结构设计毕业论文

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结构设计毕业论文:小高层建筑中短肢剪力墙结构设计浅析

【摘 要】小高层建筑在当前社会比较常见，其美观性比较强，符合现代都市人对建筑外形的要求。小高层建筑一般采用的是短肢剪力墙结构，在设计的过程中，一定要保证结构的稳定性，还要做好质量监管工作。本文对小高层建筑中短肢剪力墙结构的优化设计进行了分析，希望对建筑设计人员提供一定帮助，在今后的工作中，可以提高小高层建筑的质量，实现建筑行业的稳定发展。

【关键词】小高层建筑；短肢剪力墙；结构；设计

建筑行业发展比较快，这带动了我国国民经济的增长，随着人们生活水平的提高，对建筑的要求越来越高，建筑除了需要保证实用性，还要保证建筑的美观性，这样才能适应现代社会人们审美眼光的变化。我国人口基数比较大，近年来对建筑物的需求量比较大，为了提高土地资源的利用率，建筑设计逐渐向高层建筑类型转变，小高层建筑有着良好的发展趋势，可以改善我国土地资源紧缺的现状。在小高层建筑设计中，要注意短肢剪力墙结构的设计工作，要掌握设计的要点，这样才能促进小高层建筑的发展与应用。

1.短肢剪力墙概述

短肢剪力墙是一种特殊尺寸的墙体，其长度比较短，一般墙肢截面高度与厚度的比例为7：1左右，是一种特殊的剪力墙结构。短肢剪力墙有着较大的灵活性，其在应用的过程中，要保证短肢剪力墙具有较高的抗震性，这样才能保证建筑使用的安全性。在设计短肢剪力墙结构时，要注意其底部地震倾覆力矩的大小，在应用短肢剪力墙结构时，有时会出现剪力墙偏小的问题，这可能会影响建筑的抗震效果，会影响建筑的使用安全性，所以，施工人员一定要严格按照设计进行操作，保证剪力墙的尺寸符合要求。短肢剪力墙有着较多的优点，其在小高层建筑工程中应用比较多，而且发挥着重要的作用，在高层建筑中有着良好的应用前景，这主要是因为短肢剪力墙自重比较轻，可以减轻建筑的自重，短肢剪力墙还可以分担建筑结构的荷载重力，其墙肢比较短，所以在应用时有着较大的灵活性，可以适应建筑设计的变更。在建筑施工中，有时会遇到突发状况需要对设计进行调整，而应用短肢剪力墙结构，可以有效减少设计变更对建筑企业造成的经济损失。短肢剪力墙还具有良好的延展性，其高度以及宽度都可以根据设计要求进行延长。通过实践发现，应用短肢剪力墙，有效提高了建筑的抗震效果，建筑结构的稳定性得到了有效的保证。

2.短肢剪力墙结构体系的特点

将短肢剪力墙应用在小高层建筑工程中，还需要设置间隔墙，其可以保证短肢剪力墙结构的紧密性，可以优化短肢剪力墙的布置，还可以保证短肢剪力墙功能的正常发挥。在施工时，施工人员需要根据实际对剪力墙尺寸进行调整，还可以根据设计要求增减剪力墙的数量，保证短肢剪力墙位置布置的合理性。施工设计人员要灵活应用短肢剪力墙，还要保证施工人员操作的规范性，做好技术交底工作。短肢剪力墙在布置方面有着较大的灵活性，可以保证支撑作用的发挥，还可以保证建筑结构的稳定性。短肢剪力墙可以保证梁柱连接的可靠性，可以提高建筑的美观性，由于短肢剪力墙尺寸比较小，所以具有隐蔽性，有利于提高建筑外观形象。在应用短肢剪力墙时，一定要保证结构的刚度，使其具有较强的支撑作用，从而在地震力的影响下，结构不会出现严重的变形问题。

3.结构设计

（1）短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪刀墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度，考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。如果设计人员没有考虑薄壁杆件理论对剪切变形的影响，当结构布置复杂时，可能会出现变形不协调问题。

（2）对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯闻、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。

4.结构布置中需注意的问题

（1）施工人员在对短肢剪力墙进行布置的过程中。必须保证其均匀性与完整性。并且要将墙的轴向应力控制在合理的范围内。如果是对短肢剪力墙进行竖向布置。墙肢上部分与下部分应该保持一致。一旦发现洞口出现错位情况，就要及时对其调整。

