多大的荷載（荷載標準值），比如同樣是辦公樓，我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現已確定在新的規范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2)規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。這些用量值表示的系數體現了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度，在安全系數設計方法(如我國的公路橋涵結構設計規范)中稱為安全系數，體現了安全儲備的需要；而在可靠度設計方法(如我國的建筑結構設計規范)中稱為分項系數，體現了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數或分項系數越大，表明安全度越高。我國建筑結構設計規范規定活荷載與恒載（如結構自重）的分項系數分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和1.4；這樣根據我國規范設計辦公樓時，所依據的樓層設計荷載（荷載標準值與荷載分項系數的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設施等活載）和85%（對結構自重等恒載），而設計時據以確定構件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數有關）卻要比英美規范高出的10~15%，二者都使構件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規范在某些方面比英美還要保守些。一些發展中國家的結構設計多根據發達國家的規范，就如我國解放前和建國初期的結構設計方法參照美國規范一樣。至于中國的香港和臺灣，至今仍分別以英國和參考美國規范為依據。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標準值上，與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同，比如鋼結構的差距可能相對小些。
公路橋梁結構的情況也與房屋建筑結構類似，除車載標準外，荷載分項安全系數（我國規范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數均規定較低。
盡管我國設計規范所設定的安全貯備較低，但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的，這里的問題主要在于設計墨守陳規，在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創新。
1.2結構的整體牢固性
除了結構構件要有足夠承載能力外，結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現某處的局部破壞不至于導致大范圍連續破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當地房屋結構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發生故意破壞的惡性爆炸事件，一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞，竟導致整棟樓的連續倒塌，也是房屋設計牢固性不足的表現。
1.3結構的耐久安全性
我國土建結構的設計與施工規范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。
2．調整結構安全設置水準的不同見解
我國結構設計規范的安全設置水準較低，與我國建國后長期處于短缺經濟和計劃體制的歷史條件有關。但是，能夠對土建結構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產與生活需求，而且業已歷經了較長時間的考驗，這是國內土建科技人員經過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲備較低，抵御意外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內發生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現在提出要重新審視結構的安全設置水準，主要是基于客觀形勢的變化，是由于我們現在從事的基礎設施建設要為今后的現代化奠定基礎，要滿足今后幾十年、上百年內人們生產生活水平發展的需要，有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經濟條件下具備商品屬性的需要。國內近幾年來已對建筑結構安全度的設置水準組織過幾次討論，在如何調整的問題上存在較大的意見分歧，這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解：
1）認為我國現行規范的安全設置水準是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這種經驗。我國取得的這一成功經驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標準走；安全度高了是浪費，除個別需調整外，總體上不必變動。
2）認為我國規范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規范有關規定，即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正常”條件下，據此建成的上百億平米的建筑物絕大多數至今仍在安全使用，表明這些規范規定的水準仍然適用；但是理想的“三正常”很難做到，同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續發展和提高耐久性的需要，在物質供應條件業已改善的市場經濟條件下，結構的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度，因為我國目前尚屬發展中國家。
3）認為我國規范的安全設置水準應該大體與國際水準接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經濟發展和生活水平不斷提高，土建工程特別是重大基礎設施工程出現事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重，而為了提高工程安全程度所需要的經費投入在整個工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現在已愈來愈低，材料供應也十分充裕。過去的低安全水準只是適應了以往短缺型計劃經濟年代的需要，但決不是沒有風險，如果規范的安全水準較高，曾經發生過的有些安全事故本來是可以避免的，而規范的這一缺陷在一定程度上為“三正常”的提法所掩蓋。在建的工程要為將來的現代化社會服務，安全性上一定要有高標準。低的安全質量標準在參與將來的國際競爭中也難以被承認，即使結構設計的安全設置水準能夠提高到與發達國家一樣，由于我們的施工質量總體較差，結構的安全性依然會有差距。
3、結構設計規范的概率可靠度設計方法
自1984年國家建委和國家建設部頒布了建筑結構設計統一標準以來，我國的建筑結構設計規范已從80年代末期起拋棄了傳統的多安全系數設計方法，從而統一采用以概率理論為基礎的可靠度設計方法；其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結構設計規范也正在或計劃作這樣的轉變。我國規范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經過國內科技人員努力后得以實施的。將可靠度設計方法用于結構設計規范，在國際學術界內通常被看成是一種發展趨勢，但在工程內界則存在不同看法。盡管有了ISO2394，國外卻鮮有重要或著名的結構設計規范已直接采用了可靠度設計方法，至今仍采用多安全系數設計方法或稱荷載抗力系數法。在我國，對于建筑結構設計規范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業的各種結構設計規范都用可靠度方法統一起來的做法，雖然工程設計界頗有微詞，但學術界持贊成和肯定者是主流，不過仍不時有人對可靠度方法用于設計規范的適用性提出質疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規范可靠度方法的意見分歧。
對我國規范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步，可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數更清晰、更科學、更合理，當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷，有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為，結構設計規范所面向的是類型多樣的復雜群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜，并不是“從統計數學觀點出發的概率定義”所能科學描述或處理；規范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結構設計的安全性帶來明顯實效，反而造成了安全概念上的某些混亂；對工程技術人員來說，結構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系數那樣從安全儲備出發的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現行設計規范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他們認為半概率的多安全系數方法更適用于規范，也不排斥可靠度分析的結果可以作為一種參考，在綜合判斷安全系數的合理取值時予以考慮。
二、土建結構工程的耐久性
土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性，而且更多地體現在適用性上。
1、土建結構工程的耐久性現狀
大多數土建結構由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題，并非我國所特有，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。
長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期，發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內就出現劣化；據1998年美國土木工程學會的一份材料估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內基礎設施工程存在的問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無，而現在聯邦政府每年為此的撥款只有50～60億美元。另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環境下橋梁的1/4。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經費并積極采取應對措施，如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融損害，鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40，橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求，對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25，與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內按這種標準設計的一座大橋，建成后僅8年，由于鹽凍侵蝕，現已不得不部分拆除重建。
