結構設計研究精選(九篇)
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第1篇：結構設計研究范文
（南通市建筑設計研究院有限公司 江蘇 南通 226000）
【摘要】隨著高層建筑在我國的迅速發展，建筑高度的不斷增加，建筑類型與功能的愈來愈復雜，結構體系的更加多樣化，建筑類型和功能的復雜化也使現代建筑結構設計變得更加復雜。本文通過對混凝土結構設計中應注意的一些問題進行概速，并提出相應的解決措施，以利于提高設計的質量。保證結構的安全。
關鍵詞 高層建筑；結構設計；混凝土
1.引言?
混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的結構材料，鋼筋混凝土結構已成為世界上應用最為廣泛的結構形式。我國每年耗費在混凝土結構設計的費用為2300億元以上。在人們的傳統觀念中總是認為鋼筋混凝土結構是由最為耐久的混凝土材料澆筑而成的，雖然鋼筋易腐蝕，但有混凝土保護層的保護，鋼筋也不會發生銹蝕，因此，對鋼筋混凝土結構的使用壽命期望值也是很高的，從而忽視了鋼筋混凝土結構的耐久性和抗震性的問題，從而混凝土結構在設計時應注意的問題的研究也相對滯后，為此付出了巨大的代價。結構設計總說明著重審查設計依據條件是否正確，結構材料選用、統一構造做法、標準圖選用是否正確，對涉及使用、施工等方面需作說明的問題是否已作交待。審查內容一般包括建筑結構類型及概況，建筑結構安全等級和設計使用年限，建筑抗震設防分類、抗震設防烈度（設計基本地震加速度及設計地震分組）、場地類別和鋼筋混凝土結構抗震等級，地基基礎設計等級，砌體結構施工質量控制等級，基本雪壓和基本風壓，地面粗糙度，人防工程抗力等級等7條。
2.混凝土結構設計中的裂紋問題及其控制?
（1）混凝土結構設計中的裂紋問題分析，裂紋是固體材料中的某種不連續現象。多年來，有關混凝士的現代試驗完全證實了在尚未受荷的混凝土和鋼筋混凝土結構中存在微裂紋，主要有骨料與水泥石的粘結面上的牯結裂紋、水泥漿中的裂紋以及骨料裂紋。而根據斷裂損傷力學的觀點，所謂斷裂損傷是在廣義的外載作用下，使材料的細觀結構發生變化，引起微缺陷成胚、孕育、擴展和匯通，導致結構宏觀性能的劣化，最終形成結構宏觀開裂和破壞。因而混凝土結構的破壞過程實際上是微裂紋的擴展、貫通而形成的。?
（2）混凝土結構設計中的裂紋控制方法，預應力混凝十結構的裂紋控制方法主要是基于。"抗"的思想，下面分別應用傳統力學和斷裂力學來分析傳統裂紋控制方法，從傳統學觀點來看，由于預先給混凝土梁施加了預壓應力，使混凝七梁在外部荷載作用下梁體下緣產生的拉應力全部被抵消（或部分被抵消），因而可避免混凝土出現裂紋（或推遲出現裂紋），混凝土梁可以全截面參加工作（或增加參加工作的混凝土截面），這就相當于改善廠梁中混凝士的抗拉性能，而且可以達到充分利用高強材料的目的。從斷裂力學觀點來看，混凝土材料內。?
（3）部存在許多微缺陷和微裂紋，這些微缺陷和微裂紋在外部荷載作用下會不斷演化、發展，最終形成宏觀裂紋。預先在混凝七梁兩端施加一對軸向壓力，相當于在梁內微裂紋面上作用了一對非均布壓應力，這時可以認為裂紋端部的應力強度因子為負值。當外載在裂紋端部產生的應力強度因子與非均布壓應力產生的應力強度因子大小相等時，裂紋端部的應力強度凼子為零。這時裂紋并不會失穩擴展，只有隨著外載的增加，使裂紋端部的應力強度因子達到混凝土材料的斷裂韌性時，裂紋才會失穩擴展。因此，從斷裂力學角度來說，由于預先對混凝土粱施加預壓應力，從而減小了外載作用F裂紋端部的應力強度因子，避免或是推遲了混凝土出現裂紋。
3.梁支座的結構形式分析及其設計可靠性的實現策略?
結構計算是結構設計的基礎，計算結果是結構設計的依據，設計中選擇合適的計算假定、計算簡圖是得到正確計算結果的關鍵。當前結構設計程序中往往把與剪力墻相交的框架粱支座看作固定支座，這種假定不是在任何情況下都是正確的。當框架梁與剪力墻正面垂直相交，且剪力墻對梁的約束能力較弱時，很難實現固定支座的假定，此時宜將梁支鷹形式人為調成鉸接支座，否則計算結果將與實際不符。在結構設計中，對與剪力墻相交的框架梁，其支座形式要慎重對待，具體工程應視框架梁與剪力墻的相對剛度及相交位置、方向，正確判斷剪力墻對粱的約束能力，近而較為準確地確定框架梁支座形式。對于提高混凝土結構的設計可靠度，在材料強度等級不變的情況下會增加材料用量，增加造價，用高強材料替代低強材料，可有效地降低成本?；煲善呓Y構中，水平受力構件如粱、板，主要以鋼筋的抗力為主，提高鋼筋級別效益較好，設計中應優先采嗣新規范提倡的主導鋼筋HRB400（III）級鋼筋；豎向受力構件如墻、柱，主要以混凝土的抗力為主，提高混凝上等級效益較好。
4.混凝土結構設計存在的其他問題分析?
（1）混凝土結構設計中的抗震問題分析地震力在兩類構件之間分配，應考慮不同時段兩類構件抗推剛度相對比值的變化。鋼一混凝士混合結構中現在采用的主要結構體系為鋼框架一混凝七剪力墻（內筒）體系，其中鋼筋混凝十內筒為主要抗側力結構。鋼框架主要承擔重力荷載，承擔較小的水平剪力。在水平地震作用下，有工程經驗表明，由于鋼框架的抗推剛度遠小于混凝上內筒，鋼框架承擔的水平剪力除頂部幾層可為樓層剪力的15%～20%，中部及下部約為相應樓層剪力的10%～l5%，有的工程甚至僅有5%左右。在往復地震動的持續作用下，結構進入彈塑性階段時，墻體產生裂縫后，內簡的抗推剛度大幅度降低，剮度退化將加大鋼框架的剪力。鋼框架由于彈性極限變形角為1/400以上，遠大于約為l/3000的鋼筋混凝土墻體彈性極限變形角。雖然此時的水平地震作用要小于塑性階段，但鋼框架仍有可能要承擔比彈性階段大得多的水平地震剪力和傾覆力矩。因此，為符合結構裂而不倒的要求，需要調整鋼框架部分的承擔的水平剪力，規程抗震要求鋼框架一混凝土結構各層框架柱所承擔的地震剪力不應小于結構底部總剪力的25%和框架郵分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值，以提高鋼框架的承載力，并采取措施提高混凝土內筒的延性。?
