建築結構論文
建築結構是指在建築物***包括構築物***中，由建築材料做成用來承受各種荷載或者作用，以起骨架作用的空間受力體系。下文是小編為大家蒐集整理的關於的內容，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺析建築結構設計中的問題
【摘要】雖然我國建築事業已經取得了不錯的發展，建築技術和設計方面水平都得到了不斷提升，但建築結構設計中還是存在一些問題需要設計師去注意並解決，只有不斷糾正和解決結構設計中的問題才能保證建築結構的穩定性，保證建築工程質量。下面就結合工作實際中遇到的一些問題做如下探討。
【關鍵詞】建築，結構，設計
建築是人類最早的生產活動之一，是在一定的歷史條件下，隨著社會生產力發展而形成發展的。由於經濟的發展、土地的減少，現代建築趨向於多高層建築，而砌體結構存在自重大、砌築工作相當繁重、抗拉抗彎效能低、粘土磚用量很大，往往佔用農田，影響農業生產等缺點，現代建築多采用框架結構、框剪結構、框筒結構等結構體系。近年來框架結構在世界各地又有了很大的發展，許多城市普遍興建了包括商場、住宅、旅館、辦公樓和多功能建築等各種型別的框架建築。
框架結構有鋼筋混凝土框架和鋼框架，而鋼筋混凝土框架在教育建築中較為常用。框架結構內部可用輕型材料分隔，許多輕型、隔熱、隔音材料不斷出現，綠色建材不斷湧現。
土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統稱，它既指工程建設的物件，即建在地上、地下、水中的各種工程設施，也指所應用的材料、裝置和所進行的勘測設計、施工、保養、維修等技術。作為一個重要的基礎學科，土木工程有其重要的屬性：綜合性，社會性，實踐性，技術經濟與藝術統一性。隨著人類社會的進步而發展，土木工程至今已經演變成為大型綜合性的學科，在各門學科中，沒有哪一學科象建築立面一樣受到那麼多的褒貶和爭議，因為它既是科學又是藝術，更是感覺。普通人通過感性的個性感受體會建築立面的形式，而建築師還進一步從美學原理和理性深度進行分析，其中的共性是一切美感都可以引起大多數人的共鳴，都經得起時間的考驗，都是和諧的、愉悅的、美好的。
設計不超過20 層的高層、多層建築時，我們經常直接選擇樁基的基礎形式，其實在非軟弱土地區，應首先探討採用天然地基的可行性，以利於降低基礎造價，合理地確定地基承載力值就顯得尤其重要，而在地基承載力值的組成中，深度修正部分佔有較大的比重。這對於主裙樓一體結構，在進行主樓地基承載力計算時，因裙樓基礎的有利及不利影響，如何合理地確定用於深度修正的深度值尤為重要。規範在5.2.4條條文說明中這樣規定“對於主體結構地基承載力的深度修正，宜將基礎底面以上範圍內的荷載，按基礎兩側的超載考慮，當超載寬度大於基礎寬度的兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深，基礎兩側超載不等時，取小值。”這就要求設計人員在進行具體工程設計時，應根據此條的要求，結合工程實際情況合理地確定承載力深度修正所採用的埋深值 ，但設計人員對此認識卻並不一致，經常有困擾。
我們在工程設計的計算過程中不可避免地會出現主次樑相交的情況，時常會發現框架主樑扭矩很大，抗扭承載力不足，有些處理辦法就是將次樑與主樑相交處設為鉸接，釋放扭矩，但這樣處理是否合理，與實際的受力情況是否一致呢?個人以為：作為樑端鉸接，就是要保證樑端有一定的轉動能力;固接，就是要限制樑端的轉動能力;而實際上沒有完全的鉸接也沒有完全的固接，樑端鉸接不能隨意地人為設定。
