房屋结构设计论文

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房屋结构设计论文范文第1篇

Abstract：By combining with the earthquake disaster experience of the multi—story masonry houses，the paper from the layout of the longitudinal a wall and the design of seismic joints，explores some aspects in the structural system for the seismic design of the multi—story masonry

houses，so as to achieve the purpose of improving the seismic capacity of the masonry houses．

Key words：multi—story masonry house，structural system，seismic design，longitudinal cross wall，seismic joint

【关键字】多层砌体房屋结构体系 合理性抗震设计防裂缝

中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：

一、多层砌体房屋抗震设计中的合理性

1、采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系

墙体布置应满足地震作用有合理的传递途径。由于横墙开洞少，又有纵墙作为侧向支承，所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递地震作用的能力。而纵横墙共同承重的房屋既能比较直接的传递横向地震力，也能直接或通过纵横墙的连接传递纵向地震作用。所以，从合理的地震作用传递途径分析，宜优先采用纵横墙共同承重的结构体系，尽量避免采用纵墙承重的结构体系。

2、合理布置平、立面，适当设置防震缝

多层砌体房屋的平、立面布置应规则对称，最好为矩形，这样可避免水平地震作用下的扭转影响。然而对于避免水平地震作用下的扭转仅房屋平面布置规则还是不够的，还应做到纵横墙的布置均匀对称。砖墙沿平面内对齐、贯通，能减少砖墙、楼板等受力构件的中间环节，使震害部位减少，使震害程度减轻；同时，由于地震作用传力路线简单，中间不间断，构件受力明确，其简化的地震作用分析能较好地符合地震作用的实际。

大量的震害表明，由于地震作用的复杂性，其对不对称的结构的破坏较均匀对称的结构要严重一些。但是，由于防震缝在不同程度上影响建筑立面的效果且增加工程造价，应根据建筑的类型、结构体系、建筑状态以及不同的地震烈度等区别对待。规范的原则规定为：当建筑形状复杂而又不设防震缝时，应选取符合实际的结构计算模型，进行精细抗震分析，估计局部应力和变形集中及扭转影响，判别易损部位并采用加强措施；当设置防震缝时，应将建筑分成规则的结构单元。对于多层砌体房屋，当有下列情况之一时宜设置防震缝：(1)房屋的立面高差在6m以上；(2)房屋有错层，且楼板高差较大；(3)各部分结构刚度、质量截然不同。

3、在多层砌体屋抗震设计应严格进行抗震计算

抗震计算是抗震设计的重要组成部分，是保证满足抗震承载力的基础。在多层砖房的抗震计算中，水平地震力作用计算可根据房屋的平、立面情况采用不同的方法。对于平、立面布置规则和结构抗侧力构件在平、立面布置均匀的可采用底部剪力法；对于立面布置不规则的宜采用振型分解反应谱法；对平面不规则和竖向不规则的多层砖房，宜采用考虑地震扭转影响的分析程序。

二、多层砌体房屋抗震构造中的合理性

1、纵横墙竖向应上、下连续，不宜采用上刚下柔的结构

房屋的纵横墙沿上下连续贯通，可使地震作用的传递路线更为直接合理。如果因使用功能不能满足上述要求时，应将大房间布置在顶层。若大房间布置在下层，则相邻上面横墙承担的地震剪力，只有通过大梁传递至下层两旁的横墙，这就要求楼板有较大的水平刚度。而从房屋纵横墙的对称要求来看，大房间宜布置在房屋的中部，而不宜布置在端头。而上刚下柔的房屋也只有通过大梁传递至下层两旁的横墙，这就要求楼板有较大的水平刚度。

2、楼梯间不应设在房屋的尽端和转角处

由于水平地震作用为横向和纵向两个方向，所以在多层砌体房屋转角处纵横两个墙面常出现斜裂缝。不仅房屋两端的四个外墙角容易发生破坏，而且平面上的其他凸出部位的外墙阴角同样容易破坏。楼梯间比较空敞和顶层外墙的无支承高度为一层半，在地震中的破坏比较严重。尤其是楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时，其震害更为加剧。

3、烟道、风道、垃圾道及配电箱洞口等不削弱墙体

墙体是多层砌体房屋承重和抗侧力的主要构件。局部削弱的墙体，不仅在削弱处率先开裂，还将产生内力重分布。因此，规范规定烟道、风道、垃圾道和配电箱洞口不应削弱墙体；当墙体被削弱时，应对墙体采取水平配筋等加强措施，对附墙烟囱及出屋面烟囱采用竖向配筋。

三、多层砌体房屋整体合理性

1、采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖

房屋是纵、横向承重构件和楼、屋盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于结构的空间整体刚度和整体稳定性。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可消除预制楼板所产生的滑移、散落问题，还可以增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，同时楼、屋盖现浇增加了楼板对墙体的约束。因此，采现浇楼、屋盖是一种较好的增强楼房结构空间刚度和整体稳定性的方法。

2、合理设置圈梁和构造柱

1976年的唐山大地震及2008年四川汶川大地震震害调查表明，两次地震砌体结构破坏严重的建筑破坏主要原因在于未合理的设置构造柱和圈梁，或者是构造柱上下端箍筋应加密而没有加密。构造柱是一种约束砌体的边缘构件，它不单独承受垂直荷载。在墙体受水平地震作用的初期，构造柱的应力极小，刚度也不大，但当墙体开裂后，柱内应力逐步增大，直到裂缝贯通墙体，构造柱才明显受力直到钢筋屈服。此时的墙体已破碎，构造柱的约束作用使得墙体虽破碎而不至于倒塌，从而达到“裂而不倒”的目标。构造柱的设置较大幅度地增强了墙体的变形能力，使房屋取得了较大的延性，从而减小了突然发生倒塌的可能性。

构造柱作为一种竖向构件，一般沿墙高截面不变，配筋也少有变化。因此，在各楼层柱高处必须有圈梁作为锚固点，有了二者的拉结作用。才能形成上下和左右墙段的约束作用，从而限制墙体开裂的发展，并减小裂缝与水平面的夹角，保证墙体的整体性和变形能力，提高墙体的抗震能力。除此以外，圈梁作为一种重要的构造措施。它还加强了内外墙之间、楼板与墙体之间的连接，提高了结构的整体性，并减轻地震时地表裂缝对房屋的影响，特别是屋盖和基础顶面处的圈梁具有提高房屋竖向刚度的能力和抵御地基不均匀沉陷的能力。

总结

多层砌体房屋是我国居住、办公、学校和医院等建筑中最为普遍的结构形式。总结多层砌体房屋的震害经验，房屋结构体系不合理性或存在缺陷是多层砌体房屋产生震害的主要原因之一。因此，多层砌体房屋合理的抗震结构体系合理性，对于提高房屋的抗震能力是非常重要的，也是房屋抗震设计中应考虑的关键问题。因此在进行多层砌体房屋抗震设计时，应充分结构体系的合理性。

【参考文献】

[1]民房建筑结构抗震能力分析与抗震措施探讨[期刊论文]-山西建筑2009,35(29)

[2] 伍世添 浅谈砌体房屋抗震结构设计[期刊论文]-广东建材2011,27(7)

[3] 康兆光 校舍建筑抗震能力分析与结构改造加固[期刊论文]-建筑 2010(4)

房屋结构设计论文范文第2篇

关键词：建筑物；主体结构；常见问题；探讨

一、引言

随着市场经济的深入发展以及国家建设问题的普及，在和谐社会发展的伟大宏图下，建筑工程的质量是直接关系到百姓生命与财产安全等切身利益的重大问题，也是一个工程能否如期完成的基础。因此，工程建设越来越受到社会的广泛关注。但就目前的情况来看，建筑工程在结构设计中仍存在一些问题。

二、建筑结构设计中存在的常见问题

（一）地下室外墙的设计问题

地下室外墙的厚度、混凝土强度等级及防水要求，应根据建筑场地条件、地下水位高低、上部结构荷载与地下室层数、层高、埋深、水平荷载的大小及使用功能等综合考虑确定。高层建筑地下室外墙的厚度不应小于250mm。[1]地下室外墙的混凝土强度等级宜低不宜高，混凝土强度等级过高，水泥用量大，易产生收缩裂缝，但高层建筑不应低于C30，当地下室有防水要求时，地下室外墙的抗渗等级应由最大水头与墙厚之比确定，但任何情况下都不应低于0.6MPa。地下室外墙的配筋主要由垂直于墙面的水平荷载控制。水平荷载包括室外地面活荷载产生的侧压力、地基土的侧压力、地下水压力等。地下室外墙近似按受弯构件设计。地下室外墙在垂直于墙面的地基土侧压力作用下，通常不会发生整体侧移，土压力类似于静止土压力，工程上通常取静止土压力系数K=0.5来进行计算。

（二）连梁超筋问题

剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。某段剪力墙各墙肢通过连梁形成整体，成为连肢墙或壁式框架，使此墙段具有较大的抗侧刚度，能达到此目的主要依靠连梁的约束弯矩。连梁的超筋实质是计算剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位，在一般剪力墙结构中，竖向在总高度1层左右的楼层；平面中，当墙段较长时其中部的连梁易超筋；某墙段中墙肢截面高度（即平面中的长度）大小悬殊不均匀时，在大墙肢上的连梁易超筋。

（三）承重柱截面高度设计过小

这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误认为六度设防就是不设防，不图受力分析方便，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大，把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算，这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构埋下了隐患。[2]因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对消化酶的约束弯矩，加之以柱截面的配筋都较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足，从而柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性饺。这样在正常使用情况下，柱子已开始带饺工作。这不但影响了房屋的耐久性，而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是，这样的结构一旦遭遇地震作用时，将会倒塌，这违背了现行抗震规范中"强柱弱梁"的设计原则。