（2）結構設計過程要確定適宜的層問位移限值，我國有關混合結構的規程正在修編，高層建筑鋼結構規程沒有列出對鋼一混凝土結構的設計規定.但對以鋼筋混凝土結構為主要抗側力構件的結構，高層建筑混凝十規程，則提出其側移限值的要求，規定為等同于相當高度的鋼筋混凝土高層建筑結構體系的要求。確定適宜的層間側移和頂點側移限值是該結構體系規程的重要內容之一。"高鋼規程"沒有列出對鋼一混凝土結構的設計規定，但對有混凝士剪力墻的鋼結構，規定應符合《鋼筋混凝土高層建筑設計與施上規程》JGJ3-9l的要求?，F行的"混凝土高規"規定的層間位移限值，對于鋼一混凝土結構常不易符合要求。修編中的"混凝土高規"（第二稿），將包含對鋼一混凝土結構設計規定的內容，關于鋼一混凝士結構的層間位移限值，將規定為等同于相當的鋼筋混凝土高層建筑結構體系的要求。?
（3）此外，修編中的"混凝土高規"，關于層間位移限值將對現行。混凝士高規"JGJ3-9l有所放松，并以此確定適宜的限值。
5.結束語?
混凝土結構設計是一個長期，復雜甚至循環行復的過程.任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全隱患。因此.我們設計上作者應按規范相應的構造造求嚴格執行，才真正確保設計質量的安全。
參考文獻
［1］紀福宏，郭惠琴.混凝土結構設計中若干問題的探討［J］.山西建筑，2005.
［2］鄭文忠，張格明，王英.對混凝土結構設計中三個問題的思考［J］.工業建筑，2004.
第2篇：結構設計研究范文
工程的施工地點為福建省廈門市湖濱北路與長青路交叉口的東北角，原建筑為高層建筑群。要進行施工的建筑群屬于塔樓建筑，整體由地下室與上部建筑兩部分構成，這兩部分的樓層數分別為2層與30層。設計前期調查表明該塔樓的地下室及1#、2#塔樓已經于1995年12月完成施工。本次設計對3#、4#、5#樓原設計戶型進行了較大幅度的修改.通過不斷的結構試算，對基礎及地下室結構進行受力分析，確定了上部各塔樓能建設的層數，擬訂了建筑方案。經過對結構方案的比對論證，本項目確定采用多塔帶厚板轉換層結構型式，結構體系由下部框剪結構轉換成上部剪力墻結構，且上部建筑接近一半剪力墻需要在三層樓面處轉換。多墻帶厚板轉換結構屬于復雜高層建筑結構，超出規范要求，需要進行專項審查。原設計3#、4#、5#樓下部一、二層相連形成大底盤，現設計保留原設計的大底盤,利用原有3#、4#、5#樓墻柱修改成新的3#、4#、5#樓平面，并在原裙房處增加一幢6層高的6#樓。塔樓部分每幢樓之間用伸縮縫（防震縫）隔開形成上部四個塔樓。平面示意圖如圖1所示。
2結構設計說明
2.1結構設計依據。在對本工程進行結構初步設計的時候主要遵循了《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）、《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002）等有關規定。建筑抗震設防類別為丙類，建筑結構安全等級為二級，所在地區的地震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.15g，設計地震分組第一組，場地類別II類，特征周期Tg=0.35sec。100年一遇的基本風壓0.95kN/m2，地面粗糙度B類，風載體型系數1.4。本工程地質詳勘報告。地下室部分抗震鑒定報告。2.2工程選定的設計結構。本次設計選定的設計結構主要有裙樓結構及塔樓結構兩部分。設計結構選定如下:1）裙樓結構維持原設計的框剪結構本次工程為兩層裙房，東西長127.6m，地下部分已完成施工且沒有預留變形縫，故裙樓采用后澆帶及跳倉法施工，其中厚板中不設后澆帶采用跳倉法施工，厚板與其他屋面采用后澆帶處理。2）塔樓結構本工程3#樓22層建筑物高度69.98m，4#樓29層建筑物高度90.28m，5#樓17層建筑物高度56.98m，這三個塔樓均采用剪力墻結構。6#樓6層建筑物高度21.8m，采用框架結構。根據主樓與裙樓豎向構件關系，將3#、4#、5#塔樓結構采用厚板轉換層轉換，轉換厚板設于2層屋面（3層樓面），4號樓轉換板上承托28層,轉換板厚為1.8m。3號樓轉換板上承托21層，轉換板厚為1.5m。5號樓轉換板上承托16層，轉換板厚為1.5m,厚板長約98m。整體結構單元網格示意圖如圖2所示。
3厚板轉換結構計算
為了精確分析轉換板的內力，本文采用實體單元對轉換板進行有限元模擬，同時與其他結構構件形成三維空間力學模型。這樣未對轉換板的邊界條件作任何簡化。采用大型有限元軟件ANSYS對整體結構進行計算分析，重點分析轉換板的內力和變形。計算分析時考慮三個塔樓和轉換板整體作用效果。在ANSYS軟件建模時,轉換厚板采用實體單元，每個結點含有3個未知數。剪力墻和樓板采用殼單元，每個結點含有6個未知數。框支柱和普通梁采用三維空間線單元,每個結點含有6個未知數[1]。3.1厚板轉換層結構荷載計算。本工程對于厚板轉換層結構的荷載計算主要分為恒載、活載、風載的計算。1）厚板轉換層結構恒載計算恒載包括結構構件自重和附加荷載（各種設備、建筑裝飾和填充墻）。在ANSYS軟件中，結構構件自重按慣性力來計算，可只需輸入附加荷載。樓板、梁和墻輸入的荷載數值來自于SATWE模型。從各塔樓下轉換板的豎向位移來看，轉換板上最大位移均發生在框支柱與核心筒相連的大板上，并且位于懸挑部位[4]。4號樓豎向最大位移為2.122mm，3號樓豎向最大位移為2.272mm，5號樓豎向最大位移為1.918mm。轉換板的最大位移不是發生在最高的4號樓，而是在3號樓。由于3號樓轉換板上承托21層，而且板厚僅為1.5m，因此3號樓處的轉換板在設計時也應加以重視。2）厚板轉換層結構活載計算活載均作用在樓板上，樓板輸入的荷載數值來自于SATWE模型?；詈奢d的計算量關系到了z向位移數值，通過SATWE模型的活荷載計算得出活荷載在各樓層中的分布并不均勻、各豎向構件分配的軸力差距在增大的結論。3）厚板轉換層結構風載計算ANSYS軟件將各樓層的風荷載數值均勻分配到各抗側構件在樓蓋處的節點上，這樣可保證風荷載作用數值的準確性。在x向、y向風載作用下，整體結構和框支層的x向、y向會發生變形。計算結果顯示風載值還在合理范圍內。3.2結構模態和等效剛度比計算。轉換層上下結構等效側向剛度比計算應參考《高層建筑混凝土結構設計規程》對計算等效側向剛度比的模型要求，采用三維空間模型，上部結構取3層，高度為8.0m。下部結構取2層，高度為9.8m。分別考慮兩個主軸方向（x向、y向）的等效側向剛度比，按《高層建筑混凝土結構設計規程》式計算。從而得到結構在x、y兩方向上轉換層上、下結構等效側向剛度比分別為0.360、0.454，均滿足《高層建筑混凝土結構設計規程》的限制要求。3.3結構地震指數及位移計算。在ANSYS軟件分析中,采用振型分解反應譜法來計算結構的地震作用效應。本工程按《建筑抗震設計規范》GB50011-2001設計，以此規范給出的地震影響系數曲線為依據，乘以重力加速度，得到加速度反應譜曲線。本工程地處II類場地，抗震設防烈度為七度，反應譜最大影響系數0.12。在用ANSYS軟件計算時，各振型以位移為基礎進行作用效應的組合，采用CQC法計算結構的地震作用效應。在結構計算時，將數值分別作用在結構x向、y向上，計算出結構的地震作用效應，包括結點位移、單元力和層剪力。本工程的結構總重力荷載代表值為307200kN。x向地震作用下，結構底部總地震剪力為14772.8kN，剪重比為4.81%。y向地震作用下，結構底部總地震剪力為13668.6kN，剪重比為4.45%。在地震作用下，計算得到的各樓層層位移和層間位移角數值遠小于規范限值1/1000，滿足設計要求。
4結論與建議
通過對整體結構各種工況作用下的組合有限元計算分析得出所計算的結構整體設計指標滿足規范要求。由于在x向風荷載和地震荷載作用下，結構平面下部兩個角端抗側能力明顯偏小，此處扭轉效應較大，設計時需采取加強措施。建議對各塔樓核心筒部位樓板均加厚至150mm，采用雙層雙向配筋，立面收進及屋頂小塔樓等部位樓板均加厚。將轉換層各塔樓下墻柱抗震等級均改為一級，號樓框支角柱抗震等級提高至特一級，并設芯柱提高其延性。
參考文獻:
[1]趙欣.試論土木工程建筑結構設計中的問題與初探[J].中國房地產業,2015(8):188.