設定鉸接樑，是允許此樑在兩端形成朔性鉸而產生裂縫，但是不會破壞，就是說形成朔性鉸之後，此樑由超靜定變成靜定結構，結構設計一般都是超靜定結構。這樣一個破壞不會對整個結構體系影響很大，才能滿足結構安全的冗餘。如果主次樑截面相差較大，支座主樑對次樑約束不大的情況下可以設定為鉸接，即使為鉸接，《混凝土結構設計規範》10.2.6條對此做出了規定，要求上部配置構造鋼筋，且構造鋼筋截面面積不得小於下部鋼筋的1/4，;如果主次樑截面相差不大，次樑高度只比主樑至少50 mm，這時候就不能完全忽略主樑對次樑的約束了，這種情況是最容易出現框架主樑配筋超筋、抗扭承載力不足。如何處理，首先我們應該考慮加高框架樑解決配筋超筋，加寬框架樑解決受扭不滿足，如果條件所限不能加寬，那才可以看能不能鉸接次樑了，但這裡的鉸是指的假想鉸，而是要保證支座負筋首先屈服，造成內力的解除安裝和重分佈，分佈後達到和鉸接類似的受力情況，此時的鉸接就得要從構造措施上進行保證，現行國家標準圖集《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》***11G101-1***第86 頁針對非框架樑***即次樑***的配筋構造做出了明確的示意。
結構設計最重要的原則是：結構設計建模要立足於結構自身，主要力學模型要與實際構件接近，以保證計算結果能夠真實反映結構狀況，這樣才能保證結構的安全。
在有地下室的結構設計時，地下室的頂板是否作為上部結構的嵌固是很重要的。這不僅僅是關係到計算結構的內力的大小，而且在某些工程中會整體結構成為一個超限建築，對結構設計造成難點。 嵌固的概念，這裡所說的嵌固應該是強度嵌固而非力學嵌固;力學嵌固―― 完全剛性的固定，嵌固點以下剛度無窮大，嵌固點無平動、轉動，實現了完全的約束。而強度嵌固―― 柱的塑性鉸出現在地上一層的下端，而不是出現在樑柱節點兩側的樑上，即強梁弱柱.實現的方法：***1***增大梁的抗彎能力;***2***增大地下室柱頂的抗彎能力;***3***滿足規
範的各項要求。嵌固端所在層樓板要求連續，這樣才能保證水平地震力的傳遞。實際工程中常遇到地下室頂板開洞，甚至是大面積的開洞，此時必須要與建築專業配合，避免將洞口設在主樓周邊，開洞面積不宜大於嵌固端層樓板面積的 30%，同時將洞口周邊樓板加厚，以滿足剛性樓板的要求。工程中還會碰到當地下室頂板的標高不一致的情況，以下沉式廣場為代表，如果地下室頂板與地上一層高差小於層高的 1/3，則只要地上一層的側向剛度能滿足規範要求，則地下室頂板可作為嵌固端，即使高差稍稍超過 1/3 層高，也可將主樓周邊一跨的樓板適當抬高以滿足高差，不過需進行加強處理：有錯層部位加大梁的剛度，在錯層處樓板加腋，以保證水平剪力的傳遞路徑。
建築結構設計是建築工程的開端，其需要設計師具有紮實理論功底和創新思維，以及嚴謹的設計工作態度。對於結構設計中出現的問題，設計師要積極採取相應的措施進行解決，保證建築結構設計的合理性和科學性，以此來保證建築結構的穩定性和建築工程質量，推動建築行業的不斷向前發展。
篇2
淺析建築鋼結構施工
【摘要】本文介紹了鋼結構的主要優缺點，闡述了鋼結構施工的重要環節，尤其是對鋼結構的連結和吊裝問題做了深刻的分析。
【關鍵詞】建築;鋼結構;施工技術;淺析