（2）短肢剪力墙结构应该与两侧的梁紧密的连接在一起，使其形成一个竖向平面。与此同时，施工人员还要在短肢剪力墙结构的一侧加置翼缘，这样做的主要目的是为了防止短肢剪力墙出现一字形的情况。

（3）短肢剪力墙应设计成强墙柱弱连梁的体系。所谓强墙柱，是指墙柱可采用强度等级高的混凝土，加强墙柱配筋：尽可能减少连梁高度，使分配的地震力不至于太大，也使短肢剪力墙体系计算更合理。

5.短肢剪力墙结构的构造要求

短肢剪力墙结构的构造要求同一般剪力墙结构。目前我国各设计院在短肢剪力墙的结构设计中，剪力墙端部暗柱的设置有两种形式：一种是端部做暗柱，设置剪力墙水平和竖向分布筋，适于肢长较长的短肢剪力墙；另一种有点类似异形柱的配筋方法，以腹部均匀配筋，腹部钢筋面积根据电算时人为设置竖向分布筋的配筋率来计算，电算出的暗柱钢筋面积放在端部，适于肢长较短的短肢剪力墙，且配筋形式较简化，利于工程施工。

6.结语

本文对小高层建筑中短肢剪力墙结构的设计工作进行了介绍，提出了当前设计中存在的问题，还提出了优化设计的措施，有助于实现小高层建筑短肢剪力墙结构设计方案的不断完善。短肢剪力墙有着较多的优点，其可以减轻建筑的自重，还可以提高建筑的抗震性，在优化设计的过程中，一定要保证短肢剪力墙的强度以及抗震效果。短肢剪力墙由于墙肢比较多，而延展性比较强，所以可以灵活改变其大小，可以根据设计要求，对短肢剪力墙的尺寸进行调整，这有效降低了设计变更对建筑企业造成的损失。 

结构设计毕业论文:并购重组中交易结构设计研究

摘 要：丽鹏股份是国内最大的铝板复合型防伪印刷和防伪瓶盖生产企业，产销规模已连续十年占据同行业第一的位置。受国内外复杂多变的经济环境影响，酒类行业进入了深度的调整期和转折期，企业利润空间受到挤压。为寻求新的利润增长点，丽鹏股份实施了对华宇园林的跨行业并购重组。此次并购交易结构设计有诸多创新值得借鉴，有效解决了并购两个不同行业企业融合问题。

关键词：并购；交易结构；设计

纵观中西企业发展史，每一个大型企业的成长都离不开并购。美国经济学家、诺贝尔经济学奖得主乔治・斯蒂格勒对此有过精辟描述：“没有一个大公司不是通过某种程度、某种方式的兼并而成长起来。”而交易结构设计作为并购的核心环节，对并购活动的影响不仅在于达成并购交易，更重要的是为并购后的企业整合创造有利条件，使并购双方实现共赢。本文通过对丽鹏股份并购华宇园林的案例分析，研究其在并购过程中的交易结构设计创新方式。

一、并购背景分析

1.收购方概况

山东丽鹏股份有限公司创建于1995年，于2010年3月在深圳证券交易所上市，证券代码为：002347，证券简称：丽鹏股份。公司注册资本1.06亿元，主导产品为防伪瓶盖和复合型防伪印刷铝板，是亚洲最大的防伪瓶盖生产基地、最大的复合型防伪印刷铝板集散地、最大的铝板复合型防伪印刷基地。

资料来源：丽鹏股份年报。

2013年受宏观经济运行低迷、行业政策多变等预期等因素影响，酒类行业进入深度调整期，行业增速放缓、盈利空间收窄。丽鹏股2013年净利润同比下降了8.11%。为应对酒类行业持续低迷对公司盈利能力带来的影响，丽鹏股份必须进行产业结构调整，寻求新的利润增长点。

2.被收购方概况

重庆华宇园林股份有限公司创建于2001年，是集园林规划设计、工程施工、绿化养护和花卉苗木生产、营销于一体的综合性、规模化园林企业，注册资金1.075亿元。公司已设立4个专业分公司、9个区域分公司、1个子公司。