我國建設部于80年代的一項調查表明，國內大多數工業建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修。京津地區的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十幾年后就出現問題，有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區一條高等級公路只經過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料，密實度和抗滲性差，不耐地下水與機車廢氣侵蝕，開裂與滲漏嚴重；對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調查表明，漏水的占50.4%，其中1/3滲漏嚴重，并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電，影響正常運行，而1999年頒布的鐵路隧道設計規范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當的對策，如適當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。
耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內的大量慘痛教訓，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結構在浪濺區仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4cm厚的保護層厚度。
有專家估計，我國“大干”基礎設施工程建設的還可延續20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的，這個可能不用很久就將到來，其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資。
使混凝土結構的耐久性問題進一步加劇的原因有：
1)由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準，導致水泥工業對水泥強度的不適當追求，使水泥細度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規定的最高值，如果強度超過了也被認為不合格，這種要求還有利于水泥產品質量的均勻性。
2)工程施工單位不適當地加快施工進度，尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養護期加以保證，早產有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工期的在國外要被罰款，因為意味著工程質量有遭到損害的可能。
3)環境的不斷惡化，如廢氣、酸雨，我國的酸雨面積已超過國土的30%。
當前迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例，修訂補充現行規范中對結構耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎設施工程的設計工作壽命，在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走，很重要的一個原因是工程設計施工技術人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據。更為嚴重的是現行規范中的有些條文，本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術手段，國外有的規范甚至規定在橋梁等混凝土結構中必須加入粉煤灰等摻合料，而我國的鐵路混凝土橋隧施工規范仍在明文禁止使用。此外，工程技術界還存在長期形成的一些過時的看法，對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑，而引氣本應作為改善混凝土耐久性和工作性的常規手段；又如，希望加大水泥用量來保證混凝土強度，而盡可能低的水泥用量本應是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。
在修訂規范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的港工混凝土結構防腐蝕技術規范已為其它土建工程行業起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內外已有的資料和經驗，盡快編寫出相應的設計施工技術文件以應急需，另一方面則要安排系統的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一，而我國在這一方面相當落后。混凝土的耐久性研究離不開原材料和環境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果的。
重視混凝土結構的耐久性也是可持續發展的需要。生產混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，水泥生產排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5～1/6，而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現在每年生產5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業廢料)用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年。考慮到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。
2．土建結構工程使用階段的正常檢測與維護
結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范，但沒有如何使用的規范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜賓的南門大橋發生橋面坍落事故，就是因為橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發生銹蝕，如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強制規定必須定期檢測；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對較差，質量控制與質量保證制度不夠健全，規范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量，雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定，但是這種要求執行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度，還應以預防為主，通過例行檢測及時發現問題。
現在國內有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評估，更有許多工程發生病害需要診斷和加固，各地已涌現了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍，并有蓬勃發展成為一種新興行業的趨勢。出現問題和病害以后再來治理固然重要，但是我們應該更加強調預防。對于在役土建工程的檢測和評估，要建立相應的法規和標準，要有從業人員的注冊和從業機構的資質認證制度，在管理體制上予以規范。
從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看，需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用，不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能，而且經濟上算總賬會很不合算。在發達國家，由于新建工程少，用于維修的費用往往更為主要，英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍，1980年的維修費占當年土建費用總支出的2/3。我國雖是發展中國家，現在正大興土木，可是過去建成的大量工程已經或過早老化。國內40％公路橋梁的橋齡已大于25年，加上進入90年代以后交通量猛增，超載嚴重，以往的設計標準又低，路、橋的維修問題十分突出。由于養護維修費用得不到保證，造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上，希望有關部門能加大已建工程維修的費用。
為加速路橋等公共工程建設，國家現在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規，就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經營時的良好功能，對于設計工作壽命為100年的橋梁，至少還可正常使用70年，而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。
三、技術規范的作用與管理
這次科技論壇對于土建結構工程技術規范的定位、作用與管理也進行了討論并提出了一些看法。
長期以來，受計劃經濟體制的影響，我們往往視技術規范為法，將規范的具體規定和要求等同于法律條文來對待。技術規范或規程，與各種技術條例、技術要求、工法、指南等技術文件一樣都是技術標準，本身不具有法律作用，只當工程各方（業主、設計、施工企業）認同作為設計與施工的依據并在契約的基礎上，才能作為法律仲裁的依據。將技術問題法制化并強制執行，不利于技術進步和創造性的發揮，反而容易成為推卸責任的借口。當然，政府部門從國家和公眾的整體利益出發，需要在安全、環保等重大原則上對土建工程的設計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應的法規，但法規一般并不需要提供如何達到這些要求的具體技術途徑和方法，后者是技術標準的任務。政府也可以原則認可或批準某些重要的技術規范或其中某些內容使用。
土建工程有著強烈的個性，需要工程技術人員針對具體特點去解決設計與施工問題。所以規范作為技術標準宜強調其指導性而不是強制性。如果規范條文看作為一般意義上的法律條文，就有可能束縛設計施工人員的主動創造性并阻礙新技術的應用。。我國土建工程在結構設計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術上的創新，這與以往過分強調規范的法律地位從而形成所謂“結構設計就是規范加計算”的傾向不無關聯。我國的技術規范在編寫風格上也有模仿法律的傾向，極少提及使用者需要注意規范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設計施工中要取代規范中已經落后過時甚至有害的技術規定，則無異于違法行為。相反，只要墨守規范，即使出了事故，就可不負法律責任。這樣就在客觀上降低了對工程技術人員的業務技能要求與職責要求，不利于提高我國建筑企業和從業人員的素質以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負面影響并杜絕鉆規范條文的空子進行偷工減料，應有必要建立這樣的共識并作出規定，即遵守了規范條文并不意味著就可免除法律責任。國外有些規范就是這樣規定的。