高層建築已經有一百多年的歷史。鋼筋混泥土結構在高層建築中由於自重比較大，柱子所佔的建築面積比例越來越大，在超高層建築中採用鋼筋混泥土結構受到限制，因此高強度鋼材應運而生。高層鋼結構建築是人類文明的重要標誌，是科學技術高度發展的結晶，也是一個國家科技水平和綜合國力的重要體現。現在許多國家都把建造高層鋼結構建築這一事業作為推動國家發展的重要因素。我國自改革開放以來，高層鋼結構建築越來越多，取得了不錯的成績，也積累了很多經驗。這為我國高層鋼結構建築的建造提供很好的條件，很好的解決我國人口壓力大帶來的居住問題。但是，由於高層鋼結構建築的施工技術相當複雜，需要施工技術人員抱有科學的態度，實事求是的精神，這樣才能促進這一行業更好的發展。
1 鋼結構的主要優缺點
鋼結構建築總重輕。鋼結構住宅體系自重輕，約為混凝土結構的一半，可以大大減少基礎造價。鋼材的塑性和韌性好。鋼結構的延性好、塑性變形能力強，使鋼結構一般不會因為偶然超載或區域性超載而突然斷裂破壞。韌性好，則使鋼結構對動力荷載的適應性較強。將鋼結構體系用於住宅建築可充分發揮具有優良的抗震抗風效能，大大提高了住宅的安全可靠性。環保效果好。在建築物拆除時，大部分材料可以再用或降解，不會造成垃圾。鋼結構防火效能差。隨著溫度的升高，強度就降低。當週圍存在著輻射熱，溫度在150度以上時，就應採取遮擋措施。如果一旦發生火災，結構溫度達到500度以上時，就可能全部瞬時崩潰。為了提高鋼結構的耐火等級，通常都用混凝土或磚把它包裹起來。鋼材易於鏽蝕。鋼材在潮溼環境中，特別是處於有腐蝕介質的環境中容易蝕，必須刷塗料或鍍鋅，而且在使用期間還應定期維護。
2 柱基檢查
第一節鋼柱是直接安裝在鋼筋混凝土柱基底板上的。鋼結構的安裝質量和工效同柱基的定位軸線、基準標高直接有關。安裝單位對柱基的預檢重點是定位軸線間距、柱基準標高和地腳螺栓預埋位置、長度、垂直度進行檢查。基準標高點一般設定在柱基底板的適當位置，四周加以保護，作為整個高層鋼結構工程施工階段標高的依據。在柱基中心表面和鋼柱底面之間，考慮到施工因素設計時要考慮留有一定的間隙做為鋼柱安裝時的標高調整，該間隙一般規定為50-70mm，我國的規範規定為50mm。
3 鋼結構工程在現場安裝過程中的安全保證
不管是高空墜落物還是工人自身的墜落，都將直接威脅到生命安全。在鋼柱起吊前必須安裝便於操作人員上下的爬梯，以便於摘鉤及安裝鋼樑時人員的上下。鋼樑安裝完畢後設置安全防護繩供人員行走時掛安全帶，這是鋼結構施工中保證作業人員安全的重要措施之一。緊固高強螺栓時，在鋼柱牛腿和鋼樑聯結處設吊籃，施工人員在吊籃裡進行高強螺栓聯結和焊接操作。施工人員應隨身佩帶防墜器，人員在上下鋼柱時防止墜落。高空作業時，所使用的工具用完後必須隨手放入隨身攜帶的工具包內。施工人員操作時，必須將安全帶掛在安全防護繩上，做到高掛低用。保證高空操作安全。
在鋼結構工程施工中，安全防護佔據著整個工程的重要位置。安全監督是一項重要的管理工作，鋼結構安裝作業人員在整個施工過程中全部處於高空作業狀態，安裝、校準、焊接、鋪板，以及水、暖、電等多道工序穿插***交叉***作業情況較為普遍，施工臨邊較多，對安全防護要求較高，在具體的施工過程中應引起高度重視。總之，只有在保證安全的前提下，才能做出更好的質量。
4 鋼柱、鋼樑的吊裝
4.1鋼柱的吊裝
雙機抬吊時，鋼柱吊離地面後在空中進行回直。單機吊裝時需在柱子根部墊以墊木，以迴轉法起吊，嚴禁柱根拖地。鋼柱就位後，先調整標高，再調整位移，最後調整垂直度。柱子要按規範規定的數值進行校正，標準柱子的垂直偏差應校正到零。當上柱與下柱發生扭轉錯位時，可在連線上下的耳板處加墊板進行調整。為了控制安裝誤差，對高層鋼結構先確定標準柱。一般取標準的柱基中心線為基準點，用鐳射經緯儀以基準點為依據對標準柱的垂直度進行觀測。除標準柱外，其他柱子的誤差量測不用鐳射經緯儀，通常是用丈量法。鋼柱軸線位移校正，以下節鋼柱頂部的實際柱中心線為準，安裝鋼柱的底部對準下節鋼柱的中心線即可。