（四）房屋高度、高宽比超过现行规范

现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值，甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中，对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑，应按超限高层建筑进行设计。同时，另一点不容忽视的问题是，房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外，还与场地类别与结构是否规则等因素有关，当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时，其最大适用高度应适当降低。

三、解决建筑设计中存在问题的一般措施

（一）与其他专业配合，充分沟通

我们拿到提资图不要盲目建模计算和上机绘图。先进行全面分析，并与建筑设计人员进行勾通，充分了解工程的各种情况功能、选型等，要理解透彻建筑图的意图，平立剖的关系。必要时多组织各专业的协调会，明确各专业需要注意和配合的地方，统一做法和标准，确定原则性的方案，使各专业的条件图真正成为条件图，避免在出图后再调整方案引起重复工作，浪费时间。

（二）充分收集资料

准确确定计算参数建设工程由于其所处的地理位置的制约，设计所要涉及的参数也会具有特殊性。例如基本风压、基本雪压、地震烈度、场地土类别等参数的选取，我们就要根据《全国基本风压分布图》、《全国基本雪压分布图》及此工程的地质报告确定，再譬如墙体围护主材各地区都会有差异，根据实际采用的材料来确定墙体荷载就变得很关键。[3]而且对于某些特殊的重要建筑还要根据试验、类似工程经验来确定各种参数的取值。在着手设计前，充分收集设计所需资料、规范，根据具体的地域、工程类型准确确定计算参数，不仅可以使设计计算准确可靠，也能避免因参数不合理而造成的浪费、返工等。

（三）合理简化，做好建模前处理

建模计算前的前处理要做好。例如荷载的计算要准确，不能估计，要完全根据建筑做法或使用要求来输人悬挑构件及转换层构件是否要考虑施工活荷载的不利影响楼梯洞口的输人局部开洞的处理、飘窗部份荷载的处理等。有些复杂难处理的地方，要运用力学知识适当简化、等效处理，减少计算的工作量。

（四）运用结构设计概念，进行结构优化

在计算中，要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面，造成"肥梁、胖柱、深基础、有些设计人员算不清，加钢筋和层层附加保险性"以至配成超筋梁柱。[4]要始终牢记"强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则"，注意构件的延性性能，加强薄弱部位，注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的直线段锚固长度，考虑温度应力的影响。

四、结语

随着经济的发展和人们对建筑物功能需求的改变，建筑结构设计最为一项系统、全面的工作，其设计质量关乎到整个工程建设的质量，关乎人民的生命和财产安全。因此，作为设计工作者应该按照规范严格执行相应的构造设计，在结构设计的各个阶段做好问题研究与预防，从根本上消除设计质量的隐患，为社会的发展和进步做出巨大的贡献。

参考文献：

[1] 钟玉云.建筑结构设计中概念设计的应用探讨[J].福建建材.2010（04）

[2] 谢伟.关于建筑结构设计过程的探讨[J].中国住宅设施.2010（11）

[3] 王浩，李良松.高层建筑结构计算分析与结构设计[J].萍乡高等专科学校学报. 2007（06）

房屋结构设计论文范文第3篇

论文摘要：笔者经过实践并进行理论总结后，在本文中就房屋基础隔震技术的原理和施工技术要点做了详细和系统的介绍，并且通过比较将房屋基础隔震技术抗震性能好和节约成本等优越性展现出来。最后笔者还就目前该技术的应用情况做出了总结。

2008年的5·12汶川地震在给我们带来伤痛的同时也引起了各界对房屋建设的关注，对于每一名房屋设计和建设者来说如何提高房屋的抗震能力成了必须思考和探索的问题。广木线穿心店站的货运楼在其周围房屋基本倒塌的情况下仍然可以保持房屋上部结构的基本完整性这一特殊的现象为我们有效提高房屋抗震性能提供了一种可能。经过调查发现该楼房在修建过程中应用房屋基础隔震技术，这就提示我们房屋基础隔震技术能有效提供房屋抗震性能，而这一点在国家现行的GB 50011．2001建筑抗震设计规范中得到证明。下面就介绍一下房屋基础隔震技术的基本原理和优越性，并且探讨一下其应用的方法。

1 房屋基础隔震技术的基本原理

房屋基础隔震技术的基本原理就是在房屋的上部结构同地基之间实现柔性连接——一般是在上下结构的中间增加水平刚度低且具有适当的隔震和增加结构系统的柔性，使上部结构得以同可能造成破坏的地面运动分离，以达到降低房屋上部结构的地震能量加速，且提高房屋对于地震的抵抗能力的目的。可以说基础隔震技术通过“以柔克刚”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。当地震破坏程度较小时，“隔震装置的初始刚度足以使房屋屹立不动”[1]，在遇到破坏性大的地震时这种设计就可以保持房屋的基本结构让房屋不至完全倒塌，就像5·12地震中的广木线穿心店站的货运楼。

房屋结构应用基础隔震措施后，其周期是没有应用基础隔震结构的2～3倍，依据反应谱理论可知较长的隔震建筑的周期可以使地震对房屋的影响大幅度减小。但就传统对原理的解释来看，这种隔震设计一般多用于层数较少的楼房，而目前我国在高层建筑中也开始了基础隔震技术的使用。虽然，这用传统的理论很难解释其合理性，但是从实际运用中来看，我们仍旧可以发现其合理因素所在，即就隔震能力本身而言基础隔震技术降低房屋上部结构的地震能量加速。

2 房屋基础隔震设计的优越性

无论是从理论上还是实践中基础抗震设计较传统抗震设计在抗震能力和节约成本方面都有很大的优势。

2.1 抗震能力更好 明显有效地提高了地震对房屋结构的影响。基础隔震技术使得房屋结构的加速度降低60%左右，也就是相当于没有运用基础抗震技术结构的1／10～1／4。如此一来房屋上部结构的地震反应也刚体平动十分类似，从而能让房屋的整体结构得到有效的保护，同时也因结构的震动得以保持在较为轻微的水品内而让房屋的内部设施。同时在地震时，应用了基础抗震设计的房屋能够保持上部结构的弹性工作状态的正常运作，这可以给某些重要的建筑物以可靠的保护。

2.2 节约成本 从目前国内的房屋建设实例来看，采用了基础隔震设计的房屋在初始造价上往往较非基础隔震设计的房屋高，但是我们在计算隔震设计的经济性时不能只考虑初始的工程费用，而应该从其抗震性能、抗震安全性、震后维护等方面来进行评估。首先，房屋基础隔震可以有效的保护房屋内部的浮放设备，防止内部物品的破损，减少了受灾群众的经济损失和次生灾害的发生。其次，抗震措施简单明了，隔震设计仅考虑隔震装置，“这样就可以把设计、试验、制造的注意力集中到这些构件上”[2]，因此建筑结构的设计与施工得以简化。最后，地震后无需对隔震建筑进行过多的维修。

3 房屋基础隔震设计的应用方法

3.1 隔震装置的选择 现阶段常用的隔震装置有：加铅芯的多层橡胶支座、橡胶隔震支座、摩擦滑动层隔震装置、阻尼器。这些隔震装置都各有其优缺点，具体什么选择还得按照房屋的总体设计需要来，但总的来讲要想隔震装置在地震中发挥作用，保证房屋整体的抗震性能和安全性，就必须就有适当的阻尼及消能能力基础隔震装置必须具有一定的阻尼、消能能力和竖向承载能力。下面我们就以叠层橡胶隔震支座为例。叠层橡胶隔震支座一般用天然橡胶或者人工合成橡胶制作，呈圆柱形，直径在300mm以上1000mm以下，单个可以承重500KN到700KN。其有点是有很好的自复能力。其缺点是“由于上部结构的粱是由叠层橡胶支座为其竖向支座的，为了减小梁的跨度，就需要放置比较多的叠层橡胶支座，那么就提高了整个隔震体系的成本。”[3] 　 3.2 确定水平向减震系数 水平向减震系数取值必须大于等于0.25，而且隔震作用发挥后，地震作用的总水平应该是隔震结构相对的减震系数的百分之七十。为了更加合理化水平向减震系数，我们要根据具体情况配合相应的防烈度，具体来说可看下表：

水平向减震系数 防裂度

0.25 6-7

0.38 6-8

0.5 6-8

0.75 7-9

3.3 基础设计要点 当我们进行抗震设计的基础设计时可以不考虑隔震产生的减震效果，只需按原设防烈度着手设计即可。

3.4 隔震层设计要点 隔震层能在地震中起到应有作用是设计的根本，因而就必须确保整体隔震结构得以协调工作，这样一来我们在将具有合适刚度的梁板体系安排在隔震结构的项部的同时要做到让该层隔震装置的两种负荷——永久、可变负荷的“竖向平均压应力限值不超过相关规范规定，且在罕遇地震下不出现拉应力。”[4]还有一点需要我们注意，就是虽然在前面已经列出了防烈度的相应系数，但是考虑到在遇到竖向地震是隔震层的相对无力，在上部结构设计是我们有必要把水平向换算烈度提高。基础隔震设计不是单靠哪一个部分就能够完成的，要想使得隔震设计的性能得到良好的发挥，就必须保证设计的每个部分都不能脱节，要重视连接点的重要性，从全局出发着手设计。

