结构设计方法

结构设计方法（共12篇）

结构设计方法 篇1

摘要：绿色建筑已被确定为国家重要发展方向, 如何更好的进行结构绿色设计已迫在眉睫。本文重点从选材、节材和延长结构的服役期三个方面, 给出进行绿色结构设计的方法和手段, 便于结构设计人员更好的掌握绿色结构设计的思路及途径, 更有效的实现绿色建筑。同时, 本文也提出了一些新的观点和看法, 可供绿色建筑相关研究人员进行参考。

关键词：结构绿色设计,选材,节材,延长结构的服役期

1 概述

近几年, 我国绿色建筑发展迅速, 无论是国家发展规划还是政府导向方面, 都提倡和鼓励绿色建筑的发展。在“十二五”期间, 《国家中长期科学和技术发展规划纲 要 (2006-2020年) 》把建筑节能与绿色建筑作为城镇化与城市发展领域的优先主题和发展重点。同时, 财政部与住房和城乡建设部制定发布《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》, 明确将通过多种手段, 力争到2015年, 新增绿色建筑面积10亿平方米以上, 到2020年, 绿色建筑占新建建筑比重超过30%。此外, 行业法规也逐步出台, 如国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006、《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T2292010等, 各地方也陆续颁布了相应的评价标准及设计标准。由此可见, 绿色建筑已成为建筑发展的必然趋势, 建筑绿色设计也逐渐成为设计行业的重要考虑方面。

建筑绿色设计对设计行业中的五大专业 (建筑、结构、给排水、暖通、电气) 均有相关内容, 然而结构专业通常却感觉无从下手, 或者找不到思路。本文从选材、节材和延长结构的服役期三个方面, 给出进行绿色结构设计的方法和手段, 便于结构设计人员更好的掌握绿色结构设计的思路及途径, 更有效的实现绿色建筑。

2 结构绿色设计理念

2.1 结构绿色设计观念转变

长期以来, 无论在高校中进行的理论学习, 还是在设计中所依准的标准规范, 结构设计理念都是围绕“安全、经济、适用”的原则进行的。在设计院从事结构设计的工程师, 对这一原则的遵守已根深蒂固。而绿色建筑则是从保护环境和节约资源的角度出发, 力求为人们提供健康、适用和高效的使用空间、与自然和谐共生的建筑。因此, 结构工程师在进行绿色建筑设计时, 应增加绿色理念, 即围绕“安全、经济、适用、绿色”的原则开展设计工作。结构工程师不但要遵守常规结构标准, 还需要依据绿色建筑的相关标准、技术手段, 进行综合的结构设计, 以实现绿色建筑。

2.2 结构设计的三个阶段

第一阶段, 在二十世纪九十年代之前, 结构设计工作的重点是以“安全”为主, 即在满足建筑方案的基础上, 尽量选用安全的方案。第二阶段, 在二十世纪九十年代后至二十一世纪初, 随着计算机的广泛应用, 结构设计难度大为降低, 设计重点便放转到“安全、经济”上, 即用最少的材料, 在满足安全的前提下实现建筑方案。第三阶段, 从二十一世纪初到现在, 逐步建立了“安全、经济、适用、绿色”的原则, 即在常规结构设计的基础上, 增加了一个绿色设计着眼点, 从而使建筑与自然融为一体, 节约资源, 保护环境。

2.3 全寿命周期节材

绿色建筑的结构设计核心是指在建筑全寿命周期内, 节省资源。而传统结构设计中的“经济”原则, 也要求在设计中节省材料, 但只是强调在结构设计中的结构主体材料节省。故两者有着本质区别。

绿色建筑中的全寿命周期是指从项目的立项到项目的设计施工, 再到使用、拆除等, 即建筑材料从自然中来, 再到建筑中去的全过程。而传统建筑仅关注设计、施工这两个阶段。

3 结构绿色设计方法

结构绿色设计可遵循材料选用 (以下简称选材) 、节省材料 (以下简称节材) 和延长结构服役期的思路, 从材料生产到最后的材料降解, 进行全面的考虑。

3.1 选材

选材是结构绿色设计的首要方面, 是建筑全寿命有效节材的重要手段, 是实现绿色建筑的前提和基础。合理的结构选材, 不但能避免采用能耗高、污染大的结构材料, 还能充分利用旧结构材料, 做到结构材料的循环应用, 从而最大限度的节省材料。结构绿色选材的手段有以下几方面:

(1) 选用当地或附件地区生产的结构材料

选用当地或附件地区生产的结构材料, 可以降低材料在运输过程中的能耗, 减少对环境的污染。在建筑工程中, 常用的结构材料主要有混凝土、钢筋、钢材、砌块和木材等, 这些材料的生产厂家已经遍布全国各地, 甚至个别地区还出现了产能过剩。因此, 就近选用结构材料是可行的, 一般建议在500km以内进行采购。对于因预拌混凝土运输难度大或无法运输的景区 (如黄山和华山等) 和山区地带 (如四川省内的山区) 以及就近无预拌混凝土供应 (一般距离在100公里内无搅拌站) 的建筑项目, 其混凝土可采用现场设搅拌泵的方法进行搅拌。如四川卧龙熊猫基地项目, 其建设地点位于四川省汶川县卧龙国家级自然保护区内的耿达乡神树坪—幸福沟—黄草坪—天台山区域, 进入现场的几十公里道路均为临时道路, 不具备混凝土搅拌车通行条件, 因此该工程混凝土采用现场设搅拌站的方法。

此外, 还需注意主要结构材料的组成材料应就近选用问题。如混凝土主要由粗骨料砂石和细骨料水泥组成, 部分地区因本地区砂子的处理难度大, 便到外省市进行远距离运输砂子, 导致大量的运输能耗。同时, 石料和水泥的选用也应做到就近采用, 才能更有效的降低能耗。

(2) 选用预拌结构材料

预拌的结构材料主要有预拌混凝土和预拌砂浆。预拌混凝土是指水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例, 在搅拌站经计量、拌制后出售, 并采用运输车在规定的时间内运至使用地点的混凝土拌合物。也就是俗称的商品混凝土。预拌砂浆是指由专业厂家生产的, 用于一般工业与民用建筑工程的砂浆, 包括干拌砂浆和湿拌砂浆。

绿色建筑提倡采用预拌材料, 主要考虑到现场搅拌材料相比, 预拌材料不但减少材料用量, 还可以大大减少施工现场污染, 从而降低环境污染。相比于预拌混凝土, 现场搅拌混凝土要多损耗水泥约10% ~ 15%, 多消耗砂石约5% ~ 7%。据测算, 对于多层砌筑结构, 使用商品砂浆比使用现场搅拌砂浆可节约30%的砂浆量;对于高层建筑, 使用商品砂浆比使用现场搅拌砂浆可节约抹灰砂浆用量50%。随着政府部门的强制要求, 预拌混凝土的采用已基本普及 (除山区建筑因道路条件制约不便运输外) 。预拌砂浆则仅在少数城市进行强制要求, 如北京、上海、深圳、大连。国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006中第4.4.4条和5.4.4条均要求“现浇混凝土采用预拌混凝土”。结构设计中要求在结构设计总说明中注明混凝土全部采用预拌混凝土, 砂浆全部采用预拌砂浆。

(3) 选用可再循环结构材料和可再利用结构材料

可循环材料是指通过改变物质形态可实现循环利用的回收材料, 可再利用材料是指不改变物质形态可直接再利用的, 或经过组合、修复后可直接再利用的回收材料。选用可再循环结构材料和可再利用结构材料, 可以大大减少生产结构材料的原材料开采, 从而减少原材料运输和生产的能耗, 有效节约资源和保护环境。结构中常用的可再循环结构材料有回收钢筋和回收钢材, 可再利用结构材料主要有回收砌块和木材。当前, 我国用于生产混凝土的河砂和石子储量逐年减少, 形成反差的是在旧建筑拆除中会产生大量含有河砂和石子的混凝土垃圾, 因此旧混凝土的循环利用迫在眉睫。国家先后颁布了《混凝土用再生粗骨料》和《混凝土和砂浆用再生细骨料》标准, 北京市也出台了地方标准《再生混凝土结构设计规范》, 这为混凝土材料的可循环利用奠定了坚实的基础, 也为现行混凝土材料的可循环化开辟了道路。因此, 在条件允许的情况下, 结构设计中的混凝土材料可采用再生混凝土材料。

(4) 使用以废弃物为原料生产的结构材料

使用废弃物代替原料生产结构材料, 不但可以节省稀缺的结构原料, 还可以变废为宝, 从而有效的节约资源。结构常用的废弃物主要为工业废弃物, 如粉煤灰、矿渣、煤矸石等, 还有沿海地区的海泥等。这些材料可用于混凝土、水泥及砌块内, 以替代部分骨料。如掺入粉煤灰的混凝土, 不但节省水泥的用量, 还改善了混凝土的热收缩性;矿渣砌块、煤矸石砌块和海泥砌块均可减少水泥和砂子的用量。

3.2 节材

结构绿色设计中的节材是指在满足结构相关规范的前提下, 通过优化结构设计及提高材料利用效率等手段, 合理的降低材料用量。恰当的节材手段, 不仅能减少材料的需求, 还能减少材料在生产、施工和维护方面的能耗, 是非常有效的节能环保措施。结构绿色节材的手段有以下几方面:

(1) 采用建筑形体规则性好的结构方案

根据《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) , 建筑形体的规则性分为:规则、不规则、特

别不规则、严重不规则, 严重不规则的建筑不应采用。建筑方案一般由建筑师确定, 结构工程师在满足建筑方案的要求下进行相应的结构设计。当建筑形体为特别不规则时, 结构工程师便根据抗震设防情况, 进行抗震性能化设计, 若为高层建筑, 还将进行超限高层建筑结构抗震审查。为实现相同的抗震设防目标, 形体不规则的建筑, 要比形体规则的建筑耗费更多的结构材料。不规则程度越高, 对结构材料的消耗量越多, 性能要求越高, 不利于节材。因此, 绿色建筑应优先选优规则的结构方案, 其次为不规则的结构方案, 以便更好的节省结构材料。

(2) 采用工业化生产的结构构件

预制结构构件主要有预制梁、预制柱、预制墙板、预制阳台板、预制楼梯等。在保证安全的前提下, 使用工厂化方式生产的预制构件, 首先可以有效降低混凝土、钢材、木材、砌块等建筑材料的损耗, 同时也可以节省用水量。例如:工业化生产时, 制作混凝土构件所用的钢模具、钢模板的循环使用次数远高于现场制作模具的木模板;混凝土构件的养护用水也可循环使用, 从而减少用水量。其次, 装配施工相较传统的施工方式, 大幅减少了建筑噪音的干扰, 建筑垃圾的产生, 建筑污水、有害气体和粉尘的排放等。再次, 装配式建筑以预制构件为基本单元, 在拆除或更换时只需按构件进行, 减弱了相连构件间的影响, 因此更加灵活;拆除替换后的构件损伤相对较小, 仍可再次利用, 即使在构件受损较大而不能使用时, 也可通过集中处理 (如钢材回炉, 混凝土加工为再生骨料等) 得以循环利用。

(3) 合理采用高强度结构材料

结构设计中的主体材料以钢筋、混凝土和钢材为主。采用高强度结构材料, 是结构节材常用的手段, 也是广泛接受且行之有效的手段。合理采用高强度结构材料, 可减小构件的截面尺寸及材料用量, 同时也可减轻结构自重, 减小地震作用及地基基础的材料消耗。 相比于HRB335钢筋, 以HRB400为代表的 高强钢筋具有强度高、韧性好和焊接性能优良等特点, 应用于建筑结构中具有明显的技术经济性能优势。据测算, 用HRB400钢筋代替HRB335钢筋, 可节省10% ~14% 的钢材。对于混凝土结构的竖向构件, 其强度等级越高, 相应的截面尺寸就会越小, 也就减少了混凝土的用量, 节约了材料。钢结构的构件, 当由强度决定时, 其材料强度越高, 钢材用量越少;当由刚度决定时, 则合理选择强度等级。

绿色建筑中, 结构的材料强度建议钢筋尽量采用HRB400级或HRB500级钢筋, 混凝土的竖向构件尽量采用C50及以上的强度等级, 钢结构尽量采用Q345或Q345GJ钢材。