企圖不斷加強技術規范的強制性來解決屢禁不止的工程事故，不是解決問題的有效途徑。現在，有關主管部門將建筑結構設計規范中的部分條文抽出來，明確列為強制性條文，同時規定各個設計單位完成的設計，須通過有關部門或其授權委任的其他企事業設計單位的審查，而審查的主要內容就在于對照規范強制性條文的要求，其任務已類似于執法；這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因，主要在于管理不善，特別是管理環節上的腐敗；其次是施工操作人員素質低，又難以短期解決；過分強調規范的地位與作用，未能建立與規范配套的完整標準體系，比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術文件，可以用來指導和規范設計與施工的各個具體環節，也有一定的關系。從設計角度看，出現事故主要不是由于沒有按照規范強制性條文的規定，而是方案性的錯誤或忽略主要的設計條件；也有一些工程則因過去的設計標準過低，耐久性不足，在使用過程中又缺乏應有的例行檢測而導致失效。其實，要做到設計規范強制條文的要求最為容易，為此請專業人士審查似無必要。重要的工程設計應規定請專業單位全面審核，其要點也應在結構方案、構造方法與計算分析的原則上。從結構設計的國家規范中抽出的強制性條文不免支離破碎，個別條文的規定也不一定適合某些地區和某些工程的具體特點，反而造成麻煩。
我國幅員廣闊，各地經濟發展很不平衡，技術力量懸殊，環境條件各異，客觀上要求規范能給設計人員更多靈活性，少一些強制性，這樣才能更好地在規范的指導下，根據工程的特點和具體條件去解決問題。總之，在規范標準上，要擺脫計劃經濟年代遺留下來的過分強求統一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規范，在工程的安全性和耐久性標準上，可有不同的設置水準。比如上海、北京、廣州這些大城市應該高些，在抗震防災要求上，更應區別對待。全國性的規范訂得愈詳細，其適用性可能變得愈差，造成的混亂也可能愈多；特別象巖土工程那樣的規范更是如此。
技術標準中的強制性越多，也意味著政府有關部門在具體技術問題上需要承擔的責任越重，而這些本來不該是政府部門的職責。規范中的要求是最低要求，在安全設置水準上，政府需要干預的也應是保證公眾安全的最低要求。對于土建結構的抗震設計，政府有關部門至今仍規定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設防標準(建抗586號文件)。事實上，如將商品房的抗震設防烈度提高1度，抗震能力可提高約1倍，而增加的房屋造價相當有限，在眾多城市中可能僅及居民用于室內裝修費用的幾分之一。政府的這一規定無異于限制居民只能購置抗震安全質量標準最低的房屋，如果發生地震造成損害，有關部門如何解釋？
規范等技術標準的管理體制亟待改善。建國以來，由政府部門負責統管并指定有關企事業單位分別承擔每本規范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應當前的形勢，有些在經費和人力上得不到保證，平時基本上沒有專門人員去搜集了解規范使用中的問題并及時修改補充規范條文；面對新的結構型式、新的材料和新的工藝，規范的過時條文不但成為推廣新技術的阻力，而且有被誤用或盲目套用而造成工程質量安全事故。
發達國家有關土建結構工程的規范及與之配套的各類技術標準多由行業協會或專業學會編制及管理，規范的翻新周期短，不象我們要長達10年以上。我國的學會與協會重復設置，分工不明，并且至今還依附于某一政府部門，基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用，距離獨立和富有活力的健全機構還差的很遠，如何發揮這些機構在技術標準編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入，整頓合并有關的學會、協會，加強其職能，并逐漸成為技術標準編制管理的主體。
四、準備提交政府有關部門考慮的建議
為了改善我國土建結構工程的安全性與耐久性，這次論壇中提出了以下建議供政府有關部門考慮，：
1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎設施工程的混凝土結構耐久性，已是當前亟待采取措施應對的重大問題。否則，一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證，我國的現代化建設和國民經濟會蒙受巨大損失，并將給生產和公眾生活帶來長期困擾。
建議國家建設部、交通部、鐵道部主管土建工程設計標準的部門，能對工程的耐久性要求作重點審查，明確土建工程的設計應有最低使用壽命的要求，重要工程的設計文件中應有正常使用壽命和耐久性設計的獨立章節與論證；
建議國家自然科學基金委員會能在今后一段時期內對混凝土工程耐久性的基礎理論研究給予重點支持；
建議國家安全生產監督管理局為在近期內編訂有關法規標準給以立項資助；
建議中國工程院土木水利建筑學部在其咨詢研究項目中，聯絡國內有關專家，促進土建結構耐久性設計指導性技術條例的編制。
2、土建工程使用過程中的安全性，應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程，我國尚無必須進行安全檢測的法規。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命和投資效益。
建議對橋、隧等重要公共基礎設施和公共建筑物，在其使用期內實施強制性的定期安全檢測。為此，需要制定法規，編制相應的技術標準；對于土建結構工程的檢測與評估，需要建立從業人員的注冊制度和從業機構的資質認證與監管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業。
建議政府有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上，根據需要，加大工程維修費的比例。
3、完善技術標準體系與管理體制，發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用；逐步淡化技術規范條文的強制性質；鼓勵編制地方性規范(標準)和企業標準，適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異，并鼓勵科技創新和技術進步。
摘要:建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例，結構設計優化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則，精心設計，應用現代化科技手段，選擇合理的建筑結構設計方案，實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。
1建筑結構設計優化方法的應用及實踐價值
1.1 結構設計優化方法的應用結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括:基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內容，并應在滿足設計規范和使用要求的前提下，結合具體工程的實際情況，圍繞其綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。
1.2 結構設計優化方法的實踐價值筆者認為，在滿足建筑結構長遠效益的前提下，應盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度和合理性。與傳統設計相比，采用設計優化技術可以使建筑工程造價降低5%～30%。優化技術的實現，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調，并具有建筑規范所規定的安全度。同時，它還可為建筑整體性方案設計進行合理的決策，優化技術是實現建筑設計的“適用、安全和經濟”目標的有效途徑。
2民用建筑結構設計與經濟性的關系
2.1 結構設計與用地的關系多層或高層住宅建筑中，總建筑面積是各層建筑面積的總和，層數越多，單位建筑面積所分攤的房屋占地面積就越少。但隨著建筑層數的增加，房屋的總高度也增加，房屋之間的間距也必須增大。因此，用地的節約量并不隨建筑層數的增加而按同一比例遞增。
2.2 結構設計與造價的關系建筑層數對單位建筑面積造價有直接影響，但影響程度對各分部結構卻是不同的。屋蓋部分，不管層數多少，都共用一個屋蓋，并不因層數增加而使屋蓋的投資增加。因此，屋蓋部分的單位面積造價隨層數增加而明顯下降。基礎部分，各層共用基礎，隨著層數增加，基礎結構的荷載加大，必須加大基礎的承載力，雖然基礎部分的單位面積造價隨層數增加而有所降低，但不如屋蓋那樣顯著。承重結構，如墻、柱、梁等，隨層數增加而要增強承載能力和抗震能力，這些分部結構的單位建筑造價將有所提高。
2.3 高層住宅結構設計與經濟性的關系住宅的層高直接影響住宅的造價，因為層高增加，墻體面積和柱體積增加，并增加結構的自重，會增加基礎和柱的承載力，并使水衛和電氣的管線加長。降低層高，可節省材料、節約能源，有利于抗震，節省造價。同時，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節約用地的效果。
在相同建筑面積時，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長系數也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長系數越小，外墻砌體、基礎、內外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價會降低。考慮到住宅的使用功能和方便性，通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。
3結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用
3.1 直覺優化(概念設計優化)技術與建筑結構設計對于同一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計;確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的:建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3.2 概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或將破壞程度降至最低。因此，分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段;延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞;多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
4結語