3.5 隔震层设计注意事项 隔震层的抗震性能还收其以下结构的影响，因此我们要注意一下的设计要点：①对于支柱、支墩等地相连且有相当大的承重任务的结构，在设计时要以高标注也就是罕见破坏性地震作为隔震底部相关力如竖向力和水平力的计算依据。②要具体问题具体分析，不同的地区对于隔震建筑地基有这不同的要求和标准，所以我们在作出精确计算和设计时不能忽略相应地区抗震防烈度。

4 房屋基础隔震设计在我国的应用情况和前景展望

基础隔震的概念早在1881年就已提出，但其真正开始在工程上运用是到上世纪20年代才开始。而我国却是到了60年代才开始有学者关注这一技术，所以该技术的应用在我国起步较晚，不过经过不断的推广，目前国内已经有包括北京、天津、汕头、西安、南京、深圳等在内的地方进行了基础隔震技术工程的试点建设和推广。但是我们发现在西部，这一技术的应用并不充分，而我国西部一些人口密集的城市地处地震带，汶川、玉树的地震给我们提了个醒，我们应该重视推广该技术的应用辐射地区，特别是西部地区。

参考文献：

[1]张文福.房屋基础隔震的概念与设计方法.石油规划设计.1998年第3期

[2]岑巍.浅述房屋基础隔震技术的应用.山西建筑.2010年第20期

房屋结构设计论文范文第4篇

论文摘要:根据升板结构房屋的特点，结合工程实例，通过对该类房屋进行现场调查、构造分析和结构复算，对房屋的检测和加固方法进行了研究，从而使升板结构房屋满足现行设计规范要求，进而推广升板结构形式的应用。

0引言

升板结构是二十世纪七八十年代的一种乡昭些结构形式，其主要特点为现场湿作业少、构件统一、易于预制、板底平整等。正是由于这些特点和当时施工技术等原因，所以建设了较多的这种结构形式的房屋。在当前城市改造过程中，或多或少地会遇到这类房屋。其主要缺点为水平刚度较小，柱板连接节点较弱等。本文结合工程实例对这类房屋的特点进行分析，并对加固设计方法进行研究。

1工程概况

某商场为一幢4层混凝土结构房屋，建筑面积8 000时。房屋结构形式为柱板结构，柱形式为角钢劲性柱;1层，2层采用密肋楼板升板结构，3层，4层采用平板升板结构。柱设计截面尺寸为350 x 350，内配4艺80x8等边角钢。密肋板的肋梁截面尺寸为120 x 250 @ 615，柱边肋梁负弯矩处配2小18，跨中正弯矩配2似5，箍筋为双肢怀@ 150;跨中肋梁负弯矩配砷18，正弯矩配125，拉结筋为S形拓@ 150。后浇方形柱帽，柱帽尺寸为1 500 x1 500 x 400。平板设计板厚为200，内配X14)150钢筋双层双向配置，板底、板顶钢筋的断开位置均在跨中1 /3处。后浇锥形柱帽，柱帽尺寸为1 800 x 1 800 x 300。混凝土设计标号为300号。升板与柱之间的连接采用型钢承重销、型钢与提升环中的预埋型钢焊接。房屋采用柱下条形基础，基础埋深2.000 m，电梯井及楼梯间位置的基础为筏片基础，基础埋深为2.000 m，混凝土设计标号为200号，结构平面图见图1，图2。

2现场调查

由于房屋使用历史较长，在平时使用过程中没有按照原设计荷载要求进行使用，曾多次对房屋进行改造，楼层面装饰层厚度达到300~，远远大于原始设计荷载。在现场将所有楼层装饰层全部拆除后，发现原有平板呈现明显的凹凸现象，与无梁楼板在均布荷载作用下的变形情况完全一致，说明长期荷载作用下，混凝土楼板已经出现了永久变形。1层大部分混凝土柱的混凝土质量较差，钢筋锈蚀较严重，混凝土表面已经发现有部分保护层剥落，2层混凝土柱的混凝土质量略好于1层框架柱。角钢劲性柱由于保护层厚度较薄，钢材表面已经锈蚀，锈蚀量不大，楼板的钢筋锈蚀情况不明显。1层的混凝土标号比原设计200号混凝土低，1层可评定为C15，2层可评定为C25;3层，4层的混凝土标号离散性较大，可以评定为C25。

升板结构现场发现部分外露型钢承重销出现较为严重的锈蚀现象，个别构件锈蚀量已经大于5 mm，严重影响了承重销的承载能力。

3构造分析

按照现行建筑抗震设防等级分类标准，房屋为丙类建筑，框架的抗震等级为二级。

现行GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)对结构体系的要求:结构体系尚宜符合下列各项要求:1)宜有多道抗震防线;2)宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中;3)结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。对板柱一抗震墙结构而言，规范要求:房屋的周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架;房屋的屋盖和地下1层顶板宜采用梁板结构。板柱一抗震墙结构的抗震墙应承担结构的全部地震作用，各层板柱部分应满足计算要求，并应能承担不少于各层全部地震作用的20 0%。显然本工程的结构体系不能满足规范要求。

4结构复算

1)根据计算结果，大部分框架柱的轴压比以及配筋不能满足使用要求，其中最大值为1.75，远远大于规范规定的0. 85。地基基础承载能力基本能够满足使用要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明，楼层集中质量较大，结构的侧向刚度较弱，层间位移最大值为1 /397，是规范规定的2倍多。3)框架柱的箍筋设置亦不满足抗震设计规范的要求。

5小结

1)从整个结构来看，本房屋结构体系均为板柱结构。原结构设计没有考虑抗震设防，柱板连接节点构造、框架柱的抗震构造措施等均不能满足抗震构造要求。结构的承载力达不到7度抗震设防要求。因此房屋整体抗震性能不符合现行抗震设计规范要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明，结构的侧向刚度明显较弱，层间位移均超过规范规定限值。

6加固方法研究

根据验算结果并依据GB 50367-2006混凝土结构加固技术规范，建议对整个建筑结构采取如下加固措施:

1)由于结构的侧向刚度较小，层间位移不能满足规范要求，应当在适当的位置增设抗侧力构件，提高结构的侧向刚度，减小层间位移。结构加固平面图见图3。结构层间位移和动力特性计算结果见表1，表2。从表1，表2中可以看出，增加抗侧力构件(抗震墙)后，房屋的结构体系由原来的板柱体系转化为板柱一抗震墙体系。层间位移计算明显减小，房屋振动周期缩短，结构整体水平刚度有了较大的提高。结构体系相对而言比较合理，且满足了现行设计规范要求。

2)楼板应当全面凿除装修层，减轻结构的恒载。

3)对于密肋楼板应当进行结构加固。密肋楼板的加固方法可采用加固密肋的方法，在板肋正负弯矩区粘贴高强片材，如钢板或碳纤维材料。

4)混凝土柱，应首先凿除混凝土柱表面已经碳化、酥裂部分，采用扩大截面法进行加固。为了保证框架柱的连续性，柱钢筋应穿楼板至屋面，并增设箍筋加密区。

5)对于升板结构与混凝土柱之间的连接，应增浇柱帽，提高楼板的抗冲切能力。

房屋结构设计论文范文第5篇

【关键词】房屋建筑；结构；加固；应用

随着我国经济的不断发展，城市建设的规模也在不断扩大，随之而来的是人们为了增加房屋的有效使用面积、降低因改变使用性质而增加的房屋负荷、为了响应环保部门的节能口号、为了增加房屋在自然灾害（地震、水灾等）中的抗灾害能力等一些原因而主客观引起了房屋结构质量的变化。随着建筑改造项目、使用功能的不断增多，为了保证房屋结构质量、满足建筑的使用功能，这就有必要加强改善房屋结构加固工程技术的开发和应用。

1 房屋建筑结构加固工程的方法以及技术分析

当房屋建筑的结构功能，如在建筑荷载、接建等方面出现改变时,或者当建筑出现材料强度不够、配筋不足、未及时修补等质量问题时，都需要对其进行加固。为了保证获得良好的经济效益以及社会效益，对于不同的建筑情况，在坚持以经济、安全、快捷、方便的前提下，都须制定专门的施工方案。

1.1 施行加固工程时须保证良好的施工性

在进行加固工程时须事先制定加固工程方案，加固工程施工时要保证拥有方便作业的条件以及了良好的施工环境，否则会对房屋建筑加固工程造成一定阻碍，在技术方案的应用中，需避免加固施工方案为施工增加难度而带来用工量大、施工周期长、安全保障率低等的一系列弊端，最终导致加固质量的降低等问题。

1.2 各类加固工程及其加固方法

在实际应用中，房屋建筑加固分为两大类：一是间接加固，二是直接加固，在具体的施工中要根据具体的实际情况以及相关要求进行加固技术和方法的使用。

1.2.1 提高支承的加固技术

在条件允许的情况下，这一技术适用于钢混结构加固工程，即是指通过增加建筑支点进行加固来减少房屋结构受弯范围的跨度，从而降低作用在被加固结构上面的承载效应，达到使结构承载水平有所提高的目的，这一技术便捷可靠，缺点在于对建筑的使用功能、原貌有所影响，会降低建筑的使用空间。

1.2.2 预应力加固技术

这一技术即是用预应力来水平加固混凝土的受弯结构，在新增的外力荷载以及预应力的作用下，水平拉杆产生的轴向拉力在杆端传递到建筑构件，梁板底端与拉杆贴合，部分压力向构件底端传送，可以缓解、控制建筑构件产生裂缝的速度，增加建筑整体的承载能力，另外还可以产生偏心受压效果，克服来自外界的荷载弯矩，增加了建筑构件抗弯水平。

