工業(yè)與民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)芻議

楊 雪

(大連林景建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無論是在生活中還是在工作中，人們都在不斷地要求進(jìn)步，而房屋居住是他們最基本的生活需求，所以隨著時(shí)代的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廣大人民群眾對(duì)房屋的居住要求也越來越高，因此將房屋相關(guān)行業(yè)的發(fā)展推向了高潮，同時(shí)也促進(jìn)了建筑設(shè)計(jì)師們的工作積極性。要盡可能地延長建筑物的使用壽命，滿足人們的居住要求，工業(yè)與民用建筑混合結(jié)構(gòu)的總平面設(shè)計(jì)科學(xué)合理，不妨礙公共交通，適應(yīng)城市景觀。

1、常見的工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其類型

1.1 簡體結(jié)構(gòu)

簡體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)常見于各種超高層的公共建筑物當(dāng)中，比如芝加哥標(biāo)準(zhǔn)石油公司大樓，這是由簡體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)所決定的。簡體結(jié)構(gòu)可以使得建筑物的平面設(shè)計(jì)具有高度靈活性，并且其空間結(jié)構(gòu)具有很大側(cè)力剛度和抗扭能力。對(duì)于簡單的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)而言，其形狀可以選擇方塊形狀或者是圓形，三角形也是可取的；對(duì)于稍微復(fù)雜一點(diǎn)的混合平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以選擇長寬比例不超過 2的矩形形狀來作為模板來設(shè)計(jì)。

1.2 砌體結(jié)構(gòu)

砌體結(jié)構(gòu)其取材簡單，技術(shù)要求相對(duì)較低、施工的過程也是比較簡潔的，因而具有施工快、效率高的特點(diǎn)。砌體結(jié)構(gòu)的墻體具有圍護(hù)作用和承重作用，這就使得砌體結(jié)構(gòu)的建筑立面效果顯得十分的結(jié)實(shí)。砌體結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)就是抗震性能比較差，所以該結(jié)構(gòu)不適合用于七層或者七層以上的高層建筑。

1.3 框架結(jié)構(gòu)

由于框架結(jié)構(gòu)所采用的材料是鋼筋混凝土，所以，它具有很好的抗壓、抗彎性能。此外，其抗震能力也極強(qiáng)，因此可以用在高樓層的建筑物當(dāng)中?？蚣芙Y(jié)構(gòu)具有一定的獨(dú)立性，其承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)構(gòu)件是完全分開的，墻只是起著分隔的作用。該結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置非常靈活，并且各部分的剛勁程度比較均勻，這也就使得其能夠很好的滿足生產(chǎn)工藝的要求。平面布置要靈活，能夠滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。

1.4 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻具有很好的整體性和空間性，此外也具有較好的承載能力，因此，剪力墻可以用來作為高層建筑的抗側(cè)力構(gòu)件。剪力墻是建筑物的承重墻，不具靈活性，多用于公寓住宅等建筑。

2、工業(yè)與民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)分析

2.1 建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定

建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系，要進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算，必須引入不同程度的計(jì)算假定進(jìn)行計(jì)算模型的簡化。簡化的程度視所采用的計(jì)算工具，按必要和合理的原則決定。一些結(jié)構(gòu)整體分析中常見的基本假定如下:

(1)結(jié)構(gòu)材料工作狀態(tài)假定。線彈性假定建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移分析，可假定結(jié)構(gòu)與構(gòu)件處于彈性工作狀態(tài)，采用彈性理論分析方法，但框架梁及連梁等構(gòu)件，可考慮局部塑性變形引起的內(nèi)力重分布。建筑結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層變形計(jì)算，可采用彈塑性分析方法。

(2)小變形假定。是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對(duì)幾何非線性問題(P—Δ效應(yīng))進(jìn)行了一些研究。一般認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度 H的比值Δ/H＞1/500時(shí)，P—Δ效應(yīng)的影響就不能忽視了。

(3)剛性樓板假定。建筑進(jìn)行內(nèi)力與位移計(jì)算時(shí)，一般情況下可假定樓板在自身平面內(nèi)為無限剛性，平面外剛度很小，可以忽略不計(jì)，如果假定為剛性樓板，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取必要措施，保證樓板平面內(nèi)的整體剛度。