第3篇：結構設計研究范文
關鍵詞：建筑事業；建筑結構；抗震設計
中圖分類號：TU352.11文章標識碼：A文章編號：1672-9129（2017）10-0114-01
前言：
隨著近些年來我國發生的地震災害不斷增多，其給人們的生命財產安全帶來了巨大的威脅。為此，我們要積極采取應對措施來抵御地震等自然災害帶來的危害。在建筑結構設計工作中，加強建筑結構的穩定性是降低地震災害的有效措施，而如何科學合理的實施建筑結構設計便成為了諸多建筑工程單位所關注的任務。因此，文章針對于建筑結構設計在抗震設計的研究具有極為重要的現實意義。
1抗震設計在建筑結構設計中的重要性分析
就我國的自然災害形式而言，地震災害是目前對我們建筑工程事業威脅最大的自然災害之一，為此，在建筑結構設計中加強其抗震設計研究便十分重要。我們知道，在我們中國已知的地震災害史上，有很多地震給我國的人民生命和財產帶來了極為嚴重的損失，如唐山大地震和汶川地震等。隨著我國城市化進程的不斷加速，各種高樓大廈林立，倘若在建筑結構的抗震設計中做好充足的準備工作，那么一旦發生地震災害其所產生的危害便會降至最低。為此，建筑結構的抗震設計是人們生命和財產安全的重要保證。建筑結構的抗震設計原則為“小震不破壞建筑結構、中震建筑可加固、大震建筑不倒”，建筑結構設計在抗震設計中若能保證以上幾點原則，那么在地震災害來臨之時便會很大程度的減少人員傷亡和財產損失。由此可見，抗震設計在建筑結構設計中的研究是多么重要[1]。
2建筑結構設計中的抗震設計的要點分析
2.1選擇合理的建筑場地
提高建筑結構本身的抗震性能夠從多方面進行實施，其中，合理的選擇建筑場地是其抗震性得以提升的首要工作。建筑結構設計人員在對建筑物建筑地形進行選擇時要選用地勢較為平坦的地方，這樣能夠降低建筑結構的抗剪力強度，從而提高整體穩定性。此外，建筑工程現場的土質情況也要做好前期調研工作，盡可能選擇土層硬度和密度較高的地段進行施工建設，這樣能夠滿足建筑結構本身的荷載力承重要求。傳統的建筑物建筑基地往往存在河岸邊緣、采空區和軟土土質層問題，這些地段對建筑物自身的穩定性影響較大，很容易在地震來時發生沉降和塌陷問題。為此，建筑結構設計中抗震設計要合理選擇建筑場地。
2.2選擇科學的抗震結構
建筑結構的抗震性設計研究需要從以下幾方面實施：第一，建筑結構設計人員應該對抗震結構進行全面分析?？茖W合理的抗震結構能夠有效提升建筑物本身的穩定性，尤其是建筑結構的強度和剛度，為此，相關技術人員在進行結合設計時一定要做好抗震結構設計，選擇剛性較強的建筑結構方案推進建筑結構設計。第二，提高建筑結構的承載力。鋼筋混凝土結構的塑性內力重分布能力較好，能夠有效的吸收地震能力，為此，必須選用科學的抗震結構，從而提高建筑結構的承載力[2]。
2.3建筑結構參數計算工作
對建筑結構的參數計算工作進行合理推進十分重要，其能夠對可能形成的損害進行針對性的預防。為此，負責建筑結構參數計算的工作人員要結合多方影響因素進行分析，對地震發生時建筑結構受承受的各種力進行計算，從而明晰建筑物可能承受力的數值。此外，為了能夠保證參數計算工作的有效性，相關技術人員可以對建筑結構進行模型設計，并通過地震模擬來觀測模型所承受的力是多少，最后通過合理的參數設計和整改對建筑結構的抗震性設計參數進行修正，這樣便有效的提高了建筑結構的抗震可能性。
2.4多重抗震防線的設置
多重抗震防線的設計能夠進一步提升建筑結構設計的抗震性能。通常情況下，抗震防線多能夠給建筑結構更多的時間和空間來抵御地震所帶來的威脅。為此，在對建筑結構進行抗震設計時，要對第一道抗震防線的采取延展性構建，延展性構建對建筑物本身的抗剪力作用有著更高的適應性，且即便在地震中發生損壞也能讓其它的防線繼續發揮著抗震作用[3]。如此多重抗震防線的設置能夠將建筑結構設計的穩定性得以最大化發揮，從而為人們的生命和財產安全提供可靠的保障。
3結語：
第4篇：結構設計研究范文
關鍵詞：框架-剪力墻；結構設計；使用研究
前言
框架-剪力墻結構由于其抗側剛度大，能有效地減少側移，且具有較好的抗震性能，因而被廣泛應用于多層和高層鋼筋混凝土建筑中；同時采用現澆框架-剪力墻結構，可以將承重墻與分隔墻合二為一，相對來說比較經濟；另外，室內較框架結構簡潔，沒有露梁、露柱現象，外形美觀，便于室內布置，使用功能更好，且增大了使用面積，因此受到歡迎?？蚣?剪力墻由墻肢和連梁兩種構件組成，其結構承載力及剛度都很大，側移變形小，抵抗水平側移能力強，經過合理設計可做成抗震性能很好的廷性框架-剪力墻。缺點是由于框架-剪力墻最大間距的限制，使建筑平面和使用空間受到一定的局限。結構的延性一般不如框架結構和框架框架-剪力墻結構體系，結構自重較大，總高度不大時，結構材料耗費可能較多。因此，在框架-剪力墻結構設計過程中充分掌握其優缺點，進行合理的設計，達到既能保證建構筑物的質量又能節省資金、材料是每個設計人員所需掌握的。框架-剪力墻結構中，墻是一平面構件，它除了承受水平作用力和彎矩外，還承擔豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復合狀態下工作，其受水平力作用下是一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地震作用或風載下，框架-剪力墻除需滿足剛度強度要求外，還必須滿足非彈性變形反復循環下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求：墻肢必須能防止墻體發生脆性剪切破壞，因此注意盡量將框架-剪力墻設計成延性彎曲型。
一、框架-剪力墻結構的超長問題分析
一是框架-剪力墻結構剛度大，受溫差影響大，混凝土的收縮產生的變形大，墻體對樓面、屋面產生的約束也大；當結構發生收縮變形時比其他結構易出現裂縫。一些未超長的框架-剪力墻結構產生墻體或樓面裂縫，其主要原因就在此。
二是框架-剪力墻結構多用于住房和公寓，使用狀況復雜，一旦私人購買的房子出現裂縫，雖然沒有安全問題，但處理起來問題多、難度大、社會影響大。
三是混凝土結構受溫度或收縮形變的影響與眾多因素有關；而體型龐大的框架-剪力墻房屋往往形狀復雜，混凝土收縮大，約束應力積聚也大，施工工藝及管理也難控制，環境影響使用變化難于判斷，因此更難于解決混凝土收縮變形時，在受約束條件下引起拉應力而保證不出現裂縫。
四是目前混凝土中水泥用量普遍增大，加上由于混凝土強度的提高，使彈性模量增加將引起更大的約束拉應力產生，使結構出現裂縫的因素增多。
綜上所述，在處理超長結構時，特別是處理超長的框架-剪力墻結構時更要特別慎重：當發生由于建筑使用功能要求不允許超長建筑設永久縫時，建議采用對結構施加預應力的方法并結合采用設計構造措施、施工措施共同給予處理。
二、框架-剪力墻轉角部位開設轉角窗的問題分析