资料来源：天健会计师事务所出具的天健审（2014）3-283号审计报告。

华宇园林近三年主营业务总收入保持了30%左右的持续增长，公司综合实力不断增强。但由于园林行业是资金密集型行业，华宇园林在高速发展的同时经营性现金流一直为负，资金需求量巨大已成为制约华宇园林快速发展的瓶颈。

二、并购动因分析

1.传统行业进入调整期，持续盈利能力下降

受国际内外经济环境的影响，酒类行业进入了深度的调整期和转折期。丽鹏股份2013年业绩增速放缓，影响投资者整体回报水平。

2.拟拓展新的业务领域，通过并购实现多元化发展战略

鉴于下游行业的景气度有所下降，丽鹏股份制定了“内涵式与外延式”并举的战略规划，即一方面巩固原有产业，另一方面充分利用资本市场并购工具，通过收购兼并等方式，实现企业转型升级。

3.园林行业迎来跨越式发展的历史机遇，符合跨行并购战略

为谋求尽快实现公司产业转型升级，丽鹏股份对公司的发展战略进行了优化，确定了多元化经营的战略方向。丽鹏股份分别从宏观经济发展趋势、国家产业政策导等方面着手，并结合自身特点综合考量，认为园林行业未来发展前景广阔，拟通过并购进入该行业。

三、并购交易结构设计

丽鹏股份收购华宇园林100%的股权。本次交易由发行股份及支付现金购买资产和配套融资两部分组成。

1.发行股份及支付现金购买资产

丽鹏股份通过发行股份及支付现金方式收购华宇园林100%的股权。丽鹏股份与华宇园林全体58名股东签订了附生效条件的《资产购买协议》，华宇园林100%股权的交易对价为99，860万元。丽鹏股份合计以现金方式支付交易对价的23.02%，计22，983.63万元；合计以发行股份方式支付交易对价的76.98%，计101，553，993股。签订了《盈利预测补偿协议》的5位股东中，其中1位的股份锁定期为三年，另外4位的股份在业绩承诺实现后分三次解除限售，其余53名没有签订《盈利预测补偿协议》股东的股份自本次股份发行结束之日起12个月内不得转让。

2.配套融资

丽鹏股份向9名特定投资者发行股份不超过3，669万股，发行价格7.57元/股（为丽鹏股份审议本次交易事项的第一次董事会决议公告日即2014年7月31日前20个交易日股票交易均价）。锁定期为股份自发行结束之日起36个月。本次募集配套资金不超过27，774.33万元，扣除发行费用之后，拟用于收购58名华宇园林股东持有的华宇园林23.02%的股份，剩余部分将用于补充华宇园林营运资金。

齐鲁定增1号集合资产管理计划（以下简称：资管计划）是9名特定投资者之一，拟由丽鹏股份及华宇园林的部分董事、高级管理人员、业务骨干全额认购，合计不超过5，442.83万元，交由齐鲁证券设立和管理。

3.盈利预测补偿

根据丽鹏股份与华宇园林管理团队等补偿义务人签署的《盈利预测补偿协议》，盈利补偿期间为本次交易完成的当年及其后两个会计年度。在盈利补偿期间内，华宇园林任意一年实现的净利润数低于对应年度的承诺净利润数，交易对方中补偿义务人将按照现金与股份26%：74%的比例履行业绩补偿承诺； 不足部分以现金补偿。

如果承诺期华宇园林实际实现的扣非后净利润总和超出承诺期承诺扣非后净利润，超出部分的一定比例将用于对华宇园林的经营管理团队进行奖励。奖励金额累计不超过1亿元人民币。

四、并购对丽鹏股份的影响

从2014年7月31日丽鹏股份披露拟收购华宇园林股权至2014年10月31日（公告获得中国证监会并购重组委有条件通过日），丽鹏股份的股价由7.96元上涨到11.01元，涨幅为38.32%。

并购完成后，标志着丽鹏股份由单一酒类防伪制造业转变为制造业和园林绿化的双主业，形成了瓶盖、园林双主业比翼齐飞的多元化发展格局。通过本次并购重组，将为上市公司培育新的业绩增长点，降低宏观经济和白酒行业波动对上市公司业绩的影响程度，进一步提高上市公司整体盈利能力，增强公司抗风险能力、进而提升上市公司价值，更好地回报投资者。