(4)計(jì)算圖形的假定。建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形有 3種:a.一維協(xié)同分析。b.二維協(xié)同分析。c.三維空間分析。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)靜力分析方法

(1)剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)是由一定數(shù)量的鋼筋混凝土豎向縱、橫墻體和樓層(板)組合在一起的空間受力體系。剪力墻結(jié)構(gòu)中的墻體，一般由于門窗設(shè)置的需要和設(shè)備管道的穿過，都開有一定數(shù)量的洞孔，從而形成了各種類型的剪力墻。剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為整截面剪力墻、整體小開口剪力墻、聯(lián)肢剪力墻(雙肢剪力墻或多肢剪力墻)、壁式框架等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應(yīng)力分布也不同，計(jì)算內(nèi)力與位移時(shí)需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。

(2)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下的內(nèi)力計(jì)算一般分兩步進(jìn)行，首先求出水平力在各榀框架和剪力墻之間的分配，然后再分別計(jì)算各榀框架或剪力墻的內(nèi)力?？蚣堋袅Φ挠?jì)算方法，通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架，采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。

(3)筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)按空間結(jié)構(gòu)計(jì)算?？臻g結(jié)構(gòu)計(jì)算方法通常是按空間桿系(含厚壁桿)，用矩陣位移法求解，通過程序由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。另外，在建筑方案設(shè)計(jì)階段，也可以用一些簡化的計(jì)算方法進(jìn)行估算。這些簡化的計(jì)算方法如下:a.空間桿系-薄壁柱矩陣位移法b.平面展開矩陣位移法c.等效彈性連續(xù)體能量法求解d.有線條分析法。

3、一些工業(yè)與民用建筑的混合結(jié)構(gòu)的辦法改進(jìn)

3.1 預(yù)應(yīng)力大板

目前，我國采用預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)技術(shù)的建筑物日漸增多，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)可以使居民住宅房的平面布置更加靈活，而且還有利于對(duì)房屋的重新改造，這樣，就可以很輕松的解決住戶房子個(gè)性化的問題了。預(yù)應(yīng)力大板是安置在墻柱與墻柱之間的，這可以盡可能的提升樓層的高度。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)點(diǎn)

(1）結(jié)構(gòu)相對(duì)于其它的結(jié)構(gòu)而言，其材料強(qiáng)度極高，因而，可以用于大房間的布置，不僅美觀，而且結(jié)構(gòu)得當(dāng)。其它的結(jié)構(gòu)，比如說鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，就在一定的程度上限制了布置空間的自由。由于鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)，民用建筑設(shè)計(jì)可采用大開間布置。而磚混結(jié)構(gòu)和由于材料的性質(zhì)，限制了空間布置的自由。

(2）效益好。之所以工業(yè)與民用建筑采用的鋼結(jié)構(gòu)體系所產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟(jì)效益較好，是因?yàn)槠洳牧舷鄬?duì)于其它的結(jié)構(gòu)的材料而言，其沙子、泥土以及石頭含量相對(duì)較少。如此不但在地基中使用，而且可以大幅度的減少其造價(jià)。它不僅適用于軟弱地基，在其他地基條件下，也同樣可以大大減少基礎(chǔ)造價(jià)。鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)的過程中，施工簡單、周期短，從而大大提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。

（3)性價(jià)比高。鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)中具有高性價(jià)比的特征，這就在無形中帶動(dòng)了其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，比如說，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，鋼結(jié)構(gòu)的高性價(jià)比還有利于保護(hù)環(huán)境，這也正是當(dāng)代建筑領(lǐng)域所倡導(dǎo)的，因而，鋼結(jié)構(gòu)具有很好的發(fā)展前景。

4、結(jié) 語

工業(yè)與民用建筑是建筑行業(yè)的兩大主要組成部分，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)于工業(yè)民用建筑的要求也更為嚴(yán)格，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于建筑質(zhì)量有著關(guān)鍵的影響，設(shè)計(jì)一旦出現(xiàn)問題，會(huì)影響到建筑整體的質(zhì)量，因此，不斷完善設(shè)計(jì)水平，順應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變化而變化，不斷提升建設(shè)工程的質(zhì)量。

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