隨著建筑平立面體型的多樣化，在不少的居住建筑外墻轉角客戶要求設置轉角窗，高層框架-剪力墻結構的角部是結構的關鍵部位，在角部框架-剪力墻上開設轉角窗，這不僅消弱了結構的整體抗扭剛度和抗側力剛度，而且使臨近洞口的墻肢、連梁內力增大，扭轉效應明顯，對結構抗震不利。
一是B級高度及9級設防A級高度的高層建筑不應在角部框架-剪力墻上開設角窗或挑陽臺。
二是8度及8度以下級設防A級高度的高層建筑在角部框架-剪力墻上開設角窗或挑陽臺時，應采取以下措施：①洞口應上下對齊，洞口寬度不宣過大，連梁高度不宜過小，并加強其配筋及構造；②洞口兩側應避免采用短肢框架-剪力墻和單片框架-剪力墻，宜采用“T”、“L”、“[”型等截面的墻體，墻體厚度在底部加強部位不小于層高的1/12，其他部位不小于1/15，且不小于180mm，墻端暗柱縱向配筋適當加強；③宜提高洞口兩側墻肢的抗震等級，并按提高后的抗震等級滿足軸壓比限值的要求；④轉角處樓板應加厚，配筋宜適當加大，并配置雙層雙向配筋；也可于轉角處板內設置連接洞口兩側墻體的暗梁；⑤結構電算時，轉角梁的負彎矩調整系數、扭轉折減系數均取1.0，抗震設計時，應考慮扭轉藕聯的影響。
三、框架-剪力墻連梁設計在實際應用中的問題分析
框架-剪力墻連梁的含義：框架-剪力墻連梁即兩端都與框架-剪力墻相連且與框架-剪力墻的夾角不大于25度，跨高比小于5，剛度可以折減的梁。在墻肢和連梁的協同工作中，框架-剪力墻應該具有足夠的剛度和強度。框架-剪力墻的設計應該保證不發生剪切破壞，也就是要求墻肢和連梁的設計符合強剪弱彎的原則，同時要求連梁的屈服要早于墻肢的屈服，而且要求墻肢和連梁具有良好的延性。連梁一般具有跨度小，截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大等特點。因此在實際工程中要使連梁的設計滿足強剪弱彎的要求，就必須考慮以下幾個方面：
一是關于連梁剛度的折減。連梁由于跨高比小，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，連梁屈服時表現為梁端出現裂縫，剛度減弱，內力重新分布。因此在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。根據《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》第4.1.7條中規定：“在內力與位移計算中，所有構件均可采用彈性剛度，在框架―框架-剪力墻結構中，連梁的剛度可予以折減，折減系數不應小于0.55”。
二是加連梁跨度減少高度。在連梁設計中，剛度折減后，仍可能發生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況，這時可以增加洞口的寬度，以減少連梁剛度。減少了結構的整體剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁超筋或超限，則可采取調整連梁內力來解決。調整的幅度不宜大于20%，且連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求。
三是增加框架-剪力墻厚度。亦即增加連梁的截面寬度，其結果一方面由于結構整體剛度加大，地震作用產生的內力增加，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。由于該片墻厚增加以后，地震所產生的內力并不按墻厚增加的比例分配給該片框架-剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。
四是提高混凝土等級。混凝土等級提高后，結構的地震作用影響增加的比例遠小于混凝土受剪承載力提高的比例，有可能使連梁的受剪承載力不超限。
五是地震區高層建筑的框架-剪力墻連梁，在進行了上述調整后，仍有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應的縱向鋼筋。此時，如果不能保證連梁在大震時的延性要求，應重新計算整個結構，必要時調整結構布置，使連梁的承載力符合要求。
結語
以上都是在進行框架-剪力墻結構設計工作中經常遇到的幾個比較實際的問題，這些問題相對都比較復雜，只有把互相制約的因素統一協調，才能取得比較理想的結果。
參考文獻：
第5篇：結構設計研究范文
關鍵詞：建筑結構；控制設計；問題分析
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(如圖2和圖3)。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。
圖2偏交斜撐布置
圖3偏交斜撐彎曲耗能
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，高層建筑的抗側剛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、建筑結構設計應注意的問題
3.1 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?？煽吵尚苯?。如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變。
3.2 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。
3.3 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，在應用日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。
3.4 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。
3.5 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。
4、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：［1］包世華，方鄂華.高層建筑結構設計［M］.北京：清華大學出版社，1989
第6篇：結構設計研究范文
關鍵詞：定位格架 勾掛 導向翼
中圖分類號：TL2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0031-02
定位格架是燃料組件的關鍵部件之一，其主要功能一方面是夾持定位燃料棒以維持合理的棒間距，為冷卻劑提供合適的棒束流道；通過攪混翼實現對流體的攪混作用，提高燃料組件的熱工水力性能。另一方面，由于堆芯內相鄰組件間隙僅約1 mm，對于長度接近4000 mm燃料組件裝卸期間操作，如何防止燃料組件定位格架之間發生勾掛，是定位格架設計中需要關注的重要問題。