4.2鋼樑的吊裝
鋼樑在吊裝前，應於柱子牛腿處檢查標高和柱子間距，主樑吊裝前，應在樑上裝好扶手杆和扶手繩，待主樑吊裝就位後，將扶手繩與鋼柱繫牢，以保證施工人員的安全。一般在鋼樑上翼緣處開孔，作為吊點。吊點位置取決於鋼樑的跨度。為加快吊裝速度，對重量較小的次樑和其他小樑，多利用多頭吊索一次吊裝數根。有時將樑、柱在地面組裝成排架進行整體吊裝，減少了高空作業，保證了質量，並加快了吊裝速度。
5 鋼結構構建的連結
5.1高強螺栓的連結
摩擦面處理。對高強度螺栓連線的摩擦面一般在鋼構件製作時應進行處理，處理方法是採用噴砂、酸洗後塗無機富鋅漆或貼塑料紙加以保護。螺栓穿孔。安裝高輕度螺栓時應儘量做到孔眼對準，如發生錯孔現象，應進行擴孔處理，保證螺栓順利穿孔，嚴禁錘擊穿孔。螺栓緊固。高強度螺栓緊固時，應分初擰、終擰。對於大型節點可分為初擰、復擰和終擰。初擰軸力一般宜達到標準軸力的60%-80%，最低不應小於標準軸力的30%，復擰扭矩值等於初擰扭矩值，終擰時預拉力一般為設計預拉力的5%-10%。螺栓緊固後的檢驗。因螺栓預拉存在著應力鬆弛現象，隨時間延長扭矩值一般會降低8%～10%，規範中已規定允許扭矩值的誤差值±10%，所以螺栓的檢驗時間以儘快為宜，然後再進行抽查。抽檢的數量多一些對鑑定質量有利。但經抽檢過的螺栓怍報廢處理損失太大，如重新使用，二次擰緊緊固力有影響，因此在具體工程上如何確定抽檢數量，可結合工程情況確定，一般5%為宜。
5.2焊接連線
鋼結構的焊接焊縫分為工廠製作焊縫和現場安裝焊縫兩大類。設計要求分為I、Ⅱ、Ⅲ級，I級焊縫要求最高，Ⅲ級焊縫要求最低。Ⅲ級焊縫只需要進行外觀檢查，表面應無氣孔、夾渣、弧坑裂紋等缺陷。I、Ⅱ級焊縫應進探傷檢驗。現場焊接一般採用手工焊和半自動焊兩種。焊接母材厚度不大於30mm時採用手工焊，焊接母材大於30mm時採用半自動焊，此外尚應根據工程焊接量的大小和操作條件等來確定。
綜上所述：隨著鋼筋混凝土結構在超高層應用中的質疑，高強度耐火鋼材應運而生，鋼結構或全鋼結構超高層建築被越來越多的應用在現代的高層建築中。
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篇3
淺談建築抗震結構設計
摘要：抗震，是當前建築施工必須要關注的話題，建築結構的抗震也就成了房屋設計必須要考量的核心環節。文章將就建築抗震設計的要求、目標、原則，以及相關的內容進行探討。
關鍵詞 抗震;結構;設計方法
如何能夠讓建築在地震中保持安全，不受嚴重的損害，是當前建築施工設計必須要考量的一個大問題，特別是近年來地震頻繁，人們的生命財產受到嚴重威脅，建築安全則成了社會安全的一個重要影響因素，為保證建築的抗震能力，設計人員必須要根據相關標準，設計出具有相當抗震能力的房屋。
1.抗震設防的目標
我們所說的抗震設防，指的是對建築物進行抗震設計，同時有針對性的採取一定的抗震構造的措施，最終實現結構抗震的效果和目的。一般來說，抗震設防主要依據的是抗震設防烈度。而抗震設防烈度的依據，是以國家規定許可權審批或頒發的檔案執行的，其是一個地區作為抗震設防標準。通常情況下，是採用國家地震局頒發的地震烈度區劃圖中規定的基本烈度的。從當前內外抗震設防目標的發展總趨勢來看，其基本要求建築物在使用期間，可以應對對不同頻率和強度的地震，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。這是我國抗震設計規範所採用的抗震設防目標。
