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1、关于钢筋混凝土结构设计的探讨关于钢筋混凝土结构设计的探讨导言导言随着我国建筑业的迅速发展，钢筋混凝土结构越来越广泛应用于各类建筑中。在合理的高度和层数的情况下，钢筋混凝土结构以其较大的建筑空间，较高的承载力，较好的耐久性，以及整体性好、刚度大等特点在各种建筑形式中都占有很大的比重。结构受力分析结构受力分析对于一个建筑物的最初方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都非常重要，由于建筑物是由一些大而重的构件组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而结构设计的一个基本要求就是
2、要搞清楚所选择的体系向下的作用力与地基土的承载力之间的关系。所以，在结构设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加，竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个：（1）较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒；（2）侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的
3、作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抗变形能力，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。地基与基础设计地基与基础设计地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本 地基基础设计规范无法对全国各地的地基情况都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。地
4、方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基情况和基础类型的设计处理方法描述和规定的更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入的学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。结构选型结构选型以笔者从事大多数设计都是新疆的工程体会并发现，新疆的气候因素、地理环境、经济条件及社会需求，都更适合钢筋混凝土结构的应用。新疆地处地震多发带，砌体结构的抗震性能较差，且对主要砌体材料（尤其是烧结砖）的生产有严格限制，导致砖砌体结构在新疆地区的发展越来越受到限制，仅能用在一些低矮的、单个房间使用面积不大的多层建筑中；钢结构虽然是以后建筑发展的方向，但就目前而言，其造价高、制
5、作难、养护频繁，再加之新疆地区温差大，许多偏远地区制作、运输困难，且在带动社会生产的方面影响较小。所以，相比之下钢筋混凝土结构的应用就尤为突出。随着社会的发展，建筑的高度不断增加，使用面积不断扩大，舒适度的要求不断提高，因此对高层钢筋混凝土结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构设计者应该注意以下几点：1.1.结构的规则性问题结构的规则性问题新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“高层建筑不应采用严重不规则的结构体系。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须注意，
6、以避免后期施工图设计阶段工作的被动。2.2.结构的超高问题结构的超高问题在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题。导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。3.3.嵌固端的设置问题嵌固端的设置问题由于高层建筑一般都有地下室或人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置。因此，在这个问题上，结构工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构
7、整体计算时嵌固端的位置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。4.4.短肢剪力墙的设置问题短肢剪力墙的设置问题在规范中，对墙肢截面高厚比为 58 的墙定义为短肢剪力墙。且根据实验资料和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不采用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。结构计算与分析结构计算与分析在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算
8、和分析部分的内容进行了调整和改进，因此，结构工程师也应该对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。1.1.结构整体计算的软件选择结构整体计算的软件选择目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等。但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费
9、大量的时间和精力，而且可能使结构存在安全隐患。2.2.是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响该部分内容实际上在新老规范中都有提及，只是，在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构的计算自振周期折减系数。但笔者认为，在大多数情况下本地区（新疆地区）采用的填充墙均为轻质墙体（陶粒混凝土空心砌块或加气混凝土砌块），其重量小，所占刚度比例也很小，因此设计时，可根据工程具体情况适当调整周期折减系数。3.3.多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算一段时间以来，大底盘
10、，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而使结构计算存在失真。4.4.非结构构件的计算与设计非结构构件的计算与设计在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是对高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大。因此，必须严格按照规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。结束语结束语总之，钢筋混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此要做一名合格的结构设计师，就必须以严谨的态度、认真的工作作风和勤奋好学的精神做好每一个设计。