(4) 优先选用资源消耗少和环境影响小的结构体系

建筑结构中, 常采用的结构体系有砖混结构、现浇混凝土结构、砌体结构、钢结构, 部分预制混凝土结构和木结构。砖混结构、钢筋混凝土结构体系所用材料在生产过程中大量使用黏土、石灰石等不可再生资源, 对资源的消耗很大, 同时会排放大量CO2等污染物。钢铁、铝材的循环利用性好, 而且回收处理后仍可再利用。含工业废弃物制作的建筑砌块自重轻, 不可再生资源消耗小, 同时可形成工业废弃物的资源化循环利用体系。木材是一种可持续的建材, 但是需要以森林的良性循环为支撑。因此, 因地制宜地采用钢结构体系、木结构体系、预制混凝土结构体系和原材料中含有废弃物的砌体结构体系等任一种体系, 都可以达到资源消耗少和环境影响小。

(5) 对地基基础、结构体系及构件选型方案做到合理优化设计

结构的绿色设计应对采用的结构方案进行充分的节材优化, 包括地基基础方案、结构体系方法和构件选型方案。地基基础节材优化, 应充分考虑项目结构主体特点, 场地情况, 因地制宜, 对项目可选用的各种地基基础方案进行比选 (从天然地基、复合地基到桩基础等) 及定性 (必要时进行定量) 论证, 最终选用材料用量少、施工对环境影响小的地基基础方案。结构主体节材优化, 应考虑建筑层数和高度、平立面情况、柱网大小、荷载大小等因素, 对项目可选用的各种结构体系进行定性 (必要时进行定量) 比选论证, 并最终选用材料用量少, 施工对环境影响小的结构体系;对于有条件的结构主体, 也可采用隔震或耗能减震设计以及性能化设计, 从而更有效的节材。结构构件节材优化, 应充分考虑建筑功能, 柱网跨度、荷载大小等因素, 分别对墙、柱 (如混凝土柱或钢骨混凝土柱等) 、楼盖体系 (梁板式楼盖或无梁楼盖) 、梁 (如混凝土梁或预应力梁等) 、板 (如普通楼板或空心楼盖) 的形式进行节材定性 (必要时进行定量) 比选, 并最终选用材料用量少, 施工对环境影响小的结构构件形式。

3.3 延长结构的服役期

延长结构的服役期, 能很好的减少新建建筑和拆改原有建筑带来的资源消耗和能源消耗, 是实现绿色建筑的重要途径。延长结构的服役期, 可大大提高建筑的寿命, 使得建筑在全寿命周期内, 能耗更低, 更有效地节能环保。其具体的设计方法如下:

(1) 适当提高结构的耐久性

提高结构的耐久性是延长结构服役期的前提, 是提高建筑寿命的重要保障。其途径主要有两种:提高耐久性设计年限和采用高耐久性材料。提高耐久性设计年限是指在规范要求的基本设计年限的基础上, 对耐久性使用年限有所提高。如一般建筑的耐久性设计使用年限为50年, 绿色建筑可根据情况进行合理提高, 如提高到75年或100年。采用高耐久性材料是指采用的材料本身具有高耐久性, 如混凝土材料采用满足《混凝土耐久性检验评定标准》JGJ/T193中抗硫酸盐侵蚀等级KS90, 抗氯离子渗透性能、抗碳化性能及早期抗裂性能III级的混凝土, 钢材采用耐候结构钢, 并符合现行国家标准《耐候结构钢》GB/T4171的要求。

提高结构的耐久性, 在初期投资及材料用量上都会高于普通结构, 但从整个建筑寿命的角度考虑, 则具有明显节材效果。

(2) 适当提高结构的设计荷载

提高结构的设计荷载是延长结构服役期的重要方面, 其途径主要有两种:提高结构的设计荷载取值和对局部房间提高荷载取值。提高结构的设计荷载是指在基本设计使用年限的基础上对结构荷载有所提高, 如一般建筑的设计使用年限为50年, 其荷载取值的基准期也为50年。为了提高其服役期, 可适当提高荷载的基准期到70年或100年, 使结构荷载适应超50年后的荷载变化, 从而增加结构的服役期。对局部房间提高荷载取值是指在正常使用年限内, 为适应局部房间功能变化或设备更新产生的对荷载需求的变化, 而对局部房间提高荷载取值, 以避免结构改造, 提高其适应度。这样的房间一般发生在设备机房和商业区域, 可将机房的荷载由7k N/m2提高到10k N/m2, 商业的荷载由3.5k N/m2提高到5k N/m2。对于有需求的业主或有经验的设计人员也可根据自身情况, 有针对性的选择需要提高荷载的房间。

(3) 合理设计结构布置, 以提高其适应度

为了有效提高结构的服役期, 避免结构改造, 合理设计结构布置至关重要。一般情况下, 建筑在其使用年限内均会发生房间功能的改变, 公共建筑尤其频繁。为更好的适应建筑功能的改变, 在设计结构布置时, 应做到尽量形成简洁、开敞和灵活的布局空间, 提供其适应度。如商业建筑, 尽量采用框架结构体系, 如需要布置墙体, 则尽量在竖向交通核的位置布置;办公建筑, 尽量采用框架-核心筒结构等等。

4 结论

本文从选材、节材和提高结构的服役期三方面入手, 给出了进行结构绿色设计的主要方法, 其中, 选材和节材的手段在设计中已有应用, 而且效果较好;提高结构的服役期, 因其短期投资和材料用量较高, 后期建筑预期也不明朗, 故采用的项目非常少。结构工程师在充分了解业主需求和项目特点以及未来变化的情况下, 采用提高结构的服役期这种绿色手段, 也是很好的绿色节材措施, 在建筑全寿命周期内能够有效达到减少资源利用和保护环境的效果。

本文重点给出了现阶段在选材、节材和提高结构的服役期这三个方面的结构绿色设计常用方法, 结构设计人员可根据项目特点, 因地制宜, 选取其它措施, 更好的实现绿色建筑。

参考文献

[1]赵彦革.绿色建筑设计中的结构法规研究.《建筑结构》, 2011, 第四十一卷:130~134.

[2]中国建筑科学研究院主编.《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006[S].北京.中国建筑工业出版社.2006.

结构设计方法 篇2

作者姓名、指导教师姓名、摘要、关键词、图表名、参考文献内容用楷体；正文、图表、页眉、页脚中的文字用宋体；英文用Times New Roman字体。工程结构是指用建筑材料建筑的房屋 摘要： 关键词： 风荷载

4.1 基本风速和基本风压

风的强度常用风速表示。当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构筑物、桥梁等阻碍物时，将对这些阻碍物产生压力，即风压。

风荷载是工程结构的主要侧向荷载之一，它不仅对结构物产生水平风压作用，还会引起多种类型的振动效应。确定作用于工程结构上的风荷载时，必须依据当地风速资料确定基本风压。风的流动速度随离地面高度不同而变化，还与地貌环境等多种因素有关。

为了设计上的方便，可按规定的量测高度、地貌环境等标准条件确定风速。对于非标准条件下的情况由此进行换算。在规定条件下确定的风速称为基本风速，它是结构抗风设计必须具有的基本数据。

4.2 风压高度变化系数 地面粗糙度等级低的地区，其梯度风高度比等级高的地区低。根据实测结果分析，大气边界层内平均风速沿高度变化的规律可用指数函数来描述。

地面粗糙度分为A、B、C、D四类。A类是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，取地面粗糙度指数αA =0.12，梯度风高度300m。B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，取地面粗糙度指数 αB =0.16 C类是指有密集建筑群的城市市区，取地面粗糙度指数 αC =0.22 D类是指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，取地面粗糙度指数 αD =0.30。

4.3 风荷载体系系数 中风荷载体型系数为正值，代表风对结构产生压力作用，其方向指向建筑物表面；风荷载体型系数为负值，代表风对结构产生吸力作用，其方向离开建筑物表面。当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应，使得房屋某些部位的局部风压显著增大。设计时可将单体建筑物的体型系数 乘以相互干扰增大系数，该系数参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出。

4.4 顺风向风振 实测资料表明，顺风向风速时程曲线中，包括两种成分：一种是长周期成分，其值一般在10min以上；另一种是短周期成分，一般只有几秒左右。根据上述两种成分，应用上常把顺风向的风效应分解为平均风(即稳定风)和脉动风(也称阵风脉动)来加以分析。

结构设计的优化方法与应用 篇3

【关键词】建筑结构设计；优化方法；现实应用

一、当前落实建筑结构设计的优化方法的必要性

随着人们生活水平的提高，人们对于建筑的要求也不断的呈现多样化发展的趋势，也就是说现代人们在人口和土地矛盾日益凸显的情况下，对于建筑的成本控制的考虑也是非常重要的。所以，在建筑设计的过程中，不仅仅要注重建筑的质量和功能的形成，还应该在此基础上实现建筑的成本节约和空间优化，以更好的现有的资源，发挥最大的使用功效。而这一切都要靠相关的结构设计优化来实现。

目前来看，结构优化设计理论已经逐渐的进入了我国的建筑领域，其主要的意义在于对建筑过程中的建筑环境和品质进行全面的综合，以保证用户的实际使用感受得到提升。在这个过程中，建筑结构的质量控制和管理就必须要结合使用一定的经济适用原则。

二、优化结构设计的具体方式

随着我国的建筑业的不断发展，各种建筑项目的增多，我们看到现代建筑开始以各种各样的造型呈现出来。通过不同的造型设计可以带给人们不同的审美感受，并且也可以实现对建筑内涵的表达。因此，这是一种建筑结构设计同施工设计的完美结合。目前来看，评价一个建筑结构设计的标准主要有以下几个方面：首先，要保证用户的使用安全，其次，要保证建筑形成过程中的经济性，也就是合理的成本控制和管理，再次，要保证建筑物可以达到和满足相关的使用需要，即适用性，再者，还要保证建筑结构的整体形式大的美观，最后，建筑结构设计要利于施工的执行和操作。所以，由此可以得出，具体的落实现阶段的建筑结构的优化的方式有以下几种：

第一，要加强对现有的建筑的优化方案的设计，即在施工之前，要充分的考虑各种施工因素，对现有的建筑需求进行全面的分析，从而得出一个合理化的设计方案。设计对于整个工程的质量形成的影响是非常大的，大约占百分之七十左右，尤其是成本控制方面，也主要是通过设计阶段来实现的。在对现有的建筑结构进行方案的确定前，要对各种细节设计进行管理，即对建筑的布局进行单项的分析和整合。

第二，对建筑的优化阶段进行一定的预算编制，即在设计的过程中，采用合理的计算方式对现有的各种设计项目进行一个全面的线性优化。通过对会计活动中的各种方式和算法的运用，对现有的方案进行一个全面的计算和评估，选择合理的设计预算，可以有效的控制建筑成本，也就实现了对现有的建筑结构设计的优化。

三、优化的结构设计技术的实践

结构设计的意义的实现在于可以充分的运用于现有的建筑设计中，因此，有关部门在将现有的结构设计方案进行评估和处理完成后，就可以运用在建筑结构设计的落实当中。目前来看，随着人们环保理念的加强，建设节约型社会的理念的提出，人们对于现代建筑的结构设计有了一个较为清晰的认识，并开始充分的利用结构设计的作用，来实现建筑施工过程中的成本的缩减。而具体的建筑结构落实环节的管理和控制也是非常重要的。如果不能实现对现有的方案的良好和准确的执行，那么将无法发挥结构设计的积极意义和作用，下面笔者将从三个环节和和方面对结构技术的实践问题进行分析：

3.1参与结构设计优化的前期工作

这样一个方面的强调主要是因为前期工作的进行直接影响到整个建筑工程的总造价，而现如今大多数工程在进行建设的过程当中最为普遍的问题往往也就是其前期方案结构结构设计上的问题，建筑师在进行设计的时候更多关注的是设计本身的问题，而极少关注结构自身的合理性和可行性，这就使得建筑结构在进行建设的过程当中面临着较多方面的问题，更多的是会引起工程造价的提高，这就与我们进行优化设计本身的目的有所违背。正是因为这样，我们有必要在进行建设之前针对于不同的建筑类别来对结构形式进行选择，为整个工作的开展和进行提供良好的开端。所以，前期准备工作对于建筑结构设计的实施有着非常重要的意义，这种情况下有关部门和工作人们必须要加强对现有的建筑结构设计的方案形成阶段的管理，确保方案的科学性和合理性。

3.2将概念设计和细部结构设计进行优化

所谓概念设计实际上也就是指一些没有具体的数值来进行量化的指标，包括地震的防裂度以及其本身的不确定性等，因此在进行设计计算的时候难免会和现实產生较大的差别，正是在这样一种背景下我们才需要在对这样一种指标进行设计和确定时选择使用概念设计的方法，将数值仅仅只是作为辅助或者是参考的依据来进行。在这样一种设计的过程当中更为强调的就是设计人员本身的灵活性以及应用结构设计优化方法的能力，这样良好的结合才能够真正实现效果上的最优化。因为细节是构成整体的单位，所以对各种设计细节的严格管理，也就可以实现整体的功能的有效发挥，因此，在建筑结构设计的施工过程中，应该重视对建筑细节的处理。

3.3优化下部的地基基础结构设计

地基基础的结构设计优化进行过程中最开始的一步就是进行方案的选择，如果是桩基础的话，就有必要根据现场的地质条件来选择桩基的类型，以此来最大程度的降低造价。在建设进行的过程当中，桩端持力层对于灌注桩桩长的选择影响也是非常大的，因此需要进行较多的对比和分析以后再来进行核实方案的确定和选择。

结语

通过上文中详尽的分析我们就可以看到，利用结构设计优化的技术方法是能够切实有效的提高空间、资源等的利用率的，除此之外，还能够最大程度的实现经济性和实用性的最大化，这样一种状况实际上就是我们在进行工程设计的过程当中最希望能够实现的。满足了建筑产品本身品质不断提高的基本要求，更重要的是能够实现人们对于生活质量以及生活水平的更高要求。最后，实际上也是实现了建筑商不断寻求新手段吸引顾客的目的，达到降低工程建设实际造价的目的，所以建筑结构设计是一种更加符合现代人们生活需要的设计方式，是一种符合可持续发展和建设节约型社会的建筑形式，应该在未来的建筑设计中广泛的应用。

参考文献

[1]李国胜.《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》.中国建筑工业出版社，2008.