五、并购交易结构解析

1.丽鹏股份发展战略转型

为应对宏观经济下行，主营业务单一、市场空间、利润空间进一步受到挤压的影响，丽鹏股份在进行自身产品结构调整、产品升级换代的同时，选择了混合并购进入新兴产业――园林行业的发展战略，以寻求新的利润增长点，提高单一主业的抗风险能力，实现多元化经营战略，完成产业的转型升级。

2.交易结构设计创新

（1）有效解决企业间的融合

在本次并购重组方案中，配套融资的非公开发行对象中设立了由并购双方的部分董事、高级管理人员、业务骨干全额认购的资产管理计划，以此激励管理团队、业务骨干，将员工的利益与公司的发展紧密结合在一起，形成利益共同体。此举有助于解决不同行业企业间的融合问题，提高沟通效率。丽鹏股份在完成对华宇园林的并购重组后，将瓶盖业务与园林业务作为公司的主业，践行双主业发展战略，对园林绿化业务给予大力支持。

（2）对并购企业的有效激励

在本次并购重组方案里，股权收购同股不同价及业绩承诺是对并购企业有效激励的又一创新。在股权收购时给予华宇园林经营管理团队的股权转让价格比普通股东的股权转让价格略高，但同时要求华宇园林的经营管理团队对华宇园林未来三年的业绩进行承诺。这充分体现了丽鹏股份对华宇园林未来发展前景的认可，同时也最大限度的调动了华宇园林经营管理团队的工作积极性，在确保完成业绩承诺的同时可以获得更大的盈利增长。而业绩承诺则体现了华宇园林经营管理团队对华宇园林的发展充满了信心，兑现承诺业绩，达成企业和个人的双赢。

作者简介：赖馨（1994- ），女，汉族，重庆人，美国得雷克大学经济管理学院，研究方向：投资经济

结构设计毕业论文:纽约时报大厦的建筑特色与结构设计挑战

纽约时报大厦具有时尚的现代都市广场气息及丰富的文化体验。从2007年建成至今。一直是纽约的一个重要地标。它是Renzo Piano建筑事务所、Fox&Fowle建筑事务所与开发商Forest City Ratner公司及大厦业主纽约时报共同合作的结果。结构设计由宋腾添玛沙帝工程顾问有限公司（Thornton Tomasetti，Inc.简称TT公司）完成。建筑设计中需要考虑业主和设计团队的需求，同时寻找创新和效率的平衡，这些给结构工程设计带来了很多挑战。

Renzo Piano建筑事务所采用具有创造性的欧洲风格的建筑设计，并融合了熟悉纽约当地的设计规范及实践和Fox&Fowle建筑师的经验。外露的钢结构是纽约时报大厦的一大亮点，它融合了外观的美感，同时注重结构的合理性、制造安装的实用性。结构设计主要面临的挑战为如何在满足建筑设计要求的前提下，使外部结构的连接能够满足美学要求和施工需要，以及应对温度影响下外部结构的变形需求。本文将在阐述其建筑设计的基础上，重点讲述纽约时报大厦的结构设计。

1.建筑设计理念

建筑的主要设计概念为亮度与比例的表达。建筑师们致力于创造建筑整体的透亮感，整个建筑越到屋顶越为透亮。建筑外墙由透明的玻璃及紧密相隔的陶瓷管组成，使建筑达到透亮感，这种透亮感幕墙延伸到屋顶及锥形塔尖直至天际。此外，该建筑还采用了很多独特的设计理念，比如体量、景观、光感与环境的融合，以及与街道其他建筑的相对关系，最终创造了一个开放的设计，让使用者产生一种被城市围绕的感觉。

设计的挑战主要是来自于太阳光对于建筑的照射。通常的做法是采用小玻璃或者是镀厚膜玻璃，但这会影响外面的人向建筑内观看和建筑内的人向外观看，因此建筑师采用陶瓷管的双面玻璃作为迎光面，从地板到屋顶的内墙采用水白色玻璃。由此，可以通过反射环境的光来增强城市的天际线，建筑幕墙的颜色会随时间、天气的变化而变化，也能够从街道上看到室内空间，这对于增加大堂的明亮度与空间的灵活性起到很大的作用。

