工业与民用建筑混凝土结构设计刍议

2015-04-10杨雪

四川水泥 2015年2期

杨雪

(大连林景建筑设计咨询有限公司)

0 引言

随着社会经济的发展，无论是在生活中还是在工作中，人们都在不断地要求进步，而房屋居住是他们最基本的生活需求，所以随着时代的进步，社会经济的发展，广大人民群众对房屋的居住要求也越来越高，因此将房屋相关行业的发展推向了高潮，同时也促进了建筑设计师们的工作积极性。要尽可能地延长建筑物的使用寿命，满足人们的居住要求，工业与民用建筑混合结构的总平面设计科学合理，不妨碍公共交通，适应城市景观。

1、常见的工业与民用建筑的混合结构设计及其类型

1.1 简体结构

简体结构的设计常见于各种超高层的公共建筑物当中，比如芝加哥标准石油公司大楼，这是由简体结构的特点所决定的。简体结构可以使得建筑物的平面设计具有高度灵活性，并且其空间结构具有很大侧力刚度和抗扭能力。对于简单的结构平面设计而言，其形状可以选择方块形状或者是圆形，三角形也是可取的；对于稍微复杂一点的混合平面结构设计，可以选择长宽比例不超过 2的矩形形状来作为模板来设计。

1.2 砌体结构

砌体结构其取材简单，技术要求相对较低、施工的过程也是比较简洁的，因而具有施工快、效率高的特点。砌体结构的墙体具有围护作用和承重作用，这就使得砌体结构的建筑立面效果显得十分的结实。砌体结构的缺点就是抗震性能比较差，所以该结构不适合用于七层或者七层以上的高层建筑。

1.3 框架结构

由于框架结构所采用的材料是钢筋混凝土，所以，它具有很好的抗压、抗弯性能。此外，其抗震能力也极强，因此可以用在高楼层的建筑物当中。框架结构具有一定的独立性，其承重结构和围护构件是完全分开的，墙只是起着分隔的作用。该结构的平面设置非常灵活，并且各部分的刚劲程度比较均匀，这也就使得其能够很好的满足生产工艺的要求。平面布置要灵活，能够满足生产工艺和使用功能的要求。

1.4 剪力墙结构

剪力墙具有很好的整体性和空间性，此外也具有较好的承载能力，因此，剪力墙可以用来作为高层建筑的抗侧力构件。剪力墙是建筑物的承重墙，不具灵活性，多用于公寓住宅等建筑。

2、工业与民用建筑混凝土结构分析

2.1 建筑结构分析的基本假定

建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系，要进行内力和位移计算，必须引入不同程度的计算假定进行计算模型的简化。简化的程度视所采用的计算工具，按必要和合理的原则决定。一些结构整体分析中常见的基本假定如下:

(1)结构材料工作状态假定。线弹性假定建筑结构的内力和位移分析，可假定结构与构件处于弹性工作状态，采用弹性理论分析方法，但框架梁及连梁等构件，可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。建筑结构在罕遇地震作用下薄弱层变形计算，可采用弹塑性分析方法。

(2)小变形假定。是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题(P—Δ效应)进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移Δ与建筑物高度 H的比值Δ/H＞1/500时，P—Δ效应的影响就不能忽视了。

(3)刚性楼板假定。建筑进行内力与位移计算时，一般情况下可假定楼板在自身平面内为无限刚性，平面外刚度很小，可以忽略不计，如果假定为刚性楼板，设计时应采取必要措施，保证楼板平面内的整体刚度。

(4)计算图形的假定。建筑结构体系整体分析采用的计算图形有 3种:a.一维协同分析。b.二维协同分析。c.三维空间分析。

2.2 混凝土结构静力分析方法

(1)剪力墙结构。剪力墙结构是由一定数量的钢筋混凝土竖向纵、横墙体和楼层(板)组合在一起的空间受力体系。剪力墙结构中的墙体，一般由于门窗设置的需要和设备管道的穿过，都开有一定数量的洞孔，从而形成了各种类型的剪力墙。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙(双肢剪力墙或多肢剪力墙)、壁式框架等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。

(2)框架—剪力墙结构。框架-剪力墙结构在水平力作用下的内力计算一般分两步进行，首先求出水平力在各榀框架和剪力墙之间的分配，然后再分别计算各榀框架或剪力墙的内力。框架—剪力墙的计算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。

(3)筒体结构。筒体结构设计中应按空间结构计算。空间结构计算方法通常是按空间杆系(含厚壁杆)，用矩阵位移法求解，通过程序由计算机实现。另外，在建筑方案设计阶段，也可以用一些简化的计算方法进行估算。这些简化的计算方法如下:a.空间杆系-薄壁柱矩阵位移法b.平面展开矩阵位移法c.等效弹性连续体能量法求解d.有线条分析法。

3、一些工业与民用建筑的混合结构的办法改进

3.1 预应力大板

目前，我国采用预应力混凝土大板结构技术的建筑物日渐增多，这是因为该技术可以使居民住宅房的平面布置更加灵活，而且还有利于对房屋的重新改造，这样，就可以很轻松的解决住户房子个性化的问题了。预应力大板是安置在墙柱与墙柱之间的，这可以尽可能的提升楼层的高度。

3.2 钢结构建筑优点

(1）结构相对于其它的结构而言，其材料强度极高，因而，可以用于大房间的布置，不仅美观，而且结构得当。其它的结构，比如说钢筋混凝土结构，就在一定的程度上限制了布置空间的自由。由于钢材强度高的特点，民用建筑设计可采用大开间布置。而砖混结构和由于材料的性质，限制了空间布置的自由。

(2）效益好。之所以工业与民用建筑采用的钢结构体系所产生的综合经济效益较好，是因为其材料相对于其它的结构的材料而言，其沙子、泥土以及石头含量相对较少。如此不但在地基中使用，而且可以大幅度的减少其造价。它不仅适用于软弱地基，在其他地基条件下，也同样可以大大减少基础造价。钢结构在工业与民用建筑设计的过程中，施工简单、周期短，从而大大提高了综合经济效益。

（3)性价比高。钢结构在工业与民用建筑设计中具有高性价比的特征，这就在无形中带动了其它产业的发展，比如说，钢铁产业的发展。此外，钢结构的高性价比还有利于保护环境，这也正是当代建筑领域所倡导的，因而，钢结构具有很好的发展前景。