土建結構設計論文精選(九篇)

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第1篇：土建結構設計論文范文

關鍵詞：建筑工程；混凝土；結構設計

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的深入推進，建筑需求量越來越多。在現(xiàn)代建筑工程施工過程中，混凝土結構是普遍使用的一種結構形式。這種結構具有承載力強、耐久性好、剛度大、耐火性高、安全性高等特點，同時在施工過程中施工成本較低，得到了廣泛的應用。在實際中，為了確保建筑混凝土結構的施工質量，實現(xiàn)建筑工程的各項功能，必須對混凝土結構設計中可能存在的問題進行嚴格的管控，合理分析，并制定相應的解決對策，為建筑工程施工質量的提高打下良好基礎。

1建筑工程混凝土結構設計中的不足

1.1地基與基礎設計中的問題

在混凝土結構設計中，天然地基獨立基礎有時因為持力層土層分布不均勻，使基礎坐落在軟硬不均的土層上，相鄰基礎沉降差過大，導致基礎變形過大；由于地下室在提高建筑穩(wěn)定性、地基承載力、減少地震破壞以及解決建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此，在很多建筑工程中，經(jīng)常會設置地下室。當建筑選址在山地上時，由于原始地貌水位較低，設計過程中往往會忽視建筑工程竣工后由于回填土體毛細現(xiàn)象，導致地下室底板及外墻承載力不足，出現(xiàn)墻體裂縫和底板涌水現(xiàn)象，給工程項目帶來難以解決的問題和損失。

1.2混凝土上部結構設計中的問題

在混凝土結構上部設計時，還存在一些問題，框架結構中抗震設防防線較少；因梁跨度大，梁截面高度就大，而框架柱截面較小，導致強梁弱柱情況出現(xiàn)；框架—剪力墻和剪力墻結構中，剪力墻布置不均勻，出現(xiàn)單肢剪力墻剛度過大，應力集中，連梁剛度過強等；高層結構中忽視零應力區(qū)等現(xiàn)象。這樣類似問題出現(xiàn)，會給建筑結構的安全帶來隱患。

2混凝土結構設計不足的應對策略

2.1混凝土結構地基與基礎設計

在實際工程中，采用天然地基基礎形式時，要么基礎情況非常好，地基承載力非常高；要么上部荷載較小，樓層數(shù)較低，對地基承載力要求也較低，采用天然地基可以使工期短、造價低。但無論如何都要滿足地基的強度和變形要求。根據(jù)地基基礎設計規(guī)范的規(guī)定，地基承載力特征值低于130kPa、相鄰建筑物距離過近可能導致發(fā)生傾斜、建筑物附近堆載過大等都應進行變形驗算。當基礎處于軟硬不均的持力層土層上時，要采用褥墊層以調(diào)整不均勻沉降。根據(jù)具體情況，進行厚度約為500～600mm的換填，并進行分層碾壓夯實。采用錐形獨立基礎時，斜面坡度小于1:3，混凝土能夠振搗密實，保證基礎強度和高度的要求。在對基礎間拉梁設計時，要充分考慮梁上土的重量和柱底荷載拉力的作用，適當?shù)脑黾优浣?，從而保證基礎的整體剛度。對于地下室工程，宜建造在密實、均勻、穩(wěn)定的地基上。當處于不利地段時，應采取相應措施。充分考慮各個構件所承受的荷載，尤其是水浮力，回填土后水的壓力會升高。底板的浮力會加大，墻體的水平壓力也會增高。針對這樣的問題，在建筑使用功能允許的情況下，應將底板和地下室外墻盡量分隔成小跨，以減小壓力對底板和外墻的影響，減少開裂情況的發(fā)生。同時，可以提高墊層混凝土強度等級，厚度也不小于100mm。

2.2混凝土結構上部設計

上部設計中，宜設置多道防線。（1）對整體建筑的抗震要求進行全面考慮，也就是重視概念設計?？拐鹪O計宜采用平面布置基本均勻，豎向剛度無明顯變形、承載力無明顯突變的結構體系，不應采用嚴重不規(guī)則結構。因此應選擇合理的抗震結構體系和構件截面尺寸以及合適的配筋方式，確保豎向構件有足夠的延性，增大構件的塑性變形能力?？蚣艚Y構和剪力墻結構設計時，剪力墻應沿著縱橫兩個方向，布置在建筑周邊、電梯間、樓梯間及荷載較大的位置，墻體間距滿足規(guī)范，同時單片剪力墻的水平剪力不能高于結構底部總水平剪力的30%。在設計第二道防線時，要對剪力墻連梁的跨高比進行嚴格控制。實踐表明，剪力墻連梁跨高比為5時，各項性能是最好的。（2）在進行剪力墻梁、柱設計時，應該堅持強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點強錨固的原則。此外，對于中震程度建筑混凝土結構，需要考慮第一級別剪力墻，墻肢數(shù)量最少要保持4肢。當?shù)谝患墑e的剪力墻進入塑性階段后，需要在級別較小的剪力墻進行多道設防，避免建筑在震動下過度變形，從而對級別小的剪力墻造成危害。在上部結構設計中，設計者應有選擇的將縱橫兩片剪力墻連接在一起，在遇到中震或者大震時，剪力墻開裂會達到耗能的作用，這樣就保持了建筑延性破壞，確保了建筑整體性能不損壞，真正做到小震不壞、中震可修、大震不倒，以保證人民生命財產(chǎn)的安全。

3結束語

在新時期下，不管是業(yè)主，還是建設單位都對建筑工程的整體質量有很高的要求，即使是墻體開裂都會對人的心理帶來不好的影響。因此結構設計時必須根據(jù)具體情況，認真、仔細的對混凝土結構進行設計，并反復審查，發(fā)現(xiàn)問題后及時解決，不斷優(yōu)化混凝土結構設計方案，從而促進建筑工程施工質量的提升，為整個建筑工程各項功能的實現(xiàn)提供保障。

作者:毛亞鳳 單位:昆明理工大學

參考文獻：

[1]張立軍.論房屋建筑混凝土施工技術[J].工程技術研究,2017,(2):73+75.

[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技術與質量管理[J].住宅與房地產(chǎn),2015,(28):53+57.

第2篇：土建結構設計論文范文

【關鍵詞】鋼筋混凝土，建筑工程，結構設計，優(yōu)化研究

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

伴隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，工程建筑行業(yè)日漸成為了我國國民經(jīng)濟新的經(jīng)濟增長點，不僅僅在國民經(jīng)濟的增長中占據(jù)著越來越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活質量方面有著巨大的推動作用。隨著鋼筋混凝土建筑結構在建筑行業(yè)中的廣泛應用，建筑結構的設計和施工都有了新的標準和要求，在鋼筋混凝土結構的設計施工中，不僅僅要使得結構的平面，立面布置符合相關規(guī)則，更要使得建筑結構的各種構件的強度和變形能夠達到相關的標準，同時，要在滿足建筑設計基本目標的基礎上，更加重視建筑結構的抗震設計，提高建筑結構的抗震能力，保證整個建筑結構的質量。

二、鋼筋混凝土建筑結構設計的優(yōu)化措施

1．做好結構體系的選型設計與優(yōu)化

由于大開間剪力墻結構體系，可以做到房間不露出梁柱，有效空間大、隔音效果較好，當采用鋼制模板時，墻面和樓板表面平整并且不需要在濕作業(yè)的情況下抹灰。另外該結構體系不但用鋼量少，施工周期短、造價低，還具有整體性強、側向剛度大等優(yōu)點，有利于抗風抗震，所以自九十年代起建筑結構體系基本上都采用大開間現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結構。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，為了進一步降低建筑造價，近幾年來部分地區(qū)越來越多地采用短肢剪力墻與簡體或一般剪力墻組成的結構體系。這個結構體系也屬于剪力墻結構的一種。它的特點是建筑平面布置更具靈活性，并且又能節(jié)省鋼筋和混凝土用量，減輕建筑的總重量，從而降低地基基礎造價。

2．加強混凝土建筑結構的施工設計

為滿足結構承載力的需求，通常在結構設計中柱與梁板選擇不同強度等級的混凝土。施工規(guī)范規(guī)定柱的施工縫宜留設在梁底標高以下20mm-30mm處，其原則是施工縫宜留在結構受力小且便于施工的位置。施工時，為方便柱身混凝土的下料與振搗，在梁內(nèi)鋼筋未綁扎之前進行澆注。按施工規(guī)范的要求，當梁柱的混凝土強度等級不同時，節(jié)點處應按。弱梁強柱”的原則。在實際施工中，施工班組制定合理的節(jié)點保證措施，監(jiān)理人員加強對澆注質量的監(jiān)管和提高整體結構的抗震性能十分重要。

3．建筑結構的基礎設計方面

在建筑的基礎設計中，要綜合考慮建筑場地的地質情況以及水位、使用功能、上部結構類型、施工條件和相鄰建筑的相互影響，以保證建筑物不會過量沉降或傾斜，而且還能滿足正常使用要求。另外還要注意相鄰地下建筑物及各類地下設施的位置，以保證施工的安全。

4．建筑結構設計的抗震方面

（一）房建結構設計要從建筑的全局出發(fā)

全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎上，科學設計每個部分的構件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設計要求，滿足一定的現(xiàn)實需求，同時，通過抗震設計，使得每個構件都可以具有相應的承載力，當?shù)卣饋硪u，每個構件都可以有著一定的次序先后破壞，整體組合構件將會有著更強大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。

（二）要嚴格選擇地基選址

地基選址是進行建筑結構設計的基礎，因此，在房間結構抗震設計中，要科學避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術設備，進行地質勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。

（三）采用合理的建筑平立面

建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結構布置。建筑布局簡單合理，結構布置符合抗震原則，通過無數(shù)次的實驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑結構抗震能力強，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結構的破壞，而且，對稱結構容易準確計算其地震反應。