建筑是凝固的藝術，建筑師總是希望通過建筑物表達自己的設計意圖，力求藝術性和實用性的完美結合。結構師在保證安全性的前提下，當然應該敢于挑戰新的結構形式，使建筑師的意圖得以實現。在建筑結構設計的過程中，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規則，對稱，盡量縮小質量中心和剛度中心的差異;使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構件上下貫通;能不使用轉換層的就應避免使用，以減小結構分析和設計上的困難，另外也不經濟，還容易造成應力集中;豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會出現嚴重的應力集中現象，這對結構抵抗水平動力荷載是十分不利的。
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［論文摘要］文章分析高層建筑結構的六個特點，并介紹目前國內高層建筑的四大結構體系：框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構。
我國改革開放以來，建筑業有了突飛猛進的發展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進程加速發展，全國各地的高層建筑不斷涌現，作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系，只有這樣才能使設計達到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的基本原則。
一、高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業在各專業中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：
（一）水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
（二）側移成為控指標
與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。
另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：
1.因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。
4.使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。
（三）抗震設計要求更高
有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數，這在軟弱土層有突出的經濟效益。
地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結構上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構件產生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。
（五）軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁中間支座沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。
（六）概念設計與理論計算同樣重要
抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數倍之多，尤其是當結構進入彈塑性階段之后，會出現構件局部開裂甚至破壞，這時結構已很難用常規的計算原理去進行分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。
二、高層建筑的結構體系
（一）高層建筑結構設計原則
1.鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。
2.高層建筑結構設計應重視結構選型和構造，擇優選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平、立面布置方案，并注意加強構造連接。在抗震設計中，應保證結構整體抗震性能，使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。
（二）高層建筑結構體系及適用范圍
目前國內的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有：框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。
1.框架結構體系。框架結構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架，它是主要承重結構，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個空間結構體系，它是高層建筑中常用的結構形式之一。
框架結構體系優點是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結構自重輕，計算理論也比較成熟，在一定高度范圍內造價較低。
框架結構的缺點是：框架結構本身柔性較大，抗側力能力較差，在風荷載作用下會產生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結構構件破壞比較嚴重。
框架結構的適用范圍：框架結構的合理層數一般是6到15層，最經濟的層數是10層左右。由于框架結構能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫院、旅館、學校及多層工業廠房和倉庫中。
2.剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度，在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度，墻體同時也作為維護及房間分格構件。剪力墻結構中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結構表現了良好的抗震性能，震害較少發生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結構可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。
剪力墻結構墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結構。
在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產生很大內力及塑性變形，因此，在地震區不允許采用這種框支剪力墻結構。
3.框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結構，這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4.筒體結構體系。隨著建筑層數、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系，往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有：
（1）框架—筒體結構。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結構受力特點類似框架—剪力墻結構，目前南寧市的地王大廈也用這種結構。
（2）筒中筒結構。筒中筒結構由內、外兩個筒體組合而成，內筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風和抗震性能。目前國內最高的鋼筋混凝土結構如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結構。
（3）成束筒結構。在平面內設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結構多用于平面形狀復雜的建筑中。
（4）巨型結構體系。巨型結構是由若干個巨柱（通常由電梯井或大面積實體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個樓層設一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結構，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結構上去。這種結構的二級結構梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。
除以上介紹的幾種結構體系外，還有其他一些結構形式，也可應用，如薄殼、懸索、膜結構、網架等，不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結構。
［參考文獻］
［1］GB50011－2001建筑抗震設計規范.
［2］GB50010－2002混凝土結構設計規范.
關鍵詞：混凝土框架；連續性倒塌；拆除構件法；加固措施；數值模擬
中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：
1． 引言
結構的連續倒塌是由偶然荷載造成結構的局部破壞，進而引發連鎖反應導致破壞向結構的其它部分擴散，最終使結構主體喪失承載能力，造成大范圍坍塌。近年來，由于火災、地質災害、恐怖襲擊、燃氣爆炸等引發的連續倒塌正對人們的生命、財產安全造成巨大的威脅，并產生嚴重的社會影響。因而抗連續倒塌問題已日益受到公眾的關注和研究者的重視，并成為近年來結構領域的熱點問題。
國際上，對結構的連續倒塌問題已進行了四十多年的研究，從1968年英國Ronan Point公寓樓倒塌事件開始，此后的十余年中，出現了很多連續倒塌領域的權威論文。1995年美國的俄克拉荷馬市爆炸事件之后，很多工作者針對該事件中建筑物的破壞撰寫了一些關于倒塌破壞和連續性的調查研究論文。其中有很多文章指出了未來設計規范中需要考慮的設計推薦標準。自2001年美國9•11事件后，土木工程界對建筑結構連續倒塌的關注程度居于最高水平。[1]
目前，一些國外的規范中均有改善結構抗連續倒塌能力的相關規定。英國是最早對建筑結構進行抗連續倒塌設計的國家之一。為了防止結構發生連續倒塌，英國設計規范
BS8110[2]提出了三個準則:首先控制事件的發生，也就是消除或減少偶然事件的發生;其次保證結構具備一定的連續性和冗余度;此外對關鍵構件要明確考慮偶然作用的影響。歐洲的Eurocode1[3]規定，結構必須具有足夠的強度以抵御可預測或不可預測的意外荷載，規范中分兩個方面進行抗連續倒塌設計，一方面基于具體的意外事件，另一方面獨立于意外事件，該設計的目的在于控制意外事件造成的局部破壞。該規范采用了拉結強度法、拆除構件法和關鍵構件法三種方法。美國混凝土協會編制的ACI318-02中要求，構件的配筋和構件的連接構造應有效的保證結構構件之間的拉結連接，改善結構的整體性。美國公共事務管理局編制的《聯邦政府辦公樓以及大型現代建筑連續倒塌分析和設計指南》（GSA2003）[4]和美國國防部編制的《建筑抗連續倒塌設計》修訂版（DOD2009）[5]詳細的闡述了結構抗連續倒塌的設計方法及流程。而我國現行的規范中尚未規定詳細的抗連續倒塌設計方法。
建筑結構的抗連續倒塌研究的常用方法有數值模擬和試驗研究。湖南大學易偉建等對縮尺的四層鋼筋混凝土框架結構進行了連續倒塌破壞試驗，用于驗證數值模擬分析結果的可靠性[6]，因此數值模擬仍是研究結構抗連續倒塌的重要方法。美國波士頓東北大學的Sasani等人運用SAP2000預測分析了一棟10層鋼筋混凝土建筑在首層一根外柱爆炸后（突然拆除）和一棟6層鋼筋混凝土填充墻結構同時拆除兩根毗鄰外柱（一根為角柱）后結構的響應。與試驗數據的比較表明軟件在預測拆除柱上方節點的最終位移上非常精確[7]。現有國外規范中提高結構的抗連續倒塌的設計方法主要可以歸納為四種：概念設計法、拉結強度法、拆除構件法和局部加強法。
