摘要：文章根據建筑結構設計工程的特點，從結構剛度，控制設計等方面進行分析,提出了建筑結構設計方面應注意的問題,供同行參考.
　　關鍵詞：建筑結構，控制設計，結構設計
　　前言
　　鑒于四川汶川地震災害的事跡表明;現代建筑結構在遭受地震作用時不破壞或不倒塌,最基本要具備兩個條件:
　　(1) 結構的主要部位有足夠的強度儲備.
　　(2) 結構的主要部位對地震作用下的強追變形有充分的適應能力.
　　如單純滿足前者，往往需要耗用過多的材料，且若遭受強烈地震作用，結構仍可能破壞或倒塌。從而提出抗震結構按兩階段設計，即在彈性階段按強度控制，在彈塑性階段按變形控制，這樣設計的結構，既有一定的強度，又具有較大的延性和耗能能力，能一定程度地適應強烈地震使結構產生的強迫變形。
　　1建筑結構在抗震中的控制設計
　　l.1機構控制
　　分析框架和抗震墻結構的倒塌模式的基礎上，提出對破壞機構進行控制，使之發生期望的破壞機構形式，達到既具有足夠強度又具有足夠延性的目的。實現途徑是在結構的特定位置設置一定數量的人工塑性鉸，對塑性程度及區域進行控制，使得結構在強震時能形成最佳耗能機構。對于一個實際的多層、高層建筑結構，如何實現機構控制。即人工鉸的構造、布置和出現順序的確定，是方案實施的重要關鍵.
　　1.2粱的延性設計
　　(直腰筋或交叉斜筋)，可以增強粱端的抗震性能，特別是對于剪跨比小的梁，延性和耗能均有大幅度的提高。用作抗震墻墻肢間的普通連梁和剛性連梁的延性和耗能特趕對整個抗震墻結構的工作影響極大。試驗表明，當連粱的跨高比為5時，延性和耗能很好，連梁兩端相對豎向位移的延性系數都在8以上，滯回曲線也相當飽滿。當連梁的跨高比降至1時，延性系數則降至3左右，滯回曲線嚴重捏擾，耗能很小，最后彎剪破壞。
　　抗震墻的剛性連粱，其跨高比往往僅為1左右，若要使其工作在彈塑性階段作耗能構件，則需要對它的組成和構造采取一定措施，以適應延性和耗能的要求。措施之一是在1／2梁高的中性面上留一水平通縫。在縫的上、下兩側各埋置鋼板，鋼板上開有橢圓形螺栓孔，用高強螺栓把兩鋼板連結。在豎載、風載和小震下，高強螺栓把水平通縫分開的兩部分連梁連結成整體工作，使剛性連粱整體剛度不變，以保證其工作在彈性階段.
　　在強烈地震作用下，兩鋼板發生相對滑動，原來跨高比為1的剛性連梁將被分成兩根跨高比為2的小粱協同工作。這樣，不僅延性系數由原來的3提高為l0左右，而且由于鋼板間的滑動摩擦，使其耗能能力也得到了一定改善。措施之二是在剛性連梁內埋設一根工字型鋼，以提高其延性和耗能能力。
　　1．3柱的延性設計
　　如果塑性鉸發生在柱上，但是它們仍需具有一定的延性和耗能能力，才能保證大震時不倒。試驗表明，采用螺旋箍筋能較大程度地提高柱的延性和后期抗軸壓能力。螺旋箍筋分為矩形箍和圓形箍，單旋箍和復臺箍。其中復合螺族旋箍效果最好，圓形箍比矩形箍要好。
　　1.4新型復合材料節點
　　節點的合理設計是提高結構抗震性能的關鍵之一。而提高其強度和延性僅靠增加箍筋效果不顯著，而且太多箍筋給施工帶來較大的困難。因而不少學者致力于一些新型節點的研究，其中以鋼纖維砼和勁性砼粱柱節點效果較好。這種節點由于勁性鋼材或鋼纖維與砼的共同工作，使得節點區砼的受力性能，特別是剪切變形大大改善，延性和耗能能力顯著提高。
　　1．5折曲撐和偏心連結支撐
　　一般的交叉支撐框架剪切變形能力低、剛度降低幅度大、耗能差，采用折曲撐或偏心連結支撐抗側力單元，可以改善這些缺點，其中折曲撐由鋼纖維砼桿制造，偏心連結支撐可用鋼桿或勁性鋼筋砼桿組成。設計原則是在強震時讓折曲撐先彎折破壞，然后梁才破壞，即形成撐一梁一柱的理想破壞機制。由于曲撐的存在和鋼纖維砼的良好變形能力。整個框架單元的延性和耗能性能好，而且在正常使用荷載下，曲撐又能保證一定的抗凹剛度
　　綜上分析表明，結構本身的延性耗能設計是靠提高構件的延性耗能
　　能力來實現。結構的構件無非是粱、板、柱和墻等，內部受力材料是受力筋、構造筋(對于勁性砼則是型鋼)以及砼，延性耗能設計只能從這些材料的位置數量和構造方式來實現，顯然該方式能提高結構的抗震能力。
　　2結構剛度在建筑結構中的優化設計
　　在高層建筑結構設計中，現行的規范是《高層建筑混凝土結構技術規程》(下簡稱《規程》高層建筑層數多、高度大，為保證高層建筑結構具有必要的剛度，應對其層間位移加以控制。這個控制實際上是對構件截面大小、剛度大小的一個相對指標。高層建筑的抗側剛度對結構的抗震性有很大的影響，應設計的剛些，還是柔些，不同的設計人員有不同的看法。目前大多數建筑都設計的比較剛，特別是高層住宅，由于房間布置的要求，開間較小，這樣剪力墻布置較多，而且墻厚較厚，比較浪費。在結構結算時，計算的最大彈性層間位移角只有1／2000～1／3000，甚至更小。