5. 加強對連梁的設計優(yōu)化

（一）對連梁的剛度進行折減

連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，在連梁遇到外力發(fā)生屈服的過程中，主要有幾個表現(xiàn)，比如出現(xiàn)裂縫，連梁的剛度減弱，內(nèi)力發(fā)生重新分布，因此，一般而言，在進行建筑結構設計之前，要對連梁的剛度實施折減，從高規(guī)中的相關條款解釋而言，是要對整個混凝土建筑結構的各個環(huán)節(jié)的剛度和彈性進行比較科學合理的分析，但是，在具體實際的操作過程中，各個部分的構件都需要承擔比較大的彎矩和剪力，并且配筋設計具有很大的難度，因而，在筆者多年的建筑結構設計過程中，可以減少對豎向荷載能力的考慮，而更多的進行適當?shù)拈_裂設計，將內(nèi)力轉移到墻體上去，如此，可以更好的實現(xiàn)建筑結構設計的優(yōu)化。

（二）在設計過程中適當?shù)臏p少連梁的高度

在進行連梁的設計中，為了達到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以在保證整個建筑功能的基礎上，讓連梁的總體的跨度不斷增加，如此，可以很大程度的讓連梁的整體高度降低，一定程度而言，也使得可以講整個連梁的整體承載能力控制在一定的范圍之內(nèi)，既可以讓設計得到優(yōu)化，又可以讓建筑的功能得到正常發(fā)揮。

（三）在連梁設計過程中適當增加厚度

在進行連梁設計，在做好各種構件的設計優(yōu)化的基礎上，可以讓連梁的整體截面的寬度進一步擴大，如此，不僅僅可以讓建筑結構整體的剛度變大，也能夠讓整個地震過程中產(chǎn)生的各種內(nèi)力作用相對而言變得更大。而且，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。

（四）提高混凝土等級

為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規(guī)定個標準，可以合理的提高剪力墻的混泥土的等級，當混泥土的等級得到提升，混泥土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達到控制目標。

三.、結束語

混凝土建筑結構設計是一項專業(yè)性極強的工作，必須綜合考慮到多種因素，既要滿足居民的生活生產(chǎn)多種需要，更要從地震防護，防水防滲漏等各種因素對建筑結構做出性能設計，同時，從城市整體的人文自然，交通政治等各方面的因素出發(fā)，選擇合理的建筑結構體系，做出科學嚴謹?shù)脑O計，實現(xiàn)實用價值和美學價值的統(tǒng)一，為整個建筑業(yè)的發(fā)展和居民生活質量的提高，奠定基礎。

參考文獻：

[1]劉利峰 鋼筋混凝土建筑結構設計優(yōu)化研究 [期刊論文] 《科技資訊》 -2010年20期

[2]張紅標 建筑結構設計成本優(yōu)化研究--以深圳高層鋼筋混凝土建筑結構為例 [學位論文] 2011 - 浙江大學：企業(yè)管理

[3]張民 鋼筋混凝土框架-剪力墻結構設計的優(yōu)化研究 [學位論文]2008 - 同濟大學土木工程學院 同濟大學：結構工程

第3篇：土建結構設計論文范文

【關鍵詞】建筑主體結構設計要點

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

一、前言

自改革開放以來，城市化進程高速推進，我國的建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，全國各地的建筑層出不窮。作為土建工作設計人員，對建筑主體結構設計特點及其結構體系必須有充分的了解，才能在此基礎上做出優(yōu)良設計，構建技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質量的建筑。

二、建筑主體結構設計原則

進行建筑主體結構設計時，需要遵循2個原則：

1.鋼筋混凝土建筑主體結構設計，需要密切配合建筑、設備和施工，實現(xiàn)安全適用、經(jīng)濟合理以及技術先進，新技術、新工藝和新材料應當積極采用。

2.建筑主體結構設計，應當給予結構選型和構造足夠的重視，選擇抗震及抗風性能好而經(jīng)濟合理的結構體系與平面、立面布置方案，并注意加強構造連接?？拐鹪O計中，應當著重強調(diào)結構整體抗震性能，整個結構需滿足足夠的承載力、剛度和延性。

三．建筑主體結構設計常見的問題分析

1.屋面梁與配筋

（一）屋面梁配筋太少, 結構建模時, 設計人員圖方便, 屋面梁直接拷貝下層梁的尺寸。由于屋面梁荷載較小, 計算結果配筋不多, 這樣屋面梁在溫度變形, 混凝土收縮和受力等作用下因配筋率過低而裂縫寬度較大。

（二）受扭屋面梁缺少必要的腰筋。對于一般的梁, 為了保持鋼筋骨架的剛度, 同時也為了承受溫度和收縮應力及防止梁腹出現(xiàn)過大的裂縫, 一般構造措施為板下梁高大于600 時加設腰筋, 其間距≤300, 然后拉筋勾連(參考圖集: 混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖00G101)。對于受扭構件, 混凝土主體結構設計規(guī)范“GB50010 — 2002”第 10.2.5 條第二款規(guī)定, 其縱向受力鋼筋的間距不應大于 200mm 和梁截面短邊長度。對于設置懸挑檐口的屋面梁, 在主體結構設計中誤等同一般梁,未按受扭構件設計配筋。

2.樓板設計常見問題

板是建筑工程中的主要承重構件, 是它將樓面, 屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上, 樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周, 很容易出現(xiàn)設計質量問題, 有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。

(一) 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態(tài)認識不足,簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態(tài)不符, 導致一個方向配筋過大, 而另一方向僅按構造配筋,造成配筋嚴重不足, 致使板出現(xiàn)裂縫。

(二) 板承受線荷載時彎矩計算問題, 在民用建筑中, 常常在樓板上布置一些非承重隔墻，故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后, 進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外, 板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌砌緊頂上部分的樓、屋面板, 這樣會給上部的板增加了一個中間支承點, 使其變?yōu)檫B續(xù)板, 支承點上部出現(xiàn)了負彎矩, 而在板的設計中又沒考慮該部分的影響, 致使板頂出現(xiàn)裂縫。

(三) 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產(chǎn)生彎矩, 由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放, 短跨方向的跨中鋼筋應放在下面, 長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面, 計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小 d ( d 為短向鋼筋的直徑) 。有的設計者為圖省事或對板受力認識不足, 而取兩上方向的有效高度一致進行配筋計算, 致使長跨有效高度偏大, 配筋降低, 使結構構件存在的質量隱患, 甚至出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

3.樓層平面剛度

建筑結構的整體計算通常都是使用電算程序進行，而以前常用的程序除極個別考慮樓層平面內(nèi)可以變形(即彈性樓板)外，人部分都將樓層假設為剛性樓面(即樓板平面內(nèi)剛度無限人)。筆者認為這種假設不僅是對復雜結構計算進行必要簡化的需要，而當建筑布局及結構布置基本上符合剛性樓板的假設時，其計算結果(結構的變形及構件內(nèi)力)則基本上能反映結構的真實受力情況，按此設計出來的結構其安全是有保障的，所體現(xiàn)的安全度也是合適的。相反，如果建筑設計缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施而采用樓板變形的計算程序(明知樓板有變形而采用剛性樓板假設的程序進行計算，盡管程序的編程在數(shù)學力學模型上是成立的甚至是準確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的人前提都無法“準確”，就不可能指望其結果會“正確”了，據(jù)此進行的主體結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現(xiàn)象。

因此，為了使程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不致出現(xiàn)根本性的誤差，設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面。要做到這一點，首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面（比如樓層大開洞、外伸翼塊太長、塊體之間成“縮頸”連接、凹槽缺口太深等）。

其次要從結構布置和配筋構造上給予保證，對于使用功能確實必需的，或者建筑效果十分優(yōu)越的建筑設計，如果其平面無法完全符合剛性樓板的假定，那么在主體結構設計時可以通過增設連系梁（板）、洞口邊加設暗梁邊梁、提高連系梁（板）或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法，盡量滿足剛性樓板的基本假設，或者彌補由于不是絕對的剛性樓板假定而產(chǎn)生的計算“誤差”。總之，在建筑及主體結構設計上應有意識地考慮剛性樓板，再用這種假設的程序進行計算，這樣計算結果會較可信，設計出的結構的安全度也更有保障。

4．砌體結構

（一）房屋四角與其余部位構造柱一樣配筋。建筑抗震設計規(guī)范“GB50011-2001”第7.3.2 條第一款規(guī)定, 房屋四角構造柱可適當加大截面及配筋。有的設計不分部位一樣設置, 構造柱對提高墻體受剪承載力有限, 但對墻體的約束和防止墻體開裂后磚的散落有明顯的作用, 房屋外墻四角是容易損壞的部位, 其構造柱的設計一般應加強, 而其余部位的構造如同外墻四角一樣設計, 其作用不能充分發(fā)揮,結果造成浪費。

（二）構造柱截面設計時未考慮相連的小墻垛。雖然小墻垛通過拉接筋與構造柱相連接, 但是實際上這部分小墻體很難發(fā)揮有效作用, 并且施工也不方便, 所以設計時應該把兩者合二為一。

（三）錯層房間周圍的構造柱未加強設計。錯層部位的橫墻與外縱橫的交接處是容易損壞的地方, 應加強構造措施。

四．結束語

綜上所述，作為土建工作設計人員，需要對建筑主體結構設計要點和原則有充分的了解，同時需要掌握建筑主體結構設計存在的一些問題，在此基礎上才能根據(jù)實際情況，做出合理而優(yōu)良的建筑主體設計，構造技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用的高層建筑。因此，在今后的建筑主體結構設計中，應該不斷加強對建筑主體結構設計的研究，提高主體建筑結構設計的水平。

參考文獻：

[1]楊顏志 土體-復雜結構耦合系統(tǒng)地震響應數(shù)值模擬方法及應用上海交通大學2012-02-01博士

[2]續(xù)曉春; 李靖頡; 邢鉑 高層建筑主體結構現(xiàn)澆混凝土模板體系的合理選擇太原工業(yè)大學學報1997-12-30期刊

[3]安志宏 高層建筑結構設計不規(guī)則性的研究與應用吉林大學2004-10-01碩士

[4]李社生 空曠建筑主體結構與屋面網(wǎng)架協(xié)同工作的設計探討蘭州石化職業(yè)技術學院學報2003-09-15期刊

第4篇：土建結構設計論文范文

會議收到論文報告58篇并印發(fā)了文集，有140人參加會議，在第一天的大會和第二天的分組會上分別有17位和26位專家作了報告，另外還安排了半天時間進行自由發(fā)言和討論。會議氣氛熱烈，取得了預期的效果，不同觀點之間也進行了較為充分的交流。