[2]方鄂华.《高层建筑钢筋混凝土结构概念设计》.北京.机械工业出版社，2004.

[3]白新理.《结构优化设计》.黄河水利出版社，2008.

结构设计方法 篇4

当前世界各国众多的沥青路面设计方法, 主要分为两类:一种是以力学分析为基础, 考虑环境、交通条件以及材料特性为依据的理论;一种是以经验或试验为依据的经验方法。

我国的沥青路面设计以弹性层状体系为基础。但严格的说来, 沥青路面在力学性质上属于非线性的弹-粘-塑性体;以美国AASHTO为代表的经验法是人们通过大量的测试, 修筑试验路对实际车辆行驶效果进行系统的观察, 形成了以车辆荷载作用下确保路面结构承载能力为核心的设计法。

1 我国沥青路面设计方法

我国沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系。这种沥青路面设计方法的路面的破坏状态准则主要包括沉陷、弯沉、车辙、疲劳开裂、低温开裂、推移。

这种方法主要是以弯沉值表征路面结构的整体强度和刚度, 通过设计弯沉值和路面结构各层材料的抗压回弹模量推算出路面的厚度, 然后检验相应的层底拉应力或者剪应力是否满足要求。这种路面设计可以说是一种路面厚度设计。该方法的许多标准形成时间较早, 对高速重载条件作用下的适用性及改进方法仍值得深思。而且, 我国路面设计方法虽然采取了多个指标, 但是由于材料参数选取比较宽泛, 导致实际起作用的指标仅为一个, 对路面结构组合设计的指导性较差。由于条件的限制, 我国对路面材料参数的研究一直比较薄弱, 与路面结构的“相容性”较差, 主要体现在以下几个方面;

1) 材料的强度没有反应结构的强度, 以至于虽然材料强度能够满足规范的要求, 但路面的非正常损坏依然非常普遍;

2) 材料试验条件不能反映实际路面的复杂条件;

3) 许多材料参数指标与路面使用性能的对应关系不明确, 设计阶段采用的参数各施工阶段的检测指标不一致;

4) 检测条件不够严格, 导致试验检测结果的可比性较差。用于计算路面的设计弯沉值和路面结构的应力应变采用的累计轴载作用荷载次数不一致, 存在表面逻辑矛盾[1]。

目前, 我国在路面实践中遇到的主要问题是路面的实际使用寿命低于设计寿命, 造成很大的浪费, 大量出现“早期破坏”现象, 甚至是“初期破坏”。虽然我们的设计方法是基于力学的, 但是我们分析的范围和所考虑的主要受力方式相对于目前复杂的荷载状况而言可能过于简单, 很多东西缺少定量的研究。初步考虑了环境因素对路面力学参数的影响, 但是忽略了环境因素对路面性能的影响, 而这一点是更为重要的。

我国的目前沥青路面设计的路面结构中的基层几乎都采用半刚性材料, 虽然半刚性基层有很多优点, 但是也有不少缺点, 有些是无法克服的。如半刚性基层会收缩开裂并由此引起沥青路面的反射裂缝不同程度的存在各高速公路上, 这种裂缝的封闭很困难, 带来的危害也很多。而且半刚性基层非常致密, 倘若水到达基层后不能迅速地排走, 将会在形成很大的水损坏。许多这种形式的路面结构基层常常先于面层破坏, 不得不进行“开膛破肚”式的维修, 这是设计上的失败, 也是目前面临的一大难题。此外在我们的路面结构各层的功能中, 面层是仅起表面功能的, 基层才是承重层, 那么路面荷载越大、交通量越大就需加强基层的强度和厚度, 路面破坏旧意味着基层破坏。这一个概念和以弯沉值为主体的设计理念给路面维修带来了很大的麻烦。

2 AASHTO沥青路面方法

AASHTO设计方法产生于1958年~1962年间的AASHTO道路实验, 是一个产生了重大影响的设计方法。实验工作于1961年底完成, 1962年5月做出总结, 并发表7本报告, 提供了大量有关路面设计、施工的宝贵资料[2]。

AASHTO法提出了路面现时服务能力指数PSI的概念, 以反应路面的服务质量。通过对相同路段的主观评价和客观评价, 建立了PSI与路面状况的关系。主观评价指, 组成平分小组, 由评分成员对路面分别进行评分, 所得到的评分值即PSI值;客观评价指量测路面的坡度变化、平均车辙、裂缝面积等状况。这种设计方法的最初的基本设计方程是:

W18为累计标准单轴荷载 (ESAL) 作用次数;

△PSI为PSI从路面新建至使用年限末期的插值 (4.2-Pt) , 依道路等级区确定;

SN为路面结构数, 表征路面结构的等效厚度, ;

ai为第i层的结构系数, 由材料的弹性模量、CBR、三轴试验结果换算得到;

Di为第i层的厚度。

AASHTO法主要考虑路面服务能力、轮载次数当量、地区系数这几个方面的参数, 后来又加入了结构可靠度和路面排水条件因素。

AASHTO设计第一次提出了路面现时服务能力指数PSI的概念, 提出了轴载换算的概念和公式, 考虑了路面结构的可靠度。它以使用年末的路面服务能力指数Pt作为设计控制标准, 使路面结构设计和路面使用末期的性能联系起来。这些思想对后来世界各国的设计思想产生了很大的影响。但是该设计方法是依据短期的实验结果得出来, 试验时选用的路面材料十分有限, 路基土类型少, 环境因素单一[3]。研究结果由试验时两年的加速试验外延至10~20年, 为考虑环境和荷载的综合作用导致PSI损失。试验时选用的车队及轴型固定, 和实际情况中的交通情况不一致。由于仅以SN表示路面结构, 确定厚度时在考虑施工时的最小压实度和最小经济厚度的同时, 还需要大量的经验, 导致结构设计的结果不唯一, 各层次之间存在可替换关系, 难以真正保证路面的使用寿命。

2002年版的《AASHTO路面设计指南》对以前AASHTO路面设计方法的修改主要有:1) 相对于柔性路面、水泥混凝土路面、复合路面要求提供一个通用的设计方法, 反映交通、气候环境、路基、可靠度的共同设计参数要对各种路面都是适用的;2) 适用于新建和重建路面的结构设计, 在可能推荐的范围内提出建议, 设计项目包括计算路面结构各层的厚度、重建方法、地下排水设施、路基改善等等;3) 将总使用周期效益成本分析的方法作为一个子程序。

新的AASHTO路面设计方法引入力学后, 可以使以下的比较设计成为可能:1) 可以模拟荷载条件的变化对路面的影响, 可以计算荷载大小、轴载大小、轮轴数的增加等各条件对路面损坏的影响程度;2) 可以对现实中存在和使用的材料与将来的使用性能建立联系;3) 在预测路面使用性能时能够考虑材料的老化影响;4) 能够预计由于冰冻使强度衰减, 季节因素对使用性能的影响;5) 能够评价排水设施的效果[4]。

力学计算方法可以把将来的维修综合起来考虑, 能够适应随时代不断发展的材料、车辆、交通、轮胎组合等各种情况的变化, 不至于设计赶不上时代的发展, 因而具有很大的优势。

3 我国沥青路面设计方法与AASHTO路面设计方法的比较

AASHTO路面设计方法是AASHTO实验路的研究成果, 投资巨大, 其研究成果对后来的路面设计理念起了很重要的作用。中国的沥青路面设计方法是借鉴外国的设计方法、结合本国的实际环境的不断发展起来的, 中国现行的沥青路面设计方法大概是70~80年代才发展起来的, 它没有像AASHTO路面设计方法那样。

基于经验或试验为依据的经验方法可能会比较容易随着环境的变化而落后, 但是基于力学的方法也有不足之处。这些方法的基本框架存在着一些共同的不足:

1) 路面力学特性与使用性能之间缺乏明确的定量关系, 无法根据力学分析结果推知设计的组合结构和力学强度所能提供的路面使用性能, 使得采用力学参数控制路面存在着一定的盲目性;

2) 现有的设计方法不能指导路面结构组合的定量设计, 很难优化设计路面的结构组合;

3) 环境因素的考虑比较薄弱。大部分设计只考虑了温度的影响而忽略湿度或者水。因为温度的影响在试验室环境下比较容易控制, 而湿度较难, 但是路面实际使用状况却表明:有时候湿度对使用性能的影响要比温度大;

4) 未曾考虑材料性能对疲劳和长期抵抗变形能力的影响, 对不同沥青路面采用的疲劳或永久变形方程是相同的;

5) 未曾考虑经济因素。路面的设计在今天道路投资多元化的条件下, 考虑技术-经济问题越来越重要, 特别是随着交通量增加而增加的用户费用。

4 结论

近年来, 由于交通量的迅速增长和轴载的变化、公路建筑材料和施工方法的不断更新换代, 过去单独的基于经验的或基于力学的路面设计方法在某些方面已经不能适应形式的发展, 需要进一步的研究和改进。无论是中国的沥青路面设计还是新的AASHTO沥青路面设计方法, 虽然成功地解决了很多工程问题, 但是也有很多需要改进, 进而提出更完善的理论。

摘要：本文主要介绍我国基于力学分析为基础的沥青路面的设计方法和以经验为依据的AASHTO沥青路面设计方法的特点以及区别, 同时对两种设计的优缺点及其发展趋势进行了比较分析。

关键词：沥青路面,设计方法,AASHTO设计方法

参考文献

[1]孙立军等.沥青路面结构行为理论[M].同济大学出版社, 2003.

[2]沈金安主编.国外沥青路面设计方法总汇[M].人民交通出版社, 2004.

[3]邓学均.路基路面工程[M].人民交通出版社, 2001.