本文參照DOD2009提供的設計流程，采用拆除構件法對一棟4層鋼筋混凝土結構進行了抗連續倒塌分析。
2． 美國關于建筑抗連續倒塌設計有關要求
在抗連續倒塌總向導中，GSA2003 要求鋼筋混凝土結構具有較好的多余約束性能、連接性能、延性和較強的抗反向荷載和抗剪切破壞能力。基于設計效率和實用性，GSA推薦設計過程中采用靜力線彈性計算方法。在對鋼筋混凝土結構的抗連續倒塌設計中， DOD2009采用多重荷載路徑設計方法，它要求“拿掉”一個豎向承力構件后的模型具有足夠的跨越能力，不允許任何構件發生完全失效破壞。
首先按照DOD2009規范施加荷載，荷載組合為
1.2DL+0.5LL+0.2WL （1）
其中DL為恒荷載；LL為活荷載；WL為風荷載。
線性靜力分析時，在拆除承重柱上部相鄰開間施加2（DL+0.5LL）的等效靜力荷載，其它部位施加（DL+0.5LL）的荷載。
構件的失效準則采用通用的性能指標DCR（Demand capacity Ratio）評估構件塑性能力的大小與分布，即
DCR=QUD/QCE
其中，QUD指按照線性靜力分析所得構件的作用力（彎矩、軸力、剪力或組合內力），QCE指實際構件或節點所能承受的極限承載力（彎矩、軸力、剪力或組合內力）。此時材料強度取其標準值并乘以1.25的增大系數。
根據DOD2009準則構件應滿足DCR≤1.0。如果一個構件的連接或者構件兩端的彎矩DCR值都超標，包括梁跨在內，產生三鉸失效機制，也認為構件失效。經過DCR判斷后如果有構件發生破壞，將破壞構件從原計算模型中去掉，形成新的計算模型，重新計算模型的DCR值，直到沒有新的破壞為止。然后將結構的破壞范圍與允許的破壞范圍進行比較，確定其是否滿足抗倒塌設計要求。
3． 我國現行規范的框架結構設計及連續倒塌設能力分析
3.1 模型的建立
本文建筑模型為4層鋼筋混凝土框架結構。按照我國現行混凝土結構設計規范[8]的設計要求，建立該建筑物的結構PKPM模型，并計算得到配筋結果，在此基礎上采用SAP2000軟件建立倒塌模型。
圖1 結構平面
建筑物各層層高3.9m，柱網布置如圖一所示。框架結構梁、板、柱均為現澆，混凝土等級C30。縱向受力鋼筋選用HRB400，箍筋選用HPB235。建筑場地類別為Ⅰ類，設防烈度為8度。樓面恒荷載由樓板自重和樓面附加均布恒荷載組成，樓面恒荷載為3.5kN/m2，活荷載為2.0kN/m2，屋面恒荷載為5.0KN/m2活荷載為0.5KN/m2。首層和標準層除樓道外均布置隔墻，荷載為6KN/m，屋面女兒墻荷載為3KN/m。基本風壓Wo=0.45 KN/m2。[9]對應的各層梁極限承載力見表1。
表1 梁的極限承載力
將按照PKPM軟件給出的配筋結果建立的框架模型作為原始結構，在SAP2000中建立分析模型。對該模型遵循DOD2009中的拆除構件法則，依次拆除某些豎向構件，并進行線性靜力分析。對照我國現行規范，評價該結構的抗連續倒塌能力。
3.2 抗連續倒塌分析
【關鍵詞】水利水電工程 水電施工機電安裝 安裝問題 問題分析 機電問題
中圖分類號： TV 文獻標識碼： A 文章編號：
一．引言。
隨著我國經濟的快速發展，水利水電工程作為經濟發展的動力支柱，其建設規模和建設數量正在不斷擴大。相對于的在水利水電工程施工過程中，機電安裝工程也經歷了從少到多，從慢到快，從小到大的發展過程。面臨越來越大的建設規模，單機容量日益增大，機組的數量也所有增加，這就對機電安裝提出了挑戰，增加了安裝的難度。目前，在水利水電施工中，機電安裝還存在許多啊問題，既影響了工程的質量，同時也影響了水利水電工程的經濟效益。
二. 水利水電工程施工的特點。
1.施工過程受環境影響較大。
在水利水電工程施工過程中，經常是在河流上進行，施工中受河流的地形、地質、氣象和水文都周邊環境的影響較大，在施工進度控制管理中，圍堰填筑、施工導流和基坑排水都是主要控制因素。
2.施工組織困難。
絕大多數的水利水電工程，都處于交通條件不是很發達的偏遠地區，在工程施工過程中，材料及機械設備的運輸難度加大，不僅僅是運輸成本有所增加，也增加了設備的運輸風險，加大了施工的組織管理難度。
3.環境苛刻，要求嚴格。
水利水電工程的建設規模都較大，施工涉及的工種較多，工程量巨大，施工的強度較高，周圍的環境干擾較為嚴重，施工過程中需要進行反復的論證和進行優選，才能保證施工質量，而對工程的質量要求通常都較高。
4.施工過程中操作類型較多且復雜。
水利水電工程在施工過程中，需要進行隧洞開挖、石方爆破、高空作業和水下作業、水上作業等，作業類型較多，作業工序較為復雜，施工存在一定的難度。
三.水利水電工程施工中機電安裝工程的特點。
1.安裝工程組織難度大，技術要求高。
水利水電工程在安裝過程中，經常涉及到大量的超級超限部件需要在施工工地上進行焊接、組裝，而對于水利水電工程的特殊性質來講，通常都不會存在較為平整的大片施工工地，機電設備安裝前組裝作業的基本要求很難滿足，同時由于場地的交叉使用和多臺安裝機組的平行流水作業，存在一定的矛盾和沖突，對土建施工造成影響，加大了安裝工程的組織和管理難度，相應的提高了安裝的技術要求。
2.安裝強度高，設備要求精度高。
在水利水電工程施工中，建設規模不斷擴大，需要安裝的機組臺數也逐漸增多，導致機組安裝強度越來越高。同時，水利水電工程的機電設備對安裝的精度要求較高，以水輪發電機組安裝為例，其安裝誤差范圍通常都是采用1/100mm來進行控制，部分工程中誤差要求甚至更小，這就要求具備高超的安裝技術，追求安裝“零”誤差。
3.安裝工藝復雜，交叉作業較多。
水利水電工程機電安裝時，受制于工程運輸條件的約束，許多發電機組的部件都無法在制造廠完成加工和組裝后，運輸到工地進行安裝，而是需要將零散的部件運輸到施工現場后，在現場進行組裝，導致原本就不寬敞的施工工地上堆放了大量的待組裝零件，同施工現場其他工程施工造成作業交叉，加大了安裝的復雜程度，增加了安裝工作量。
四.水利水電工程施工中機電安裝容易出現的問題及防治措施。
1.安裝施工過程中容易出現的問題。
（1）設備的基礎尺寸、位置和標高出現偏差。
設備的基礎尺寸、位置和標高出現偏差，出現此類問題絕大多數原因都是由于施工圖紙標注的尺寸和機電安裝時的尺寸存在偏差導致的，例如在土建施工圖紙上所標注的機組標高和水利機械圖紙上所標注的標高不完全相同，在土建施工圖紙上未考慮墊鐵厚度因素，對設備進行繃重梁配筋布置時，就缺失對墊鐵高度的計算，導致在機組進行安裝就位時，無法按照設計的高程進行安裝，而只好采取去除基礎表面的混凝土，降低高度，或是放棄使用可以調節的墊鐵，來保證機組的安裝高程。
（2）安裝前預留的孔洞存在位置偏差和尺寸誤差。
機電設備安裝前，在進行基礎混凝土澆筑時，由于支撐模板的材質較差，導致在振搗時因為擠壓而使模板變形，從而導致混凝土凝結后，出現預留的孔洞位置和尺寸與設計的標準存在誤差，另外，土建工程施工時，對孔洞的定位時，參照的基準線不準確，也對導致孔洞的偏差。
（3）遺漏預留的電纜孔洞、電纜溝轉彎位置的空間不夠。
在泵站工程中，機電設備的結構較為復雜，電纜的數量較多且走向非常復雜，由于土建工程施工時，極容易遺漏預留的電纜孔洞，在進行電纜轉向操作時，沒有電纜轉向的空間，另外由于工程設計的原因，導致電纜轉彎半徑太小，無法滿足電纜轉向的要求。
2.防治質量問題的相關措施。
1.做好安裝工程施工前的準備工作。
在水利水電工程施工過程中，工程項目的施工圖設計階段時，要由具有機電安裝專業知識的設計人員對土建結構設計、機電安裝工程等提出自己的技術要求，如：穿墻管道預埋、電氣設備和線路的固定件預埋、主機組地腳螺栓的孔洞預留、電纜孔洞預留、通風設備構件預留等。要將核心的技術要求在土建結構圖上反映出來。在進行土建施工之前，土建施工技術人員要和機電安裝人員共同對土建工程和機電專業的施工圖紙進行審核，以避免后期施工出現差錯。這就要求機電安裝人員要有一定的土建相關知識，以看懂包括結構預留孔洞圖等土建施工的圖紙，要了解土建施工進度計劃和施工管控，同時也要求土建施工技術人員要熟悉機電安裝的施工圖紙。
2.提高機電安裝施工方案的合理性。
水利水電工程施工中，土建工程和機電安裝的施工方案存在一定的交叉，有時也存在一定的相互矛盾，相互受到影響。如土建工程施工過程中，澆筑混凝土和預埋的部件時，對預留的孔洞位置要確保準確，而在進行立模和振搗操作時，又容易造成預留的孔洞和預留位置發生偏差；在進行主機組安裝調試時，要求工作環境保持安靜和清潔，而施工現場往往存在室內裝飾施工和工程的機械作業等交叉作業，這就要求要保證機電安裝施工方案要保持靈活性，要適合工程實際情況，在擬定方案時，要考慮其他因素的影響，注重各項因素的協調配合，這樣才能設計出合理的安裝施工方案。
3.做好交叉施工的配合。
水利水電工程施工時，機電安裝過程中交叉作業較多，不僅僅涉及到施工場地，甚至出現工序相互交叉，相互影響。為了提高機電設備的安裝水平，就有必要提高整體工程的施工質量，在保證施工安全的前提下，做好工程的配合和協調，共同做好工程施工。
五．結束語。
水利水電工程施工過程中，機電安裝時出現的問題較多，設備安裝單位要提前采取相關措施，做好質量事故的預防工作，通過加強施工管控，提高設備安裝質量，保障水利水電工程的安全性。
參考文獻：
[1] 王永剛 水利水電施工中機電安裝出現的問題及對策分析 [期刊論文] 《科技致富向導》 -2012年24期
[2]鄒偉清 淺議水利水電施工中的機電安裝問題 [期刊論文] 《科技致富向導》 -2011年21期
[3]陳華 水利水電施工中機電安裝出現的問題及對策 [期刊論文] 《科技信息》 -2011年3期
[4]黃小松 水電站機電安裝施工中存在的問題與策略探討 [期刊論文] 《商》 -2012年23期
[5]龍光森 闡述在水電施工中機電安裝的問題與對策 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2011年22期
關鍵詞：高空散裝；異形鋼管桁架；設計；施工
1.工程概況
本工程位于濟南市城東龍洞地區，規劃建設用地北臨經十東路，南臨體育北路，西臨體育西路，東臨體育東路，游泳館為濟南奧體中心主體建筑之一，位于奧體中心東區中軸線北側，與中軸線南側的的網球中心相對，其東南側為體育館，均為大型體育建筑。本工程地下一層，標高-6.2000；地上三層，標高±0.000，5.400，7.700，局部四層，結構頂為30.000。
結構概況：游泳館鋼結構按建筑功能不同，采用不同的結構形式，
其中比賽大廳屋蓋采用平面管桁架結構，訓練廳屋蓋采用工字鋼梁結構，墻體鋼桁架采用柳葉形空間折板結構，上部鋼結構屋蓋由北向南漸低，鋼結構結構標高最高點為30m，最低點為20m。最大跨度90m。支承于下部砼結構框架柱、基礎或型鋼砼柱上。結構示意圖如下：
2.游泳館鋼結構體系設計分析
游泳館鋼結構體系按設計功能和布局位置，主要有三種型式：比賽大廳屋頂相貫節點平面鋼管桁架、訓練廳柱梁結構以及游泳館墻體（折板）柳葉形相貫節點鋼管桁架。
比賽大廳的鋼桁架為平面桁架，桁架的上弦桿規格為Ф377x12，下弦桿為Ф351x16，腹桿最大為Ф245x12，桁架最大跨度為90m，最小跨度為65m，最重的一榀桁架為跨度90m的桁架（1GJ-4），重約34t，位于大廳中部1-24軸線處，桁架自身截面高5.09m。
訓練廳為柱梁結構，鋼管柱型號為Ф508X16，屋面鋼梁規格為H1000X600X25X30，單榀長約24m，重約12t。
墻體采用折板柳葉形相貫節點鋼管桁架，是游泳館工程的重要特點。整個奧體中心一場三館貫徹了“東荷西柳”的設計風格，通過巧妙的結構設計，使得建筑效果栩栩如生，東面場館荷花造型、西面場館柳葉造型充分體現了山東濟南的地方特色，
上述獨具匠心的結構設計，給鋼結構施工提出了非常高的要求，墻體管桁架桿件數量多且復雜、定位精度要求嚴格，選擇正確的、合理的施工方法顯得極其關鍵。