鑒于這一會議的論壇性質，以下僅就會上提出的一些問題及建議作一歸納，提交與會專家考慮并審議。

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一、土建結構工程的安全性

結構安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用（維護、檢測）有關，而這些又與土建工程法規(guī)和技術標準（規(guī)范、規(guī)程、條例等）的合理設置及運用相關聯(lián)。

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1．我國結構設計規(guī)范的安全設置水準

對結構工程的設計來說，結構的安全性主要體現(xiàn)在結構構件承載能力的安全性、結構的整體牢固性與結構的耐久性等幾個方面。我國建筑物和橋梁等土建結構的設計規(guī)范在這些方面的安全設置水準，總體上要比國外同類規(guī)范低得多。

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1.1構件承載能力的安全設置水準

與結構構件安全水準關系最大的二個因素是：1）規(guī)范規(guī)定結構需要承受多大的荷載（荷載標準值），比如同樣是辦公樓，我國規(guī)范自1959年以來均規(guī)定樓板承受的活荷載是每平方米150公斤(現(xiàn)已確定在新的規(guī)范里將改回到200公斤)，而美、英則為240和250公斤；2)規(guī)范規(guī)定的荷載分項系數(shù)與材料強度分項系數(shù)的大小，前者是計算確定荷載對結構構件的作用時，將荷載標準值加以放大的一個系數(shù)，后者是計算確定結構構件固有的承載能力時，將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數(shù)。這些用量值表示的系數(shù)體現(xiàn)了結構構件在給定標準荷載作用下的安全度，在安全系數(shù)設計方法(如我國的公路橋涵結構設計規(guī)范)中稱為安全系數(shù)，體現(xiàn)了安全儲備的需要；而在可靠度設計方法(如我國的建筑結構設計規(guī)范)中稱為分項系數(shù)，體現(xiàn)了一定的名義失效概率或可靠指標。安全系數(shù)或分項系數(shù)越大，表明安全度越高。我國建筑結構設計規(guī)范規(guī)定活荷載與恒載（如結構自重）的分項系數(shù)分別為1.4和1.2，而美國則分別為1.7和1.4，英國1.6和1.4；這樣根據(jù)我國規(guī)范設計辦公樓時，所依據(jù)的樓層設計荷載（荷載標準值與荷載分項系數(shù)的乘積）值大約只有英美的52%（考慮人員和設施等活載）和85%（對結構自重等恒載），而設計時據(jù)以確定構件能夠承受荷載的能力（與材料強度分項系數(shù)有關）卻要比英美規(guī)范高出的10~15%，二者都使構件承載力的安全水準下降。日本與德國的設計規(guī)范在某些方面比英美還要保守些。一些發(fā)展中國家的結構設計多根據(jù)發(fā)達國家的規(guī)范，就如我國解放前和建國初期的結構設計方法參照美國規(guī)范一樣。至于中國的香港和臺灣，至今仍分別以英國和參考美國規(guī)范為依據(jù)。這里需要說明的是，在其他建筑物的活荷載標準值上，與國外的差別并沒有象辦公樓、公寓、宿舍中這樣大。不同材料、不同類型的結構在安全設置水準上與國際間的差距并不相同，比如鋼結構的差距可能相對小些。

公路橋梁結構的情況也與房屋建筑結構類似，除車載標準外，荷載分項安全系數(shù)（我國規(guī)范對車載取1.4，比國際著名的美國AASHTO規(guī)范的1.75約低25%）與材料強度分項安全系數(shù)均規(guī)定較低。

盡管我國設計規(guī)范所設定的安全貯備較低，但是某些工程的材料用量反而有高于國外同類工程的，這里的問題主要在于設計墨守陳規(guī)，在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創(chuàng)新。

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1.2結構的整體牢固性

除了結構構件要有足夠承載能力外，結構物還要有整體牢固性。結構的整體牢固性是結構出現(xiàn)某處的局部破壞不至于導致大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力，或者說是結構不應出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果。結構的整體牢固性主要依靠結構能有良好的延性和必要的冗余度，用來對付地震、爆炸等災害荷載或因人為差錯導致的災難后果，可以減輕災害損失。唐山地震造成的巨大傷亡與當?shù)胤课萁Y構缺乏整體牢固性有很大關系。2001年石家莊發(fā)生故意破壞的惡性爆炸事件，一棟住宅樓因土炸藥爆炸造成的墻體局部破壞，竟導致整棟樓的連續(xù)倒塌，也是房屋設計牢固性不足的表現(xiàn)。

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1.3結構的耐久安全性

我國土建結構的設計與施工規(guī)范，重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環(huán)境因素作用（如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕）下的耐久性要求則相對考慮較少?；炷两Y構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故，其嚴重程度已遠過于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害，所以這個問題必須引起格外重視。我國規(guī)范規(guī)定的與耐久性有關的一些要求，如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級，都顯著低于國外規(guī)范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一；提高結構構件承載能力的安全設置水準，在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。

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2．調(diào)整結構安全設置水準的不同見解

我國結構設計規(guī)范的安全設置水準較低，與我國建國后長期處于短缺經(jīng)濟和計劃體制的歷史條件有關。但是，能夠對土建結構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產(chǎn)與生活需求，而且業(yè)已歷經(jīng)了較長時間的考驗，這是國內(nèi)土建科技人員經(jīng)過巨大努力所取得的重大成就；但是，由于安全儲備較低，抵御意外作用的能力相對不足。如果適當提高安全設置水準將有利于減少事故的發(fā)生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內(nèi)發(fā)生的大量工程安全事故，主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現(xiàn)在提出要重新審視結構的安全設置水準，主要是基于客觀形勢的變化，是由于我們現(xiàn)在從事的基礎設施建設要為今后的現(xiàn)代化奠定基礎，要滿足今后幾十年、上百年內(nèi)人們生產(chǎn)生活水平發(fā)展的需要，有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經(jīng)濟條件下具備商品屬性的需要。國內(nèi)近幾年來已對建筑結構安全度的設置水準組織過幾次討論，在如何調(diào)整的問題上存在較大的意見分歧，這次科技論壇上同樣反映了這些不同的見解：

1）認為我國現(xiàn)行規(guī)范的安全設置水準是足夠的，并已為長期實踐所證明，而國外就沒有這種經(jīng)驗。我國取得的這一成功經(jīng)驗決不能輕易丟掉，在安全度上不能跟著英美的高標準走；安全度高了是浪費，除個別需調(diào)整外，總體上不必變動。

2）認為我國規(guī)范的安全度設置水準盡管不高，但在全面遵守標準規(guī)范有關規(guī)定，即在正常設計、正常施工和正常使用的“三正?！睏l件下，據(jù)此建成的上百億平米的建筑物絕大多數(shù)至今仍在安全使用，表明這些規(guī)范規(guī)定的水準仍然適用；但是理想的“三正?！焙茈y做到，同時為了縮小與先進國際標準的差距以及鑒于可持續(xù)發(fā)展和提高耐久性的需要，在物質供應條件業(yè)已改善的市場經(jīng)濟條件下，結構的安全設置水準應適當提高。這種提高只能適度，因為我國目前尚屬發(fā)展中國家。

3）認為我國規(guī)范的安全設置水準應該大體與國際水準接近，需要大幅度提高。這是由于隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和生活水平不斷提高，土建工程特別是重大基礎設施工程出現(xiàn)事故所造成的風險損失后果將愈益嚴重，而為了提高工程安全程度所需要的經(jīng)費投入在整個工程（特別是建筑工程）造價中所占的比重現(xiàn)在已愈來愈低，材料供應也十分充裕。過去的低安全水準只是適應了以往短缺型計劃經(jīng)濟年代的需要，但決不是沒有風險，如果規(guī)范的安全水準較高，曾經(jīng)發(fā)生過的有些安全事故本來是可以避免的，而規(guī)范的這一缺陷在一定程度上為“三正?！钡奶岱ㄋ谏w。在建的工程要為將來的現(xiàn)代化社會服務，安全性上一定要有高標準。低的安全質量標準在參與將來的國際競爭中也難以被承認，即使結構設計的安全設置水準能夠提高到與發(fā)達國家一樣，由于我們的施工質量總體較差，結構的安全性依然會有差距。

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3、結構設計規(guī)范的概率可靠度設計方法

自1984年國家建委和國家建設部頒布了建筑結構設計統(tǒng)一標準以來，我國的建筑結構設計規(guī)范已從80年代末期起拋棄了傳統(tǒng)的多安全系數(shù)設計方法，從而統(tǒng)一采用以概率理論為基礎的可靠度設計方法；其它的工程部門如公路、鐵路、港口、水利的結構設計規(guī)范也正在或計劃作這樣的轉變。我國規(guī)范的可靠度設計方法是參考國際上的相應標準ISO2394并經(jīng)過國內(nèi)科技人員努力后得以實施的。將可靠度設計方法用于結構設計規(guī)范，在國際學術界內(nèi)通常被看成是一種發(fā)展趨勢，但在工程內(nèi)界則存在不同看法。盡管有了ISO2394，國外卻鮮有重要或著名的結構設計規(guī)范已直接采用了可靠度設計方法，至今仍采用多安全系數(shù)設計方法或稱荷載抗力系數(shù)法。在我國，對于建筑結構設計規(guī)范中的可靠度設計方法以及企圖將我國各個行業(yè)的各種結構設計規(guī)范都用可靠度方法統(tǒng)一起來的做法，雖然工程設計界頗有微詞，但學術界持贊成和肯定者是主流，不過仍不時有人對可靠度方法用于設計規(guī)范的適用性提出質疑。這次科技論壇上則較為集中地反映了對規(guī)范可靠度方法的意見分歧。

對我國規(guī)范的可靠度設計方法持肯定意見的專家認為這是重大的科技進步，可靠度方法對安全度的概率定義要比定值的安全系數(shù)更清晰、更科學、更合理，當然概率可靠度設計方法本身尚有不少缺陷，有待進一步修改完善。持相反意見的人則認為，結構設計規(guī)范所面向的是類型多樣的復雜群體，在安全度上需要考慮的不確定性與不確知性非常復雜，并不是“從統(tǒng)計數(shù)學觀點出發(fā)的概率定義”所能科學描述或處理；規(guī)范可靠度方法在我國十多年的實踐表明，它并沒有給結構設計的安全性帶來明顯實效，反而造成了安全概念上的某些混亂；對工程技術人員來說，結構的安全度用可靠指標和虛假的失效概率表達后變得更加不可揣摩和模糊不清，不如安全系數(shù)那樣從安全儲備出發(fā)的度量方法更為直觀和便于處理具體工程的安全問題；現(xiàn)行設計規(guī)范中的可靠度方法很不成熟，存在不少根本缺陷；他們認為半概率的多安全系數(shù)方法更適用于規(guī)范，也不排斥可靠度分析的結果可以作為一種參考，在綜合判斷安全系數(shù)的合理取值時予以考慮。