结构设计方法 篇5

关键词:房屋；结构设计；优化方法

0前言

实用性与安全性是房屋结构设计的基础，而随着建筑技术的发展，现代建筑结构设计中不仅需要考虑房屋的安全性与实用性，还需要考虑房屋的美观性与经济性，同时还要兼顾施工的便利性，能够按期的保质保量的将蓝图变成实物。因此，在结构设计过程中，必须对房屋结构设计进行优化，从而实现以上要求。笔者结合多年的工作经验，总结房屋结构设计优化方法，为后续房屋结构设计优化提供借鉴。

1结构设计优化方法理论体现

结构设计优化主要是考虑房屋结构安全、实用基础上使得其具有一定的美感。这种优化方案是通过一定的数学计算，将不同的结构设计方案进行对比分析，选择最优方案作为最终的设计方案，从而实现预期目标[1]。从结构设计优化理论角度出发，房屋结构设计优化可以分为分部工程结构优化以及总体方案优化两个方面内容。总体方案优化主要是对房屋的屋盖系统、围护结构、结构细部构造进行有针对性的优化设计。在优化过程中要充分考虑房屋的选型、布置、受力、造价、节能等方面，还需要综合考虑实际施工过程中施工技术是否能够满足该设计要求、房屋建筑是否经济，全方位、多角度的对房屋结构设计进行优化。随着设计理念的不断更新、建筑技术、建筑材料的不断更新，在结构设计优化过程中也应该不断地进行创新设计。结构设计人员应该时刻更新自己的知识储备，紧跟时代潮流，在保证房屋安全性的基础上实现结构形式的创新。在房屋结构设计过程中，设计人员应该尽可能缩小刚度中心以及质量中心的差异，所设计的房屋建筑平面尽量做到规则以及对称[2]。同时，加强对房屋受力的分析，保证房屋在水平荷载作用下不会由于力的作用使得房屋出现扭转的情况，能够满足用户使用功能的情况下，尽可能使得垂直方向上受力构件能够上下贯通。为了能够提高房屋的经济性能以及降低结构设计的难度，在设计过程中应该减少转换层的设计。垂直方向刚度方面，结构设计优化中也需要重点关注，在刚度上应该形成逐渐变化而非突变的形式，突变会使突变部位应力集中，致使结构产生薄弱部位。

2结构设计优化的意义

房屋建筑结构设计优化不仅能够提升建筑的美观性，充分有效地利用有限的空间，同时可以有效地控制工程造价。对建设单位来说，所需要得到的是利用较少的投入，能够获得最大的效益，并且房屋具有足够的安全性、可靠性以及科学性，这也是对结构设计优化的要求。根据大量的统计数据可以发现与传统的房屋结构设计相比，运用结构设计优化技术能够有效地降低工程造价6%~35%[3]。通过优化后的房屋结构设计可以使得每个部分相互协调，能够有效地提高空间的利用率，同时可以根据房屋的特性选择合理的建筑材料。在保证房屋安全系数的同时，能够提高房屋的实用性与经济性。

3结构设计优化技术应用步骤

3.1建立优化模型

对房屋整体结构进行优化时，通常情况下采用以下三个步骤完成:1）选择合理的设计变量。结构设计优化人员应该重点选择对房屋结构影响较大的参数作为设计的变量。例如约束控制的参数、目标控制的参数，具有包括结构可靠度、工程造价、损失期望值等指标。在结构优化过程中，对部分变化幅度不明显、影响程度不高的参数或者部分采用特定的参数就能满足要求,设计人员可以事先预定参数进行设计，这样设计人员在计算、设计、编程的过程中可以大大的减少工作量。2）确定目标函数。在优化的过程中，设计人员需要设定能够符合预定条件的钢筋截面积、构件几何尺寸以及其对应的失效概率，从而使得成本控制最优化。3）确定约束条件。房屋结构的安全性与可靠性是房屋结构设计的基础，是优化的前提条件。因此在函数设定的过程中,必须设定相应的约束条件。房屋结构设计优化的约束条件通常包含以下几个方面内容:尺寸约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构强度约束、应力约束、可靠指标约束、结构体系约束、确定下条件约束、弹塑性约束、极限状态约束等。在优化过程中，设计人员必须将实际项目情况的约束条件与假定的约束条件作对比，确保所设定的约束条件能够满足实际工程需求。

3.2方案设定、程序设计与结果分析

以可靠度为基础的房屋结构设计优化具有非线性以及多条件、变量复杂的特点，在优化结构计算的过程中，通常情况下将具有约束性的优化转化成为无约束性的优化函数进行计算。目前，我国结构设计优化中常用的计算方法有:复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。随着计算技术不断应用于设计领域，将基于可靠度进行的房屋结构设计优化方案以及选用的符合工程实际情况的优化计算方法运用计算机语言编制相关的程序，从而提高优化设计的运算速度以及满足结构优化的各项功能需求。在选定优化计算方法、建立相应的优化模型与优化程序的基础上，对结构设计进行优化。设计人员通过所编制的程序对方案进行处理后，必须对程序运行的结果进行比较分析,选择最佳的优化方案。在结果分析的过程中，结构优化人员必须对各个影响因素进行整体综合性考虑，多角度、全方位地考虑优化方案。优化方案结果分析对结构设计优化及其关键，对结果进行有效的分析能够从中选择安全性、实用性、合理性以及美观性有效协同的方案，同时，可以降低建筑施工难度，加快施工进度，降低建设投资。在优化过程中只考虑经济效益，忽略对技术方面的考虑是不正确的，在优化的过程中应该将两者相互统一，形成有机整体进行综合优化。

4结语

房屋结构设计优化是建筑结构设计中的重要环节，由于选择最佳的结构设计方案不仅将先进的施工技术融入到设计之中，使得建筑更科学，同时能够有效降低建设成本，提高房屋的经济性。但是，房屋结构设计优化是一项综合且复杂的系统性工程，需要设计人员具有较高的专业素养，较为丰富的结构设计经验，同时能够准确地把握当前的新施工技术、新型建筑材料。笔者结合多年的结构设计优化经验，从优化的步骤、方法、程序设计等方面展开论述，为后续结构设计优化提供借鉴。

参考文献:

基于决策的软件体系结构设计方法 篇6

关键词：决策；软件；结构设计；方法

中图分类号：TP311.5 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-01

Policy-Based Software Architecture Design Method

Fan Xiaofei

(Nantong Higher Normal School Mathematics and Physics,Nantong226000,China)

Abstract:Software architecture is a high-level abstraction of software systems,to improve the quality of software systems to support software development,reuse and control of software complexity have a very important role.But decisions like software is to the center of decision-making theme,the theme of the use of relevant rules and knowledge base to provide some knowledge for decision-making software,services and decision support.We should be making class from the complexity of the software to generate programs of many types,the probability is high,a large number of software computing the characteristics of the model to analyze and study the software system should pay attention to the issues and strategies,and policy-based software system structural design and make better method.

Keywords:Decision;Software;Design;Method

一、基于決策类的软件的特点和方法

一个决策的智能体是决策类软件的核心。在决策软件中，从输入数据信息的运算和判断的运用，到最后的一个决策方案，用同样的规则和同样输入，但最后产生的结果方案都会有差异。在决策类软件中最终产品和最终认可哪个方案，都是根据最终方案成果途径和方式来进行加以分类和分析的：

（一）第一种就是对人工微调后使用的方案。因为软件在模拟业务场景中不能完完全全的被模拟出来，并且需要很多的实践经验才能够做，因为有复杂的业务场景。此外就是在对方案执行考虑的时候没有针对性，软件不能进行标准统一的规范。由此得知这就是此种方案需微调的原因。

（二）第二种就是对下一步的工作提供出指导的方案。因为这一方案的归纳和总结主要是我们对某些事的发展进行依赖，并表现在现今所处状态和所受外部激励，还有我们长时间依赖于历史信息，并对下一步的走势进行估算。从对统计模型合理性和数据采集的准确性，来进行计算误差等多方面的因素。因为计算机误差等多方面的影响，方案与将来的这个事件的实际情况不相互协调，并且此方案是对即将发生的事情能做一个预判，但是此方案主要是作用在于为更高层次中的决策提供参考。

（三）第三种就是对其直接使用的方案。由于此种方案业务执行的规范性高、清晰准确和外界干扰的因素少。所以一般适用于具有一般强约束的场合。

二、基于决策类软件中的测试难点

从众多的方案中来挑选出一个最符合要求的方案，并通过系统对生成若干的方案中，选择一个优等的，根据规则来选出认为最好的方案。检验选择结果真确性就应该从方案中的有效性、真确性和接受性，并对这三个方案进行制定出不同的衡量标准。

想要知道精确定位软件的真正的问题的所在，那么只有对软件模型进行分析。这就对软件的健壮性有了保证，但是却对软件的测试工作就造成了很大的困难和影响。因为决策规则库的内敛性，所以才能使决策类软件输入的切入点少。只要采取正确的分析，就能知道软件的问题所在。

三、基于决策软件中的模型的划分策略

在模型的划分策略中，利用模型的复杂程度和模型的数量大的特点来进行分析。可以按照《软件需求规格说明》中的内容获取更多的方法，来加以分析。可以先从软件、文档、研制方沟通和业务需求的4个方向为出发点，并依照可验证性作为原则，从功能上对模型来进行划分、验证。其中功能的单一，模块的精简，根据程序的数据流图和运行图。在对小模型的输出输入时候就应该缩小软件的范围来提高定位的精确。但是对大型模型的拆解划分中定位要是出现了问题，那么我们就应该通过在大模型的内部来进行插桩和分解。

在软件的衡量中，为了能更好的衡量出软件与实际的差距，一般都会采用以下两种方法：

（一）类似软件对比法。类似软件对比法对标尺软件提出了很高的要求，在商业软件的市场中价格很高，同时也增加了对标尺软件的获取难度，从而也提高了测试成本。但是作为对比标尺的软件，就必须经过严格的市场检验和软件检验，才能有更好的口碑。但是对开创性的软件来说，因为不适用就不存在有标尺软件。因此在实际测试中，使用优秀的开源软件作为标尺软件，进行对比验证。才能更好的提高效率。

（二）真实数据法。真实数据法因涉及到开拓性较强的领域或者军事和商业等保密性很强时，真实的一些案例就很难获得。因为真实数据法是从软件为出发点，对软件的性能和功能都作为最准确的验证方法。软件规则是对现实业务处理上的一个逻辑上的抽象，用一些真实的业务数据输入到软件中，然后再用输出来的结果和真实的结果相互对比，按照不同的方案和类型来去设定不同的估算误差范围。如果最后的结果在误差的范围外，那么软件的置信度很低，但是如果在误差范围内，那么软件的置信度就会很高。

四、归纳总结

作为具有一定人工智能的软件类别，辅助决策类软件在执行软件测试时，应该针对软件的特点，主要对软件实现的合理性和准确性进行验证。针对不同的方案类型，把握选优的原则，从而采取适应方案特征的测试策略；从业务和实现结合的角度出发在测试前对测试模块进行划分，测试过程中如果发现问题，就要分解功能模块，对发现的问题精确定位。通过应用文中的软件策略，就可以增强软件问题的发现概率，同时也能较好的提高辅助决策类软件的测试覆盖度。

参考文献：

[1]李冰.软件测试用例生成综合策略研究[J].计算机测量与控制,2005

[2]梁艳平.基于GIS的统计信息分析与辅助决策研究[D].中南大学,2004

高层转换结构设计方法探讨 篇7

1 高层转换层的概述

1.1 使用高层转换层的意义

高层建筑结构, 随着高度的增加建筑下部受力会随之增大, 而上部结构相对受力较小, 为了提高建筑的稳固性和安全性, 必须保证下部结构的稳固性, 以求支撑整个建筑结构, 所以一般情况下下部的结构墙体较多、刚度较大、柱网较密, 而上部的结构墙体和柱体数量会逐渐减少, 柱网逐渐扩大[2]。以往的建筑设计致使建筑物的空间功能出现了不同, 上部的活动空间往往要比下部的活动空间大很多。这种建筑结构和建筑功能已经难以满足建筑对空间的需求。为了提高建筑物的功能性, 必须采用新型的建筑结构样式, 转换层结构就是应用较为广泛的新型建筑结构, 它可以顺利的实现建筑结构楼层之间以及楼层上下的转换, 有利的发挥了高层建筑的使用功能。

1.2 高层转换层的设计原则

将转换层结构应用到高层建筑物设计中, 可以增加高层建筑物的竖向刚度。但是会降低建筑结构的抗震性。为了减少该情况的发生, 在进行设计时应该遵循一定的设计原则, 主要为:1转换层设计时, 选择能够直接落地的竖向构件, 可以直接落地的竖向构件越多, 其转换结构相对会越少, 刚度突变也就越小, 对其结构的抗震能力的影响也就越小;2设计高层建筑转换层结构时, 尽量将转换层设计在低处, 遵循宜低不宜高的原则;3优化转换层结构时要保证转换层结构型式的传力路径, 这样可以保证施工量, 便于结构分析设计;4转换刚度不宜过大。

2 高层转换层的结构形式和特性

(1) 梁式转换是现今高层建筑中常用的结构形式。它可以实现垂直转换, 传力途径明确且直接, 采用转换梁直接转换上部墙的受力给下部柱。这种转换方式的成本造价相对较低, 便于设计的计算和分析。其应用较为广泛, 占转换层使用总量的76%左右。

(2) 当转换层出现上下柱网布置次序较差、错开较多、无法使用梁式转换方式进行承托的情况时, 可以采用板式转换方式。板式转换将转换层制成了2~2.8m厚的转换板来实现转换, 其下层柱灵活性较好, 但是自重较大, 所以材料使用量较大, 施工难度较高。

(3) 桁架转换。桁架分为实腹桁架和空腹桁架两种。相比较梁式转换层来说, 它的受力更加明确、清楚, 且自重小, 抗震性也高, 但是其节点设计较为复杂, 暂时在高层建筑中的应用较少。