3.鋼結構施工方法分析
3.1、比賽大廳桁架由于是較為常見的平面桁架，在工程初期曾考慮用分段吊裝的方案，但由于后來現場條件不具備，大型吊裝機械不能靠近，最終，該部位的鋼結構桁架采用了下部搭設條形承重架，利用塔吊進行配合高空散裝的方法進行安裝。
3.2、訓練廳鋼柱和鋼梁利用塔吊和拔桿相結合的方法安裝。
3.3、墻體桁架根據結構形式，一開始打算采用墻體單元（如上圖）地面整體拼裝再整體吊裝的方案，但由于現場場地實在太有限，且因墻體桁架結構形狀相對復雜，地面整體拼裝仍需要大量輔材胎架，且整拼以后吊裝定位難度更高，一旦積累誤差過多，返工量將相當大，綜合考慮這些因素，最后采用搭設操作腳手架分段分層、逐層高空散裝為主要安裝方法，這樣風險最小，特別是墻體桿件無論主桿件還是次桿件都可逐根進行全站儀測量定位安裝，尺寸控制相對更有把握。
4.實際施工時重點、難點討論
4.1比賽大廳屋面鋼管桁架結構施工時，大廳下部的土建結構已施工完畢，吊機無法進入比賽大廳內部進行鋼桁架的吊裝，同時，在比賽大廳的1-E軸線外側的架空屋面及室外平臺也施工完畢，吊機無法靠近進行鋼桁架的安裝，因此比賽大廳屋面鋼管桁架的的安裝成為本工程的一個難點。
經過仔細分析現場條件和結構特點，對比賽大廳鋼桁架采用了“條形腳手架高空散裝”的方法進行施工，條形腳手架為承重型腳手架，采用Ø48×3.5鋼管及扣件進行搭設，立桿間距為1.0m×1.2m，步高1.5m，并通過嚴格的計算，受力均能滿足施工要求。運用該方法的好處是：解決了大型吊機無法進到內場進行桁架整榀吊裝的難題，同時，又避免了傳統的滿堂腳手架費用過大。條形承重腳手架顯得構造簡單清晰，使用功能明確，在實際施工過程中，將此種腳手架與塔吊結合，將桿件一根一根地吊到架子平臺上進行原位拼裝，使屋面鋼桁架的安裝過程容易控制，并充分利用塔吊的起重性能，先吊裝桁架下弦并逐根對接固定，再將架子延伸至桁架上弦桿高度，進行桁架上弦及腹桿的吊裝拼接，條形承重架兼顧了臨時支撐及操作平臺的雙重作用。條形架平面圖如下圖所示：
4.2本工程最難的就是墻體鋼結構（折板）柳葉形相貫節點鋼管桁架的安裝，一般情況下，會采用地面整個墻體單元拼裝，然后整體吊裝的施工方案。
在墻體鋼結構實際安裝時，受場地條件限制，給墻體鋼桁架進行整體單元拼裝的場地根本就沒有，現場的道路又非常狹窄，大型吊裝機械設備根本無法自由通行，這種情況下，如何安全地、高效地完成墻體鋼結構的安裝，成為本工程最大的重點與難點。
通過技術經濟比較分析，結合比賽大廳條形承重架高空散裝的思路，仍利用高空散裝的理念，對墻體桁架采取了搭設操作腳手架，逐層搭設、逐層散裝的方法進行安裝，取得了較好的效果。
具體做法是：
在墻體桁架寬度范圍內（寬約5米）搭設滿堂操作腳手架，而該架子又不是一次搭到頂，而是根據墻體鋼桁架的結構分段，共分為三層逐層搭設，因此，按深化設計分段，第一層架子先搭設好，將主鋼管柱與土建原有落點或埋件連接，全站儀定位進行桁架的主次桿件拼裝和焊接。在此過程中腳手架并不承受桁架自重。僅相當于一個操作架，墻體鋼結構的桿件數量又特別大，在測量定位過程中，墻體鋼結構的腹桿定位可依靠架子進行側向固定。第一層范圍內的桁架包括主桿和腹桿拼焊好后，再依次進行第二層、第三層腳手架的搭設和墻體桁架的安裝。吊裝機械可根據現場實際情況，靈活選用塔吊或汽車吊進行吊裝。
利用此方法可分軸線、分層將搭架子與安裝桁架設為流水交替作業，更加能確保工期。安裝精度的控制雖有一定的難度，但相對整榀桁架吊裝定位來說，用全站儀進行桿件散件全程監控測量，只要精確定位好墻體鋼桁架主桿，腹桿就相對容易。且在安全方面，架子與鋼結構桿件緊密相連，相互依附穿插，安裝過程當中的結構安全有保證。
如下圖所示：
通過以上方法的應用，順利完成了濟南奧體游泳館鋼結構的安裝工作。
5.結束語
論文摘要：變形作用會引起工程結構中混凝土裂縫以及其他一些問題。文章憑借在大量的施工中積累的處理裂縫的經驗以及堅實的理論研究，提出了建筑工程結構中混凝土裂縫原因及預防措施。
混凝土結構的施工，需要在模板及其支架的支護下進行，由于種種不良因素對這兩種不同系統的作用，常常誘發施工期混凝土結構質量事故。目前，在工程結構領域中一個相當普遍的問題是建筑裂縫，并且近年來日趨增強，它已影響到生產和生活，并困擾著大批工程技術人員和管理人員，是迫切需要解決的技術難題。
混凝土工程裂縫影響工程質量的主要因素。裂縫產生的原因主要是變形作用，如溫度變形、收縮變形、基礎不均勻沉降變形等多因素，統稱為變形作用引起的裂縫問題。對于變形作用引起混凝土裂縫研究還很不成熟，國家缺乏相關規范及規程，它涉及結構設計、地基基礎、施工技術、材料質量、環境狀態等諸多因素，特別是泵送混凝土施工工藝的發展，使得混凝土裂縫控制的技術難度大大增加。
一、混凝土裂縫預防措施
（一）結構方面
根據混凝土結構設計規程，為避免結構由于溫度收縮應力引起的開裂，采取永久式伸縮的方法，根據現場調查，引起結構裂縫的原因是綜合性的，結構長度是影響收縮應力綜合因素之一，而不是惟一的因素。
根據現場實踐經驗，混凝土裂縫分為有害的及無害的兩類。有害與無害的界限由使用功能而定。施工單位應當采取必要的設計及施工措施，以控制有害裂縫的產生。由于估計不足等因素，即使出現少量有害裂縫，也要通過化學灌漿處理，使其滿足設計使用要求。結構所受到的外部作用分為外荷載，可看作是第一類荷載；具有十分重要的外部作用是變形作用，即第二類荷載為間接荷載。變形作用包括溫度、濕度、地基不均勻沉降，在該作用下，結構的抗力取決于混凝土的抗拉性能，即抗拉強度和抗拉變形。
（二）施工方面
由施工單位委托攪拌站向現場供應商品混凝土時，委托的技術依據只有設計院確定的強度等級，卻忽略了工程特點對大體積混凝土性能的要求，這樣對控制混凝土裂縫是不利的。施工單位應在混凝土澆筑部門對混凝澆筑、振搗、養護及坍落度控制做出技術方案，并嚴格執行，特別是對坍落度的控制更應得到攪拌站的同意。施工新澆筑混凝土養護方法有：（1）潮濕養護；（2）養護劑涂層；（3）自動給水養護；（4）保濕養護；（5）防風；（6）實現信息化施工養護；（7）盡快回填。
（三）混凝土材質方面
泵送商品混凝土對原材料供應有很高的技術要求。由于泵送混凝土的流動性要求與抗裂的要求相互矛盾，所以應當選取在滿足泵送的坍落度下限條件下盡可能降低水灰比。目前國內攪拌站對砂石骨料的含水控制波動很大，影響了混凝土的水灰比。利用較精確的含水率測定儀或傳感器，測出配料過程中的含水率，進行計算機處理，自動調整配料的水灰比，對于控制混凝土的收縮和提高抗裂是必要的。
砂石的含泥量對混凝土的抗拉強度與收縮影響很大。我國對含泥量的規定比較寬，但現在實際施工中還經常超標。有的攪拌站，雖然檢驗資料是合格的，但在澆搗中發現有大量泥塊和雜質，這樣就會引起結構嚴重開裂。因此在實際施工中，砂石骨料的粒徑應盡可能大一些，以達到減少收縮的目的。
（四）環境影響
混凝土的裂縫與環境條件（施工期和施工后）有很大關系。施工過程中應注意氣溫和濕度的變化，采取有效措施控制高溫、低溫沖擊和激烈干燥沖擊，此時，應力狀態接近彈性應力狀態，混凝土應力松弛效應無法發揮出來，特別注意澆筑后經過一定時期養護的混凝土仍然需要保護（維護），不宜長期裸露。注意與氣象站的密切聯系（降溫及降雨預報），不得在雨中澆筑混凝土，否則會嚴重改變水灰比。
結構施工后驗收投入使用，由于環境變化（如生產使用條件、房屋裝修改變條件），承受了新的溫度、濕度、振動（包括相鄰振動）、化學腐蝕及荷載變化影響等，都可能引起后期開裂。
二、混凝土裂縫限制標準
混凝土裂縫是不可避免的，其微觀裂縫是本身物理力學性質決定的，但它的有害程度是可以控制的。有害程度的標準是根據使用條件決定的，如從結構耐久性要求、承載力要求及正常使用要求，最嚴格的允許裂縫寬度為0.1mm。近年來，許多國家已根據大量試驗與泵送混凝土的經驗將其放寬到0.2mm。
如果結構所處的環境正常，保護層厚度滿足設計要求，無侵蝕介質，那么混凝土裂縫寬度可放寬至0.4mm；在溫氣及土封號為0.3mm；在海水及干濕交替中為0.15mm。當沿裂縫有害程度高時，必須處理。
近年來，由于房屋產權體制的改變及生活水平的提高，對房屋質量要求更加嚴格，雖然經鑒定認為沒有影響安全的有害裂縫，但從美觀和精神作用的要求，應用適當的允許范圍；當觀察人距離結構20～50cm時，可看清0.05mm寬度的裂縫，是最嚴格的要求；距離1～2cm時可看清0.1～0.2mm的裂縫，是一般要求；距離5～10cm時可看清0.5～1.0mm的裂縫，是必須修補的裂縫，有時雖然裂縫不寬，但是呈網狀密布，給人一種精神上的不愉快的感覺，需要修補；對有滲水的任何寬度裂縫必須處理。上述這類裂縫經處理后滿足正常使用要求，不應據此降低評定等級。
三、結語
混凝土結構的施工，絕對安全是不可能達到的，但在可接受的概率水平上可以得到保證，該水平可以通過可靠性理論的應用得到。當前，可靠性理論應用于混凝土結構施工期質量控制的基礎工作，是開展與施工期荷載、抗力有關的參量統計參數的觀測調查和統計分析，以獲取基于全國范圍數據的分析結果。
參考文獻
[1]徐國明．混凝土結構綁扎箍筋長度[J]．建筑結構，2005，（10）．
關鍵詞：單元式幕墻；結構；建議
前言：建筑幕墻按構造形式及現場安裝方式可分為框架式幕墻和單元式幕墻。目前，隨著人們生活水平的提高，對建筑物的要求也越來越高。幕墻便以時尚的特點和漂亮、張揚個性贏得了建筑師的青睞。但是，由于幕墻在我國興起的時間尚短，近幾年國內快速增長的安裝費用，使得現場安裝的費用在成本中所占比例也越來越大，為了降低成本，單元式幕墻成了唯一的選擇。國內單元式幕墻技術是從國外引進，結合中國的規范、規定發展起來的，十多年中盡管我國幕墻事業取得很大進步，但我國在幕墻設計上仍存在許多不足。
1.單元幕墻的結構特點
1.1水密及氣密性特點
單元式幕墻為提供比框架幕墻更好的水密及氣密性能，通常采用多道密封。單元式幕墻型材插接處通常采用三道膠條密封，形成兩個腔體，充分保證系統水密性、氣密性。
1.2 膠條密封特點
單元幕墻采用膠條密封，可以避免打膠可能產生的硅污染。塊間接縫深邃，立體感更佳。
1.3 板塊之間采用插接方式連接的特點
板塊之間采用插接方式連接，抗震能力強，幕墻單元板塊插接構造設計不僅能吸收層間變位還能吸收單元變形，插接方式通常可承受較大幅度建筑物移動，對高層建筑和鋼結構類型建筑特別有利。
2.單元式幕墻結構計算
單元式幕墻的結構計算在整個工程中占有非常重要的作用。 一旦結構計算出現一點的紕漏，將會釀成非常嚴重的惡果。
2.1單元式幕墻水平構件及豎直構件的應力和變形研究
水平構件超過永久荷載撓度限制的情況下，將玻璃墊塊的位置向靠近豎直構件的支承點移動，一般可能到L/8的位置；豎直構件超過限值的情況下，調節豎直構件之間連接的位置；豎直構件超過限值的情況下，安裝中間支撐點（Kicker）用以改良計算模型。
2.2單元式幕墻連接部分的設計
單元式幕墻連接部分設計的主要內容有將作用在玻璃上的風荷載傳到豎直構件和水平構件的外扣蓋型材和結構膠的研究；將玻璃自重傳到水平構件的玻璃墊塊的研究；具有傳力作用的隔熱連接材料的研究；豎直構件和水平構件連接處的剪力、扭矩，對連接件和螺釘的作用；通過水平構件傳到豎直構件上的剪力、扭矩，對單元頂橫構件的連接螺釘的作用；連接插芯和螺釘的研究；單元幕墻頂橫梁及底橫梁和水槽橫插芯梁的局部受彎研究；對將作用在開啟窗上的風荷載傳到豎直構件和水平構件的合葉，鎖，聯動桿的研究。
2.3單元式幕墻支撐結構的設計
單元式幕墻的支撐結構設計是十分重要的，這是因為支承部分是為了支承豎直構件而安裝在建筑物主體結構的樓板和梁上的固定件。支承部分在永久荷載、風荷載和地震作用方面應設計得更加安全，設計時最重要的是確定計算時所假定的Pin Point，在假定的Pin Point位置只產生剪力，依據此剪力來修正各部分的應力和連接件，用結構的平衡條件公式進行研究
3.單元式幕墻的細節設計
單元式幕墻在建筑師和開發商心中是高質量、高檔次、高效率幕墻的象征，要真正實現“三高”，必須在安裝、防水系統、收邊處理等一系列細節問題上作周密的考慮，精心的設計。尤其是現代建筑外立面形式日趨復雜，幾何外形多元化，往往不是簡單的平面，對幕墻設計提出了更高更深的要求。