該文主要針對目前商用電站在燃料組件裝卸料期間發生的定位格架外條帶損傷問題，分析了勾掛發生的原因，采用三維模擬的方式模擬勾掛現象，反饋并指導格架導向翼的外形結構和布置設計，有針對性的增設導向結構，減小組件間由于橫向干涉而導致的勾掛風險，從而設計出導向功能良好，具有防勾掛能力的新型定位格架。
1 定位格架的勾掛現象
目前國內商用大型電站所采用的燃料組件基本均為法國AFA3G燃料組件，該型燃料組件在設計中在格架外條帶結構上設置了一定數量的導向翼，具有一定的導向能力。2008年，在嶺澳核電站換料過程中，發現一組燃料組件格架外條帶導向翼不整齊，后在乏燃料水池使用水下攝像頭探視，確認第四層格架第二面E焊縫下部兩個半導向翼向上卷起。為此，又對水池中的其他組件進行水下電視檢查，先后共發現多組燃料組件的外條帶有不同程度的損傷。（見圖1）
同時，統計數據顯示，法國使用AFA3G燃料組件的電站多次換料大修受到格架損壞的影響，其中使用14英尺活性段燃料的電站受影響比例更大。據統計，對于14英尺電站，受影響的大修中，有63%是與燃料組件格架損壞相關；對于12英尺電站，受影響的大修中，有15%是與燃料組件格架損壞相關。
2 定位格架勾掛原因分析
目前使用的AFA3G定位格架（以下簡稱AFA3G格架）為了便于燃料組件在堆芯的裝卸操作，在其外條帶的上下端均設置有導向翼。其結構特征是外條帶上端兩相鄰導向翼間的距離為25.19 mm，包含了2個燃料棒柵距；外條帶下端導向翼之間的距離為12.595 mm（燃料棒柵距）。該種設計考慮了燃料組件在絕大部分情況下的防勾掛性能，但在某種極限情況下（相鄰燃料組件相互壓靠的位移達到最大值，且燃料組件發生1/2柵距的橫向錯位），燃料組件軸向位移時可能會引起與相鄰燃料組件的定位格架發生勾掛，如圖2所示。而在實際使用中，由于燃料組件的彎曲、定位格架外條帶導向翼的變形等因素，導致燃料組件在裝卸料時發生勾掛的幾率增加。
圖3中采用UG建立AFA3G外條帶典型的上下導向翼模型，模擬發生橫向干涉以及偏移1/2柵距情況下格架間配合狀態，從圖中可見，在此狀態下，上下導向翼咬合即發生干涉。
3 防勾掛結構設計
從對AFA3G格架發生勾掛原因分析來看，主要的影響因素為格架間的相互配合狀態。配合狀態分為橫向干涉和相對錯位，橫向干涉影響了格架間相互侵入所產生的位移量，而相對錯位影響了導向翼之間的相對位置關系。
3.1 格架橫向干涉的設計
初始安裝狀態相鄰格架間保持約1 mm間隙，裝卸過程由于組件變形或其他因素，間隙可能閉合，甚至由于格架擠壓相鄰組件燃料棒向內移動導致間隙為負值，即發生一定干涉。法國AFA3G格架為限制燃料棒在此種情況下的位移量，在柵元彈簧內部設置了限位凸起，以約束向內側的位移量。但該種設計存在的缺點是并不能約束燃料棒受擠壓后發生傾斜，一定程度上增加了位移量導致橫向干涉增加。對于上述問題，通過改變限位凸起的位置，取消彈簧內側限位凸起，在格架柵元上下兩端設計一定高度的限為凸起，可以起到限制燃料棒橫向位移的功能。
3.2 外部導向結構設計
從AFA3G勾掛原因及模擬勾掛過程發現，勾掛的根本原因是上下導向翼沒有能夠實現連續導向，在不發生或較小錯位情況下上下導向翼之間滿足連續導向的要求，但在錯位1/2柵距時，再加上格架之間產生橫向干涉，上下導向翼將互相咬合，燃料組件吊裝操作中，當遇到此類配合狀態，將不可避免出現格架勾掛。因此，格架防勾掛設計要求上下導向翼具有連續導向能力，避免出現導向翼之間的咬合問題。
3.2.1 導向結構連續布置研究
AFA3G格架外條帶上導向翼之間間隔25.19 mm，下導向翼之間間隔為12.595 mm，不能實現相鄰柵元間的連續導向作用。通過加密上導向翼，實現每個柵元均布置有導向翼，可實現連續導向。但同時，加密導向翼布置后，將一定程度上減小邊柵元的冷卻劑流通面積，影響的水力特性。為保證格架熱工水力性能的相容性，加密導向翼后邊柵元的流通面積應與原格架相近。從圖4可見，采用連續導向后，即使在錯位了1/2柵距時，導向翼之間仍能夠導向而不發生咬合干涉。
3.2.2 導向翼結構尺寸
連續布置導向翼縮小了導向翼間距離，實現了連續導向，但仍需合理的結構設計才能避免極限情況下勾掛問題。
首先確定相鄰格架間可發生的最大橫向干涉。相鄰組件兩格架在高度方向互相錯開，外條帶擠壓相鄰組件燃料棒，將其壓靠在內條帶的限位凸起位置上。按照現有堆芯相鄰組件中心距離215.04 mm，組件外形尺寸213.7 mm，則相鄰組件之間間隙為1.3 mm；綜合考慮剛凸高度、外條帶厚度以及彈簧壓縮量，可確定格架的最大橫向干涉量。
導向翼的高度應能保證當格架發生最大干涉之后，導向翼不會插入相鄰格架導向翼的間隙，即導向翼彎折后在水平面上的投影距離應大于相鄰格架的最大干涉量。根據理論計算，相鄰格架產生干涉的最大橫向位移為3.1 mm，其干涉量為橫向位移減去原有間隙，導向翼在平面的投影距離應超過該干涉量，考慮可能的制造公差以及彎折半徑等確定合適的導向翼結構尺寸。
4 防勾掛設計驗證及試驗驗證
對于格架的防勾掛設計驗證，首先采用UG建模的方式，建立外條帶典型的導向翼結構并模擬各類配合狀態，模擬的結果表明在各類配合狀態下，新的防勾掛設計均能實現連續導向，避免勾掛發生。
勾掛模擬試驗中，采用兩只格架沿軸向相對運動以模擬燃料組件的裝卸過程，試驗過程考慮了可能的各種配合關系，試驗結果表明兩只AFA3G格架在錯位1/2柵距情況下導向翼發生咬合現象，在保護力限值范圍內無法移動，這種現象與之前的設計分析一致。同時兩只新設計防勾掛格架在相似的配合狀態下幾乎觀察不到導向翼咬合現象，在設定的橫向作用力下兩只格架彼此能夠順利滑過（見圖5），表明設計與試驗吻合良好。在試驗中，新設計格架也出現過保護力超過限值（900 N）的情況（見圖6），但調整格架及裝置后重新試驗又能順利通過（見圖7）。因此，反饋于結構設計，還應考慮制造公差以及安裝公差等因素對格架防勾掛性能的影響。
5 結語
該文從嶺澳電站發生的格架損傷問題出發，研究了類似的AFA3G格架勾掛損傷問題，從結構設計角度出發，分析了格架產生勾掛的各類可能原因，針對AFA3G格架在勾掛性能方面存在的問題，提出了改進設計措施。設計過程中采用UG模型模擬的方法研究了各類配合狀態下的干涉情況。研究表明，采用導向翼加密布置、限制燃料棒的橫向位移距離等設計，可以實現格架間連續導向作用，降低了組件裝卸料期間格架發生勾掛的風險。
參考文獻
第7篇：結構設計研究范文
關鍵詞：高層建筑；結構體系；剪力墻