(4) 箱式转换刚度比较大, 它将双向、单向托梁和上层、下层较厚的楼板浇筑成统一的整体, 进而实现转换。

(5) 斜柱转换结构形式可以充分发挥混凝土的可压缩性能, 但是会增大水平荷载。为了避免这个缺点, 在进行建筑物设计时多采以平面布置为前提, 其中添加拉梁或圈梁, 使用最短的路径实现平衡。为了确保这种转换层的安全必须充分考虑斜柱转换层的荷载分担, 转换斜柱尽量连接在更多的楼层。

3 高层转换结构设计方法

3.1 高层转换总体结构设计方法

(1) 加大下部主体结构的刚度。在转换层结构中必须充分考虑竖向刚度的突变, 好的竖向刚度可以有效的抗震, 所以转换层结构的下层主体结构和上、中层结构的总剪切度要符合一定的要求, 可以增强混凝土强度等级、增加剪力墙设计、加大下部的竖向构件的截面尺寸。

(2) 剪力墙布置。剪力墙可以影响上下刚度传递, 尽量减少上、下结构刚度的突变的方法为尽量减少上部的刚度, 不将剪力墙设置在上部, 同时将剪力墙尽可能的设置在下部, 增大下部的刚度, 落地剪力墙均匀分布。

(3) 选择转换层的结构刚度要合理。在进行转换层结构设计时, 要充分的选择适合的转换层结构的刚度。避免刚度过大引发的竖向结构的突变现象, 尽量增加其抗震能力, 减少材料使用。同时也要避免因刚度过小导致的上部竖向构件以及其它竖向构件之间的沉降差。

3.2 高层转换结构构件的设计方法

(1) 框支柱的设计。框支柱是转换层结构中重要的构件之一, 直接影响整个结构的安全性。高层建筑施工会出现很多楼板变形问题, 剪力墙也会出现裂缝问题。这些问题会降低结构刚度, 所以应该单独地、系统地设计可以提高框支柱剪力的单元。将框支柱的上部墙体的纵筋延伸到墙体的内层, 增加转换层的上下连接关系[3]。

(2) 框支梁的设计。框支梁是上下层荷载能力的传力途径, 可以有效保障框支剪力墙的抗震性。其剪压比可以影响框支梁截面的尺寸, 截面宽度通常要大于它两倍的墙厚, 根据计算算出框支梁截面的高度。在进行该结构设计时需要保留一些安全储备。实际操作施工中, 遵循强剪弱弯的原则, 提高箍筋的数量保证和纵筋数量的平衡。

(3) 转换层楼板的设计。框支剪力墙分为上下两部分, 其受力情况不相同。下部楼层中, 落地剪力墙的刚度因为和框支柱的刚度存在差别, 所以它承担了很大程度上的水平剪力, 转换层部分的荷载分配不均匀。而上部楼层中, 外荷载引起的水平力分配是依照剪力墙的不同刚度比例进行的。转换层楼板的使用就是为了分配上、下部分剪力。因为转换层楼板的变形幅度大、受力较强, 所以一定要保证其具有足够的刚度。

4 结束语

在高层建筑中, 转换层结构的应用较为广泛, 合理的进行转换层结构设计成为了高层建筑必不可少的建筑内容。因为每座建筑的内部结构都有所不同, 所以转换层结构设计应该遵循其自身的特点, 根据建筑需要, 来设计合理的转换层类型。同时, 在实际的施工中, 还要充分了解各个构件的特性, 尽量做到取长补短, 只有这样才能进一步保证转换层的质量。

摘要：目前, 社会经济飞速发展, 建筑业发展速度尤为快速。随着建筑业的不断发展以及人们生活质量的不断提高, 越来越多的人们开始重视建筑结构的功能性、多样性和综合性, 建筑高层结构转换设计理念和设计方法被不断的应用到高层建筑中。为此, 文章对高层转换结构设计方法进行了相关探讨研究。

关键词：高层,转换结构,设计方法

参考文献

[1]曾秋宁.浅谈高层建筑梁式转换层结构的设计[J].广西城镇建设, 2010, (7) :50-52.

[2]梁世雄, 刘卓明, 蒋彬.浅谈某高层建筑转换层的结构设计[J].科技与生活, 2010, (14) :56-57.

试析公寓的结构设计方法 篇8

某公寓结构按7度地震设防, 筒体与框架的抗震等级为二级, 地基类别2类, 基本风荷0.45k N/平方米。本公寓工程主楼采用框架和筒体协同工作体系 (框-筒结构) , 主楼中部 (楼梯间和电梯间) 纵横向剪力的墙组成抵抗纵横向剪力的核心筒。裙房采用框架结构, 在主楼和裙楼房间加后浇带。地下室至五层为普通砼梁板结构, 六~十八层受层高限制, 采用后张无粘结预应力宽扁梁结构, 楼板为普通钢筋砼板。

2 结构设计新技术

2.1 后张无粘结预应力宽扁梁结构

本工程结构设计的最大特点是在七~二十九层采用了后张无粘结预应力宽扁梁结构。设计思路如下:

2.1.1 设计原则

a.无粘结预应力筋主要用于平衡楼板和扁梁自重, 并满足梁的抗裂度及变形要求。b.为保证构件延性, 按照《无粘结预应力砼结构技术规程》梁内配置适当普通钢筋。c.耐火极限为两小时, 无粘结预应力筋的保护层厚度不小于40mm。

2.1.2 预应力设计

楼板、扁梁的砼为C35, 扁梁采用无粘结预应力砼结构体系, 无粘结预应力筋为7f5钢丝束, 抗拉强度标准值为1570Mpa, 普通钢筋采用II级螺纹钢, 锚固体系采用中国建筑科学研究院的无粘结预应力锚固体系。张拉控制应力取scon=0.7x1570=1099mpa, 同时采用张拉力与伸长值双控制。

抗裂验算根据《无粘结预应力砼结构技术规程》要求, 扁梁按二级裂等级设计, 适当放松;强度验算中, 外荷载在扁梁内产生的弯矩取TBSA程序内力组合结果并考虑预尖力产生的次弯矩。

当对扁梁施加预应力是, 柱中的轴向压力很小, 因此对柱子要进行大偏压或纯弯强度绝对值算, 并在柱子强度设计的荷载组合中考虑次内力的影响。

扁梁采用单根无粘结预期应力筋张锚体系QMU, 张拉端为夹片式错具, 固定端为挤压锚具, 任取一根典型扁梁。

2.1.3 经济效益

a.取标准层一层作为计算单元, 将无粘结预应力宽扁梁结构与普通钢筋砼梁结构相比较, 前者砼用量 (包括柱、梁和砼墙) 及钢筋用量 (不包括预应力筋) 增加约20%左右, 介从整体平看, 由于采用无粘结预应国力宽扁梁可以降低层高, 虽然建筑物高度受到限制不允许提高, 却可以增加了建筑面积, 有很现实的经济意义, 本工程原设计标准层层高3.6m, 因为规划高度限制100m, 因此仅能建26层, 现在采用无粘结顾应力宽扁梁结构后, 标准层层高3.3m, 则可以建28层。b.型钢在普通钢筋砼中的应用。五层楼面亦即裙楼天面, 其建筑使用功能较多, 有屋顶花园、光棚, 还有游泳池及更衣室等, 楼面标高变化多, 荷载大。另外分别有两根16M跨和两根20M跨框架梁, 由于承受荷载很大, 经TBSA程序计算, 梁端弯矩过大, 按普通钢筋配已严重超筋, 为了解决这个能量, 经研究决定将个四根梁改为型钠砼梁, 由此梁两端的柱相应也改为型钢砼柱, 以便于梁柱节点连接, 普通砼中局部采用型钢砼组合结构, 给设计和施工带来了一定的麻烦, 但我们最终成功发解决了这两者之间复杂的节点构造成。型钢砼梁与型钢砼柱及普通砼框及普通砼框架梁的节点连接, 非常复杂, 纵筋、箍筋和腰筋交错, 而且框架梁1与型钢砼梁与型钢砼柱顶面标高不同, 如果按原设计框架梁1的纵筋全部焊接在型钢柱的翼缘上, 纵筋过于密集, 将造成框架梁1的纵筋施工无法顺利进行, 达不到设计强度要求, 所以我们将框架梁1的截面由原来的300×800改为500×800顶部的纵筋全部越过型钢柱焊接在型钢梁翼缘上, 对底部的纵筋, 如果焊在型钢柱的翼缘上, 为仰焊, 且此节点钢筋密集, 不方便焊接施工, 质量很难保证, 所以在底纵筋与型钢柱连接处焊接一块钢托, 纵筋直接平焊在钢托上即可, 为防止与钢托焊接处, 型钢受削弱, 在此处增设三角形加劲板, 加劲板与框架梁1的底纵筋平齐。

2.2 钢-砼组合结构住宅体系

钢-砼组合结构住宅体系是借鉴钢-砼组合结构在高层、超高层公共建筑中的成功经验及科技成果, 结合住宅建筑的特点, 经过辨证综合、统筹优化而探索出的一条具有中国特色的钢结构住宅体系。

2.2.1 体系的基本构成

钢-砼组合结构住宅体系建筑是由钢管砼柱、抗侧力支撑、双向轻钢密肋组合楼盖、复合外墙板等构件组成的钢结构框-撑结构体系。钢管砼柱, 是在螺旋焊接钢管内灌注高强度等级砼, 形成两种材料相辅相成共同工作的机理。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特点, 一般每三层为一个制作安装单元, 整根钢管柱一次吊装就位, 为主体结构安装创造了流水作业的条件。钢骨砼梁, 是在钢梁周围配置钢筋, 浇注砼后使钢骨与砼成为一体共同工作的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善, 其变形能力强, 抗震性能好, 承载力高。混凝土对钢骨的包裹解决了钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁骨架有较大的承载力, 可大大节省模板工作量。抗侧力支撑, 是由钢管斜撑杆与钢管柱、钢框架梁焊接组成的抗侧力架体。考虑建筑专业的门窗布置, 在不影响建筑功能的前提下, 支撑可以采用X型、单斜杆型、人字型、W型等形式, 还可采用偏心耗能支撑。采用抗侧力支撑取代了传统的砼剪力墙, 不仅减轻了结构自重, 而且提高了结构延性, 对于优化抗侧刚度, 改善抗震性能起到了积极抗震的作用。

双向轻钢密肋组合楼盖, 是由钢筋或小型钢焊接的单榀珩架正交成的平板网架, 并在网格内嵌入五面体无机玻璃钢模壳而形成双向轻钢密肋楼板。施工时利用平板网架自身的强度、刚度, 并配合1-2点临时支撑即可完成无模板浇注砼作业。钢框梁、轻钢珩架被砼包裹形成双向组合楼盖, 不仅增加了楼板的刚度, 而且其防火、防腐问题也迎刃而解。利用模壳内形成的空腔, 既可以暗敷各种水平设备管线, 也可作为改善楼盖隔音的有效措施。

复合外墙板, 是由陶粒砼与轻钢龙骨构成的组合结构外墙, 内浇发泡砼保温, 并敷内墙面板而组成。该墙板工厂化预制生产, 现场安装, 基本取消了湿作业。其传热系数为0.829, 已满足天津市二步节能标准的要求。

2.2.2 体系的基本特点

a.符合发展住宅产业化的方向。钢-砼组合结构住宅体系从根本上改变了传统建筑业以手工作业为主的小生产方式, 基本实现了构配件生产的工厂化, 施工的机械化。能够进行标准化的设计、系列化的开发、集约化的生产、社会化的供应, 为住宅产业现代化探索出一条途径。b.经济效益显著。经测算该体系19~28层住宅建筑的造价仅为1100~1200元/m2, 其结构含钢量一般为40~45kg/m2, 结构自重轻, 一般为650kg/m2, 施工周期短, 一般可缩短30%~50%。

参考文献

[1]郭正兴, 李金根.建筑施工[M].南京:东南大学出版社, 1996.

[2]邱洪兴.建筑结构设计[M].南京:东南大学出版社, 1997.