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二、土建結構工程的耐久性

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土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結構保持正常功能的能力，這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性，而且更多地體現(xiàn)在適用性上。

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1、土建結構工程的耐久性現(xiàn)狀

大多數(shù)土建結構由混凝土建造?；炷两Y構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題，并非我國所特有，但是至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。

長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期，發(fā)達國家才逐漸發(fā)現(xiàn)原先建成的基礎設施工程在一些環(huán)境下出現(xiàn)過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二、三十年甚至在更短的時期內(nèi)就出現(xiàn)劣化；據(jù)1998年美國土木工程學會的一份材料估計，他們需要有1.3萬億美元來處理美國國內(nèi)基礎設施工程存在的問題，僅修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美無，而現(xiàn)在聯(lián)邦政府每年為此的撥款只有50～60億美元。另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占這一環(huán)境下橋梁的1/4。發(fā)達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經(jīng)費并積極采取應對措施，如加拿大安大略省的公路橋梁為對付除冰鹽侵蝕及凍融損害，鋼筋的混凝土保護層最小厚度從50年代的2.5cm逐漸增加到4cm、6cm直到80年代后的7cm，而混凝土強度的最低等級也從50年代的C25增到后來的C40，橋面板混凝土從不要求外加引氣劑、不設防水層到必須引氣以及需要設置高級防水膠膜并引入環(huán)氧涂膜鋼筋。而我國遭受鹽凍侵蝕地區(qū)的公路橋梁在耐久性設計方面至今仍無明確要求，對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25，與上面提到的加拿大50年代水準一致。國內(nèi)按這種標準設計的一座大橋，建成后僅8年，由于鹽凍侵蝕，現(xiàn)已不得不部分拆除重建。

我國建設部于80年代的一項調(diào)查表明，國內(nèi)大多數(shù)工業(yè)建筑物在使用25～30年后即需大修，處于嚴酷環(huán)境下的建筑物使用壽命僅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環(huán)境相對較好，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有30～40年。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重，由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂。海港碼頭一般使用十年左右就因混凝土順筋開裂和剝落，需要大修。京津地區(qū)的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十幾年后就出現(xiàn)問題，有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區(qū)一條高等級公路只經(jīng)過一個冬天就大面積剝蝕。我國鐵路隧道用低強度的C15混凝土作襯砌材料，密實度和抗?jié)B性差，不耐地下水與機車廢氣侵蝕，開裂與滲漏嚴重；對幾個路局所轄的隧道進行抽樣調(diào)查表明，漏水的占50.4%，其中1/3滲漏嚴重，并導致鋼軌等配件銹蝕以及電力牽引地段漏電，影響正常運行，而1999年頒布的鐵路隧道設計規(guī)范仍未能對隧道的耐久性問題采取適當?shù)膶Σ?，如適當提高混凝土的最低強度等級和在混凝土中摻入化學纖維等。

耐久性問題的嚴重性和迫切性在于我們許多正在建設的工程仍未吸取國際和國內(nèi)的大量慘痛教訓，還沿著老路重蹈覆轍。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。甚至大型工程如2000年投入運行的珠海蓮花跨海大橋，其主體結構在浪濺區(qū)仍采用不耐海水干濕交替侵蝕的C30混凝土與3～4cm厚的保護層厚度。

有專家估計，我國“大干”基礎設施工程建設的還可延續(xù)20年，由于忽視耐久性，迎接我們的還會有“大修”20年的，這個可能不用很久就將到來，其耗費將倍增于當初這些工程施工建設時的投資。

使混凝土結構的耐久性問題進一步加劇的原因有：

1)由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準，導致水泥工業(yè)對水泥強度的不適當追求，使水泥細度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規(guī)定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規(guī)定的最高值，如果強度超過了也被認為不合格，這種要求還有利于水泥產(chǎn)品質量的均勻性。

2)工程施工單位不適當?shù)丶涌焓┕みM度，尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養(yǎng)護期加以保證，早產(chǎn)有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內(nèi)媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規(guī)定施工期的在國外要被罰款，因為意味著工程質量有遭到損害的可能。

3)環(huán)境的不斷惡化，如廢氣、酸雨，我國的酸雨面積已超過國土的30%。

當前迫切需要進行的工作是盡快編制橋梁、隧道、港工等基礎設施工程耐久性設計的技術條例，修訂補充現(xiàn)行規(guī)范中對結構耐久性的要求。首先需要明確的是各種基礎設施工程的設計工作壽命，在重要工程的設計文件中必須有使用壽命的要求和論證。當前在建的眾多工程在耐久性上之所以仍然沿著重蹈覆轍的道路走，很重要的一個原因是工程設計施工技術人員在耐久性上沒有可資遵循的新依據(jù)。更為嚴重的是現(xiàn)行規(guī)范中的有些條文，本身就對耐久性有害。為了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、礦渣等礦物摻合料是重要的技術手段，國外有的規(guī)范甚至規(guī)定在橋梁等混凝土結構中必須加入粉煤灰等摻合料，而我國的鐵路混凝土橋隧施工規(guī)范仍在明文禁止使用。此外，工程技術界還存在長期形成的一些過時的看法，對改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顧慮會影響混凝土強度而不愿使用引氣劑，而引氣本應作為改善混凝土耐久性和工作性的常規(guī)手段；又如，希望加大水泥用量來保證混凝土強度，而盡可能低的水泥用量本應是提高混凝土抗裂和耐久性能的重要途徑。

在修訂規(guī)范的耐久性要求上，交通部于2001年頒布的港工混凝土結構防腐蝕技術規(guī)范已為其它土建工程行業(yè)起到較好的示范作用。我們一方面要參照國內(nèi)外已有的資料和經(jīng)驗，盡快編寫出相應的設計施工技術文件以應急需，另一方面則要安排系統(tǒng)的研究項目，加大耐久性研究工作的支持力度；混凝土結構的耐久性是當前國際上結構工程學科最為重要的前沿研究領域之一，而我國在這一方面相當落后?；炷恋哪途眯匝芯侩x不開原材料和環(huán)境等特定條件，需要考慮本國的特點，是不能完全依賴國外研究成果的。

重視混凝土結構的耐久性也是可持續(xù)發(fā)展的需要。生產(chǎn)混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，水泥生產(chǎn)排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/5～1/6，而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現(xiàn)在每年生產(chǎn)5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節(jié)約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業(yè)廢料)用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環(huán)境保護的需要。國際上對橋梁、隧道等土木工程的設計工作壽命多為100年，有的如英國為120年?？紤]到耐久性不足所造成的巨大經(jīng)濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環(huán)境中的橋梁至少應有150年。

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2．土建結構工程使用階段的正常檢測與維護

結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環(huán)境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規(guī)范與施工規(guī)范，但沒有如何使用的規(guī)范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜賓的南門大橋發(fā)生橋面坍落事故，就是因為橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發(fā)生銹蝕，如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強制規(guī)定必須定期檢測；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對較差，質量控制與質量保證制度不夠健全，規(guī)范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量，雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規(guī)定，但是這種要求執(zhí)行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度，還應以預防為主，通過例行檢測及時發(fā)現(xiàn)問題。

現(xiàn)在國內(nèi)有大量土建工程因步入老化期需要診治，也有大量已建的違章工程需要評估，更有許多工程發(fā)生病害需要診斷和加固，各地已涌現(xiàn)了不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍，并有蓬勃發(fā)展成為一種新興行業(yè)的趨勢。出現(xiàn)問題和病害以后再來治理固然重要，但是我們應該更加強調(diào)預防。對于在役土建工程的檢測和評估，要建立相應的法規(guī)和標準，要有從業(yè)人員的注冊和從業(yè)機構的資質認證制度，在管理體制上予以規(guī)范。

從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看，需要有工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出，很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用，不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能，而且經(jīng)濟上算總賬會很不合算。在發(fā)達國家，由于新建工程少，用于維修的費用往往更為主要，英國1978年的土建維修費上升到1965年的3.7倍，1980年的維修費占當年土建費用總支出的2/3。我國雖是發(fā)展中國家，現(xiàn)在正大興土木，可是過去建成的大量工程已經(jīng)或過早老化。國內(nèi)40％公路橋梁的橋齡已大于25年，加上進入90年代以后交通量猛增，超載嚴重，以往的設計標準又低，路、橋的維修問題十分突出。由于養(yǎng)護維修費用得不到保證，造成工程安全隱患并在以后需要支出更多的大修費用。在土建工程的投資上，希望有關部門能加大已建工程維修的費用。

為加速路橋等公共工程建設，國家現(xiàn)在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經(jīng)營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規(guī)，就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經(jīng)營時的良好功能，對于設計工作壽命為100年的橋梁，至少還可正常使用70年，而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊的工程。

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三、技術規(guī)范的作用與管理

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這次科技論壇對于土建結構工程技術規(guī)范的定位、作用與管理也進行了討論并提出了一些看法。

長期以來，受計劃經(jīng)濟體制的影響，我們往往視技術規(guī)范為法，將規(guī)范的具體規(guī)定和要求等同于法律條文來對待。技術規(guī)范或規(guī)程，與各種技術條例、技術要求、工法、指南等技術文件一樣都是技術標準，本身不具有法律作用，只當工程各方（業(yè)主、設計、施工企業(yè)）認同作為設計與施工的依據(jù)并在契約的基礎上，才能作為法律仲裁的依據(jù)。將技術問題法制化并強制執(zhí)行，不利于技術進步和創(chuàng)造性的發(fā)揮，反而容易成為推卸責任的借口。當然，政府部門從國家和公眾的整體利益出發(fā)，需要在安全、環(huán)保等重大原則上對土建工程的設計施工提出必須滿足的最低要求并制定相應的法規(guī)，但法規(guī)一般并不需要提供如何達到這些要求的具體技術途徑和方法，后者是技術標準的任務。政府也可以原則認可或批準某些重要的技術規(guī)范或其中某些內(nèi)容使用。