我國改革開放之后，由于綜合國力的不斷提高，房地產業迅猛發展，建筑業已成為社會支柱產業之一。由于經濟的發展，加之土地資源寶貴，所以高層建筑更是如雨后春筍般迅速發展，數量劇增。而目前的工程設計領域中，設計人員忙于應付大量的具體工作，往往不夠重視結構經濟性問題，導致同一工程不同人設計，其工程造價可能差別很大，造成不必要的浪費。這對于經濟實力并不發達、尚處于第三世界發展中國家的中國來說是一個亟待解決的問題。
1 高層建筑結構的主要特點
(1)水平荷載對結構的影響大，側移成為結構設計的主要控制目標之一。其根本原因就是高層建筑結構側移和內力隨高度的增加而急劇增加。例如，一豎向懸臂桿件在豎向荷載下產生的軸力僅與高度成正比，但在水平荷載下的彎矩和側移卻分別與高度呈二次方和四次方的曲線關系。所以，在高層建筑結構中，除了像多層或低層房屋一樣進行強度計算外，還必須控制其側移的大小，以保證高層建筑結構具有足夠的剛度，避免因側移過大而造成的結構開裂、破壞、傾覆以及一些次要構件和裝飾的損壞。
(2)多種變形影響大。高層建筑結構由于層數多、高度高、軸力很大，沿高度引起的軸向變形很顯著，中部構件與邊部、角部構件的變形差別大，對結構的內力分配影響大，因而對構件中的軸向變形影響必須加以考慮;另外，在剪力墻結構體系中還應考慮整片墻或墻肢的剪切變形，在筒體結構中還應考慮剪變滯后的影響等。
(3)扭轉效應大。當結構的質量分布、剛度分布不均勻時，高層建筑結構在水平荷載作用下容易產生較大的扭轉作用，扭轉作用會使抗側力構件的側移發生變化，從而影響各個抗側力結構構件(柱、剪力墻或筒體)所受到的剪力，進而影響各個抗側力構件及其他構件的內力與變形。既使在結構的質量和剛度分布均勻的高層建筑結構中，其在水平荷載作用下也仍然存在扭轉效應。
(4)結構延性是度量結構抗震性能的重要指標。相對于較低樓房而言，高層建筑結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。因此，必須運用概念設計方法，對引起結構不安全的各種因素做綜合的、宏觀的、定型的分析并采取相應的措施，以求在總體上降低結構破壞概率。
2 高層建筑結構分析
2．1高層建筑結構分析的基本假定
高層建筑結構是由豎向抗側力構件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系。要完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。實際工程中，對結構分析都需要對計算模型進行不同程度的簡化，其中常見的基本假定有:
(1)彈性假定。目前工程上實用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般水平荷載作用下，結構通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是，在遭受地震或強臺風作用時，高層建筑結構往往會產生較大的位移而出現裂縫，并進入到彈塑性工作階段。此時，仍按彈性方法計算內力和位移則不能反映結構的真實工作狀態，應按彈塑性動力分析方法進行設計。
(2)小變形假定。小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。據研究統計，當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H＞1/500時，P－Δ效應的影響不能忽視。
(3)剛性樓板假定。很多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大，而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結構位移的自由度，簡化了計算方法，并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。一般來說，對框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是，豎向剛度有突變的結構、主要抗側力構件間距過大或是層數較少等三種情況均對樓板變形的影響較大，特別是對結構底部和頂部各層內力和位移的影響更為明顯，此時，可將這些樓層的剪力作適當調整來考慮這種影響。
(4)計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有以下三種:即一維協同分析、二維協同分析和三維空間分析。其中一維協同分析各抗側力構件只考慮一個位移自由度，計算簡單，主要用于手算方法的計算簡圖;二維協同分析各抗側力構件的位移由三個自由度確定，主要用于中小微型計算機上的桿系結構分析程序;三維空間分析在前兩者的分析基礎上既考慮了抗側力構件的公共節點在樓面外的位移協調(豎向位移和轉角的協調)，又考慮了抗側力構件平面外的剛度和扭轉剛度對具有明顯空間工作性能的筒體結構的影響。三維空間分析普通桿單元每一節點有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應考慮截面翹曲，有7個自由度，較前兩者的計算更為精確。
2．2高層建筑結構靜力分析方法
(1)框架-剪力墻結構。
框架-剪力墻結構內力與位移計算的方法很多，大都采用連續化建立常微分方程的方法?？蚣?剪力墻結構的計算方法通常是將結構轉化為等效壁式框架采用桿系結構矩陣位移法求解。
(2)剪力墻結構。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。不同類型的剪力墻其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的計算方法為平面有限單元法，此法較為精確且對各類剪力墻都能適用。
(3)筒體結構。
筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類:等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。①等效連續化方法是將結構中的離散桿件作等效連續化處理。②等效離散化方法是將連續的墻體離散為等效的桿件，以便應用適合桿系結構的方法進行分析。③比等效連續化和等效離散化更為精確的計算模型是完全按三維空間結構分析筒體結構體系，其中應用最廣的是空間桿-薄壁桿系矩陣位移法。該方法是將高層結構體系視為由空間梁元、空間柱元和薄壁柱元組合而成的空間桿系結構?？臻g梁柱每端節點有6個自由度。核心筒或剪力墻的墻肢采用符拉索夫薄壁桿件理論進行分析，每端節點有7個自由度，比空間桿增加一個翹曲自由度，對應的內力是雙彎矩。三維空間分析精度較高，但其未知量較多，計算量較大，在不引入其它假定時，每一樓層的總自由度數為6Nc+7Nw(Nc、Nw為柱及墻肢數目)。通常均引入剛性樓板假定，并假定同一樓面上各薄壁柱的翹曲角相等，這樣，每一樓層總自由度數即降為3(Nc+Nw)+4，這是目前工程上采用最多的計算模型。