结构设计方法 篇9

1 结构化方法分析与设计

结构化方法承袭了传统的编程思想与编程方法,结构化方法只是对传统程序结构的改进。模块是结构化编程的基本单位,计算方法(简称为算法)是程序的核心,结构化分析和结构化设计是结构化方法软件开发最关键的两个时期。

1.1 结构化方法的基本思想

结构化方法程序设计的基本思想是:自顶向下,采用模块化技术,分而治之,逐步求精地将信息系统按功能分解为若干模块进行分析与设计,应用子程序实现模块化,模块内部由顺序结构、选择结构、循环结构等三大基本控制结构组成。即从代表目标系统整体功能的单个处理着手,自顶向下不断地把复杂的处理分解为子处理,这样一层一层地分解下去,直到仅剩下若干个容易实现的子处理为止,并写出各个最低层处理的描述。

1.2 结构化分析

结构化分析是一种面向数据流而基于功能分解的分析方法,在该阶段主要通过采用数据流程图、编制数据字典等工具,描述边界和数据处理过程的关系,力求寻找功能及功能之间的说明。通常所说的“结构化分析”就是“数据流分析”。

数据流分析的核心特征是“分解”与“抽象”。“分解”和“抽象”是两个相互有机联系的概念,下层是上层的分解,上层是下层的抽象。例如,假设系统很复杂,为了理解它,将它分成了5个子系统,如果子系统仍然比较复杂还可以再继续分解它,如此下去,直到每个子系统足够简单,能清楚地被理解和表达为止。

典型的结构化分析方法可以描述为:功能分解=功能+子功能+功能接口。问题域映射为功能和子功能,规格说明间接反映问题域。分析的结果是系统、子系统、功能、子功能层次结构的建立。

1.3 结构化设计

结构化设计通常与结构化分析方法衔接起来使用,以数据流图为基础,将数据流图表示的信息转换成程序结构的设计描述,在该阶段力求寻找功能的实现方法,完成软件层次图或软件结构图。

结构化设计通常表述为:结构图+关系数据模式,其中,结构图描述软件系统的程序结构,关系数据模式描述软件系统的数据库结构。因此,结构化设计工作主要包括程序结构设计和数据库结构设计。设计过程分两步完成,第一步构造出一个具体的系统设计方案,决定系统的模块结构(包括决定模块的划分、模块间的数据传递及调用关系);第二步在总体设计的基础上,将实体联系图转换成关系数据模式,确定每个模块的内部结构和算法,产生每个模块的程序流程图,最终在此基础上设计建立外模式。

1.4 结构化分析设计的局限

1)不能直接反映问题域:结构化分析方法以数据流为中心,强调数据的流动及每一个处理过程,不是以问题域中的各事物为基础,打破了各事物的界限,分析结果不能直接反映问题域,容易隐蔽一些对问题域的理解偏差。

2)数据和代码缺乏保护机制:一个特定全程数据既可以被操作这些数据的过程访问,也可以被其他过程访问,这给程序设计带来了不安定因素,一个不正常的数据修改或者过程调用可能会破坏正常的程序执行流程或结果。

3)分析和设计体系不一:结构化分析的结果是数据流图,结构化设计的结果是模块结构图。二者的表示体系不一致,分析文档很难与设计文档对应,所以从分析到设计的“转换”过程容易因理解上的错误而使得设计文档与用户的原本需求相差甚远。

4)开发过程复杂:由于结构化方法将过程和数据分离为相互独立的实体,程序员在编程时必须时刻考虑到所要处理的数据的格式。对于不同的数据格式做相同的处理或对于相同的数据格式做不同的处理都需要编写不同的程序,而且往往不能对数据的安全性进行有效的控制。如果程序进行扩充或升级,也需要大量修改函数,因此结构化程序的可重用性不好。要使数据与程序始终保持兼容,已成为程序员的一个沉重的负担。

2 面向对象分析与设计

2.1 面向对象的基本思想

面向对象方法的出发点是尽可能模拟人类习惯的思维方式,使开发软件的方法与过程尽可能接近人类认识世界、解决问题的方法与过程,也就是使描述问题的问题空间与实现解法的求解空间在结构上尽可能一致。

面向对象是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传递、多态性等概念来构造系统的软件开发方法。它打破了传统的代码、数据分离做法,将一种数据结构和操作该数据结构的方法捆在一起,封装在一个程序内,实现了数据封装和信息隐藏,通过“操作”作为接口实现信息传递。对外部来说,只知道“它是做什么的”,而不知道“它是如何做的”,使得数据封装、信息隐藏、抽象代码共享等软件工程思想得到充分体现。

2.2 面向对象的重要特征

1)抽象:从许多事物中舍弃个别的、非本质的特征,抽取共同的、本质性的特征,就叫作抽象。抽象是形成概念的必须手段。

2)类和对象:“类”是面向对象语言中的一种抽象数据类型。面向对象方法认为客观世界是由各种对象组成的,复杂的对象可以由比较简单的对象以某种方式组合而成。例如人、车、学校、球场、商店、螺丝钉等都可以看做是对象。对象按照不同性质可以划分成各种对象类。“对象”可以理解为“类”的一个实例,每个对象都有自己的属性(状态和特征)和方法(行为)。

3)继承:即特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务。由于具有“继承”性这个特点,使得程序员对共同的属性以及方法只说明一次,并且在具体的情况下可以扩展细化或修改这些属性及方法。

4)封装:表示对象状态的数据和实现各个操作的代码,都被封装在对象里面,它与外界的联系是通过对象的对外接口(方法)实现。外界不需要关心对象是如何进行各种细节处理。

5)多态:指相同的操作或函数、过程可作用于多种类型的对象上并获得不同的结果。就如不同的对象,收到同一消息可以产生不同的结果。

2.3 面向对象分析(Object Oriented Analysis OOA)

面向对象分析是面向对象软件工程方法的第一个环节,OOA的任务是把对问题域和系统的认识理解,正确地抽象为规范的对象(包括类、继承层次)和消息传递联系,最终建立起问题域的简洁、精确、可理解的面向对象模型,为后续的面向对象设计和面向对象编程提供指导。面向对象分析方法可以描述为:OOA=对象+类+继承+消息传递。

面向对象分析通常建立三种模型:对象模型、动态模型、功能模型。其中,对象模型描述了系统的静态结构,在第一轮迭代中可能只确定类的名称和类间的关系。动态模型表示瞬时的、行为化的系统的“控制”性质,它规定了对象模型中的对象的合法变化序列。功能模型表明了系统中数据之间的依赖关系,以及有关数据的处理功能,它有一组数据流图组成。

面向对象的分析过程实际上是依次建立对象模型、动态模型、功能模型,之后反复迭代,细化类的属性和服务(方法)。之后可以根据需要,再按此过程逐渐迭代细化。

2.4 面向对象设计(Object Oriented Design OOD)

1)OOA和OOD采用一致的概念、原则和表示方法,二者之间不存在鸿沟,不需要从分析文档到设计文档的转换,二者之间也不强调严格的阶段划分。能体现二者之间关系的是软件生命周期模型———喷泉模型(如图1),其中分析与设计没有严格的边界,它们是连续的、无缝的、允许有一定的相交。在分析阶段所获得的信息,不仅是设计阶段的输入,同时也是设计阶段的一个完整部分,分析得到对象及其相互关系,而设计则是解决这些对象及其相互关系的实现问题。

OOA与OOD的区别主要是,OOA与系统的问题域更加相关,OOD与系统的实现更加密切;OOD是对OOA所得出的对象模型的直接细化和抽象,得到可直接实现的类图。

2)面向对象设计可看作是面向数据流图与面向数据结构的结构化方法的统一,把数据及其操作封装,再取个名字为对象。对象是高性能的数据,整个程序的执行就是若干对象彼此通信。这种以对象为中心的模块,不但内聚、耦合性能良好,而且适于并发。这样,系统的设计就可看成把系统所要求解的问题解释为一些对象及对象间消息传递的过程。

2.5 面向对象方法的优点

面向对象技术较之与传统的结构化方法有其独到之处:

1)可重用性。可重用性是面向对象软件开发的一个核心思路。通过类的继承关系,使公共的特性能够共享,简化了对象、类的创建工作量,增加了代码的可重性。另外,重用经过测试的代码还可以使产生额外错误的可能性达到最小。

2)可扩展性。可扩展性是对现代应用软件提出的又一个重要要求。类的继承性使类能反映现实世界的层次结构,多态性反映了现实世界的复杂多样。类的继承性和多态性使软件编码具有良好的可重用性和可扩展性。无需修改源代码就可以使软件功能容易扩充和修改。

3)数据保护。数据和操作数据的算法不再分离,它们被封装在一起,对象内部的行为实现细节被隐藏。封装防止了程序相互依赖性而带来的变动影响。

4)可管理性。面向对象的开发方法采用类作为构建系统的部件,以对象作为系统的基本组成单元,使整个项目的组织更加合理、方便,因为归纳事物、划分成类进行管理符合人们在认识和管理客观世界的习惯思维方式。

3 结束语

结构化和面向对象是软件工程的程序设计方法中最本质的思想方法。结构化编程的基本思想就是把大的程序划分为若干个相对独立、功能简单的程序模块。它以过程为中心,强调的是过程,强调功能和模块化,通过一系列过程的调用和处理完成相应的任务。面向对象编程以对象为中心,是对一系列相关对象的操纵,发送消息给对象,由对象执行相应的操作并返回结果,强调的是对象。理论上,面向对象的程序设计方法将产生更好的模块内聚和耦合特性,使得软件更易于重用与维护。但在实践中程序设计方法关注软件生命周期的各个环节,从需求分析、总体设计到编码、测试和维护。同时设计方法在各个阶段需要工具和环境的支撑,因此在选择程序设计方法时,需要综合考虑这些因素。

参考文献

[1]郭溪川.对比分析面向对象方法与结构化方法[J].农业网络信息,2006(11).

[2]郭燕慧.面向对象软件分析设计与测试[M].北京:科学出版社,2004.

[3]王德军,郝永芳.结构化程序设计方法与面向对象的程序设计方法的比较[J].铁路计算机应用,2003,12(11).

[4]张世庆.结构化程序设计与面向对象[J].丹东纺专学报,2003,10(3).

水工结构可靠度设计方法 篇10

随着工程结构的日益复杂及人们对事物认知程度的发展, 工程结构的设计正从传统的确定性设计方法向概率设计方法的方向发展。概率设计法是以结构可靠度为依据的设计方法, 在作用和结构抗力方面引入更全面地计入其随机性的非定值概念, 从原来笼统的安全系数转向分别考虑不同作用和抗力的随机性, 并基于其联合概率统计理论给出一定基准期内结构的失效概率和与之相关的统一可比的可靠指标。目前, 国内外工程界已将概率设计法作为工程设计方法的发展方向, 陆续在各国的一些设计规范、标准中被采用。我国在借鉴了国际标准《结构可靠性总原则》 (ISO25941) 基础上, 先后编制了《工程结构可靠度设计统一标准》 (GB50153-92) 等6部统一标准。水利行业于1994年实施了《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》 (GB50199-94) , 实现了水工结构设计准则的规范化、标准化、科学化。在统一标准指导下, 进行了大规模的修订和编制, 工程界形象地称之为规范的“转轨”或“套改”, 意即从原规范以经验为主的安全系数设计法转为以概率理论为基础的极限状态设计法。我国以结构可靠度理论为基础的各种结构设计规范, 有的已经颁布实施, 有的则正在修订和编制之中, 目前已大约有50多本结构设计规范采用了先进的概率极限状态设计法。我国水利水电工程中的行业标准DL/T 5057—1996《水工混凝土结构设计规范》、DL 5073—1997《水工建筑物抗震设计规范》、DL/T5077—1997《水工建筑物荷载设计规范》等已按GB 50199—94的有关规定, 顺利完成了按概率极限状态设计法进行修编和套改的任务。

本文, 笔者从可靠度理论、极限状态表达式、目标可靠指标方面详细论述了水工结构可靠度设计方法, 提出水工结构可靠度设计方法推广过程中要解决的问题和研究重点。

一、水工结构可靠度设计方法

1. 结构可靠度理论。

结构可靠度理论的出现与推广说明其具有先进性, 是工程结构设计的发展方向。现行水工结构设计规范中以概率理论为基础的极限状态设计法, 是由原规范以经验为主的安全系数设计法转换得到的。水工结构的可靠度设计目前仍限于把结构承受的作用和抗力等有关参数作为随机变量处理。在结构可靠度分析中, 结构极限状态是通过作用效应和抗力构成的极限状态方程来描述的。以极限状态方程Z=g (R, S) =R-S小于零的概率定义失效概率Pf, 而可靠度Pr=1-Pf, 两者为互补关系。以概率论为基础的可靠度设计理论的发展可分为3个水准:水准Ⅰ, 水准Ⅱ和水准Ⅲ。水准Ⅰ的半经验半概率法就是对影响结构安全的某些因素, 主要是荷载和材料强度用数理统计进行分析, 并与经验相结合, 引入某些经验系数, 该法对结构的可靠概率还不能作出定量的计算;水准Ⅱ的近似概率设计方法把结构抗力R和作用效应S作为两个随机变量, 按给定的概率分布来估算失效概率或可靠指标, 并采用均值和标准差两个统计参数, 对设计表达式进行线性化处理;水准Ⅲ的全概率法是以全部随机变量的联合分布为基础的概率分析方法, 用此法进行可靠度计算会使问题变得非常复杂, 因此很少直接使用。目前, 结构可靠度设计中应用最广的是水准Ⅱ的近似概率设计方法。