1.2.3 增加横截面加固技术

这一技术即是在建筑的钢混受弯、受压部位浇筑一层混凝土，来增加这些部位的横截面受压高度，使截面面积增大，加强斜面刚度、截面抗弯能力、斜面抗剪作用，达到加固结构的目的。在一定的范围内，当钢筋的强大和面积都增大时，混凝土的受弯构件截面承载能力会随之提高，若房屋建筑的钢筋配置程度不高时，在增加起主要作用钢筋的面积时，也可能使原受压、受弯构件的横截面承载能力得到有效提高。在房屋建筑的混凝土受压部位扩大受压构件截面，也能够使建筑的使用性能提高，增加构件的承载能力。

横截面加固技术应用简便、条件简单，加固设计成熟，施工经验丰富，尤其适用于混凝土方面的加固以及柱、板、梁、墙等普通的建筑构造物加固，缺点在于完成加固后，建筑物使用面积会减少，且施工工程中湿作业的工时较长，对生活及生产都会造成一定影响。

2 房屋建筑中几种具体加固技术的应用规范

2.1 加固工程中应注意的施工要点和注意事项

加固工程施工前要对房屋建筑原来的旧钢混结构进行充分的考察、采样、设计和评定，保证有实力雄厚、较为权威的专业人员对新旧钢材结构进行实验评定，以此来确定加固工程有一个实用的新的钢材和配件的规格、型号，制定出一个完整有效的工程施工方案，保证力求将加固工作做细做好。

在加工工程施工时，要做到彻底清除房屋建筑原有的钢混结构的锈迹，去除钢混结构的表面渣物以及氧化腐蚀覆盖层，修改完善设计施工加固方案，保证方案的切实可行。

施工时选择专用的喷砂除锈机与空压机互相连接，若有腐蚀严重的地方仍无法清除干净，那就需要施工者人工采用砂轮机、榔头、钢凿来磨或凿，使用喷砂除锈，砂子须为中细、干燥的黄砂，房屋加固工程多为高空作业，所以要保证工作人员的工作环境防护和人身安全防护。

2.2 钢筋混凝土增加截面的技术应用规范

2.2.1 表面处理

进行房屋柱、墙的表面处，宜剔除加固表面混凝土约4到8毫米的厚度，并进行样板确认；在混凝土的表面打出大于4mm的槽或者凿毛，磨去碳化层；用人工或者电锤纵穿柱体、墙体钢筋；完成植筋，保持24小时的固化时间。

2.2.2 在柱体、墙体上植入钢筋

以03G101-l里对房屋柱、墙、梁加固的规范和要求进行这些部位纵向钢筋的对接接头构造，其中对接的接头须向有关部门送检；在设计时，柱纵筋应注意尽量不要与梁结合，如有十分的必要须结合，在同一立面也只能一根纵筋绕过；柱箍筋的搭接长大于250mm，其使用开口U型箍顺着柱子交错安排，在一定范围内须绑扎不小于两道的箍筋；在连接柱和梁时使用机械或者是焊接连接，另外使用电渣压力焊接柱或采用机械连接；加固梁时最好使用封闭型梁箍筋，使用U型箍要保证焊接的有效性。

2.2.3 模板

使用模板要保证一定的硬度和稳定性，保证柱、梁使用混凝土时的质量，满足加工工程设计要求。

2.2.4 混凝土施工要求

混凝土水平运输使用手推车，在垂直线上运输混凝土时需使用专用电梯；须严格参照相关的工程标准和制度对混凝土的浇筑结果以及界面处理质量进行验收；浇筑混凝土的应用方法为：以附着式的机械外部振捣或者内部振捣为主，工程工人内部钎插方法作辅助。

2.3 碳纤维布加固技术的应用规范

2.3.1 基层处理

加固工程开始前，房屋建筑表面需保持干净、平整、无油污和杂物，将碳化层去除，可使用丙酮清洗保持混凝土的洁净；糙化处理混凝土表面，填平凹陷以及裂缝；使用碳纤维布对梁角、柱角进行粘贴，应保持柱、梁的棱角呈圆弧形。

2.3.2 粘贴碳纤维布

将碳纤维布放在常温固化或者湿法铺层；用专用滚筒在混凝土表层涂上树脂，待其干燥后抹平，待其完全干燥后粘贴碳纤维布；粘贴时在固定位置轻压粘贴，滚筒辅助滚压，使树脂与碳纤维布紧密，施工时保持碳纤维布的完整；重复粘贴时，应待碳纤维布表面的树脂完全干燥再加层粘贴，如未能在一个小时内完成，须在等待十二个小时后再行粘贴；在长梁上粘贴碳纤维布宜使用横向压条，短梁上宜使用织物压条。

2.3.3 验收质量

粘贴碳纤维布完成后7天即可进行工程验收，质量合格后可采取3：1的砂浆、水泥对建筑房屋进行厚度为15-20毫米的抹灰。

3 结语

房屋建筑在经过长时间的使用后都不同程度的出现屋体裂缝、墙体剥落、梁柱损毁等问题，为了保证人民的财产和生命安全，有效避免房屋损坏事件发生，应把房屋建筑的结构加固看作是一件关系民生的工程来抓，努力提高加工工程施工技术，开拓加固方法，另外还要从工程源头抓起，提高管理水平，提供加固工程质量。

参考文献：

[1]王亚勇.我国公共建筑抗震加固技术[J].工程质量,2005．

[2]陈学珍.浅谈几种结构加固工程技术在房屋建筑中的应用[J].科技与生活,2010.

[3]翟丽红,张晓民.房屋建筑结构加固设计及施工技术应用研究[J].华章, 2011.

房屋结构设计论文范文第6篇

关键词：复合隔震技术；横墙很少；砌体结构

Application research of composite seismic isolation technology in Cross wall rarely masonry structure

Huang Tuojun

（Shihezi planning and design research Institute (Limited company)，Xinjiang Shihezi832000，China)

Abstract: The composite isolation technologies concentrated on ordinary rubber and sliding isolation method, and overcome the shortcomings, with hybrid advantage, improve the isolation effect, and it has good economic benefits. Through the time history analysis, it is studied to the composite isolation technique for cross wall rarely masonry structure, and it is compared with the non-isolated structure’s economy character. It is give to adopt the cross wall little building using isolation building conditions for engineering design.

Key words: composite isolation technique; Cross wall rarely;; masonry structure

基础隔震体系是一种合理、有效、安全的被动控制减震方式。它与传统中采用“强化” 结构的抗震方法不同，而是采用“软化”结构，即在建筑底部设置水平柔性的隔震装置，使结构软化，降低水平刚度，延长结构的基本自振周期，从而大大减少结构的地震反应。几十年来，基础隔震建筑在国内外取得了较大的发展和应用，但在新疆关于基础隔震方面的研究和应用很少。新疆是地震高发区，它的大部分地区还都处于高烈度地震区，新疆的建筑大多是低、中层建筑,非常适合于基础隔震技术。

现行研究和使用较多的隔震方式有普通橡胶隔震和滑板式基础隔震。普通橡胶隔震主要是应用柔性底层的减震效果，即在房屋底部与基础顶面之前增设一个侧向刚度很低的柔性层，这样在地震过程中整个体系的基本自振周期变长（一般为1～3秒）变形集中在底层，上部结构基本上是刚体平动，柔性底层对上部结构来讲起着低通滤波作用，所有破坏作用较大的中高频成分几乎全部可以滤掉。这种柔性底层虽然可以有效地隔离或反射中短期地地震波，但却不能避免共振现象，当地区运动的周期接近整个体系的自振周期时共振现象就会发生[1,2]。滑板式基础隔震结构是在上部结构与基础之间设置一层由滑板式支座组成的隔震层，利用滑板式隔震层的滑移来延长结构基本自振周期，并利用滑板式支座的阻尼消减地面的地震能量向上部结构的传递，使上部结构的加速度反应大大减弱。结构的变形能量主要由隔震层系统承担，而上部结构的层向变形很小，几乎保持刚体平动。但是这种滑板式基础隔震结构的缺点就是隔震层的滑移量很大，这么大的变形虽然对上部结构没有影响，但是有可能导致穿越隔震层的非结构构件破坏[3,4]。

如果使用普通橡胶支座与滑板橡胶支座组合的复合隔震支座，就可利用橡胶垫在滑板橡胶支座滑动后提供的水平刚度限制隔震层的最大位移，因此，复合隔震集中了普通橡胶和滑板式隔震方法的优点，而克服了各自的缺点，具有杂交的优势，提高了隔震效果，隔震效果优良，也比较经济[5]。

本文用Fortran语言编制了时程分析程序，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（以下简称抗震规范）对砌体结构隔震建筑的相关规定，针对在新疆地区8度设防要求的横墙很少建筑物，采用隔震和非隔震情况进行研究，并针对工程实例进行造价分析，给出了横墙很少砌体结构采用复合隔震技术的条件，为工程设计提供一定参考。

1、 复合隔震技术结构理论分析

一般结构的各楼层平面刚度很大，基础隔震结构通过隔震支座的合理布置，结构形心与刚度中心基本重合，结构的扭转反应很小，采用多质点层间剪切模型可以较准确地分析基础隔震结构地震反应。把基础隔震层作为第一层，质量为隔震层质量和底层地下半层质量，层间剪切刚度为基础隔震支座的等效水平刚度；上部结构的每层作为一个质点，质点的质量为此层楼板的质量、楼面使用荷载及上、下各半层墙体质量之和，各层的层间剪切刚度为各个竖向构件水平刚度之和。