为了适应迅速变化的媒体环境，工作空间设计非常灵活多变。大厦内整体空间开阔，布置很多会议场所鼓励部门内部以及部门之间的相互交流。楼梯位于建筑的角部，促进部门间的交流以及建筑内外的沟通。此外，建筑师通过散布电梯井的方式来开放大堂空间，使得超过约106m的大空间都是可见的。

在建筑与结构一体化的思想前提下，建筑师让一部分钢结构、梁和柱子暴露在外，而这些通常是不可见的。这些外露的结构增强了建筑立面的生动性，并衬托出了陶瓷管的亮度及可视性。

2.建筑可持续设计

2.1露天花园

纽约时报大厦采用了很多可持续设计，其中最突出的“绿色”设计是独特的露天花园。花园的四周都由玻璃环绕，种植了几株15m高的白桦树木，地面两种苔藓覆盖。还有优雅的木制天桥，成为繁忙市区中的一片绿洲。

2.2双层幕墙

为了减少热量进入建筑，建筑师在双层幕墙的第二层设计了水平的陶瓷管作为遮阳工具。双幕墙的采用使楼层全高使用超清玻璃成为可能，能够使空间的光线最好，也能使建筑外的人看清楚建筑内部的情况。陶瓷管通过全天反射光线、改变颜色提升了建筑整体的设计感。

2.3照明和阴影

通过与劳伦斯伯克利国家实验室和一流采光专家的合作，以及纽约州能源研究和发展管理局（NYSERDA）的财政援助，纽约时报公司创造了一个非常先进的、可调光的照明系统，同时也具备30%节能的动态遮阳系统。

通过日光采集，最大限度地利用自然光，电照明只是作为补充。整个照明系统中的18000多个电子镇流器（镇流器限制电路中流动的电流量）均在照明系统整合在一个独立的计算机芯片，可以单独控制。这意味着照明水平可以通过调节以满足不同的需求以达到最高效率。

遮阳系统通过采用太阳的位置以及庞大的传感器网络的输入决定提高或降低遮阳比率，一方面防止极强光进入产生晕眩感，另一方面在阳光较少的时候增加光线的通过。照明和遮阳系统的共同工作确保了建筑能够更有效地利用自然光。

2.4能源的共用

纽约时报大厦的所在地有一个利用清洁可燃烧天然气能源的联合电厂，能够提供时代广场40%的电力。此电厂在冬天为时代广场提供暖气，在其他时间段提供冷气。这是一个对比其他设备公司更有效的发电设备，其副产品热能被很好地利用。这种情况在纽约是十分特别的，因为很少在商业区的写字楼中有发电厂。

2.5地面通风

纽约时报大厦拥有一个多功能的、舒适且高效的地板送风系统，该系统不仅可以节省能源，也能确保有一个更舒适的温度调节。在寒冷的日子，可以用地板送风的余热来生成热空间。这是纽约市最大的地板安装系统。

3.结构系统设计

3.1结构平面布置

整个建筑分为两个部分，52层高的塔楼和附在塔楼两侧的5层高裙房。塔楼平面东西方向约44m、南北方向约57m。四个角各有约14m×6m的缺口使塔楼呈十字形状。为了使可租用面积最大化，大厦中心布置了一个约20m×27m的核心筒用来布置电梯、机房和楼梯间。这样的核心筒布置使得可租赁空间从核心筒至外柱的跨度为12m。通过沿着外柱悬挑5英尺的楼板来实现增加额外的办公空间。裙房为东西方向约73m。南北方向约57m。

3.2抗侧力体系

建筑的抗侧力体系主要为带斜撑钢框架核心筒和外伸臂。在东西方向，沿着电梯井有三个主要的斜撑轴线（轴3，4，6）。每条斜撑轴有两跨布置人字支撑，使结构体更有效。5轴北侧服务电梯需向南侧开门，在电梯开洞处的转换支撑会使支撑体系效率较差，因而取消了5轴处的支撑。

在南北方向，建立有效的支撑轴是非常具有挑战性的，因为支撑无法像东西方向一样放在电梯井内。对于28层以下的楼层，在南北方向有两个支撑轴（轴B和D），每个轴为三跨。端部的跨采用了人字形支撑或偏心支撑的形式，以满足电梯大堂入口的需要。中间跨为两端偏离柱的单斜撑，用来布置机房的通道。28层以上的楼层，低区电梯去掉后能够提供更多的可租赁空间。为了进一步增大可利用空间，斜撑轴B和D取消。单斜撑轴C.2延伸至屋顶，此轴同样为三跨。同样，端部的跨采用了人字形中心支撑或偏心支撑的形式，以满足电梯大堂入口的需要。中间跨为柱与柱之间的单斜撑。