水准Ⅱ的近似概率法采用“一次二阶矩法”求解结构在一定设计基准内达到预定功能的具有概率含义的可靠度, 其积分表达式为:

正态分布的效应S和抗力R的均值和标准差分别为mS、σS和mR、σR, 可靠指标β可表示为:

失效概率Pf=Φ (-β) 。β的几何含义为标准正态空间内原点到极限状态超平面的最短距离。当S和R为非正态分布的随机变量时, 需要对其进行“当量正态化”处理, 即按当量正态变量的均值和标准差及概率密度函数在验算点处都和原变量的值相等的原则, 迭代求解验算点的变量值和可靠指标, 即国际结构安全度联合委员会 (JCSS) 采用的JC法。JC方法的主要优点是将实际分布的非正态随机变量, 在设计验算点进行当量正态化处理, 使基本随机变量的分布类型, 能够在可靠度分析中予以考虑。这对失效概率小可靠度高的结构十分重要。与中心点法相比, JC方法的缺点是计算较繁, 它需要在验算点进行反复迭代, 才能得到需要的数值结果。另外, 因为它得到的仅是数值结果, 不是解析表达式, 所以, 它不像中心点法那样, 可以直接分析可靠度与基本随机变量之间的联系。因此, JC方法应研究实用计算方法, 使抽象的数字信息, 与力学概念、物理含义联系起来, 以便在设计中灵活运用。这将有利于JC方法的推广和发展以及在各种规范中的采用。

2. 分项系数极限状态表达式。

以分项系数表达的极限状态设计方法不仅是当前工程可靠度设计中被普遍采用的设计表达式, 同样也适用于确定性方法。作用分项系数γF和材料性能分项系数γm物理概念明确, 反映了可能存在不确定性, 分别具有明显的“超载”和“降强”的物理概念, 并且与结构的类型无关。据此, 作用分项系数γF仅从作用本身的变异性来确定;材料性能分项系数γm仅从材料试件的变异性来确定。《水利水电工程可靠度设计统一标准》 (GB50199-94) 规定, 水工结构的结构系数γd是用来考虑各种结构抗力的计算不定性, 还用来考虑材料性能分项系数、作用分项系数所没有考虑到的其他分项系数, 例如几何尺寸的不定性, 由试件抗力换算为构件抗力的不定性, 复杂的大坝结构在作用效应和抗力的计算方法或表征极限状态的模型中都存在不少认知上的不确定性等, 这些不定性与结构形式有较为明显的关系。引入一个结构系数γd, 采用分项系数表达的极限状态设计表达式为,

结构系数γd是直接与结构构件的可靠度水平挂钩的, 结构的安全等级不同, 它们的目标可靠指标也不同。为此, 《水利水电工程可靠度设计统一标准》 (GB50199-94) 规定以安全等级为Ⅱ级的结构为基础, 对于其他等级的结构, 其结构系数γd只要将Ⅱ级结构的系数与对应的重要性系数γ0相乘即可得到。对应于Ⅰ, Ⅱ和Ⅲ级结构, γ0分别取为1.1, 1.0, 0.9。

3. 目标可靠指标的确定方法。

在结构可靠度设计中, 作为结构设计依据的目标可靠指标, 与工程造价、使用维护费用及投资风险、人民生活及财产等因素有关, 是体现结构安全性与经济性平衡的重要因素, 它代表了设计所预期达到的结构可靠度。合理确定目标可靠指标值, 不仅和专业人士对工程设计可靠度水平的认知有关, 还与社会经济和科技发展有密切的关系, 是一个需要全面考虑的国家综合性技术经济政策问题。目标可靠指标的确定方法通常有3种, 即事故类比法、经济优化法、经验校准法。确定目标可靠指标不仅要考虑理论结果, 还要考虑工程结构设计的现实情况, 保证新、老规范的衔接, 以免因为材料用量的过大波动而引起设计人员的不安。在实际应用中, 前两种方法比较困难, 《水利水电工程可靠度设计统一标准》 (GB50199-94) 中对于其可靠指标的确定主要采用经验校准法, 即通过对现行设计规范安全度的校核, 利用反演计算, 找出按原规范设计在结构中隐含的相应可靠指标值, 经综合分析和调整, 以此来制定基于概率分析的可靠性设计的目标可靠指标。这在实质上是充分考虑到了工程建设长期积累的实践经验, 继承了原有设计规范规定的可靠度水准, 接受了其总体上的合理性。在当时, 依靠过去采用安全系数法设计的可靠结构来进行“校准”, 以此确定目标可靠指标, 是一种比较切实可行的方法。

二、推广水工结构可靠度设计方法要解决的问题

1. 变量的不确定性问题。

可靠度分析中, 作用、作用效应、抗力以及极限状态方程的表达式等具有不确定性, 解决这些不确定性, 需要深入开展研究。这些不确定性可归纳为随机性、模糊性和未认知性。其中随机性问题可基于样本统计的客观概率密度分布函数, 按概率理论进行求解。虽然模糊性、未认知性也可通过隶属函数、逻辑树等方法定义主观概率密度分布函数, 统一按贝叶斯方法作概率分析的一些研究, 但缺乏客观性, 目前尚未在现行规范可靠度设计中应用。

可靠度计算结果受到作用和材料性能随机样本的容量、质量及其统计方法、极限状态方程的简化等因素的影响, 可靠度设计中的许多基础的问题尚需解决。例如, 作用与抗力本身的统计特征需要进一步完善, 作用效应的计算不定性、极限状态的认知等都需要进一步明确。因此, 需不断完善概率理论和方法, 而不急于计算失效概率的数值。

2. 可靠度理论度量结构安全性的局限性问题。

可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段, 但在应用上还有其局限性, 理论本身也有一些方面未能突破, 比如结构可靠度分析的3个约束条件 (将抗力与作用效应分离, 将随机过程变为随机变量, 以及将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标) , 随着认识的发展都值得质疑。用概率可靠度理论需要进行大量数据统计, 但不论荷载统计或抗力统计都还存在一些问题, 规范安全度还需考虑将来可能出现的荷载变化。概率可靠度理论会有意或无意地简化、忽略本应考虑但又无法用这一理论处理的因素, 如一定程度的人为失误以及社会、经济因素等。坝工地下结构的荷载与其作用效应高度耦合, 其不确定性远大于荷载本身的不确定性、结构构件尺寸的不确定性以及材料强度不确定性的总和, 而前者又难以估计。

可靠度设计只是针对安全性评价中的作用效应和抗力中属于随机性的不确定因素, 以基于客观的样本统计的概率理论和方法, 求解综合考虑其联合概率的可靠指标。安全评价中涉及的未认知性和模糊性等这些非随机性的不确定因素, 是不能通过统计理论和数学方法加以分析的, 需要依托工程经验进行决策。目前, 除一些结构性能和破坏机理已基本被认知的简单构件外, 在许多复杂结构中, 在作用效应和抗力的有关参数的取值中, 未认知性和模糊性的影响相当显著而难以被忽略, 不少仍基于工程经验。因此, 目前对许多结构而言, 单纯用合理考虑不确定因素中的随机性的可靠指标β, 似乎难以完全取代综合了各种不确定因素的安全系数K。这也是目前可靠度设计难以推广的一个主要原因。

结构设计方法 篇11

【关键词】高中物理作业 设计方法 评价方法

作业是高中物理教师进行课后教学的有效有段，是学生进行物理课程课后巩固的有效方法，它是课堂教学的一种延伸和发展，也是教师和学生之间沟通交流的一种方式和途径。教师通过作业可以审视自己的教学成效，学生通过作业可以检验自己的学习成果。同时因为高中物理本身是一门要求学生能够依照理论联系实际，进行课程实际探索的课程门类，作业的出现在某种程度上可以提升学生的物理实践和探索能力。因此高中物理作业体系的建立和完善，对于物理教育的长期发展具有极大的现实意义。

一、高中物理作业的设计方法

1、化被动为主动

首先，高中物理教师要改变对高中物理作业的旧有认识，重新认识到高中物理作业对于物理教学的重要性，不能简单的把高中物理作业当作可有可无的教学任务来对待，要把以往对于物理作业敷衍了事的工作态度转变为积极主动的工作心态。通过对国内外优秀物理作业设计方法的学习和与校内外优秀高中物理教师的交流探讨，来提高自己进行高中物理作业设计的能力，实现教职人员自身的“化被动为主动”。同时，高中物理教师在进行高中物理作业设计的过程中，要充分听取学生的意见，定期与学生进行沟通和交流，使用让学生更为喜欢的方式进行高中物理作业的设计工作，让学生在高中物理作业设计中的主人翁地位得到切实发挥，激发学生对高中物理作业的兴趣，促进学生对物理作业态度的改变，从最初的“要我做”，变为最后的“我要做”，实现学生在面对物理作业时的“化被动为主动”。

2、化繁多为精简

“繁多”和“精简”是高中物理作业设计中逃不开的两个词。虽然开发题海战术，会在一定程度上促进学生学习成绩的提高，但是从长远发展的角度来说，由于高中生的学习能力和知识水平各有不同，面对长时间的高强度习题压力，容易形成“强者更强、弱者更弱”的极端情况。高中物理成绩好的学生可以轻而易举的完成数量庞大的物理习题，并且通过对习题的思考和解答，加深对高中物理的理解和学习。但是对于成绩不太好学生来说，过多的习题数量会加大他们的学习压力，从而产生畏难心理，最终将不利于他们高中物理学习的进步。因此高中物理教师应该要依据学生群体普遍性的学生能力和学习水平与高中物理课程大纲规定的课程的识要点，设计出数量适度、难易适中、质量上乘的作业习题，以帮助更多的学生加强对物理课程的学习，实现高中物理作业设计的“化繁多为精简”。

二、高中物理作业的评价方法

教与学是教学过程中最重要的两个方面，教师和学生之间是一个相互依托、相互促进的关系。对于高中物理作业的评价来说，也需要调动教师和学生两方面的力量，不能单纯把它只看做是高中物理教师需要承担的责任，也要鼓励和启发学生对自己的高中物理作业进行相应的评价。改变过去作业评价主体的单一性，让评价主体更加的多元，让评价的结果趋于合理和全面。

1、学生评价

学生评价方面，可以采用两种形式：一是，自我评价。即学生在作业完成之后，对自己的作业进行相应的检查和评价，通过此种方式可以有助于学生发现自己在作业解答中存在的问题，并且帮助教师了解学生对自己学习成果的认可度。二是，相互评价。即学生群体之间通过交换作业进行相互评价的方式。让学生通过对他人作业的检查和评价，学习到其他同学的思考问题和解决问题的方式，从中吸收到有助于自己学习的养分，克服和改正自己在学习中的缺点和弱项。

2. 教师评价

教师在对学生的高中物理作业进行评价的过程中，除了要对学生作业的对错进行一个有效评价，还要对学生容易发生解答错误的题目进行一个系统的梳理和解答，帮助学生建立起一个物理易错题集，降低学生在下次遇到同一类型题目时的出错率。同时应该尽量避免使用实际分数进行评价的方式，而采用符号性的评价方式，比如用五角星的多少来表示学生作业的好坏和进步程度等，弱化学生对成绩结果的过分追求，引导学生把学习的重点放在对物理知识的理解和运用上。

结语

“以人为本、树德立人”是新课改的要求，也是我国教育领域培育现代化高素质复合型人才的追求。对高中物理作业的设计方法和评价方法进行改革和尝试，是提高高中物理教学成效的有效措施，只有基于学校教学的实际情况，切实提高学校进行作业设计和作业评价的能力，才能有效推动学校教育职能的发挥，帮助国家建设培育更多更优秀的人才。