复合隔震体系的运动微分方程为：

基础隔震结构上部结构可以近似当作均质材料组成，因此阻尼矩阵可以采用瑞雷阻尼假定 ,其中 为

，上式中 阻尼参数，分别为结构的第一、第二振型的圆频率和阻尼比 。

基础隔震结构在地震作用下处于弹性状态时，各个构件的刚度不变，刚度矩阵 为常数。结构在罕遇地震作用下进入弹塑性阶段时，刚度矩阵 已不再维持弹塑状态时的常数，需要按照各层恢复力模型上的所在位置取值，在地震反应过程中，刚度矩阵的数值不断地发生变化，每一步都需要重新计算。因此在求解微分方程时，可以将其转化为全增量方程，然后采用线性加速度法对其进行求解。

隔震层以滑板橡胶支座为主，普通橡胶支座为辅。隔震层的恢复力模型采用双线型，弹性刚度为滑板橡胶支座地水平刚度与普通橡胶支座地线性叠加，隔震层滑动后的刚度只由普通橡胶支座的水平刚度组成，卸载时隔震层的刚度不退化，等于弹性刚度。普通橡胶支座在滑板橡胶支座滑动后提供的水平刚度可以限制隔震层的最大位移。隔震层的恢复力模型见图6。上部结构的恢复力模型也采用双线性，墙体开裂前的刚度为初始水平刚度，设开裂后的刚度为初始水平刚度的1/10。

根据以上原理和原则编制了用于计算复合隔震体系的时程分析法程序。

2、 复合隔震支座结构抗震分析

利用编制的时程分析程序进行动力反应计算。场地类别为II 类，设防烈度为8度。输入地震波为EL-CENTRO 波，最大地面加速度为341.7cm/s2，在分析时通过幅值调整将其折算到相当于8度多遇地震的峰值加速度（70 cm/s2）和罕遇地震的峰值加速度（400 cm/s2）。隔震层布置在地下室顶。建筑平面布置图见图1，每层的面积为715平方米，隔震垫及托梁布置见图2。

所有上部结构重量均由橡胶滑板支座承受，而普通橡胶支座只提供水平刚度。上部结构开裂后水平刚度均取其初始刚度的1/10，上部结构的阻尼比为0.05，基础隔震层的临界阻尼比为0.15，滑板橡胶支座的动摩擦系数为0.08。该建筑共布置橡胶滑板支座114个，普通橡胶支座43个。

按抗震规范要求，对于8度区横墙很少的砌体结构，最多能做到4层，但对于水平减震系数小于0.4采用隔震措施的砌体结构，可降低一度采用抗震措施，即采用隔震措施的砌体结构可做到5层。一般在设计中，对于大空间建筑，层高一般为3.3-3.6米，按此计算总高度，8度区横墙很少的砌体结构，最多能做到3层，采用隔震措施的砌体结构可做到4层。本论文目的为考虑结构最大程度最不利情况（层数越多，地震作用越大）和建筑经济性（增加层数，经济效益较好），因此按层高3米，总层数4层进行分析。计算各层抗剪刚度和重力荷载代表值见表1。

图1 建筑平面图

图2 隔震支座及隔震层梁格布置

注：图中圆形图案为普通橡胶隔震支座，方形图案为橡胶滑板支座

表1 各层的抗剪刚度及重力荷载代表值

按上述参数，通过时程分析得出，隔震结构的第一周期为0.99s，第二周期为0.93s，第三周期为0.78s.。按抗震规范L.1.1-1公式计算水平向减震系数为0.356。隔震前后地震剪力及层间相对位移见表2、表3.

表2 隔震前后地震剪力比较（单位/KN）

表3 隔震前后层间相对位移比较（单位/mm）

根据计算结果可知，隔震结构房屋的反应比非隔震结构房屋的反应大大降低。采用基础隔震结构的最大层间剪力要比一般抗震结构小得多，在罕遇地震下，每层的最大层间剪力与非隔震结构在多遇地震情况下最大层间剪力基本相等。隔震结构的变形主要集中在隔震层，上部结构的相对层间位移很小，基本上为一个刚体，这就使上部结构在地震作用下不发生损坏而且能够保证建筑物内设备和人员的安全。从以上分析可得出层间剪力的最大比值为0.3左右。所有水平向减震系数均小于0.38，按照L.2.1及L.2.3条的规定，多层砌体结构房屋的层数及总高度可按降低一度的有关规定采用。因此本项目采用复合隔震技术所涉及的工程均可按7度采用。

3.经济效益分析

与隔震结构相比，非隔震结构减少的造价包括普通橡胶支座，滑板橡胶支座，部分连接件，隔震层上托梁，隔震垫下地梁及一些其它附加费用。与非隔震结构相比，隔震结构减少的造价包括按降低一度设计减少的抗震措施和增加一层的经济效益。

3.1 四层隔震建筑与普通结构造价比较

隔震结构按4 层设计比普通结构多出的造价：

普通橡胶支座及连接件每个2000元，共0.2×43=8.6万元

滑板橡胶支座及连接件每个1500元，共0.15×114=17.1万元

混凝土按每立方米400元计算，钢筋按现行价格4500元每吨则：

托梁共： 7.54万元

隔震垫下地梁费用共1.5万元

所有费用合计：34.74万元

普通结构按4层设计比隔震结构多设置构造措施所产生价格合计为：3.22万元

隔震结构与非隔震结构相比较，共增加31.52万元，平均每平米增加造价105元。若按同样的层数进行比较，虽然不采用隔震结构增加了一些抗震构造措施的造价，但远远不能抵消由于采用隔震结构所增加的费用。

3.2四层隔震建筑与五层隔震建筑造价比较

隔震结构按5 层设计比按4 层设计多出的费用：

普通橡胶支座和滑板橡胶支座数量与4层一样，多出的仅为托梁价格，合计为0.8万元。

从以上计算可看出，按5层设计的隔震结构与按4层设计的隔震结构相比较，造价仅相差8000多元钱，相差不大。

若按5层隔震结构与4层非隔震结构相比，隔震结构层共增加35.54万元，但其增加了一层，若按每平米效益（出去多出一层的成本价）500元，则与4层非隔震结构价格持平，当然，按现行房产效益，肯定要比500元/平米收益要高。

因此，通过上造价比较可得出，隔震结构只有按降低一度，使层数增加一层而获得的经济效益才能使隔震结构在建设过程中有经济优势。

4 结论

1）隔震结构房屋的反应非隔震结构房屋的反应大大降低。采用基础隔震结构的最大层间剪力要比一般抗震结构小得多，在罕遇地震下，每层的最大层间剪力与非隔震结构在多遇地震情况下最大层间剪力基本相等。隔震结构的变形主要集中在隔震层，上部结构的相对层间位移很小，基本上为一个刚体，这就使上部结构在地震作用下不发生损坏而且能够保证建筑物内设备和人员的安全。

2）若在层数相同情况下，隔震结构费用要远远大于非隔震结构，但若考水平向减震系数均小于0.38，多层砌体结构房屋的层数及总高度可按降低一度的有关规定采用，则可增加一层面积，层数增加一层而获得的经济效益才能使隔震结构在建设过程中有经济优势。

参考文献

[1] 杨彦飞，何文福. 橡胶隔震支座基本力学性能试验研究[J]. 建筑科学,2010,26(5):6-9

[2] 施卫星,李振刚.铅芯橡胶阻尼器性能研究[J].四川建筑科学研究,2007,33(2):118-121

[3] 毛利军，李爱群. 多层滑移隔震建筑结构的简化模型及其分析精度[J]. 建筑结构学报,2005,26(2):117-122

[4] 熊仲明,俞茂宏,王清敏. 基础滑移隔震房屋结构设计与工程应用的理论研究[J]. 振动与冲击,2003,22(3):50-55

[5] 魏丹,施卫星,朱艳.几种隔震支座性能的对比试验研究[J].结构工程师, 2011, 27(4):121-127

房屋结构设计论文范文第7篇

会议收到论文报告58篇并印发了文集，有140人参加会议，在第一天的大会和第二天的分组会上分别有17位和26位专家作了报告，另外还安排了半天时间进行自由发言和讨论。会议气氛热烈，取得了预期的效果，不同观点之间也进行了较为充分的交流。

鉴于这一会议的论坛性质，以下仅就会上提出的一些问题及建议作一归纳，提交与会专家考虑并审议。



一、土建结构工程的安全性

结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准，也与结构的正确使用（维护、检测）有关，而这些又与土建工程法规和技术标准（规范、规程、条例等）的合理设置及运用相关联。



1．我国结构设计规范的安全设置水准

对结构工程的设计来说，结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。我国建筑物和桥梁等土建结构的设计规范在这些方面的安全设置水准，总体上要比国外同类规范低得多。



1.1构件承载能力的安全设置水准

与结构构件安全水准关系最大的二个因素是：1）规范规定结构需要承受多大的荷载（荷载标准值），比如同样是办公楼，我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是每平方米150公斤(现已确定在新的规范里将改回到200公斤)，而美、英则为240和250公斤；2)规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小，前者是计算确定荷载对结构构件的作用时，将荷载标准值加以放大的一个系数，后者是计算确定结构构件固有的承载能力时，将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这些用量值表示的系数体现了结构构件在给定标准荷载作用下的安全度，在安全系数设计方法(如我国的公路桥涵结构设计规范)中称为安全系数，体现了安全储备的需要；而在可靠度设计方法(如我国的建筑结构设计规范)中称为分项系数，体现了一定的名义失效概率或可靠指标。安全系数或分项系数越大，表明安全度越高。我国建筑结构设计规范规定活荷载与恒载（如结构自重）的分项系数分别为1.4和1.2，而美国则分别为1.7和1.4，英国1.6和1.4；这样根据我国规范设计办公楼时，所依据的楼层设计荷载（荷载标准值与荷载分项系数的乘积）值大约只有英美的52%（考虑人员和设施等活载）和85%（对结构自重等恒载），而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力（与材料强度分项系数有关）却要比英美规范高出的10~15%，二者都使构件承载力的安全水准下降。日本与德国的设计规范在某些方面比英美还要保守些。一些发展中国家的结构设计多根据发达国家的规范，就如我国解放前和建国初期的结构设计方法参照美国规范一样。至于中国的香港和台湾，至今仍分别以英国和参考美国规范为依据。这里需要说明的是，在其他建筑物的活荷载标准值上，与国外的差别并没有象办公楼、公寓、宿舍中这样大。不同材料、不同类型的结构在安全设置水准上与国际间的差距并不相同，比如钢结构的差距可能相对小些。