建築工程在施工中的設防的目標如下：1***如果所遭受的是低於本地區設防烈度多遇的常規地震，建築物不受損壞，不需修理仍可繼續使用;2***如果遭受到本地區規定的設防烈度的地震，建築物，包括結構和非結構部分，可能損壞，但不會對人民生命和生產裝置的安全造成威脅，經修理仍可使用;3***如果遭受高於本地區設防烈度的罕遇地震，儘量保證建築物不倒塌。
也就是說，在建築結構的防震設計上，設計方可以按照多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度這三個層次進行考慮。從概率上看，多遇地震烈度是發生機會較大的地震級別。按照現行規範設計的建築，在設計上要達到這樣的防震效果：當遭遇多遇烈度作用時，建築物處於彈性階段，通常不會損壞;當遭遇相應基本烈度的地震時，建築物將進入彈塑性狀態，但一般不會發生嚴重破壞;當遭遇罕遇烈度作用時，建築物可能會有嚴重破壞，但不至於倒塌。
2.建築結構抗震設計方法要點
我國所頒佈的《抗震規範》提出了兩階段設計方法，以實現上述3個烈度水準的抗震設防要求。第一階段的設計方案，必須要符合抗震設計原則，同時根據與基本烈度相對應的眾值烈度***相當於小震***的地震動引數，通過採用彈性反應譜法求得結構在彈性狀態下的地震作用標準值和相應的地震作用效應，接著與其他荷載效應按一定的組合係數進行組合，同時對結構構件截面，進行具有針對性的承載力驗算，如果建築物較高，還必須要進行變形驗算，以保證其側向變形不要過大。這樣，一方面滿足了第一水準下必要的承載力可靠度，同時也滿足第二水準的設防要求***損壞可修***。當然，最後還必須通過概念設計和構造措施來滿足第三水準的設防要求。
對於非地震高發區的大多數建築結構而言，只進行第一階段的設計已經足夠了，但根據建築的特點和地區的特徵，少部分結構諸如有特殊要求的建築和地震時易倒塌的結構，還必須要進行第二階段的設計，也就是按與基本烈度相對應的罕遇烈度***相當於大震***驗算結構的彈塑性層間變形是否滿足規範要求***不發生倒塌***。如果發現有變形過大的薄弱層，那應該積極修改設計，或者可以採取相應的構造措施，以滿足第三水準的設防要求，也就是大震不倒。
3.結構選型與結構佈置
3.1 結構材料的選擇
選擇哪一種材料對建築的結構抗震有著直接的影響，所以材料的選擇應該與建築的方案設計同步，在研究建築形式的同時進著手進行研究。同時還應該要確定採用什麼樣的結構體系。這樣做的目的，主要是為了能夠根據工程的各方面條件，選擇既符合抗震要求又經濟實用的結構型別。結構選型是較為複雜的一項工作，在選擇時必須要考慮建築的重要性、設防烈度、房屋高度、場地、地基、基礎、材料和施工等因素，再加上經技術、經濟條件比較後再確定。如果我們單從抗震角度考慮，好的結構型式，應具備以下特點：1***延性係數高;2***“強度/重力”比值大;3***勻質性好;4***正交各向同性;5***構件的連線具有整體性、連續性和較好的延性，並能發揮材料的全部強度。如果只從資料上看，按照上述標準來衡量，常見建築結構型別，理論上的抗震效能優劣順序是：1***鋼結構;2***型鋼混凝土結構;3***混凝土一鋼混合結構;4***現澆鋼筋混凝土結構;5***預應力混凝土結構等。當然，在這裡必須要強調的是，我們說的抗震最好的鋼結構，其優越性是相對性的，從優點看，其延性，連線較好，具有可靠的節點，同時擁有在低周往復荷載下有飽滿穩定的滯回曲線，從實際的經驗看，鋼結構建築的表現都不錯。但是，我們說的相對性，是隻設計理念即施工方法的到位如果不到位這些建築同樣會在地震中受損。