【参考文献】

[1]王亚琳，戴莹.让作业评价不再是“昙花一现”的思考[J].读与写（教育教学刊）.2016（01）

[2]赵连贵.高中物理习题教学应注意的问题[J].青少年日记（教育教学研究）.2015（08）

高大模板支撑结构设计方法要点 篇12

随着现代建筑向着更高更大更复杂的方向发展,模板支撑结构的设计计算将显得越来越重要,常规结构为基础的经验方法再碰到非常规的工程问题时则会出现问题,普遍存在的经验方法造成施工模板结构的安全性问题变得越来越突出,安全事故不断发生[1]。建质[2009]87号“危险性较大的分部分项工程安全管理办法”[2],对于模板工程及支撑体系中的混凝土模板支撑工程:搭设高度8m及以上;搭设跨度18m及以上;施工总荷载15kN/m2及以上;集中线荷载20kN/m2及以上,即属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程,需要进行详细的支撑结构的设计计算,但此工作因含有较多的理论设计知识和要求,加之相关规范、标准不够完备,工程施工企业的技术人员还不能很好掌握方法,在实际工作中较为普遍地存在着“套用设计”和“拜托程序”的现象,这是不利于工程施工安全的工程质量的。以JGJ 162—2008《建筑施工模板安全技术规程》(以下简称《规程》)和JGJ130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》为依据[3,4],针对在房屋建筑施工中大量使用的是扣件式钢管支撑架结构体系进行计算模型和计算方法分析的研究,并与目前较为通行的安全设施计算软件所采用的计算方法进行比较,指出《规程》设计方法的要点和现行方法的不足。

1 高大模板支撑的结构特性及其分析模型

高大模板支撑结构的主要功能是承担现浇混凝土浇筑施工荷载,该类荷载以竖向作用为主,通常以面板直接承担并逐级传递给次梁、主梁等水平构件,最后传递到钢管立柱的竖向构件。面板、次梁和主梁构成的水平承载结构体系较为直接地承担混凝土浇筑施工荷载,其整体刚度比竖向承力体系的立杆支撑架要大得多,根据这一特点,可将整体结构分为两个部分,其一为由面板、次梁和主梁组成的板、梁结构,其二为板、梁结构以下主要由竖向钢管立杆及其扣件式、水平钢管、斜撑组成的支撑架结构。前者与普通肋梁式混凝土楼盖分析类似,结构分析模型简单,结构特性的研究重点在于后者。

扣件式钢管支撑架结构属临时性的建筑施工结构,具有与建筑使用结构不同的诸多复杂性特征。从技术经济的角度出发,施工临时结构需以便于拆卸、重复使用为基本原则,施工结构构件以标准件为主,现场搭设,且构配件数量庞大。扣件式钢管支撑架结构以钢管为其主要的基本构件,采用扣件进行连接,各类构件和连接扣件可拆卸并可多次使用。这种可拆卸扣件连接方式无法提供立钢管支撑架结构的刚性连接节点,结构整体性较差,不仅需要密集的搭设,还需要加设斜撑等加强性的辅助结构以作为弥补,需要通过固结点、扫地杆、水平拉杆、剪刀撑等设置,以作为结构增强水平刚度的重要措施。因此扣件式钢管支撑架结构是一种复杂的结构。与此同时,由于现场安装拆卸条件较差,员工技术水平参差不齐,构件的保养维护水平较低使得重复使用的扣件、钢管性能水平相差较大,易造成施工临时结构质量差异增大,并进一步加大了结构的复杂程度。

复杂的支撑架结构对结构的模型简化设计带来了困难,探讨其设计计算方法是该领域的一个重要课题。由水平和竖向钢管组成的支撑架结构具有表观上较为明了的结构形式,但是,其结点的非刚性特征使得结构变得复杂不定。扣件式钢管支撑架结构主要由竖向和横向的钢管组成,结构类型处于桁架和框架结构间,其关键在于节点的刚度,若是完全刚接则是刚架结构,若是铰接则是桁架结构。研究表明扣件式钢管支撑架结点均处于半刚性状态,其刚性系数受多方面因素影响,无法给出确定的设计参考值。工程中实际的扣件节点采用的是手工扳手拧紧螺栓的方式紧固的,其紧固状态取决于操作人员责任心、手感与习惯,此外扣件式连接时所连接的钢管轴线还存在大于50mm的偏差。因此计算结构简化后的节点刚度将会在刚接和铰接间的一个较大范围内波动变化。目前,扣件式钢管模板支撑体系,对其计算模型尚未有一致的看法,常见计算模型有框架模型、排架模型和铰接架模型,这些模型各有优缺点。由于扣件式钢管模板支撑结构的复杂性特征,对实际结构进行较全面描述的模型的建立难度很大,只能建立满足工程要求的较为粗略的模型。

《规程》给出了模板支撑结构的计算方法,相对于复杂的支撑架结构,这是一个十分简化的模型。以竖向钢管柱作为受压构件的计算为主,将其他构件、支撑结构等影响作为其计算长度系数予以考虑,作为模型不完备的必要补充,给出了诸多相关规定、要求、措施等。总之,支撑架结构设计方法是基本计算与诸多构造、要求、规定等的结合,两者是相互补充、互为依存的关系,这就要求设计者既不能盲目地单纯相信计算,以为计算准确就意味着安全无误;也不能一味地倚重经验,仅重视规定、构造,而无视计算结果。

2 模板支撑结构的荷载及其计算方式

在超静定连续梁结构的内力分析中,可变荷载的不利布置及传递计算方式,对结构的内力计算结果影响较大。在面板、次梁、主梁和立杆的多级超静定结构间的荷载传递中,如果考虑上一级结构的连续性,并按可变荷载的不利布置计算支座反力以传递给下一级结构,那么计算分析不仅繁琐且结果会与实际相差甚远,因为实际的荷载分布与此多级不利布置的情况相符的可能性很小,导致得到的内力计算值较大而偏于保守。为求合理、简洁,一般工程中荷载计算不考虑上一级连续梁的连续性,均按简支梁进行支座反力的计算,将支座反力结果传递至下一级结构。这一方法在荷载的各级传递计算中没有考虑活荷载的不利布置与结构的连续性,亦即传递荷载的支反力不是最大支反力,支反力值会较小,但会更接近工程实际情况。

《规程》中关于楼板模板自重标准值(G1k)要求分别按照平板的模板及次梁、楼板模板(其中包括梁的模板)以及楼板模板及其支架三个级别给出0.30,0.50,0.75 (kN/2)的荷载值,实际上分别包含了面板、次梁自重;面板、m次梁和主梁自重;以及面板、次梁、主梁和立杆支架的自重,这样给出的荷载值是更方便于不考虑结构连续性进行荷载计算的方式的,表明了《规程》对荷载计算方式的倾向性。

但是,品茗软件在对梁模板和板模板模板的计算中,对于次梁和主梁荷载计算采用的是考虑结构的连续性的荷载传递的方式。主梁的荷载是从次梁的最大支座反力的计算中得出的(这其中考虑了次梁的连续性和可变荷载不利布置),而次梁的荷载是从面板的最大支座反力计算中得到,甚至立杆柱也是从面板、次梁、主梁的最大支反力计算中得出。这种计算方式在采用《规程》所提供的G1k荷载时,为得到本级结构的自重,需以《规程》给出的本级总自重减去上一级总自重,如计算主梁结构时,主梁的自重等于0.20kN/m2,因此其既不方便也不合理。

3 混凝土及浇筑荷载分析

作用于模板支撑结构的混凝土荷载是一个较为复杂的过程作用,混凝土自重在浇筑时的短时间内被逐一施加于模板上,这一荷重此时表现出较强的可变荷载性质,但随后混凝土的逐步硬化形成强度,并和模板支撑结构协同受力,结构体系整体上的承载能力因混凝土硬化成型而得以不断提高,但这是在混凝土浇筑施工的后期逐步发展的过程。混凝土浇筑时,模板结构还需要考虑承受浇筑时的施工人员与设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载以及倾倒混凝土对垂直面模板产生的水平荷载等,这些均在混凝土浇筑初期发生。

综上,模板支撑结构不仅在浇筑初期承受了最大的荷载作用,且又是处于结构整体上的承载能力的最低点,这就使得混凝土的施工浇筑初期是最为危险的时期,也是模板垮塌事故的多发时期。

《规程》对于混凝土自重的考虑是简单化的,综合考虑各方面因素仍确定其为永久荷载(G2k)。《规程》在对于板模板的设计计算时,着重将混凝土浇筑时的施工人员与设备荷载(Q1k)作为与混凝土浇筑相关的可变荷载,对于梁底模板计算,重点考虑振捣混凝土时产生的荷载(Q2k)作为可变荷载,对于大体积混凝土浇筑时,重点考虑倾倒混凝土对垂直面模板产生的水平荷载(Q3k)作为可变荷载。

混凝土浇筑相关的各种可变荷载均具有作用范围的局部性(或集中性)的特点。作为可变荷载的一个主要方面施工人员与设备可变荷载(Q1k),它所实际作用的面积占到总的施工平面面积的比例往往是很小的,这是因为在一层平面上一般设计2台左右的混凝土泵,对每台泵安排相应的振捣、表面处理班组,这样施工人员与设备可变荷载(Q1k)将集中占据在浇筑和振捣的一个很小的区域。这种作用范围的局部性的荷载布置,它要求直接承受荷载的结构需要作用较大的值进行极限状态验算,而对于下一级结构的作用影响,因为受力面积较大而实际总荷载值相对较小,所以不宜将上一级采用的可变荷载直接传递下来,一般采用将可变荷载对下一级结构计算打折的方式进行处理。《规程》规定施工人员与设备可变荷载(Qk),当计算模板和直接支撑模板的次梁时,均布荷载可取2.5 kN/m2,当计算直接支撑次梁的主梁时,均布活荷载标准值可取1.5 kN/m2,当计算支架立柱及其他支撑结构构件时,均布可变荷载标准值可取1.0 kN/m2。对于Q2k对梁的底模或侧模的作用,Q3k对柱墙侧模的作用,因作用模板的总面积很小(不同于楼面板),所以不需要考虑折减。

上述逐级减少的方式既保证了上一级结构的安全,又使得下一级结构不至于过于安全而浪费。但是这给通过上一级结构以支座反力的方式向下传递荷载的方式带来了麻烦,为此不得不在下一级荷载计算中把较多的荷载部分扣除,但是对于可变荷载因存在荷载不利布置而使得扣除的计算方式相当麻烦。品茗软件因荷载计算系按考虑了各级结构连续性的方式进行的,无法处理2.5、1.5、1.0的分级的情况,只好取其中之一并一算到底,这与《规程》的原则相冲突,造成设计计算结果不经济。

可变荷载(Q1k)的另一个特点是作用的集中性。在模板支撑架施工现场,将较为沉重的混凝土浇筑相关的设备、机件临时放置于模板上是一个比较常见的情况,这种放置可通过吊车将设备底座的一个边或点置于模板上的,因此施工人员与设备可变荷载(Q1k)存在集中近乎一点的作用方式,对此,《规程》规定当计算模板和直接支撑模板次梁时规定,均布活荷载可取2.5kN/m2,再采用集中荷载2.5kN进行验算,比较两者所得的弯矩取大值,支撑次梁的主梁和支架立柱及其他支撑结构构件也给出了同样的规定。依照这一规定,经分析可得出如下结论。对简支梁只有当梁跨大于2m时,2.5kN/m2的均布荷载产生的跨中弯矩才能大于2.5kN集中荷载,在一般的1m以内的跨度条件下,前者的跨中弯矩远大于后者的。对于多跨连续梁以三跨为例,只有当梁跨大于1.82m时,均布荷载产生的跨中弯矩才能大于2.5kN集中荷载的。因此,在一般工程条件下,对于模板和直接支撑模板的次梁时的弯矩计算,2.5kN集中荷载的方式起控制性的。同时还需注意并强调的一点就是,下一级结构荷载计算取上一级的集中荷载作用传递是不合适的。

4 结束语

模板支撑结构的计算方法,是由杆系结构构件的计算与诸多限制、规定、构造等要求共同构成的方法体系,两者是相互补充、互为依存的关系,要求施工技术人员既不能盲目地单纯相信计算,也不能一味倚重经验,仅重视规定、构造,而无视计算结果。

为求合理、简洁,在对模板面板、次梁、主梁和立杆进行设计计算时,荷载计算宜采用按简支梁进行支座反力的计算,以将结果传递至下一级结构的方式进行,而不宜采用考虑上一级结构的连续性进行支座反力的计算以传递至下一级结构的方法。

混凝土浇筑相关荷载除自重外,均具有作用范围小而且集中作用的特点。对于作用范围小的情况,JGJ162—2008《建筑施工模板安全技术规程》规定了对面板以下各级的取值予以打折减小的处理方法;对于可能的集中作用的情况,JGJ162-2008《建筑施工模板安全技术规程》规定了采用同值集中荷载计算弯矩并与均布荷载计算弯矩比较取大的方法。如此,保证了结构经济、安全。

参考文献

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[2]建质[2009]87号.危险性较大的分部分项工程安全管理办法[S].

[3]JGJ162—2008,建筑施工模板安全技术规程[S].

[4]JGJ130—2011,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].