公路桥梁结构的情况也与房屋建筑结构类似，除车载标准外，荷载分项安全系数（我国规范对车载取1.4，比国际著名的美国AASHTO规范的1.75约低25%）与材料强度分项安全系数均规定较低。

尽管我国设计规范所设定的安全贮备较低，但是某些工程的材料用量反而有高于国外同类工程的，这里的问题主要在于设计墨守陈规，在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。



1.2结构的整体牢固性

除了结构构件要有足够承载能力外，结构物还要有整体牢固性。结构的整体牢固性是结构出现某处的局部破坏不至于导致大范围连续破坏倒塌的能力，或者说是结构不应出现与其原因不相称的破坏后果。结构的整体牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来对付地震、爆炸等灾害荷载或因人为差错导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。唐山地震造成的巨大伤亡与当地房屋结构缺乏整体牢固性有很大关系。2001年石家庄发生故意破坏的恶性爆炸事件，一栋住宅楼因土炸药爆炸造成的墙体局部破坏，竟导致整栋楼的连续倒塌，也是房屋设计牢固性不足的表现。



1.3结构的耐久安全性

我国土建结构的设计与施工规范，重点放在各种荷载作用下的结构强度要求，而对环境因素作用（如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀）下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故，其严重程度已远过于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害，所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求，如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级，都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高结构构件承载能力的安全设置水准，在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。



2．调整结构安全设置水准的不同见解

我国结构设计规范的安全设置水准较低，与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。但是，能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求，而且业已历经了较长时间的考验，这是国内土建科技人员经过巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全储备较低，抵御意外作用的能力相对不足。如果适当提高安全设置水准将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准，主要是基于客观形势的变化，是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础，要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要，有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。国内近几年来已对建筑结构安全度的设置水准组织过几次讨论，在如何调整的问题上存在较大的意见分歧，这次科技论坛上同样反映了这些不同的见解：

1）认为我国现行规范的安全设置水准是足够的，并已为长期实践所证明，而国外就没有这种经验。我国取得的这一成功经验决不能轻易丢掉，在安全度上不能跟着英美的高标准走；安全度高了是浪费，除个别需调整外，总体上不必变动。

2）认为我国规范的安全度设置水准尽管不高，但在全面遵守标准规范有关规定，即在正常设计、正常施工和正常使用的“三正常”条件下，据此建成的上百亿平米的建筑物绝大多数至今仍在安全使用，表明这些规范规定的水准仍然适用；但是理想的“三正常”很难做到，同时为了缩小与先进国际标准的差距以及鉴于可持续发展和提高耐久性的需要，在物质供应条件业已改善的市场经济条件下，结构的安全设置水准应适当提高。这种提高只能适度，因为我国目前尚属发展中国家。

3）认为我国规范的安全设置水准应该大体与国际水准接近，需要大幅度提高。这是由于随着我国经济发展和生活水平不断提高，土建工程特别是重大基础设施工程出现事故所造成的风险损失后果将愈益严重，而为了提高工程安全程度所需要的经费投入在整个工程（特别是建筑工程）造价中所占的比重现在已愈来愈低，材料供应也十分充裕。过去的低安全水准只是适应了以往短缺型计划经济年代的需要，但决不是没有风险，如果规范的安全水准较高，曾经发生过的有些安全事故本来是可以避免的，而规范的这一缺陷在一定程度上为“三正常”的提法所掩盖。在建的工程要为将来的现代化社会服务，安全性上一定要有高标准。低的安全质量标准在参与将来的国际竞争中也难以被承认，即使结构设计的安全设置水准能够提高到与发达国家一样，由于我们的施工质量总体较差，结构的安全性依然会有差距。



3、结构设计规范的概率可靠度设计方法

自1984年国家建委和国家建设部颁布了建筑结构设计统一标准以来，我国的建筑结构设计规范已从80年代末期起抛弃了传统的多安全系数设计方法，从而统一采用以概率理论为基础的可靠度设计方法；其它的工程部门如公路、铁路、港口、水利的结构设计规范也正在或计划作这样的转变。我国规范的可靠度设计方法是参考国际上的相应标准ISO2394并经过国内科技人员努力后得以实施的。将可靠度设计方法用于结构设计规范，在国际学术界内通常被看成是一种发展趋势，但在工程内界则存在不同看法。尽管有了ISO2394，国外却鲜有重要或著名的结构设计规范已直接采用了可靠度设计方法，至今仍采用多安全系数设计方法或称荷载抗力系数法。在我国，对于建筑结构设计规范中的可靠度设计方法以及企图将我国各个行业的各种结构设计规范都用可靠度方法统一起来的做法，虽然工程设计界颇有微词，但学术界持赞成和肯定者是主流，不过仍不时有人对可靠度方法用于设计规范的适用性提出质疑。这次科技论坛上则较为集中地反映了对规范可靠度方法的意见分歧。

对我国规范的可靠度设计方法持肯定意见的专家认为这是重大的科技进步，可靠度方法对安全度的概率定义要比定值的安全系数更清晰、更科学、更合理，当然概率可靠度设计方法本身尚有不少缺陷，有待进一步修改完善。持相反意见的人则认为，结构设计规范所面向的是类型多样的复杂群体，在安全度上需要考虑的不确定性与不确知性非常复杂，并不是“从统计数学观点出发的概率定义”所能科学描述或处理；规范可靠度方法在我国十多年的实践表明，它并没有给结构设计的安全性带来明显实效，反而造成了安全概念上的某些混乱；对工程技术人员来说，结构的安全度用可靠指标和虚假的失效概率表达后变得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系数那样从安全储备出发的度量方法更为直观和便于处理具体工程的安全问题；现行设计规范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他们认为半概率的多安全系数方法更适用于规范，也不排斥可靠度分析的结果可以作为一种参考，在综合判断安全系数的合理取值时予以考虑。



二、土建结构工程的耐久性



土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。



1、土建结构工程的耐久性现状

大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题，并非我国所特有，但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。

长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期，发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的时期内就出现劣化；据1998年美国土木工程学会的一份材料估计，他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题，仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美无，而现在联邦政府每年为此的拨款只有50～60亿美元。另有资料指出，美国因除冰盐引起钢筋锈蚀需限载通行的公路桥梁已占这一环境下桥梁的1/4。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施，如加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害，钢筋的混凝土保护层最小厚度从50年代的2.5cm逐渐增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土强度的最低等级也从50年代的C25增到后来的C40，桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜并引入环氧涂膜钢筋。而我国遭受盐冻侵蚀地区的公路桥梁在耐久性设计方面至今仍无明确要求，对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm与C25，与上面提到的加拿大50年代水准一致。国内按这种标准设计的一座大桥，建成后仅8年，由于盐冻侵蚀，现已不得不部分拆除重建。

我国建设部于80年代的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25～30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用，使用十几年后就出现问题，有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害，东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。我国铁路隧道用低强度的C15混凝土作衬砌材料，密实度和抗渗性差，不耐地下水与机车废气侵蚀，开裂与渗漏严重；对几个路局所辖的隧道进行抽样调查表明，漏水的占50.4%，其中1/3渗漏严重，并导致钢轨等配件锈蚀以及电力牵引地段漏电，影响正常运行，而1999年颁布的铁路隧道设计规范仍未能对隧道的耐久性问题采取适当的对策，如适当提高混凝土的最低强度等级和在混凝土中掺入化学纤维等。

耐久性问题的严重性和迫切性在于我们许多正在建设的工程仍未吸取国际和国内的大量惨痛教训，还沿着老路重蹈覆辙。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥，仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。甚至大型工程如2000年投入运行的珠海莲花跨海大桥，其主体结构在浪溅区仍采用不耐海水干湿交替侵蚀的C30混凝土与3～4cm厚的保护层厚度。

有专家估计，我国“大干”基础设施工程建设的还可延续20年，由于忽视耐久性，迎接我们的还会有“大修”20年的，这个可能不用很久就将到来，其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。

使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有：

1)由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准，导致水泥工业对水泥强度的不适当追求，使水泥细度增加，早强的矿物成份比例提高，这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值，而国外则同时还要求不高于规定的最高值，如果强度超过了也被认为不合格，这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。

2)工程施工单位不适当地加快施工进度，尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证，早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程，很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款，因为意味着工程质量有遭到损害的可能。

3)环境的不断恶化，如废气、酸雨，我国的酸雨面积已超过国土的30%。

当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港工等基础设施工程耐久性设计的技术条例，修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命，在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走，很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可资遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文，本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料是重要的技术手段，国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺合料，而我国的铁路混凝土桥隧施工规范仍在明文禁止使用。此外，工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法，对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顾虑会影响混凝土强度而不愿使用引气剂，而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段；又如，希望加大水泥用量来保证混凝土强度，而尽可能低的水泥用量本应是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途径。