土建工程有著強烈的個性，需要工程技術人員針對具體特點去解決設計與施工問題。所以規(guī)范作為技術標準宜強調(diào)其指導性而不是強制性。如果規(guī)范條文看作為一般意義上的法律條文，就有可能束縛設計施工人員的主動創(chuàng)造性并阻礙新技術的應用。。我國土建工程在結構設計上與國外相比的最大差距就在于方案與技術上的創(chuàng)新，這與以往過分強調(diào)規(guī)范的法律地位從而形成所謂“結構設計就是規(guī)范加計算”的傾向不無關聯(lián)。我國的技術規(guī)范在編寫風格上也有模仿法律的傾向，極少提及使用者需要注意規(guī)范可能存在的某些不足之處或允許并鼓勵使用者在某些問題上可以另辟蹊徑。如果在設計施工中要取代規(guī)范中已經(jīng)落后過時甚至有害的技術規(guī)定，則無異于違法行為。相反，只要墨守規(guī)范，即使出了事故，就可不負法律責任。這樣就在客觀上降低了對工程技術人員的業(yè)務技能要求與職責要求，不利于提高我國建筑企業(yè)和從業(yè)人員的素質以及參與今后的國際競爭。為了消除這些負面影響并杜絕鉆規(guī)范條文的空子進行偷工減料，應有必要建立這樣的共識并作出規(guī)定，即遵守了規(guī)范條文并不意味著就可免除法律責任。國外有些規(guī)范就是這樣規(guī)定的。

企圖不斷加強技術規(guī)范的強制性來解決屢禁不止的工程事故，不是解決問題的有效途徑?，F(xiàn)在，有關主管部門將建筑結構設計規(guī)范中的部分條文抽出來，明確列為強制性條文，同時規(guī)定各個設計單位完成的設計，須通過有關部門或其授權委任的其他企事業(yè)設計單位的審查，而審查的主要內(nèi)容就在于對照規(guī)范強制性條文的要求，其任務已類似于執(zhí)法；這種做法是否明智似可商榷。我國土建工程事故頻繁的原因，主要在于管理不善，特別是管理環(huán)節(jié)上的腐?。黄浯问鞘┕げ僮魅藛T素質低，又難以短期解決；過分強調(diào)規(guī)范的地位與作用，未能建立與規(guī)范配套的完整標準體系，比如缺乏指南、工法等更為詳盡具體的技術文件，可以用來指導和規(guī)范設計與施工的各個具體環(huán)節(jié)，也有一定的關系。從設計角度看，出現(xiàn)事故主要不是由于沒有按照規(guī)范強制性條文的規(guī)定，而是方案性的錯誤或忽略主要的設計條件；也有一些工程則因過去的設計標準過低，耐久性不足，在使用過程中又缺乏應有的例行檢測而導致失效。其實，要做到設計規(guī)范強制條文的要求最為容易，為此請專業(yè)人士審查似無必要。重要的工程設計應規(guī)定請專業(yè)單位全面審核，其要點也應在結構方案、構造方法與計算分析的原則上。從結構設計的國家規(guī)范中抽出的強制性條文不免支離破碎，個別條文的規(guī)定也不一定適合某些地區(qū)和某些工程的具體特點，反而造成麻煩。

我國幅員廣闊，各地經(jīng)濟發(fā)展很不平衡，技術力量懸殊，環(huán)境條件各異，客觀上要求規(guī)范能給設計人員更多靈活性，少一些強制性，這樣才能更好地在規(guī)范的指導下，根據(jù)工程的特點和具體條件去解決問題。總之，在規(guī)范標準上，要擺脫計劃經(jīng)濟年代遺留下來的過分強求統(tǒng)一、較少考慮個性和缺乏實事求是靈活性的傾向。要提倡和鼓勵各省市編制地方性規(guī)范，在工程的安全性和耐久性標準上，可有不同的設置水準。比如上海、北京、廣州這些大城市應該高些，在抗震防災要求上，更應區(qū)別對待。全國性的規(guī)范訂得愈詳細，其適用性可能變得愈差，造成的混亂也可能愈多；特別象巖土工程那樣的規(guī)范更是如此。

技術標準中的強制性越多，也意味著政府有關部門在具體技術問題上需要承擔的責任越重，而這些本來不該是政府部門的職責。規(guī)范中的要求是最低要求，在安全設置水準上，政府需要干預的也應是保證公眾安全的最低要求。對于土建結構的抗震設計，政府有關部門至今仍規(guī)定任何部門和個人不得隨意提高抗震的設防標準(建抗586號文件)。事實上，如將商品房的抗震設防烈度提高1度，抗震能力可提高約1倍，而增加的房屋造價相當有限，在眾多城市中可能僅及居民用于室內(nèi)裝修費用的幾分之一。政府的這一規(guī)定無異于限制居民只能購置抗震安全質量標準最低的房屋，如果發(fā)生地震造成損害，有關部門如何解釋？

規(guī)范等技術標準的管理體制亟待改善。建國以來，由政府部門負責統(tǒng)管并指定有關企事業(yè)單位分別承擔每本規(guī)范編寫和修訂工作的做法已越來越不能適應當前的形勢，有些在經(jīng)費和人力上得不到保證，平時基本上沒有專門人員去搜集了解規(guī)范使用中的問題并及時修改補充規(guī)范條文；面對新的結構型式、新的材料和新的工藝，規(guī)范的過時條文不但成為推廣新技術的阻力，而且有被誤用或盲目套用而造成工程質量安全事故。

發(fā)達國家有關土建結構工程的規(guī)范及與之配套的各類技術標準多由行業(yè)協(xié)會或專業(yè)學會編制及管理，規(guī)范的翻新周期短，不象我們要長達10年以上。我國的學會與協(xié)會重復設置，分工不明，并且至今還依附于某一政府部門，基本上只起到政府職能部門非官方代言人的作用，距離獨立和富有活力的健全機構還差的很遠，如何發(fā)揮這些機構在技術標準編寫和管理中的作用也是值得探討的一個問題。建議隨著改革的深入，整頓合并有關的學會、協(xié)會，加強其職能，并逐漸成為技術標準編制管理的主體。



四、準備提交政府有關部門考慮的建議



為了改善我國土建結構工程的安全性與耐久性，這次論壇中提出了以下建議供政府有關部門考慮，：

1、橋梁、隧道、道路、港口等基礎設施工程的混凝土結構耐久性，已是當前亟待采取措施應對的重大問題。否則，一些工程的正常使用功能和安全性將得不到有效保證，我國的現(xiàn)代化建設和國民經(jīng)濟會蒙受巨大損失，并將給生產(chǎn)和公眾生活帶來長期困擾。

建議國家建設部、交通部、鐵道部主管土建工程設計標準的部門，能對工程的耐久性要求作重點審查，明確土建工程的設計應有最低使用壽命的要求，重要工程的設計文件中應有正常使用壽命和耐久性設計的獨立章節(jié)與論證；

建議國家自然科學基金委員會能在今后一段時期內(nèi)對混凝土工程耐久性的基礎理論研究給予重點支持；

建議國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局為在近期內(nèi)編訂有關法規(guī)標準給以立項資助；

建議中國工程院土木水利建筑學部在其咨詢研究項目中，聯(lián)絡國內(nèi)有關專家，促進土建結構耐久性設計指導性技術條例的編制。



2、土建工程使用過程中的安全性，應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程，我國尚無必須進行安全檢測的法規(guī)。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向，不利于工程壽命和投資效益。

建議對橋、隧等重要公共基礎設施和公共建筑物，在其使用期內(nèi)實施強制性的定期安全檢測。為此，需要制定法規(guī)，編制相應的技術標準；對于土建結構工程的檢測與評估，需要建立從業(yè)人員的注冊制度和從業(yè)機構的資質認證與監(jiān)管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業(yè)。

建議政府有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上，根據(jù)需要，加大工程維修費的比例。



3、完善技術標準體系與管理體制，發(fā)揮學會、協(xié)會在技術標準編制、修訂和管理中的作用；逐步淡化技術規(guī)范條文的強制性質；鼓勵編制地方性規(guī)范(標準)和企業(yè)標準，適應不同地區(qū)在環(huán)境地質和經(jīng)濟、技術水平上的差異，并鼓勵科技創(chuàng)新和技術進步。

第5篇：土建結構設計論文范文

摘要:建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例，結構設計優(yōu)化技術的應用可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經(jīng)濟、適用、合理”的設計原則，精心設計，應用現(xiàn)代化科技手段，選擇合理的建筑結構設計方案，實現(xiàn)降低建筑工程造價并取得最大經(jīng)濟效益的目的。

1建筑結構設計優(yōu)化方法的應用及實踐價值

1.1 結構設計優(yōu)化方法的應用結構設計優(yōu)化方法和技術的應用具體體現(xiàn)在房屋工程結構總體的優(yōu)化設計和房屋工程分部結構的優(yōu)化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優(yōu)化設計包括:基礎結構方案的優(yōu)化設計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設計、圍護結構方案的優(yōu)化設計和結構細部設計的優(yōu)化設計。對以上幾個方面的優(yōu)化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，并應在滿足設計規(guī)范和使用要求的前提下，結合具體工程的實際情況，圍繞其綜合經(jīng)濟效益的目標進行結構優(yōu)化設計。

1.2 結構設計優(yōu)化方法的實踐價值筆者認為，在滿足建筑結構長遠效益的前提下，應盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度和合理性。與傳統(tǒng)設計相比，采用設計優(yōu)化技術可以使建筑工程造價降低5%～30%。優(yōu)化技術的實現(xiàn)，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結構內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。同時，它還可為建筑整體性方案設計進行合理的決策，優(yōu)化技術是實現(xiàn)建筑設計的“適用、安全和經(jīng)濟”目標的有效途徑。

2民用建筑結構設計與經(jīng)濟性的關系

2.1 結構設計與用地的關系多層或高層住宅建筑中，總建筑面積是各層建筑面積的總和，層數(shù)越多，單位建筑面積所分攤的房屋占地面積就越少。但隨著建筑層數(shù)的增加，房屋的總高度也增加，房屋之間的間距也必須增大。因此，用地的節(jié)約量并不隨建筑層數(shù)的增加而按同一比例遞增。