3.2 抗震結構體系的確定
不同的結構體系，在抗震效能、使用效果和經濟指標等方面的效果是不同的。因此，確定適合的抗震結構體系至關重要。《抗震規範》的基本要求：1***必須具備明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑;2***形成多道抗震防線，避免因部分結構或構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力或對重力的承載能力;3***必須具備必要的強度以及良好的變形能力和耗能能力;4***應該具有合理的剛度和強度分佈，避免因區域性削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中;對可能出現的薄弱部位，應採取措施提高抗震能力。
總之，在選擇確定建築的結構體系時，建築物剛度與場地條件的關係是必須要考慮的。如果建築物自振週期與地基土的卓越週期接近一致，那就說明建築可能會產生共振，進而加重建築物損害。一般來說，建築物的自振週期與結構本身剛度有關，所以在設計房屋之前，設計單位必須要掌握場地和地基土及其卓越週期，以便在建築結構的設計中調整結構剛度，最終避開共振週期。
當然，在選擇結構體系時，還應該要注意選擇合理的基礎形式。基礎應該有足夠的埋深，如果是多層房屋，就應該設定地下室。根據實踐調查，設定地下室的房屋，可以減輕整個結構的震害。至於那些地基軟弱的，就應該考慮選用樁基、筏板基礎或箱形基礎。而針對岩層高低起伏不均勻的情況，則可以考慮選擇樁基，樁基可以穿入非液化土層，使建築結構更加穩固。如果建築物層數不多、地基條件又較好時，也可以採用單獨基礎或十字交叉帶形基礎等。
3.3 結構佈置的一般原則
3.3.1 平面佈置力求對稱 通常情況下，對稱結構在地面平動作用下只會發生平移振動，各構件的側移量相等，這樣就使得水平地震作用按構件剛度分配，所以各構件受力比較均勻，不會導致力的分佈失衡。如果是非對稱結構，剛心會偏在一邊，質心與剛心不重合，即便只是發生地面平動也可能出現扭轉振動。最終會導致遠離剛心的構件，側移量大，承擔過度的水平地震剪力。這就很容易發生嚴重破壞，甚至可能會導致整個結構因一側構件失效而倒塌。
3.3.2 豎向佈置力求均勻 結構豎向佈置均勻，可以最大限度的使其豎向剛度、強度變化均勻，這樣可以有效的避免出現薄弱層。從建築結構的特點看，臨街的建築物，往往會因為商業的需要，底部幾層有大空間的設定。非臨街的建築物，底部也可能門廳、餐廳或停車場，而出現大空間。在這種結構中，上部的鋼筋混凝土抗震牆或豎向支撐或砌體牆體到此被中止，而下部須採取框架體系。也就是說，上部各層為全牆體系或框架一抗震牆體系，而底層或底部兩三層則為框架體系，整個結構屬“框託牆”體系。地震經驗指出，這種體系很不利於抗震。因此，在實際的抗震結構設計中，應該要保持結構豎向佈置的均勻。
也就是說，同一樓層的框架柱，必須要具有大致相同的剛度、強度和延性，以此避免地震時，因受力大小懸殊而被各個擊破的危險。此外，還必須注意的是，在採用純框架結構的高層建築中，樓梯踏步斜樑和平臺樑直接與框架柱相連時，應該避免該柱變成短柱的情況，這樣才能有效的避免地震時發生剪下破壞。
4.結語
總之，在建築結構的防震設計中，設計人員必須根據建築的實際情況，結合地質環境，在經濟與安全的綜合考量下，設計出科學合理的防震方案，保證建築物在相應的防震標準下進行施工，保證建築的安全。
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