为了使抗侧力体系更加有效，大厦布置了两道外伸臂，加强了外框柱和核心筒的联系，使其共同作用。外伸臂布置在28层和51层的机电层。每根柱子通过外伸臂与核心筒相连接，包括柱A.5和E.5，由于轴5没有斜撑来传递外伸臂的剪力，在28、29、51、52层布置楼面水平斜撑，以将外伸臂的力传递至轴4和轴6的斜撑，既提高了结构整体的效率，同时也为结构体提供冗余度。

由于差异压缩变形的影响，连接外围框架柱和核心筒的外伸臂在重力下也参与受力。核心筒柱比外柱刚度明显要高，因而压缩少。外伸臂试图平衡该变形差，实际的作用就是外框柱的部分重力荷载会通过外伸臂转移至核心筒，TT公司建立了多个计算模型对不同施工顺序进行了分析计算。

除了主要的3个核心支撑轴以外，在东西抗侧力体系中也包括了另外两个在建筑南北面的×斜撑轴（轴2，7）。由于这些支撑位于楼外，它们的设计主要受建筑师对外观表述的影响。交叉斜撑采用了定制的成对的钢拉杆。直径在64mm（2.5英寸）至100mm（4英寸）之间。支撑轴的斜撑杆、柱梁沿着楼层向上按一定比例减少尺寸。在建筑外部的钢结构需采用防火涂料。放火涂层的数量与构件的表面积有关。小直径的斜撑若杆表面积过小，如防火涂料需达到防火时限的要求，将十分不经济。由于斜撑杆不防火，抗侧力体系需要对两种工况进行设计，一种是正常情况下有斜撑杆，另一种为极端情况下斜撑杆失效。核心筒支撑在强度上能够支撑结构和侧力，同时外部的小斜撑杆用于帮助结构满足侧移角和加速度的要求。

支撑框架结构的变形大多数是由倾覆力矩与剪切引起的，而柱子在解决倾覆力矩产生的拉力和压力时可产生如弦杆一样的作用。因此，底部的柱子增大可最有效地解决位移角问题。柱子最大尺寸为750mm×750mm，截面由五块钢板焊接在一起形成一个750mm×750mm的实心钢。

在最终的布置下，结构在10年一遇的风载作用下满足位移角1/450的要求。在南北方向和东西方向的周期为6.8s和6.0s。非飓风风暴下建筑加速度小于25milli-g，满足一般的高层办公建筑标准。

3.3重力楼板体系

临近建筑槽口的约20m×6m悬臂端跨是设计中的一个挑战，因为此设计需要与结构、建筑、钢结构安装和幕墙设置协调。从轴B和C方柱子悬挑出楔形梁（CB）。这些梁为定制的宽翼缘工字钢，高度从550mm渐变为450mm，宽为350mm。这些梁的翼缘厚度随楼层上升而减少。

建筑南北面的外幕墙沿着轴B和D的双通道延伸边跨2.5m。结构采用外露的翼梁（WB）用来支撑幕墙。翼梁由一个预制的螺栓焊接到CB的另一端来支撑。中间轴C的跨用空腹桁架来支撑，因为在办公区采用斜杆会影响其使用功能。在整个塔楼，空腹桁架的竖杆均采用W14×257。施工过程中将布置临时支撑链接至该竖杆，以承担施工荷载。

4.外部钢节点

本项目最具特点的结构部分为外部钢结构的使用。这些构件为建筑概念的重要组成部分，为满足建筑美学的要求对节点进行了严格的设计。所有外部焊缝必须打磨光滑，外露的焊接孔是不允许的。外柱为750mm×750mm的预制箱型构件。翼缘厚度按照建筑层数变化，两腹板在翼缘的端部内凹75mm。腹板的厚度沿着楼层向下从25mm增加至175mm，因而增加了柱子面积来承担建筑荷载以及提供侧向刚度。