2.2 結構設計與造價的關系建筑層數(shù)對單位建筑面積造價有直接影響，但影響程度對各分部結構卻是不同的。屋蓋部分，不管層數(shù)多少，都共用一個屋蓋，并不因層數(shù)增加而使屋蓋的投資增加。因此，屋蓋部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而明顯下降?；A部分，各層共用基礎，隨著層數(shù)增加，基礎結構的荷載加大，必須加大基礎的承載力，雖然基礎部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而有所降低，但不如屋蓋那樣顯著。承重結構，如墻、柱、梁等，隨層數(shù)增加而要增強承載能力和抗震能力，這些分部結構的單位建筑造價將有所提高。

2.3 高層住宅結構設計與經(jīng)濟性的關系住宅的層高直接影響住宅的造價，因為層高增加，墻體面積和柱體積增加，并增加結構的自重，會增加基礎和柱的承載力，并使水衛(wèi)和電氣的管線加長。降低層高，可節(jié)省材料、節(jié)約能源，有利于抗震，節(jié)省造價。同時，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節(jié)約用地的效果。

在相同建筑面積時，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長系數(shù)越小，外墻砌體、基礎、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價會降低。考慮到住宅的使用功能和方便性，通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。

3結構設計優(yōu)化技術在建筑結構設計中的應用

3.1 直覺優(yōu)化(概念設計優(yōu)化)技術與建筑結構設計對于同一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計;確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的:建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規(guī)律指導下，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。

3.2 概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或將破壞程度降至最低。因此，分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產(chǎn)生不利影響的重要手段;延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發(fā)生脆性破壞;多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。

4結語

建筑是凝固的藝術，建筑師總是希望通過建筑物表達自己的設計意圖，力求藝術性和實用性的完美結合。結構師在保證安全性的前提下，當然應該敢于挑戰(zhàn)新的結構形式，使建筑師的意圖得以實現(xiàn)。在建筑結構設計的過程中，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規(guī)則，對稱，盡量縮小質量中心和剛度中心的差異;使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉效應。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構件上下貫通;能不使用轉換層的就應避免使用，以減小結構分析和設計上的困難，另外也不經(jīng)濟，還容易造成應力集中;豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會出現(xiàn)嚴重的應力集中現(xiàn)象，這對結構抵抗水平動力荷載是十分不利的。

參考文獻:

[1]張炳華.土建結構優(yōu)化設計[M].上海:同濟大學出版社，2008:34-36.

[2]汪樹玉.結構優(yōu)化設計的現(xiàn)狀與進展[J].基建優(yōu)化，2007:12-13.

[3]王光遠.工程結構與系統(tǒng)抗震優(yōu)化設計的實用方法[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007:35-37.

第6篇：土建結構設計論文范文

［論文摘要］文章分析高層建筑結構的六個特點，并介紹目前國內(nèi)高層建筑的四大結構體系：框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構。

我國改革開放以來，建筑業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，近十幾年我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層，高325米；廣州中天廣場80層，高322米；上海金茂大廈88層，高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓：地王國際商會中心即地王大廈共54層，高206.3米。隨著城市化進程加速發(fā)展，全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn)，作為土建工作設計人員，必須充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系，只有這樣才能使設計達到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質量的基本原則。

一、高層建筑結構設計的特點

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：

（一）水平力是設計主要因素

在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

（二）側移成為控指標

與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。

另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現(xiàn)、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產(chǎn)生的側移被控制在某一限度之內(nèi)，否則會產(chǎn)生以下情況：

1.因側移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時，將會導致房屋側塌。

2.使居住人員感到不適或驚慌。

3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。

4.使主體結構構件出現(xiàn)大裂縫，甚至損壞。

（三）抗震設計要求更高

有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。

（四）減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要

高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。

地震效應與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結構上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。

（五）軸向變形不容忽視

采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁中間支座沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。

（六）概念設計與理論計算同樣重要

抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的，盡管分析手段不斷提高，分析的原則不斷完善，但由于地震作用的復雜性和不確定性，地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性，可能導致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多，尤其是當結構進入彈塑性階段之后，會出現(xiàn)構件局部開裂甚至破壞，這時結構已很難用常規(guī)的計算原理去進行分析。實踐表明，在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。

二、高層建筑的結構體系

（一）高層建筑結構設計原則

1.鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。

2.高層建筑結構設計應重視結構選型和構造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風性能好而經(jīng)濟合理的結構體系與平、立面布置方案，并注意加強構造連接。在抗震設計中，應保證結構整體抗震性能，使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。

（二）高層建筑結構體系及適用范圍

目前國內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有：框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。

1.框架結構體系?？蚣芙Y構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架，它是主要承重結構，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個空間結構體系，它是高層建筑中常用的結構形式之一。

框架結構體系優(yōu)點是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面也容易處理，結構自重輕，計算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價較低。

框架結構的缺點是：框架結構本身柔性較大，抗側力能力較差，在風荷載作用下會產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結構構件破壞比較嚴重。

框架結構的適用范圍：框架結構的合理層數(shù)一般是6到15層，最經(jīng)濟的層數(shù)是10層左右。由于框架結構能提供較大的建筑空間，平面布置靈活，可適合多種工藝與使用的要求，已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。

2.剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度，在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”，剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度，墻體同時也作為維護及房間分格構件。剪力墻結構中，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好，用鋼量省。歷史地震中，剪力墻結構表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微，在住宅和旅館客房中采用剪力墻結構可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點，而且可以使房間不露梁柱，整齊美觀。

剪力墻結構墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結構。

在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結構。

3.框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結構，這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度和較強的抗震能力，因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。

4.筒體結構體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長和抗震設防要求的提高，以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系，往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強梁的剛度，也可以形成空間整體受力的框筒，由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有：

（1）框架—筒體結構。中央布置剪力墻薄壁筒，由它受大部分水平力，周邊布置大柱距的普通框架，這種結構受力特點類似框架—剪力墻結構，目前南寧市的地王大廈也用這種結構。

（2）筒中筒結構。筒中筒結構由內(nèi)、外兩個筒體組合而成，內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒，外筒為密柱（通常柱距不大于3米）組成的框筒。由于外柱很密，梁剛度很大，門密洞口面積小（一般不大于墻體面積50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空間整體作用，類似一個多孔的豎向箱形梁，有很好的抗風和抗震性能。目前國內(nèi)最高的鋼筋混凝土結構如上海金茂大廈（88層、420.5米）、廣州中天廣場大廈（80層、320米）都是采用筒中筒結構。

（3）成束筒結構。在平面內(nèi)設置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結構多用于平面形狀復雜的建筑中。

（4）巨型結構體系。巨型結構是由若干個巨柱（通常由電梯井或大面積實體柱組成）以及巨梁（每隔幾層或十幾個樓層設一道，梁截面一般占一至二層樓高度）組成一級巨型框架，承受主要水平力和豎向荷載，其余的樓面梁、柱組成二級結構，它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結構上去。這種結構的二級結構梁柱截面較小，使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。

除以上介紹的幾種結構體系外，還有其他一些結構形式，也可應用，如薄殼、懸索、膜結構、網(wǎng)架等，不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結構。

［參考文獻］

［1］GB50011－2001建筑抗震設計規(guī)范.

［2］GB50010－2002混凝土結構設計規(guī)范.

第7篇：土建結構設計論文范文

關鍵詞：混凝土框架；連續(xù)性倒塌；拆除構件法；加固措施；數(shù)值模擬

中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：

1． 引言

結構的連續(xù)倒塌是由偶然荷載造成結構的局部破壞，進而引發(fā)連鎖反應導致破壞向結構的其它部分擴散，最終使結構主體喪失承載能力，造成大范圍坍塌。近年來，由于火災、地質災害、恐怖襲擊、燃氣爆炸等引發(fā)的連續(xù)倒塌正對人們的生命、財產(chǎn)安全造成巨大的威脅，并產(chǎn)生嚴重的社會影響。因而抗連續(xù)倒塌問題已日益受到公眾的關注和研究者的重視，并成為近年來結構領域的熱點問題。

國際上，對結構的連續(xù)倒塌問題已進行了四十多年的研究，從1968年英國Ronan Point公寓樓倒塌事件開始，此后的十余年中，出現(xiàn)了很多連續(xù)倒塌領域的權威論文。1995年美國的俄克拉荷馬市爆炸事件之后，很多工作者針對該事件中建筑物的破壞撰寫了一些關于倒塌破壞和連續(xù)性的調(diào)查研究論文。其中有很多文章指出了未來設計規(guī)范中需要考慮的設計推薦標準。自2001年美國9•11事件后，土木工程界對建筑結構連續(xù)倒塌的關注程度居于最高水平。[1]

目前，一些國外的規(guī)范中均有改善結構抗連續(xù)倒塌能力的相關規(guī)定。英國是最早對建筑結構進行抗連續(xù)倒塌設計的國家之一。為了防止結構發(fā)生連續(xù)倒塌，英國設計規(guī)范

BS8110[2]提出了三個準則:首先控制事件的發(fā)生，也就是消除或減少偶然事件的發(fā)生;其次保證結構具備一定的連續(xù)性和冗余度;此外對關鍵構件要明確考慮偶然作用的影響。歐洲的Eurocode1[3]規(guī)定，結構必須具有足夠的強度以抵御可預測或不可預測的意外荷載，規(guī)范中分兩個方面進行抗連續(xù)倒塌設計，一方面基于具體的意外事件，另一方面獨立于意外事件，該設計的目的在于控制意外事件造成的局部破壞。該規(guī)范采用了拉結強度法、拆除構件法和關鍵構件法三種方法。美國混凝土協(xié)會編制的ACI318-02中要求，構件的配筋和構件的連接構造應有效的保證結構構件之間的拉結連接，改善結構的整體性。美國公共事務管理局編制的《聯(lián)邦政府辦公樓以及大型現(xiàn)代建筑連續(xù)倒塌分析和設計指南》（GSA2003）[4]和美國國防部編制的《建筑抗連續(xù)倒塌設計》修訂版（DOD2009）[5]詳細的闡述了結構抗連續(xù)倒塌的設計方法及流程。而我國現(xiàn)行的規(guī)范中尚未規(guī)定詳細的抗連續(xù)倒塌設計方法。