在修订规范的耐久性要求上，交通部于2001年颁布的港工混凝土结构防腐蚀技术规范已为其它土建工程行业起到较好的示范作用。我们一方面要参照国内外已有的资料和经验，尽快编写出相应的设计施工技术文件以应急需，另一方面则要安排系统的研究项目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土结构的耐久性是当前国际上结构工程学科最为重要的前沿研究领域之一，而我国在这一方面相当落后。混凝土的耐久性研究离不开原材料和环境等特定条件，需要考虑本国的特点，是不能完全依赖国外研究成果的。

重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床，水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5～1/6，而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥，与之相伴的是年耗20多亿方的砂石，长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料，而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料(工业废料)用量较高的混凝土，所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。国际上对桥梁、隧道等土木工程的设计工作寿命多为100年，有的如英国为120年。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费，国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势，如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。

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2．土建结构工程使用阶段的正常检测与维护

结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故，就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀，如果有定期的检测要求，这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程，强制规定必须定期检测；即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平和事故操作人员的素质相对较差，质量控制与质量保证制度不够健全，规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低，已建的工程中往往存在较多隐患，所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量，虽然政府已作出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定，但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度，还应以预防为主，通过例行检测及时发现问题。

现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治，也有大量已建的违章工程需要评估，更有许多工程发生病害需要诊断和加固，各地已涌现了不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍，并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要，但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估，要建立相应的法规和标准，要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度，在管理体制上予以规范。

从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看，需要有工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出，很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用，不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能，而且经济上算总账会很不合算。在发达国家，由于新建工程少，用于维修的费用往往更为主要，英国1978年的土建维修费上升到1965年的3.7倍，1980年的维修费占当年土建费用总支出的2/3。我国虽是发展中国家，现在正大兴土木，可是过去建成的大量工程已经或过早老化。国内40％公路桥梁的桥龄已大于25年，加上进入90年代以后交通量猛增，超载严重，以往的设计标准又低，路、桥的维修问题十分突出。由于养护维修费用得不到保证，造成工程安全隐患并在以后需要支出更多的大修费用。在土建工程的投资上，希望有关部门能加大已建工程维修的费用。

为加速路桥等公共工程建设，国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规，就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时的良好功能，对于设计工作寿命为100年的桥梁，至少还可正常使用70年，而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧的工程。

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三、技术规范的作用与管理

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这次科技论坛对于土建结构工程技术规范的定位、作用与管理也进行了讨论并提出了一些看法。

长期以来，受计划经济体制的影响，我们往往视技术规范为法，将规范的具体规定和要求等同于法律条文来对待。技术规范或规程，与各种技术条例、技术要求、工法、指南等技术文件一样都是技术标准，本身不具有法律作用，只当工程各方（业主、设计、施工企业）认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上，才能作为法律仲裁的依据。将技术问题法制化并强制执行，不利于技术进步和创造性的发挥，反而容易成为推卸责任的借口。当然，政府部门从国家和公众的整体利益出发，需要在安全、环保等重大原则上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规，但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法，后者是技术标准的任务。政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中某些内容使用。

土建工程有着强烈的个性，需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题。所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。如果规范条文看作为一般意义上的法律条文，就有可能束缚设计施工人员的主动创造性并阻碍新技术的应用。。我国土建工程在结构设计上与国外相比的最大差距就在于方案与技术上的创新，这与以往过分强调规范的法律地位从而形成所谓“结构设计就是规范加计算”的倾向不无关联。我国的技术规范在编写风格上也有模仿法律的倾向，极少提及使用者需要注意规范可能存在的某些不足之处或允许并鼓励使用者在某些问题上可以另辟蹊径。如果在设计施工中要取代规范中已经落后过时甚至有害的技术规定，则无异于违法行为。相反，只要墨守规范，即使出了事故，就可不负法律责任。这样就在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求，不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质以及参与今后的国际竞争。为了消除这些负面影响并杜绝钻规范条文的空子进行偷工减料，应有必要建立这样的共识并作出规定，即遵守了规范条文并不意味着就可免除法律责任。国外有些规范就是这样规定的。

企图不断加强技术规范的强制性来解决屡禁不止的工程事故，不是解决问题的有效途径。现在，有关主管部门将建筑结构设计规范中的部分条文抽出来，明确列为强制性条文，同时规定各个设计单位完成的设计，须通过有关部门或其授权委任的其他企事业设计单位的审查，而审查的主要内容就在于对照规范强制性条文的要求，其任务已类似于执法；这种做法是否明智似可商榷。我国土建工程事故频繁的原因，主要在于管理不善，特别是管理环节上的腐败；其次是施工操作人员素质低，又难以短期解决；过分强调规范的地位与作用，未能建立与规范配套的完整标准体系，比如缺乏指南、工法等更为详尽具体的技术文件，可以用来指导和规范设计与施工的各个具体环节，也有一定的关系。从设计角度看，出现事故主要不是由于没有按照规范强制性条文的规定，而是方案性的错误或忽略主要的设计条件；也有一些工程则因过去的设计标准过低，耐久性不足，在使用过程中又缺乏应有的例行检测而导致失效。其实，要做到设计规范强制条文的要求最为容易，为此请专业人士审查似无必要。重要的工程设计应规定请专业单位全面审核，其要点也应在结构方案、构造方法与计算分析的原则上。从结构设计的国家规范中抽出的强制性条文不免支离破碎，个别条文的规定也不一定适合某些地区和某些工程的具体特点，反而造成麻烦。

我国幅员广阔，各地经济发展很不平衡，技术力量悬殊，环境条件各异，客观上要求规范能给设计人员更多灵活性，少一些强制性，这样才能更好地在规范的指导下，根据工程的特点和具体条件去解决问题。总之，在规范标准上，要摆脱计划经济年代遗留下来的过分强求统一、较少考虑个性和缺乏实事求是灵活性的倾向。要提倡和鼓励各省市编制地方性规范，在工程的安全性和耐久性标准上，可有不同的设置水准。比如上海、北京、广州这些大城市应该高些，在抗震防灾要求上，更应区别对待。全国性的规范订得愈详细，其适用性可能变得愈差，造成的混乱也可能愈多；特别象岩土工程那样的规范更是如此。

技术标准中的强制性越多，也意味着政府有关部门在具体技术问题上需要承担的责任越重，而这些本来不该是政府部门的职责。规范中的要求是最低要求，在安全设置水准上，政府需要干预的也应是保证公众安全的最低要求。对于土建结构的抗震设计，政府有关部门至今仍规定任何部门和个人不得随意提高抗震的设防标准(建抗586号文件)。事实上，如将商品房的抗震设防烈度提高1度，抗震能力可提高约1倍，而增加的房屋造价相当有限，在众多城市中可能仅及居民用于室内装修费用的几分之一。政府的这一规定无异于限制居民只能购置抗震安全质量标准最低的房屋，如果发生地震造成损害，有关部门如何解释？

规范等技术标准的管理体制亟待改善。建国以来，由政府部门负责统管并指定有关企事业单位分别承担每本规范编写和修订工作的做法已越来越不能适应当前的形势，有些在经费和人力上得不到保证，平时基本上没有专门人员去搜集了解规范使用中的问题并及时修改补充规范条文；面对新的结构型式、新的材料和新的工艺，规范的过时条文不但成为推广新技术的阻力，而且有被误用或盲目套用而造成工程质量安全事故。

发达国家有关土建结构工程的规范及与之配套的各类技术标准多由行业协会或专业学会编制及管理，规范的翻新周期短，不象我们要长达10年以上。我国的学会与协会重复设置，分工不明，并且至今还依附于某一政府部门，基本上只起到政府职能部门非官方代言人的作用，距离独立和富有活力的健全机构还差的很远，如何发挥这些机构在技术标准编写和管理中的作用也是值得探讨的一个问题。建议随着改革的深入，整顿合并有关的学会、协会，加强其职能，并逐渐成为技术标准编制管理的主体。

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四、准备提交政府有关部门考虑的建议

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为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性，这次论坛中提出了以下建议供政府有关部门考虑，：

1、桥梁、隧道、道路、港口等基础设施工程的混凝土结构耐久性，已是当前亟待采取措施应对的重大问题。否则，一些工程的正常使用功能和安全性将得不到有效保证，我国的现代化建设和国民经济会蒙受巨大损失，并将给生产和公众生活带来长期困扰。

建议国家建设部、交通部、铁道部主管土建工程设计标准的部门，能对工程的耐久性要求作重点审查，明确土建工程的设计应有最低使用寿命的要求，重要工程的设计文件中应有正常使用寿命和耐久性设计的独立章节与论证；

建议国家自然科学基金委员会能在今后一段时期内对混凝土工程耐久性的基础理论研究给予重点支持；

建议国家安全生产监督管理局为在近期内编订有关法规标准给以立项资助；

建议中国工程院土木水利建筑学部在其咨询研究项目中，联络国内有关专家，促进土建结构耐久性设计指导性技术条例的编制。

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2、土建工程使用过程中的安全性，应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程，我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向，不利于工程寿命和投资效益。

建议对桥、隧等重要公共基础设施和公共建筑物，在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此，需要制定法规，编制相应的技术标准；对于土建结构工程的检测与评估，需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。

建议政府有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上，根据需要，加大工程维修费的比例。



3、完善技术标准体系与管理体制，发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用；逐步淡化技术规范条文的强制性质；鼓励编制地方性规范(标准)和企业标准，适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异，并鼓励科技创新和技术进步。