3.1謹防單元式幕墻的滲漏
單元式幕墻接縫部位的縫隙和空腔外壁上的水是無法消除的，只有在“作用”上下功夫，通過消除“作用”來使水不能通過外壁縫隙進入等壓腔。內壁上的縫隙和作用特別是壓差不能消除，要使內壁不滲漏，則要使水淋不到內壁，這正好由外壁發揮的效應來達到，外壁內、外側等壓，水進不了等壓腔，水就不會淋到內壁，內壁縫隙周圍沒有水，內壁就不會發生滲漏，這樣單元式幕墻對插部位就不會有水滲入室內了。這個設計的核心原理就是使外壁內、外側等壓，雨水無法進入等壓腔，使內壁縫隙周圍沒有水，即在內壁消除滲漏三要素之一的水的因素來達到整體幕墻接縫體系不滲漏的目的。 但是，使外壁達到完全等壓是非常困難的，因此應該考慮雨幕層有偶然滲漏水的可能，一旦有水滲入，就要及時將滲入等壓室的水排出至室外。因此單元式幕墻接縫處防水構造常設計為外壁防止大量雨水滲入，少量滲入等壓腔的雨水又能及時排出，使水淋不到內壁，在內壁消除滲漏三要素中的水的因素，從而避免雨水滲漏進室內。
3.2單元式幕墻結構材料的選擇
單元式幕墻設計會涉及到不少橡膠條的設計。從事先穿槽還是后推進的安裝方式不同考慮，需要將橡膠條設計成不同的截面，不同的硬度。與結構膠相接觸的橡膠條最好是 EPDM，與接縫處密封膠接觸的橡膠條宜用硅橡膠。開啟窗周邊一圈橡膠條適合用氯丁橡膠。在不銹鋼材料的選用上，要根據使用的不同場合標明它的材質。一般用在與室外空氣接觸的地方，要選用更高檔的不銹鋼，它的耐腐蝕性更佳。有很多幕墻外立面接縫是不打膠的，因此水汽是可以透過幕墻的。考究的做法在內部做一道密封防水，可用鋁板或鍍鋅板構成，而外幕墻與防水板之間用到的固定碼件宜用鋁或不銹鋼材料。
3.3單元式幕墻結構的組合板塊設計
單元板塊有時可以設計成兩個單元板片組合成一個組合板塊，比如目前上海最高的建筑環球金融中心就是采用這種方式的。中間豎料是鎖在一起的，現場不進行對插，但有支座固定掛點。采用這種方式一定要事先弄清現場的安裝條件。如果運輸及安裝條件許可，無疑能增加工作效率，明顯加快安裝速度。有很多時候，轉角板塊也可以考慮做成組和單元，但也要根據現場施工條件來決定做成組合單元，還是轉角對插豎料
3.4關于單元板塊的吊裝設計的建議
橫梁的截面設計通常直接關系到幕墻的水密氣密性能，把橫梁壁厚做得太大不僅不能實現構造也不經濟。所以還是應該把吊裝點盡量設計在立柱上，也可用特殊加工的鋼件與立柱固定后轉接到橫梁位置再吊裝，或者直接利用單元板塊的掛件來吊裝。在吊裝的時必須設置導向繩，導向繩由地面工人牽引，由此來防止單元板塊的晃動或轉動撞擊到已經安裝好的低層的單元板塊。因此在做型材加工圖時還必須考慮導向繩與單元板塊的連接位置及方式，如果單元板塊過重，人力牽引繩無法不住，那就必須考慮安裝導向索，這些都是幕墻設計應該考慮的問題。
結語：
幕墻能使建筑物更好地呈現在大眾眼前，是一種護護結構物，幕墻設計計算不僅是幕墻施工的前奏，也是建筑設計成敗的關鍵所在。單元式幕墻有比框架幕墻更復雜、多樣的構造形式，總結近些年國內單元式幕墻高速發展狀況，可以看出單元式幕墻將會是幕墻設計的主流形式，這就要求廣大的幕墻設計師更多的熟悉各種單元幕墻形式，經常相互交流。提高我國幕墻設計水平，在建筑設計飛速發展的今天是有深遠意義的。
參考文獻
[1]龔文曄.關于建筑幕墻設計的問題與建議[J].河南建材，2010（1）.
關鍵詞:高層建筑;抗震;結構設計;探討
中圖分類號：[TU208.3]文獻標識碼：A文章編號：
1 高層建筑發展概況與存在問題
80年代,是我國高層建筑在設計計算及施工技術各方面迅速發展的階段。各大中城市普遍興建高度在100m左右或100m以上的以鋼筋為主的建筑,建筑層數和高度不斷增加,功能和類型越來越復雜,結構體系日趨多樣化。比較有代表性的高層建筑有上海錦江飯店,它是一座現代化的高級賓館,總高153.52m,全部采用框架一芯墻全鋼結構體系,深圳發展中心大廈43層高165.3m,加上天線的高度共185.3m,這是我國第一幢大型高層鋼結構建筑。進入90年代我國高層建筑結構的設計與施工技術進入了新的階段。不僅結構體系及建筑材料出現多樣化而且在高度上長幅很大有一個飛躍。深圳于1995年6月封頂的地王大廈,81層高,385.95m為鋼結構,它居目前世界建筑的第四位。
我國高層建筑的結構材料一直以鋼筋混凝土為主。隨著設計思想的不斷更新,結構體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜,出現了許多超高超限鋼筋混凝土建筑,這就給高層建筑的結構分析與設計提出了更高的要求。尤其是在抗震設防地區,如何準確地對這些復雜結構體系進行抗震分析以及抗震設計,已成為高層建筑研究領域的主要課題之一。
2 建筑抗震的理論分析
2.1 建筑結構抗震規范
建筑結構抗震規范實際上是各國建筑抗震經驗帶有權威性的總結,是指導建筑抗震設計(包括結構動力計算,結構抗震措施以及地基抗震分析等主要內容)的法定性文件它既反映了各個國家經濟與建設的時代水平,又反映了各個國家的具體抗震實踐經驗。它雖然受抗震有關科學理論的引導,向技術經濟合理性的方向發展,但它更要有堅定的工程實踐基礎,把建筑工程的安全性放在首位,容不得半點冒險和不實。正是基于這種認識,現代規范中的條文有的被列為強制性條文,有的條文中用了“嚴禁,不得,不許,不宜”等體現不同程度限制性和“必須,應該,宜于,可以”等體現不同程度靈活性的用詞。
2.2高層建筑結構抗震結構設計分析
設計階段的結構動力特性分析。高層建筑進入初步設計階段后,首先按方案階段確定的結構布置進行計算分析。計算模型取自±0. 000至塔頂,假定樓板為平面內剛度無限大,其地震反應分析基本參數列于,以及可以看出,隨著樓層高度的增加,結構X方向(縱向)自振周期及地震力基本正常,而結構Y方向(橫向)自振周期偏長、結構剛度偏低,對應于水平地震作用的剪力較小,結構的抗震能力偏弱,結構偏于不安全。為增加Y方向(橫向)的抗側移剛度,提高其抗震能力,在現代高層建筑的設計中,可以在建筑核心筒的兩側增設四道剪力墻。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001),抗震設計時,框架-剪力墻結構中剪力墻的數量必須滿足一定要求,在地震作用時剪力墻作為第一道抗震防線必須承擔大部分的水平力。但這并不意味著框架部分可以設計得很弱,而是框架部分作為第二道防線必須具備一定的抗側力能力,在大震作用下第一道抗震防線剪力墻遭受破壞時,整個結構仍具備一定的抵抗能力,不至于立即破壞倒塌,這就需要在結構計算時,對框架部分所承擔的剪力進行適當調整。
3結構抗震設計方法探討。
3.1結構抗震設計的基本步驟。
對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段設計:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值,并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
3.2結構抗震設計方法
3.2.1基礎的抗震設計
基礎是實現高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續地基梁形式,在基礎梁的設計中,為充分發揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復合效應,把設計重點放在梁的高度和鋼筋的用量上,在鋼筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基礎筋、基礎輔筋5種鋼筋的結合。為防止基礎鋼筋的生銹,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加鋼筋表面的保護層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎處理的另一個特色是鋼制基礎結合墊塊的應用,它是高層建筑上部結構柱與基礎相連的重要結構部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎和鋼制結構柱及上部建筑相分離,有效防止結構體的銹蝕,確保部件的耐久性。
3.2.2鋼結構骨架的抗震設計
采用鋼框架結合點柱壁局部加厚技術來提高結構抗震性能。一般鋼框架結構,梁和柱結合點通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結合部被切斷,加焊隅撐后再結合,這樣做技術上的不穩定性和材料品質不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結構的梁柱采用高密度鋼材,以發揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結構柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導增厚技術。在制造過程中品質易下降的鋼管經過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復。對于地震時易產生的應力集中,柱的增厚部位能發揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結構的抗震性。
3.2.3墻體的抗震設計
“三合一”外墻結構體系,首先是由日本專家設計應用的,采用外墻結構柱與兩側外墻板鋼框架組合形成的“三合一”整體承重的結構體系。該體系不僅僅用柱和梁來支撐高層建筑,而是利用墻體鋼框架與結構柱結合,有效地承受來自垂直方向與水平方向的荷載。由于外墻板鋼框架的補強作用,該做法可以較好地發揮結構柱設計值以外的補強承載力。加強了對豎向地震力及雪荷載的抵抗能力,最大限度地發揮其抗震優勢;另一方面,由于外墻板鋼框架與內部斜拉桿所構成“面”承載與結構柱的結合并用,也提高了整體抗側推力和抗變形能力。它的抗水平風載和地震力的能力比單純墻體承重體系提高30%左右。
4增大結構抗震能力的加固與改造技術
建國幾十年來，我國的抗震加固與改造技術得到了飛速發展。1976年唐山地震后，砌體結構抗震加固的問題日益突出，砌體結構抗震性能不好：砌體墻體抗震能力、變形性能的不足、房屋整體性不好。因此，增大墻體抗震性能的外包鋼筋混凝土面層、鋼筋網水泥砂漿面層加固技術及增大結構整體性的壓力灌漿加固技術、增設圈梁(構造柱)加固技術、拉結鋼筋加固技術；通過增設抗震墻來降低抗震能力薄弱構件所承受地震作用的增設墻體技術等應運而生。目前該技術廣泛用于砌筑墻體的加固。
常見的混凝土柱加固技術有加大截面加固技術、外包鋼加固技術、預應力加固技術、改變傳力途徑加固技術、加強整體剛度加固技術、粘鋼加固技術以及碳纖維加固技術等。這些絕大部分都是經過長期實踐檢驗可靠性比較高的技術，已收入國家標準《混凝土結構加固技術》(cecs25—90)。此類技術不僅有比較充分的理論依據，規范還提供了詳細的計算公式。如混凝土柱的外包鋼法加固技術，開始階段的計算方法是分別計算混凝土柱和外包鋼，外包鋼按鋼結構計算：當外包裝的綴板加密并出現濕式的施工方法時，其計算按整體構件考慮；當綴板施加。
5結語
高層建筑已經逐漸成為當前時代建筑發展的主流建筑形態之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內外建筑抗震設計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設計階段進行結構抗震設計,只有從高層建筑物內部實施結構抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。本論文從高層建筑結構設計的角度進行了抗震分析,對于具體的高層建筑抗震設計具有一定指導和借鑒意義。
參考文獻:
[1]李忠獻.高層建筑結構及其設計理論[M].北京:科學出版社,2006.