　　一般來說，由于土質較好，基巖埋深也普遍較淺，且高層建筑多采用樁基礎，或者有1～2層的地下室，持力層座落在中，微風化巖層或者中硬場地土層，地基的特征周期值較小。所以在此條件下，高層建筑的抗側高度一般可以設計得柔些，以結構的極限變形能力(可按照《規程》的彈性層間位移角限值剪力墻結構為1／lOOO)作為控制值。在滿足變形的限值的前提下，結構剛度可盡可能設計的小些，這樣既降低了地震作用，也使場地與建筑物發生共振的可能性減小，而且也達到了經濟目的。大多數工程實踐證明，建在較硬場地上的高層建筑可以按變形控制，以柔克剛，既安全又經濟。
　　3建筑結構工程的特點與設計重用目標
　　結構工程的設計對象是包括梁、板、柱、墻和基礎等構成建筑基本形體的力學構件和體系。因為每個建筑都是一個作品，所以與之配套的每個結構都是一個定制工程。這意味著不同建筑的結構構件及其體系的尺寸和構成都要按需設計，工程與工程之間缺乏可通用的部分。同時，結構不同于機械，它沒有零件，所有構件固定在一起形成有機的整體，雖然可以人為地劃分構件、房間或樓層等部分，但劃分的標準模糊，具有很大的隨意性，較難實現零件化，更談不上部件的標準化和通用化。在一個難以零件化、標準化和通用化的工程環境中，需要尋找新的設計重用策略。設計重用的本質是通過充分利用已有的設計成果提高新設計的設計效率。
　　只要不同的設計中存在相同或相似的部分，理論上就可以采用設計重用的方法減少重復工作量。在一個建筑工程內存在很多重復內容。由于建筑物必須自下而上逐層建造，各個樓層的平面布局逐層漸變，相鄰和相近樓層存在相當數量的重復內容。
　　4建筑結構設計應注意的問題
　　4.1關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題
　　陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可以砍了。可砍
　　成直角或斜角。如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。
　　4.2關于箱、筏基礎底板的挑板問題
　　從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節約。出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基。必要時可加較大跨度的周圈窗井。能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜。窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮。
　　4.3關于粱、板的計算跨度
　　一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的l，1倍等，這些規定和概念僅適用于常規的結構設計，在應用E1廣的寬扁梁中是不合適的。粱板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有-N性支座，取消粱的概念，將梁板統一認為是一變截面板。在扁粱結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至粱中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋，取二者大值配筋(借用臺階式獨立基礎變截面處的概念)。柱子也可認為是超大截面粱，所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。
　　4.4鋼筋采用機械連接或焊接
　　縱筋搭接長度為若干倍鋼筋直徑d，一般情況下，d取鋼筋直徑的較小值，這是有個前提，即大直徑鋼筋強度并未充分利用。否則應取鋼筋直徑的較大值。如框架結卡句頂層的柱子縱筋有時比下層大，d應取較大的鋼筋直徑，甚至縱筋應向下延伸一層。其實，兩根鋼筋放一起，用鐵絲捆一下，能起多大用，還消弱了鋼筋與混凝土的握裹力。所以，鋼筋如有可能盡量采用機械連接或焊接。
　　4.5關于回彈再壓縮
　　基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備.
　　5結束語
　　總的來說,通過對以上各類常見建筑結構問題的分析，可以加強結構設計人員對常見結構設計問題的辨別能力，提高對結構設計質量問題的防治措施，使建筑結構設計工作做行更安全、更合理。
　　參考文獻
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