为了实现建筑师所需的轻盈感，使用了x斜撑杆体系连接，而不是单一笨重的杆件。成对的斜撑杆相互垂直，交错布置。外柱、斜撑杆和水平的XB构件相交处也是本项目的重要节点，两个380mm宽板延长柱翼连接到柱子的腹板。在两块连接板之间由桥板来配合斜撑杆的角度。由于每个斜撑杆转角不同。设计了两种桥板节点。斜撑杆通过单铰与桥板连接。

由于完全无误地安装如此大的钢构件操作起来很难，在合同中要求建立一个全尺寸的螺栓节点大样来测试构件的容许度和实用性，因此合同文件中对于外部结构节点大样的品质要求做了相应的规定。

因为有8根柱子在建筑体的外面，因而与之相连的梁需要穿过建筑立面。建筑师的一个要求为所有的伸出建筑体的梁需要有相同的中心线标高。这些标高将于楼层的梁顶标高不一致。同样。建筑要求外露在建筑外的梁高为400mm。因此，设计出了特殊的“牛腿”节点来解决垂直于外墙的梁高问题。但“牛腿”梁并不是暴露的，外面包裹了面层。

5.外部钢结构的设计

5.1隔热设计

由于外部采用了大量的钢结构，在温度应力作用下的变形和应变是设计中的一个重要部分。外部的构件会受温度影响而伸缩，而内部的构件则不会。根据Rowan Williams Davies and Irwin（RWDI）为纽约市提供的温度历史数据，设计团队应用了30种温度荷载组合来对建筑进行设计。这些荷载组合考虑了辐射加热、冷却以及太阳照射对建筑的影响。

应对风荷载产生的倾覆力矩而布置的外伸臂，也能够帮助抵御内外柱由于温差而产生的变形。然而在建筑东西方向的柱网不需要外伸臂来抗侧力。内外相邻柱的温差引起的变形差不满足规范的要求。为了减少差异引起的影响，两个“温度桁架”被布置在这些柱网上，这些桁架的布置使得柱子的变形能够满足规定要求1/300。

5.2桅杆

建筑的顶部竖了一个90m高的桅杆。此桅杆为一个底部直径为2.4m、顶部直径为200mm的锥形桅杆。桅杆向下延伸至51层机电层，坐落在一个25mm的圆底座上。此底座栓接在一个楼面梁支撑的楼板上，同时在52层的屋顶面对桅杆做了支撑，以确保在底部的稳定性。细长的形状和顶楼的高风压使得桅杆需要进行疲劳验算。设计过程中考虑采用阻尼器来限制金属疲劳。但最终采用了特殊的节点设计来解决。

桅杆在实际建筑上的效果需要被考虑。在51层和52层布置了楼面桁架来传递由桅杆产生的基底剪力。此外，布置了竖向桁架来传递桅杆的自重给柱子。桅杆上附加了若干小的卫星天线装置，因此桅杆的侧向位移需考虑天线装置的允许位移以及结构本身的要求。

结构设计毕业论文:水电站厂房屋面结构设计分析研究

【摘要】水电站的厂房是水电站的主要建筑物之一，厂房中安装有发电机、水轮机等发电设备和各种辅助设备，是一个实现水能转换为电能的综合工程设施。以烟岗水电站工程为实例，介绍了钢网结构在厂房中的应用。有效地解决了屋面建筑冬季施工困难问题，且结构造型美观、灵活、设计简单，施工方便，旨在为以后的水利水电工程厂房屋面结构设计的同行提供参考。

【关键词】水电站；厂房屋面结构；混凝土结构；钢网结构

水电站厂房钢网结构作为一种空间结构，它由许多杆件沿曲面或平面按一定要求组成的空间网状结构。早在上世纪40 年代就由德国首次成功运用于工业建筑上，此后在世界各地得到广泛发展，到目前已形成了很多定型体系，如单杆体系、米罗（MERO）体系、菱形桁架体系（Diamond truss）、空间板体系（Space Deck）、以及诺得斯（NODUS）体系等。直到上个世纪90年代以前，这种结构主要应用于大跨度的展览厅、车站候车大厅以及游泳馆等公共建筑。