建筑結構的抗連續(xù)倒塌研究的常用方法有數(shù)值模擬和試驗研究。湖南大學易偉建等對縮尺的四層鋼筋混凝土框架結構進行了連續(xù)倒塌破壞試驗，用于驗證數(shù)值模擬分析結果的可靠性[6]，因此數(shù)值模擬仍是研究結構抗連續(xù)倒塌的重要方法。美國波士頓東北大學的Sasani等人運用SAP2000預測分析了一棟10層鋼筋混凝土建筑在首層一根外柱爆炸后（突然拆除）和一棟6層鋼筋混凝土填充墻結構同時拆除兩根毗鄰外柱（一根為角柱）后結構的響應。與試驗數(shù)據(jù)的比較表明軟件在預測拆除柱上方節(jié)點的最終位移上非常精確[7]?，F(xiàn)有國外規(guī)范中提高結構的抗連續(xù)倒塌的設計方法主要可以歸納為四種：概念設計法、拉結強度法、拆除構件法和局部加強法。

本文參照DOD2009提供的設計流程，采用拆除構件法對一棟4層鋼筋混凝土結構進行了抗連續(xù)倒塌分析。

2． 美國關于建筑抗連續(xù)倒塌設計有關要求

在抗連續(xù)倒塌總向導中，GSA2003 要求鋼筋混凝土結構具有較好的多余約束性能、連接性能、延性和較強的抗反向荷載和抗剪切破壞能力。基于設計效率和實用性，GSA推薦設計過程中采用靜力線彈性計算方法。在對鋼筋混凝土結構的抗連續(xù)倒塌設計中， DOD2009采用多重荷載路徑設計方法，它要求“拿掉”一個豎向承力構件后的模型具有足夠的跨越能力，不允許任何構件發(fā)生完全失效破壞。

首先按照DOD2009規(guī)范施加荷載，荷載組合為

1.2DL+0.5LL+0.2WL （1）

其中DL為恒荷載；LL為活荷載；WL為風荷載。

線性靜力分析時，在拆除承重柱上部相鄰開間施加2（DL+0.5LL）的等效靜力荷載，其它部位施加（DL+0.5LL）的荷載。

構件的失效準則采用通用的性能指標DCR（Demand capacity Ratio）評估構件塑性能力的大小與分布，即

DCR=QUD/QCE

其中，QUD指按照線性靜力分析所得構件的作用力（彎矩、軸力、剪力或組合內(nèi)力），QCE指實際構件或節(jié)點所能承受的極限承載力（彎矩、軸力、剪力或組合內(nèi)力）。此時材料強度取其標準值并乘以1.25的增大系數(shù)。

根據(jù)DOD2009準則構件應滿足DCR≤1.0。如果一個構件的連接或者構件兩端的彎矩DCR值都超標，包括梁跨在內(nèi)，產(chǎn)生三鉸失效機制，也認為構件失效。經(jīng)過DCR判斷后如果有構件發(fā)生破壞，將破壞構件從原計算模型中去掉，形成新的計算模型，重新計算模型的DCR值，直到?jīng)]有新的破壞為止。然后將結構的破壞范圍與允許的破壞范圍進行比較，確定其是否滿足抗倒塌設計要求。

3． 我國現(xiàn)行規(guī)范的框架結構設計及連續(xù)倒塌設能力分析

3.1 模型的建立

本文建筑模型為4層鋼筋混凝土框架結構。按照我國現(xiàn)行混凝土結構設計規(guī)范[8]的設計要求，建立該建筑物的結構PKPM模型，并計算得到配筋結果，在此基礎上采用SAP2000軟件建立倒塌模型。

圖1 結構平面

建筑物各層層高3.9m，柱網(wǎng)布置如圖一所示?？蚣芙Y構梁、板、柱均為現(xiàn)澆，混凝土等級C30?？v向受力鋼筋選用HRB400，箍筋選用HPB235。建筑場地類別為Ⅰ類，設防烈度為8度。樓面恒荷載由樓板自重和樓面附加均布恒荷載組成，樓面恒荷載為3.5kN/m2，活荷載為2.0kN/m2，屋面恒荷載為5.0KN/m2活荷載為0.5KN/m2。首層和標準層除樓道外均布置隔墻，荷載為6KN/m，屋面女兒墻荷載為3KN/m?；撅L壓Wo=0.45 KN/m2。[9]對應的各層梁極限承載力見表1。

表1 梁的極限承載力

將按照PKPM軟件給出的配筋結果建立的框架模型作為原始結構，在SAP2000中建立分析模型。對該模型遵循DOD2009中的拆除構件法則，依次拆除某些豎向構件，并進行線性靜力分析。對照我國現(xiàn)行規(guī)范，評價該結構的抗連續(xù)倒塌能力。

3.2 抗連續(xù)倒塌分析

第8篇：土建結構設計論文范文

【關鍵詞】水利水電工程 水電施工機電安裝 安裝問題 問題分析 機電問題

中圖分類號： TV 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言。

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，水利水電工程作為經(jīng)濟發(fā)展的動力支柱，其建設規(guī)模和建設數(shù)量正在不斷擴大。相對于的在水利水電工程施工過程中，機電安裝工程也經(jīng)歷了從少到多，從慢到快，從小到大的發(fā)展過程。面臨越來越大的建設規(guī)模，單機容量日益增大，機組的數(shù)量也所有增加，這就對機電安裝提出了挑戰(zhàn)，增加了安裝的難度。目前，在水利水電施工中，機電安裝還存在許多啊問題，既影響了工程的質量，同時也影響了水利水電工程的經(jīng)濟效益。

二. 水利水電工程施工的特點。

1.施工過程受環(huán)境影響較大。

在水利水電工程施工過程中，經(jīng)常是在河流上進行，施工中受河流的地形、地質、氣象和水文都周邊環(huán)境的影響較大，在施工進度控制管理中，圍堰填筑、施工導流和基坑排水都是主要控制因素。

2.施工組織困難。

絕大多數(shù)的水利水電工程，都處于交通條件不是很發(fā)達的偏遠地區(qū)，在工程施工過程中，材料及機械設備的運輸難度加大，不僅僅是運輸成本有所增加，也增加了設備的運輸風險，加大了施工的組織管理難度。

3.環(huán)境苛刻，要求嚴格。

水利水電工程的建設規(guī)模都較大，施工涉及的工種較多，工程量巨大，施工的強度較高，周圍的環(huán)境干擾較為嚴重，施工過程中需要進行反復的論證和進行優(yōu)選，才能保證施工質量，而對工程的質量要求通常都較高。

4.施工過程中操作類型較多且復雜。

水利水電工程在施工過程中，需要進行隧洞開挖、石方爆破、高空作業(yè)和水下作業(yè)、水上作業(yè)等，作業(yè)類型較多，作業(yè)工序較為復雜，施工存在一定的難度。

三.水利水電工程施工中機電安裝工程的特點。

1.安裝工程組織難度大，技術要求高。

水利水電工程在安裝過程中，經(jīng)常涉及到大量的超級超限部件需要在施工工地上進行焊接、組裝，而對于水利水電工程的特殊性質來講，通常都不會存在較為平整的大片施工工地，機電設備安裝前組裝作業(yè)的基本要求很難滿足，同時由于場地的交叉使用和多臺安裝機組的平行流水作業(yè)，存在一定的矛盾和沖突，對土建施工造成影響，加大了安裝工程的組織和管理難度，相應的提高了安裝的技術要求。

2.安裝強度高，設備要求精度高。

在水利水電工程施工中，建設規(guī)模不斷擴大，需要安裝的機組臺數(shù)也逐漸增多，導致機組安裝強度越來越高。同時，水利水電工程的機電設備對安裝的精度要求較高，以水輪發(fā)電機組安裝為例，其安裝誤差范圍通常都是采用1/100mm來進行控制，部分工程中誤差要求甚至更小，這就要求具備高超的安裝技術，追求安裝“零”誤差。

3.安裝工藝復雜，交叉作業(yè)較多。

水利水電工程機電安裝時，受制于工程運輸條件的約束，許多發(fā)電機組的部件都無法在制造廠完成加工和組裝后，運輸?shù)焦さ剡M行安裝，而是需要將零散的部件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，在現(xiàn)場進行組裝，導致原本就不寬敞的施工工地上堆放了大量的待組裝零件，同施工現(xiàn)場其他工程施工造成作業(yè)交叉，加大了安裝的復雜程度，增加了安裝工作量。

四.水利水電工程施工中機電安裝容易出現(xiàn)的問題及防治措施。

1.安裝施工過程中容易出現(xiàn)的問題。

（1）設備的基礎尺寸、位置和標高出現(xiàn)偏差。

設備的基礎尺寸、位置和標高出現(xiàn)偏差，出現(xiàn)此類問題絕大多數(shù)原因都是由于施工圖紙標注的尺寸和機電安裝時的尺寸存在偏差導致的，例如在土建施工圖紙上所標注的機組標高和水利機械圖紙上所標注的標高不完全相同，在土建施工圖紙上未考慮墊鐵厚度因素，對設備進行繃重梁配筋布置時，就缺失對墊鐵高度的計算，導致在機組進行安裝就位時，無法按照設計的高程進行安裝，而只好采取去除基礎表面的混凝土，降低高度，或是放棄使用可以調(diào)節(jié)的墊鐵，來保證機組的安裝高程。

（2）安裝前預留的孔洞存在位置偏差和尺寸誤差。

機電設備安裝前，在進行基礎混凝土澆筑時，由于支撐模板的材質較差，導致在振搗時因為擠壓而使模板變形，從而導致混凝土凝結后，出現(xiàn)預留的孔洞位置和尺寸與設計的標準存在誤差，另外，土建工程施工時，對孔洞的定位時，參照的基準線不準確，也對導致孔洞的偏差。

（3）遺漏預留的電纜孔洞、電纜溝轉彎位置的空間不夠。

在泵站工程中，機電設備的結構較為復雜，電纜的數(shù)量較多且走向非常復雜，由于土建工程施工時，極容易遺漏預留的電纜孔洞，在進行電纜轉向操作時，沒有電纜轉向的空間，另外由于工程設計的原因，導致電纜轉彎半徑太小，無法滿足電纜轉向的要求。