第8篇：結構設計研究范文
【關鍵詞】建筑地基；結構設計；注意問題；設計等級；計算；
建筑地基直接關系到建筑物的安全和穩定，是建筑結構的根本，在結構設計中必須進行全面細致的設計，以保證建筑的安全性。
一、建筑地基結構設計時注意問題
建筑地基結構設計時，應考慮上部結構，基礎和地基的共同作用，必要時應采取有效措施，加強上部結構的剛度和強度，以增加建筑物對地基不均勻變形的適應能力。對已選定的地基處理方法，宜按建筑物地基基礎設計等級，選擇代表性場地進行相應的現場試驗，并進行必要的測試，以檢驗設計參數和加固效果，同時為施工質量檢驗提供相關依據。經處理后的地基，當按地基承載力確定基礎底面積及埋深而需要對地基承載力特征值進行修正時，基礎寬度的地基承載力修正系數取零，基礎埋深的地基承載力修正系數取1.0；在受力范圍內仍存在軟弱下臥層時，應驗算軟弱下臥層的地基承載力。對受較大水平荷載或建造在斜坡上的建筑物或構筑物，以及鋼油罐、堆料場等，地基處理后應進行地基穩定性計算。結構工程師需根據有關規范分別提供用于地基承載力驗算和地基變形驗算的荷載值。地基處理后，建筑物的地基變形應滿足現行有關規范的要求，并在施工期間進行沉降觀測，必要時尚應在使用期間繼續觀測，用以評價地基加固效果和作為使用維護依據。復合地基設計應滿足建筑物承載力和變形要求。地基土為欠固結土、膨脹土、濕陷性黃土、可液化土等特殊土時，設計要綜合考慮土體的特殊性質，選用適當的增強體和施工工藝。常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等。
二、建筑地基結構設計等級
地基結構設計等級分為甲級、乙級、丙級三種。甲級用于30層以上的高層建筑、重要的工業與民用建筑物、大面積的多層地下建筑物、體型復雜層數相差超過10層的高低層連成一體建筑物、復雜地質條件下的坡上建筑物、對地基變形有特殊要求的建筑物、對原有工程影響較大的新建建筑物、場地和地基條件復雜的一般建筑物、位于復雜地質條件上地下室的基坑工程、開挖深度大于15m的基坑工程以及周邊環境條件復雜、環境保護要求高的基坑工程等；乙級用于除甲級、丙級以外的基坑工程、工業與民用建筑物；丙級用于次要的輕型建筑物、場地和地基條件簡單，荷載分布均勻的七層及七層以下民用建筑及一般工業建筑物以及非軟土地區且場地地質條件簡單、基坑周邊環境條件簡單、環境保護要求不高且開挖深度小于5.0m的基坑工程。
三、建筑地基結構設計的計算
地基計算包括地基承載力計算，地基變形計算，地基穩定性計算。
1、地基計算前首先應確定基礎埋深，基礎埋深根據下列相關條件進行確定：（1）建筑物的用途，有無地下室、設備基礎和地下設施，基礎的形式和構造；（2）作用在地基上的荷載大小和性質；（3）工程地質和水文地質條件；（4）地基土凍脹和融陷的影響。除巖石地基外，基礎埋深不應小于0.5米。高層建筑基礎的埋置深度應滿足地基承載力、變形和穩定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎埋深應滿足抗滑穩定性要求。在抗震設防區，除巖石地基外，天然地基上箱形和筏形基礎埋深不宜小于建筑物高度的1/15；樁箱或樁筏基礎的埋置深度不宜小于建筑物高度的1/18。當存在相鄰建筑物時，新建建筑物的基礎埋深不宜大于原有建筑物基礎。當埋深大于原有建筑物基礎時，兩基礎間應保持一定凈距，其數值應根據建筑物荷載大小、基礎形式和土質情況確定。
2、地基承載力計算應滿足《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011第5.2.1條、5.2.2條相關規定。
3、地基變形計算；地基變形特征可分為沉降量、沉降差、傾斜、局部傾斜。建筑物地基變形值，不應大于地基變形允許值。建筑物地基變形允許值按照《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011第5.3.4條中表5.3.4規定采用，建筑物地基最終變形量按照第5.3.5條進行計算。
4、地基穩定性計算；地基穩定性可采用圓弧滑動面法進行驗算。具體可按照《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011第5.4.1條、5.4.2條、5.4.3條相關規定進行驗算，山區地基（包括丘陵地帶）的設計，還必須按照第6.1.1條中可能出現的設計條件進行分析認定，避免發生滑坡、泥石流、崩塌等引起房屋倒塌的事故。
四、建筑地基樁基礎設計發生的問題及其處理方法
1、樁基達到其極限承載力而無法壓至設計標高。這里可能存在兩種情況，其一是地質報告有誤，樁實際承載力大于計算值，必須先做試樁以確定其合理的樁長及承載力。其二則可能由于土層本身原因，譬如說飽和砂土產生的孔隙水壓力使樁基根本無法壓入，這就需要我們從施工措施上去解決。首先是必須制定合理的施工順序，譬如說跳打，使先期施工的樁產生的水壓力消散后再施工下一根樁；其次對靜力壓樁來說必須選擇有足夠壓樁力的施工機械，要避免抬機等現象出現；另外可以采取引孔，設置排水孔等措施盡量減少空隙水壓力。當然壓樁時必須注意壓樁力應控制在樁身極限強度范圍以內，且應注意壓樁擠土作用對周邊建筑物的影響。
2、關于樁基豎向偏差的控制和處理。樁基施工中對樁的偏差必須嚴格控制，特別是對于承臺樁及條形樁，樁位的偏差都將產生很大的附加內力，而使基礎設計處于不安全狀態。根據JGJ94-94第7.4.12條我們控制樁頂標高的允許偏差為-50～+100mm，但實際施工中偏差這么大將引起繁重的施工任務及損失。當樁頂標高高于設計標高，則需要劈樁，特別對于預應力管樁等空心樁來說，樁頂有樁帽劈樁既困難又不經濟；而當樁頂標高低于設計標高時，又需要補樁頭，這既影響工期又浪費金錢。這就要求施工單位在施工過程中必須嚴格控制樁頂標高，盡可能地使工程樁標高同設計一致，特別是施工過程中必須考慮到樁在卸載后的回降量，否則不加考慮則每根樁都將高于設計標高。而我們設計人員在設計過程中對施工誤差亦應有所考慮，建議針對目前的施工質量，設計中可以考慮2mm左右的偏差容許，這樣就可以免除大量小偏差樁的劈樁，這在實踐工程中具有相當的可操作性，避免了大量不必要的工作。
結束語
建筑工程的結構設計和施工中地基和基礎是最為重要的，建筑地基的結構設計對整個工程的結構設計至關重要，應該根據工程實際情況進行合理的建筑地基結構設計，以保證地基結構設計的科學性。
參考文獻：
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[2]張家康，黃文萃. 我國建筑結構設計規范編制與進展[J]. 建筑結構學報，2010，S2：355-364.