【Abstract】The earthquake caused serious damage to economic and social development of our country.We should strengthen the seismic analysis of residential building structure and form the building structure meet the requirements of seismic design through scientific design and reasonable construction to resist the attack of the earthquake effectively and ensure the safety of people's lives and property.Based on this， this paper takes the current mainstream concrete frame structure as an example to discuss the seismic design and construction measures of residential structure.
【關鍵詞】住宅建筑；混凝土框架結構；施工技術；抗震分析
【Keywords】residential building；concrete frame structure；construction technology；seismic analysis
【中圖分類號】TU94 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0120-02
1 引言
地震是地殼板塊運移的結果，造成局部區域地層的應力集中，當集中的能量超出地層的承受能力時，將沿著力學薄弱面發生突然釋放，導致地震的發生，這是當前人類無法精確預測并抵御的自然暮χ一。一般來說，地震造成的災害分為直接災害和次生災害兩類，直接災害是指地表破壞、建筑坍塌、地面裂縫等因地震直接造成的損害。次生災害則是指海嘯、火災、泥石流等因地震原因間接造成的損害。對于人們來說，建筑物坍塌造成的損失是最為嚴重的，直接威脅人們的生命和財產安全。針對此問題，只能通過提高建筑物的抗震性能，實現對建筑物內部人員和財物的有效保護。目前，混凝土框架結構是住宅建筑的主要結構形式，分析其在地震中的震害形式，進行針對性的結構設計，以此提高住宅建筑的抗震性能，這是當前建筑行業的重要研究課題，具有極強的現實意義。
2 住宅建筑的混凝土框架結構
自1879年，混凝土被應用于建筑施工以來，混凝土在建筑領域的應用日漸廣泛，儼然成為現代建筑的標志。隨著混凝土的性能提升，混凝土框架結構逐漸取代磚混結構，成為當前住宅建筑的主要結構形式。與磚混結構相比，混凝土框架結構具有承載力強、施工靈活，成本低等特點，能夠滿足當今社會對住宅建筑的結構需要。然而，混凝土框架結構并非沒有缺點，其結構的應力集中于節點附近，導致結構的抗震性能受到節點附近區域力學性能的影響顯著[1]。因此，在地震多發區域進行混凝土框架結構的設計時，應該重點考慮結構的抗震性能，在分析框架借助主要的震害形式的基礎上，制定針對性的抗震措施，保證混凝土框架結構具備足夠的抗震能力。
3 混凝土框架結構遭受地震破壞的主要原因分析
3.1 結構布置不合理
一般來說，混凝土框架結構的布置講究結構對稱、受力均勻，這是確保結構穩定性的重要措施。然而，在實際的設計和施工中，出于特殊的空間需求、美觀或施工簡便等方面的考慮，部分住宅建筑的結構布置不合理，導致結構的穩定性受到削弱，極易在地震中遭受破壞。抗震縫的留設不合理也是造成建筑物遭受地震破壞的重要原因，導致建筑結構之間發生碰撞，導致建筑物的結構和外觀受損。
3.2 框架結構的梁、柱設計不合理
根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2012）的規定，住宅建筑的混凝土框架結構應該按照“強柱弱梁”原則進行設計，即框架柱體的抗彎承載力要大于框架梁的抗彎承載力，從而確保地震作用下，框架梁首先發生破壞，吸收大量的地震能量，實現對框架柱體的有效保護，從而避免建筑物的總體屈服，發生整體垮塌[2]。然而，實際的設計和施工中，許多住宅結構并未滿足上述要求，實際的框架梁的力學性能要高于框架柱的力學性能，導致框架柱在地震作用下首先發生破壞，導致建筑物的破壞形式為樓層屈服，建筑物內的人員和財物被掩埋于建筑廢墟中，增加了人員的逃生和救援難度。
3.3 填充墻等圍護結構設計不合理
在建筑物種，填充墻等圍護結構是對建筑物進行空間分隔的主要建筑構件，與混凝土框架共同構成建筑物。在進行框架結構的設計和抗震分析中，一般不會對此類圍護結構進行力學分析。然而，通過對汶川地震的建筑破壞形式的分析，圍護結構同樣參與建筑物的力學傳遞，而且會對框架結構的抗震性能產生極為重要的影響，如果圍護結構的設計不合理，將導致框架柱體發生“短柱”現象，地震中受到剪切應力的作用，造成柱體的力學性能降低，無法維持建筑物的結構穩定，導致建筑物的整體坍塌，造成極為嚴重的后果[3]。所以，將填充墻等圍護結構納入抗震性能的考慮范圍之中，提高建筑物結構設計的科學性。
4 住宅建筑抗震混凝土框架結構施工技術要點分析
4.1 鋼筋工程的施工要點分析
鋼筋是混凝土框架結構的“骨架”，其搭接的質量直接決定混凝土框架結構的抗震性能。所以，必須重視鋼筋工程的施工工作。①梁柱節點區的柱箍筋施工。2008年5月12日的汶川地震是近些年發生的破壞力最大的地震，地震影響區域范圍內的住宅建筑大部分為幾十年興建的混凝土框架結構建筑，通過對此類建筑的破壞形式分析，建筑結構遭受破壞的主要區域為梁柱的節點區域，該區域的鋼筋遭受錨固破壞和剪切破壞，導致建筑物結構受損。所以，應該重視節點區的柱箍筋施工，合理設計柱箍筋的數量和間距，確保設計合理。在此基礎上，首先將箍筋綁扎在主筋上，之后通過焊接方式連接，應該保證綁扎的位置正確、綁扎牢固，避免松動、移位等問題出現。②精確標定框架柱縱筋接頭的位置。框架結構的節點位置是通過科學的力學測算得出的，是建筑物的最佳力學連接形式，應該在施工中給予明確，確保接頭位置的正確性。然而，實際的施工中，許多人對接頭位置的重要性認識不足，存在標定精度不夠的問題，導致接頭位置發生偏移，影響混凝土框架結構的整體性能。針對此問題，應該做好設計宣貫工作，提升施工人員對位置的敏感度，并借助先進的測量儀器實現縱筋接頭位置的精確標定，確保接頭位置的準確性。③保證邊柱和角柱柱頂鋼筋錨固長度滿足設計要求。在建筑施工中，邊柱、角柱柱頂的鋼筋錨固長度有專門的設計和施工標準，應該區別對待。如果在施工中不加以強調，極易發生施工人員疏導導致的錨固長度不合理的問題出現，影響邊柱和角柱的施工質量。所以，應該對邊柱和角柱的鋼筋錨固問題進行重點強調，確保施工質量達標。[4]
4.2 混凝土工程的施工要點分析
①保證混凝土材料的質量合格。混凝土施工中，材料的|量極為關鍵，必須保證原材料的質量合格，材料的配比正確。具體來說，首先，應該對構成混凝土的砂石、水泥和水及添加劑進行質量檢查，確保原材料的質量達標；其次是進行混凝土攪拌實驗，確定混凝土材料的最佳配比；最后，根據施工的現場環境確定混凝土的攪拌時間，確保施工用混凝土的質量滿足設計要求。②制定穩妥的澆筑措施，確保澆筑的順利進行。當前的住宅建筑的混凝土澆筑大多為大體積混凝土澆筑，要求進行連續澆筑，以保證混凝土構件的結構完整性。然而，住宅建筑的結構規模較大，對構件尺寸的要求較高，進行澆筑時必須制定科學的澆筑方案，保證澆筑的順利進行。此外，還應該考慮混凝土材料的供應問題，確保材料的足額供應。澆筑過程中，要對混凝土進行充分振搗，從而避免砂窩、麻面等結構問題的出現。③進行科學的混凝土養護。混凝土澆筑完成后，應該對其進行科學的養護，給予其適宜的溫度和濕度條件，保證混凝土的凝固質量。
4.3 結構中構造柱的施工要點分析
①構造柱的投放量。在框架結構的設計施工中要嚴格按照規范的規定進行合理的設置和布置。設置的構造柱應能夠保證框架結構的整體穩定，達到不少設、不漏設，符合規范相關的規定。[5]②鋼筋設置。構造柱中的鋼筋應在梁板混凝土施工前綁扎完畢，要保證構 造柱的鋼筋上下貫通，防止樓板混凝土澆筑時的鋼筋跑位偏移。
5 結語
綜上所述，住宅建筑的抗震混凝土結構的施工應該從鋼筋工程、混凝土工程和構造柱施工三個方面入手進行技術管理，提高建筑結構的穩定性，增強住宅結構對地震的抵御能力。
【參考文獻】
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