2.防治質量問題的相關措施。

1.做好安裝工程施工前的準備工作。

在水利水電工程施工過程中，工程項目的施工圖設計階段時，要由具有機電安裝專業(yè)知識的設計人員對土建結構設計、機電安裝工程等提出自己的技術要求，如：穿墻管道預埋、電氣設備和線路的固定件預埋、主機組地腳螺栓的孔洞預留、電纜孔洞預留、通風設備構件預留等。要將核心的技術要求在土建結構圖上反映出來。在進行土建施工之前，土建施工技術人員要和機電安裝人員共同對土建工程和機電專業(yè)的施工圖紙進行審核，以避免后期施工出現(xiàn)差錯。這就要求機電安裝人員要有一定的土建相關知識，以看懂包括結構預留孔洞圖等土建施工的圖紙，要了解土建施工進度計劃和施工管控，同時也要求土建施工技術人員要熟悉機電安裝的施工圖紙。

2.提高機電安裝施工方案的合理性。

水利水電工程施工中，土建工程和機電安裝的施工方案存在一定的交叉，有時也存在一定的相互矛盾，相互受到影響。如土建工程施工過程中，澆筑混凝土和預埋的部件時，對預留的孔洞位置要確保準確，而在進行立模和振搗操作時，又容易造成預留的孔洞和預留位置發(fā)生偏差；在進行主機組安裝調(diào)試時，要求工作環(huán)境保持安靜和清潔，而施工現(xiàn)場往往存在室內(nèi)裝飾施工和工程的機械作業(yè)等交叉作業(yè)，這就要求要保證機電安裝施工方案要保持靈活性，要適合工程實際情況，在擬定方案時，要考慮其他因素的影響，注重各項因素的協(xié)調(diào)配合，這樣才能設計出合理的安裝施工方案。

3.做好交叉施工的配合。

水利水電工程施工時，機電安裝過程中交叉作業(yè)較多，不僅僅涉及到施工場地，甚至出現(xiàn)工序相互交叉，相互影響。為了提高機電設備的安裝水平，就有必要提高整體工程的施工質量，在保證施工安全的前提下，做好工程的配合和協(xié)調(diào)，共同做好工程施工。

五．結束語。

水利水電工程施工過程中，機電安裝時出現(xiàn)的問題較多，設備安裝單位要提前采取相關措施，做好質量事故的預防工作，通過加強施工管控，提高設備安裝質量，保障水利水電工程的安全性。

參考文獻：

[1] 王永剛 水利水電施工中機電安裝出現(xiàn)的問題及對策分析 [期刊論文] 《科技致富向導》 -2012年24期

[2]鄒偉清 淺議水利水電施工中的機電安裝問題 [期刊論文] 《科技致富向導》 -2011年21期

[3]陳華 水利水電施工中機電安裝出現(xiàn)的問題及對策 [期刊論文] 《科技信息》 -2011年3期

[4]黃小松 水電站機電安裝施工中存在的問題與策略探討 [期刊論文] 《商》 -2012年23期

[5]龍光森 闡述在水電施工中機電安裝的問題與對策 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2011年22期

第9篇：土建結構設計論文范文

關鍵詞：高空散裝；異形鋼管桁架；設計；施工

1.工程概況

本工程位于濟南市城東龍洞地區(qū)，規(guī)劃建設用地北臨經(jīng)十東路，南臨體育北路，西臨體育西路，東臨體育東路，游泳館為濟南奧體中心主體建筑之一，位于奧體中心東區(qū)中軸線北側，與中軸線南側的的網(wǎng)球中心相對，其東南側為體育館，均為大型體育建筑。本工程地下一層，標高-6.2000；地上三層，標高±0.000，5.400，7.700，局部四層，結構頂為30.000。

結構概況：游泳館鋼結構按建筑功能不同，采用不同的結構形式，

其中比賽大廳屋蓋采用平面管桁架結構，訓練廳屋蓋采用工字鋼梁結構，墻體鋼桁架采用柳葉形空間折板結構，上部鋼結構屋蓋由北向南漸低，鋼結構結構標高最高點為30m，最低點為20m。最大跨度90m。支承于下部砼結構框架柱、基礎或型鋼砼柱上。結構示意圖如下：

2.游泳館鋼結構體系設計分析

游泳館鋼結構體系按設計功能和布局位置，主要有三種型式：比賽大廳屋頂相貫節(jié)點平面鋼管桁架、訓練廳柱梁結構以及游泳館墻體（折板）柳葉形相貫節(jié)點鋼管桁架。

比賽大廳的鋼桁架為平面桁架，桁架的上弦桿規(guī)格為Ф377x12，下弦桿為Ф351x16，腹桿最大為Ф245x12，桁架最大跨度為90m，最小跨度為65m，最重的一榀桁架為跨度90m的桁架（1GJ-4），重約34t，位于大廳中部1-24軸線處，桁架自身截面高5.09m。

訓練廳為柱梁結構，鋼管柱型號為Ф508X16，屋面鋼梁規(guī)格為H1000X600X25X30，單榀長約24m，重約12t。

墻體采用折板柳葉形相貫節(jié)點鋼管桁架，是游泳館工程的重要特點。整個奧體中心一場三館貫徹了“東荷西柳”的設計風格，通過巧妙的結構設計，使得建筑效果栩栩如生，東面場館荷花造型、西面場館柳葉造型充分體現(xiàn)了山東濟南的地方特色，

上述獨具匠心的結構設計，給鋼結構施工提出了非常高的要求，墻體管桁架桿件數(shù)量多且復雜、定位精度要求嚴格，選擇正確的、合理的施工方法顯得極其關鍵。

3.鋼結構施工方法分析

3.1、比賽大廳桁架由于是較為常見的平面桁架，在工程初期曾考慮用分段吊裝的方案，但由于后來現(xiàn)場條件不具備，大型吊裝機械不能靠近，最終，該部位的鋼結構桁架采用了下部搭設條形承重架，利用塔吊進行配合高空散裝的方法進行安裝。

3.2、訓練廳鋼柱和鋼梁利用塔吊和拔桿相結合的方法安裝。

3.3、墻體桁架根據(jù)結構形式，一開始打算采用墻體單元（如上圖）地面整體拼裝再整體吊裝的方案，但由于現(xiàn)場場地實在太有限，且因墻體桁架結構形狀相對復雜，地面整體拼裝仍需要大量輔材胎架，且整拼以后吊裝定位難度更高，一旦積累誤差過多，返工量將相當大，綜合考慮這些因素，最后采用搭設操作腳手架分段分層、逐層高空散裝為主要安裝方法，這樣風險最小，特別是墻體桿件無論主桿件還是次桿件都可逐根進行全站儀測量定位安裝，尺寸控制相對更有把握。

4.實際施工時重點、難點討論

4.1比賽大廳屋面鋼管桁架結構施工時，大廳下部的土建結構已施工完畢，吊機無法進入比賽大廳內(nèi)部進行鋼桁架的吊裝，同時，在比賽大廳的1-E軸線外側的架空屋面及室外平臺也施工完畢，吊機無法靠近進行鋼桁架的安裝，因此比賽大廳屋面鋼管桁架的的安裝成為本工程的一個難點。

經(jīng)過仔細分析現(xiàn)場條件和結構特點，對比賽大廳鋼桁架采用了“條形腳手架高空散裝”的方法進行施工，條形腳手架為承重型腳手架，采用Ø48×3.5鋼管及扣件進行搭設，立桿間距為1.0m×1.2m，步高1.5m，并通過嚴格的計算，受力均能滿足施工要求。運用該方法的好處是：解決了大型吊機無法進到內(nèi)場進行桁架整榀吊裝的難題，同時，又避免了傳統(tǒng)的滿堂腳手架費用過大。條形承重腳手架顯得構造簡單清晰，使用功能明確，在實際施工過程中，將此種腳手架與塔吊結合，將桿件一根一根地吊到架子平臺上進行原位拼裝，使屋面鋼桁架的安裝過程容易控制，并充分利用塔吊的起重性能，先吊裝桁架下弦并逐根對接固定，再將架子延伸至桁架上弦桿高度，進行桁架上弦及腹桿的吊裝拼接，條形承重架兼顧了臨時支撐及操作平臺的雙重作用。條形架平面圖如下圖所示：

4.2本工程最難的就是墻體鋼結構（折板）柳葉形相貫節(jié)點鋼管桁架的安裝，一般情況下，會采用地面整個墻體單元拼裝，然后整體吊裝的施工方案。

在墻體鋼結構實際安裝時，受場地條件限制，給墻體鋼桁架進行整體單元拼裝的場地根本就沒有，現(xiàn)場的道路又非常狹窄，大型吊裝機械設備根本無法自由通行，這種情況下，如何安全地、高效地完成墻體鋼結構的安裝，成為本工程最大的重點與難點。

通過技術經(jīng)濟比較分析，結合比賽大廳條形承重架高空散裝的思路，仍利用高空散裝的理念，對墻體桁架采取了搭設操作腳手架，逐層搭設、逐層散裝的方法進行安裝，取得了較好的效果。

具體做法是：

在墻體桁架寬度范圍內(nèi)（寬約5米）搭設滿堂操作腳手架，而該架子又不是一次搭到頂，而是根據(jù)墻體鋼桁架的結構分段，共分為三層逐層搭設，因此，按深化設計分段，第一層架子先搭設好，將主鋼管柱與土建原有落點或埋件連接，全站儀定位進行桁架的主次桿件拼裝和焊接。在此過程中腳手架并不承受桁架自重。僅相當于一個操作架，墻體鋼結構的桿件數(shù)量又特別大，在測量定位過程中，墻體鋼結構的腹桿定位可依靠架子進行側向固定。第一層范圍內(nèi)的桁架包括主桿和腹桿拼焊好后，再依次進行第二層、第三層腳手架的搭設和墻體桁架的安裝。吊裝機械可根據(jù)現(xiàn)場實際情況，靈活選用塔吊或汽車吊進行吊裝。

利用此方法可分軸線、分層將搭架子與安裝桁架設為流水交替作業(yè)，更加能確保工期。安裝精度的控制雖有一定的難度，但相對整榀桁架吊裝定位來說，用全站儀進行桿件散件全程監(jiān)控測量，只要精確定位好墻體鋼桁架主桿，腹桿就相對容易。且在安全方面，架子與鋼結構桿件緊密相連，相互依附穿插，安裝過程當中的結構安全有保證。

如下圖所示：

通過以上方法的應用，順利完成了濟南奧體游泳館鋼結構的安裝工作。

5.結束語