房屋结构设计论文范文第8篇

关键词：门式刚架； 优化设计； 柱距 ；跨度 ；计算长度

中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：

1 概述

在轻型房屋钢结构体系中，门式刚架以其施工快、造价低、扩建灵活、维护费用低等优点广泛应用于各类建筑房屋。本文就门钢结构耗钢量的影响因素进行论述，总结归纳出其常用数据和有用结论，为实际工程设计提供有益指导。

2 柱距

柱距对用钢量的影响表现为：柱距越小，刚架数量越多，刚架的用钢量相应增多，反之刚架用钢量偏少，但是次结构如檩条，系杆等的用钢量相应增加。当柱距大到一定程度，主刚架的用钢量减少趋于平坦，次结构的用钢量增加会完全抵消甚至超过主刚架用钢量，使得总用钢量呈偏高趋势。

王元清等[1]结合18m和24m跨的两个带有吊车的双连跨门钢厂房工程实例，通过大量设计方案的研究分析，发现其用钢量的最优柱距为6～8m，而同等荷载条件下的不设吊车的最优柱距为8～9m，且用钢量大大减少。

任兴平[2]通过大量实际工程总结出了常规荷载条件下6米高门式刚架的经济间距，见表1。

表1 相同条件下各种跨度对应的最优刚架间距

柳锋等[3]等通过对210个门式刚架的设计分析发现：常用刚架的经济柱距为7～9m, 当无吊车或吊车吨位较小时, 经济柱距为8～9m； 当吊车吨位较大时, 经济柱距为7 m 左右, 用钢量比常规6m 柱距可节省3%～12%, 总造价可节省2% ～6%, 经济效益非常可观。

牛保有[4]借助3D3S软件对6m、12m、18m三种檐口高度的不同柱距刚架进行分析，得出结论：无吊车轻钢房屋的经济柱距为7～8m之间，当柱距需要大于8m时，将柱距定为9～9.5m左右会较为经济。有吊车轻钢房屋轨顶标高6～9m，经济柱距为7～8m，轨顶标高12m时，经济柱距向上移动至9m左右。随着轨顶标高的增加，经济柱距向变大，相同的轨顶标高，最优柱距与吊车起重量关系不大。

2．跨度

实际工程表明荷载是经济跨度的主要因素，荷载越大时，总用钢量对跨度越敏感。荷载越大则需要的柱截面也大，若此时跨度小，其单位用钢量必然上升。若跨度大，梁截面又显著增大，也会导致单位用钢量的上升[5]。

文献[4] 通过对6m、12m、18m三种檐口高度的不同跨度刚架进行分析比较，得出结论：对于无吊车厂房，刚架的经济跨度与檐口高度密切相关，经济跨度随着檐口的增加而增加；对于有吊车厂房，经济跨度随着吊车吨位的增加向高位攀升。

实际工程表明门式刚架的经济跨度一般在18～36m，吊车吨位较大时，经济跨度在24～36m，无吊车或吊车吨位较小时，经济跨度在18～24m，采用合理经济跨度可以节省钢材5%～15%，降低总造价2%～7%。

3．采用变截面和最优腹板高度

门式刚架屋面梁为受弯构件，柱为压弯构件，通常也是弯矩大于轴力。根据刚架的弯矩包络图的特点采用变截面的结构形式进行设计可以有效节省材料。

针对门式刚架截面腹板高度，杨娜等[6] 应用编制的结构分析设计程序，通过大量的算例分析发现：等截面轻型门式刚架结构梁的最优腹板高度范围L/30~L/38，柱的最优腹板高度范围H/12~H/19；变截面的柱端最优腹板高度范围L/35~L/40，梁跨中的最优腹板高度范围L/40~L/50。

4．屋面梁的平面外计算长度

工程实践表明：在特定荷载条件下，门钢梁的强度条件容易满足，其破坏甚至倒塌往往是由受压翼缘屈曲引起的。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS 102:2002规定：实腹式刚架斜梁平面内可按压弯构件验算强度，平面外应按压弯构件验算稳定，见式1：

(1)

根据式1，对于给定的荷载条件的按材料弹性状态设计，N、M均为常量，稳定系数φy和φyb是主要影响因素，稳定系数与计算长度的大小密切相关，因此设计合理的屋面支撑体系，减少屋面梁的平面外计算长度是优化设计的关键。

《门规》CECS 102:2002规定：实腹式刚架斜梁的出平面计算长度，应取侧向支撑点间的距离；当斜梁两翼缘侧向支撑点的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离；当实腹式刚架斜梁的下翼缘受压时，必须在受压翼缘侧面布置隅撑作为斜梁的侧向支撑，隅撑的另一端连接在檩条上。

《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002规定：实腹式刚架梁和柱在刚架平面外的计算长度，应取侧向支撑点间的距离，侧向支撑点间可取设置隅撑处及柱间支撑连接点。当梁（或柱）两翼缘的侧向支撑点间的距离不等时，应取最大受压翼缘侧向支撑点的距离。根据其条文说明：刚架梁的平面外的计算长度应当取侧向支撑点的距离，对于墙皮板材与檩条、墙梁有可靠连接的情况，可以考虑檩条、墙梁作为侧向支撑，但是并未对可靠连接极其相应的构造措施进行说明，这给设计带来不便。文献[7]把梁的平面外计算长度的常见方式归纳如下：

1)上翼缘计算长度

1.1) 取上翼缘横向支撑的节距

1.2) 取隅撑间距

隅撑通过檩条连接于有弹性侧移的下翼缘上，故其不能作为上翼缘受压时的侧向支点。在某些情况下可将其作为下翼缘受压时的侧向支点。

1.3) 取3m

3m是基于两个檩距考虑的，当屋面刚度大，与檩条的连接可靠时，考虑屋面实际存在的蒙皮作用，取2个檩距3m，这按规程的精神在实践中也是可行的。

2)下翼缘的计算长度

2.1) 设置隅撑

不分情况取隅撑间距。另一种观点取与上翼缘横向支撑节点处檩条相连的隅撑间距，亦即横向支撑的节距。文献[7]认为以取后者为妥。

2.2) 不设隅撑，取Ly=0.4L

取Ly=0.4L前提与弯矩图形有关。正常情况下，梁端为负弯矩，跨中为正弯矩，考虑柱面风荷载使梁反弯点内移，故偏安全地取反弯点距梁端为L/5，借用格构式刚架平面外长度的计算公式进行计算，得到Ly=0.4L。

由此可见，将刚性系杆视为梁的侧向支撑是合乎结构受力特征的。对于能否将隅撑－－檩条体系作为梁的侧向支撑还存在争议。为此，国内学者也进行相应的研究。文献[8]提出将檩条作为刚性系杆时，通常采用两个檩条的组合截面以满足弱轴刚度，而且檩条与钢梁必须用高强螺栓连接，可靠的传递轴力。付占明[9]为研究梁的平面外计算长度能否取2倍檩距，分析比较了多根隅撑支撑的的简支梁和两倍檩距简支梁的临界弯矩，认为屋面横向支撑的相应位置都应该设置系杆，不宜用檩条兼做系杆，那样可能造成檩条的连接节点破坏。陈友泉等[10]引用隅撑－－檩条体系下纯弯构件稳定弹性临界弯矩计算公式，发现：当主梁尺寸较小, 受压翼缘截面面积A300mm×12mm 时，隅撑－－冷弯薄壁型钢檩条体系难以构成主梁的侧向支撑条件，需另行考虑主梁的稳定设计或按大于2 倍的隅撑间距取为主梁平面外计算长度考虑。

综上所述，对于门式刚架设计过程中隅撑－檩条体系的侧向支撑作用和梁的平面外计算长度问题可以按如下考虑：

Ⅰ 对于一般门式刚架梁的平面外计算长度取侧向支撑距离，侧向支撑距离即为刚性系杆的距离，由于目前还没有与计算模型相适应的成熟的构造措施，尽量避免使用隅撑－－檩条体系作为侧向支撑，可仅将隅撑作为安全储备考虑。

Ⅱ 对于不需考虑冰雪荷载地区的轻钢屋面建筑可以有选择的利用隅撑的作用，此时与隅撑相连檩条、钢梁应当采用高强螺栓。当屋面梁高度小于500mm，受压翼缘截面A

5．小结

本文结合门式刚架的特点，针对门式刚架优化设计的技术措施，从柱距、跨度、变截面和截面高度、刚架梁平面外计算长度四方面进行了论述，归纳总结了从这四方面进行优化设计的可用结论和应该注意的问题。实际设计过程中可选的优化措施是灵活多样的，如选用高强度钢材、利用摇摆柱减少刚架梁平面内的计算长度、设置刚结柱脚增加刚架的抗侧刚度等等，设计者可根据实际情况选用可操作的方法进行优化设计。

参考文献

[1] 王元清, 王春光. 门式刚架轻型钢结构工业厂房最优柱距研究. 工业建筑, 1999

[2] 任兴平. 门式刚架轻钢房屋结构的优化设计. 钢结构, 2000

[3] 柳锋, 郭兵, 陈长兵, 杜刚. 门式刚架的经济尺寸与优化初设计. 钢结构, 2003

[4] 牛保有. 轻型门式刚架钢结构的优化设计分析:[西安建筑科技大学硕士学位论文]. 西安: 西安建筑科技大学, 2007

[5] 陆赐麟. 轻钢结构的重量应该更轻. 建筑结构, 2003, 133(10): 15~21

[6] 杨娜, 王娜, 吴知丰. 轻型门式刚架结构及其最优腹板高度的研究. 哈尔滨建筑大学学报, 2001

[7] 钢结构设计手册（第三册）. 北京: 中国建筑工业出版社, 2004

[8] 李永国. 轻型钢结构门式刚架设计探讨. 钢结构, 2005