第9篇：結構設計研究范文
關鍵詞：建筑結構設計；優化方法；協調性；經濟性能
現如今，人們對建筑的要求不再簡單的是居住使用要求，隨著時代的不斷發展，人們對建筑的美觀性和安全性也愈加重視，對建筑的實用性能有了更嚴格的要求。基于以上要求的變化，這就要求我們不斷改變并優化結構設計，采取耳穴的方案，同時滿足美觀性和實用性，并且還能夠降低成本投入，提高經濟效益，促進建筑業的良好健康發展。
1結構設計優化方法內容及其原則
1.1概述。在房屋建筑結構設計時，如果要對設計方法進行優化，這就勢必給工作人員帶來更多的問題，例如成本問題和建筑材料問題。這種情況下，就要求工作人員用最低的資金投入，進行房屋建筑設計的優化。對優化房屋建筑設計時，其優化的內容主要包括兩個內容：①優化整體的房屋建筑結構；②優化局部的房屋建筑結構。而局部房屋建筑結構主要就是對主體結構、房頂結構和下部基礎結構等分別進行優化設計。1.2原則。（1）使建筑具有安全性能。房屋結構優化不是簡單的進行材料的節約，而是首先要確保房屋建筑結構安全，然后利用專業知識，結合實際的房屋建筑情況，對房屋建筑結構進行科學合理的優化，從而使得房屋建筑的設計趨于完善。（2）使建筑具有實用性能。對于房屋建筑優化設計的另一個原則就是要確保建筑物的實用性，使得房屋建筑通過優化設計具備更多的功能，滿足人們的實用與使用需求。（3）保證建筑結構優化的同時保護環境。房屋建筑結構優化設計的另一個原則就是要尊重環境，也就是說要注意環保，例如，可以采用綠色環保材料。（4）確保建筑具有可用價值。這個原則也是非常重要的一點，要求在進行房屋建筑優化設計時，不能一味追求利益，忽視質量，而是要在保證建筑質量的基礎上降低資金投入。根據以上原則，不難看出，在進行房屋建筑結構優化設計時必須保證其科學、安全、質量要求。首先，充分重視結構優化模型，科學合理的結構設計變量得到解決。主要針對相關的參數值和約束來控制參數值的選擇應注意，而較小的將實現一個預定義的類型參數，可以有效地減少編程，提高效率，提高整體水平；然后是目標函數的確定，這將對建筑作為一個整體的成本情況來理解。可以科學地確定約束條件，為結構的優化設計奠定基礎。
2建筑結構設計優化方法的具體應用
2.1整體和局部優化。房屋建筑結構設計具有復雜層次性。首先要求在進行設計時要考慮設計、結構、安裝等不同子系統及其下屬體系。在進行優化設計時，綜合考慮各個子系統和下屬體系并且進行優化；其次，由于在房屋建筑結構設計時設計到施工材料、構建、配件等內容，這就要求進行房屋建筑設計時，進行整體優化。建筑結構的優化計算模型和優化計算方案屬于建筑結構優化設計的重要組成部分。建筑結構的優化設計的本質就是在變量中提取重要的參數，根據上述所說參數建立函數模型，從而得到比較好的方案。一般來說，建立模型主要從以下方面入手：①合理選擇設計變量，這屬于重要內容，而且在選擇變量設計會影響參數的選擇，因此合理計算變量就能將降低計算編程的工作量；②確定目標函數，首先要在符合函數的基礎上找到最優解，才能確定目標函數；其次，將約束條件確定下來，主要包含彈塑性、強度、應力及尺寸等方面，在優化建筑結構的同時，必須確保約束條件的范圍在規定的要求之內，滿足設計的需求。2.2建筑主體上部結構的科學性優化。建筑主體上部結構的科學性優化，是在建立模型，優化系統設計，保證科學合理性的基礎上，對建筑剪力墻進行優化設計。首先，建立合理的剪力墻數量；其次，保。證剪力墻的整體質量的統一性，保證其整體結構的重心，減少地震等災害對房屋建筑的破壞；最后，如果要保證剪力墻的高抗剪能力，在滿足質量的要求上減少墻的數量。2.3概念設計結合細部結構設計優化概念設計的應用表明沒有具體的量化數據，例如，抗震防裂度，這種情況下沒有具體的量化的標準進行優化設計，因此需要用到概念設計。但是在設計過程中，要求工作人員必須會合理且靈活運用建筑結構設計的優化方法。例如，在進行抗震設計時，可以根據房屋建筑的實際情況，選擇合理的抗震方法進行設計，方法不同，但是達到了相同的優化目的。2.4結構設計中注重協調性設計。應用結構設計的優化方法，可以充分體現在協調方面。將建筑與整個平面之間的關系應得到有效的加強，可以在結構設計中加以保護，以及結構設計的外觀也應體現。在設計過程中，墻、柱的結構布置，建筑平面功能需要得到有效保證，建筑空間和深度，充分保證房子的整體結構來反映系統的簡單性，在各部門的高度可以充分的保護。2.5對計算結果進行分析，確定最優設計方案。作為優化結構設計中比較重要的部分，結果分析的意義不言而喻。在此過程中，要將計算數據結果進行詳細的分析，然后以數據中得到的信息為依據，制定優化設計方案。另外，在優化設計的過程中需要多方面考慮，尤其是各種阻礙因素，要對其進行控制，使得建筑結構優化設計能夠順利完成。此外，由于在施工建設過程中，涉及的人力、物理、財力較多，因此結構優化的主要目的就是合理降低上述指標，從而保證建筑指標不會受到影響。因此，在建筑結構設計中必須注意：①找到建筑技術和經濟之間的平衡點，降低二者矛盾，使用高新技術，降低費用成本；②充分理解技術所帶來的經濟價值，充分意識到技術的進步和發展有利于降低經濟損耗，因此這就要求必須加強技術發展。
3建筑結構設計優化的現實意義
3.1有利于降低工程總成本?，F階段，高層建筑不斷增加，與普通多層建筑比較，主要的區別就是占據的土地面積比較小，占據的空間面積比較大，減少用地費用。但是建筑物的高度的增加，層數的增多，就容易造成樓與樓之間的不協調問題，占地節約量和建筑的層數不成比例。因此，不可以單純的追求建筑的高度而忽視土地節約量，要將占地面積、造價進行統一協調。另外，高層建筑并不會因為層數的增多增加樓頂，這就明顯的降低了成本，只是會增加樓層的基礎造價。3.2有利于加強建筑物的整體經濟性能。隨著層數的不斷增加，建筑物必會影響整體框架梁與柱的承載能力，使之承載力增加，這就造成墻體的面積和梁柱的體積的增加，增加結構自重，電線、水管等管道等房屋配置會有所延長。相對來說，普通的多層建筑物能夠節省建材但不會影響抗震性能。此外，建筑物高度的不同勢必會影響墻面的范圍，這時候一般會選擇圓形建筑或者是接近方形的建筑，這樣外墻的周長系數就會相對減少，而且內外裝修面積也會隨之減少，而且以上形狀有利于其受力的提高，在保證安全穩定的基礎上增加了建筑的整體經濟效益。
4結束語
綜上所述，參考實際情況，從多個方面，研究對房屋結構設計中的建筑結構設計優化方法的應用，利用結構理念和方法的不斷優化，有效的提高建筑整體的結構設計質量。希望本次的相關研究，可以對房屋建筑結構設計優化起到一定指導作用。
作者:胡必偉 單位:伊犁鼎軒建筑設計院有限公司
參考文獻：
[1]丁可.建筑結構設計中概念設計與結構措施的應用探析[J].工程技術研究,2016,(6):129.