1、工程概况

烟岗水电站工程位于四川省凉山州木里县境内，是雅砻江中游右岸一级支流――鸭嘴河水电梯级的第二级水电站。首部枢纽工程位于烟岗峡谷进口处，距木里县公路里程76km，距西昌市公路里程330km，其上游约8km处为该河段水电梯级的第一级水电站―布西水电站。烟岗水电站厂房位于鸭嘴河河口上游的雅砻江的右岸山坡2515m高程处，其尾水接第三级水电站―跑马坪水电站的前池，烟岗厂房距首部枢纽公路里程12km。本工程开发任务为发电，兼顾环境生态用水。

工程由首部枢纽、引水发电洞、压力埋管、电站厂房及尾水渠等主要建筑物组成。总工期36个月。工程静态总投资82311.61万元，总投资91721.61万元。

烟岗水电站采用引水式开发，装机容量120MW，多年平均发电量5.32亿kW.h。

电站主厂房全长54.76m，宽21m，最大高度20.4m。厂房与开关站结合地形条件布置，左侧为安装间，与主机间同宽；主厂房内2台发电机组呈一字形排列。电站于2012年10月正式并网发电。

2、主厂房屋顶设计方案比选

2.1钢网架结构方案

钢网架结构的特点是，施工速度快，安装、维修容易，安全系数高，且可以解决机电安装急需保温的困难。钢网结构比较固定，一般由三部分组成：厂顶网架、网架支撑以及屋面。在材料选择上，屋面采用彩钢夹芯板，檩条采用冷弯溥壁型钢。

2.2钢筋混凝土方案

钢筋混凝土结构在工业与民用建筑中得到了广泛的应用，其主要优点是作为承重构件，其承载力大，施工技术成熟，抗震和防火等方面的性能优越。采用钢筋混凝士框架结构，稳定性可以得到很好的保证。钢筋混凝土梁板结构经历了两个阶段，传统的做法是薄腹梁或混凝土屋架加大型槽型板，后来随着预应力技术的成熟，一些技术公司开发出雁型板项目。值得强调的是屋面板要有保温层、防水以及保护等功能。

2.3房屋方案的比选

为了选出更为合理的方案，应对两种方案的优缺点进行比较。笔者根据工程 的实际情况，主要对以下几个方面做了比较：

施工工期：钢网结构施工工期短，且不受天气的影响，即使是在寒冷的冬季，混凝土无法施工的情况下，钢网仍可进行。且预制构件的施工周期长，养护周期长。

施工人员费用：钢网结构主要的构件厂家已经事先设计好了，电站只需要安装即可，施工时间大大缩短，因此，施工人员费用也比混凝土结构便宜。

工程造价：施工以及装修等工作完成以后，按实际的覆盖厂房面积，经过计算知钢网结构每平米综合造价比混凝土结构节省投资30-40%。

构件制作：钢网结构所需的钢管、螺栓、锥头、板材以及檩条等构件均由设计厂家按要求制作，只需将构件运到现场安装即可完成；混凝土结构方案需要浇注梁以及面板，为了保证预制施工质量，需要事先平整夯实及硬化预制场地[2]，特别是在场地受限的水电站工程中，场地条件有时无法保证。

影响因素：钢网架结构施工非常简便，吊装安全并且工作量小，混凝土用量也很少，质量控制比较容易。混凝土结构材料较多，施工受外界条件影响大，尤其冬季施工，加大了施工难度，混凝土质量因而不能很好的保障，准备工作量也非常大。

综合以上几个重要因素的考虑，钢网结构优势非常明显，同时为避免梁板吊装对机电安装造成较大的干扰，确保机组可以按期投产发电，设计最终采用空间钢网架结构方案。

3、钢网结构设计

3.1 结构形式

钢网结构采用正放四角锥网架。支撑形式：下弦支承。节点类型：螺栓球节点网架。平面尺寸大小为38.42m×17m，投影面积共计653.14m2。

3.2 设计依据

荷载标准值：上弦恒载为0.30kN/ m2，上弦活载为0.50k N/ m2，下弦恒载为0.1kN/ m2，基本风压为0.35kN kN/ m2，抗雪压载荷为0.50k N/ m2。设防抗震烈度为6度，场地属于Ⅱ类建筑场地。

3.3 材料选择

选用Q235B钢制作的钢管，采用高频焊接钢管的焊接方式。螺栓螺钉选用40Cr钢，材质应符合《合金结构钢技术条件》GB3077要求，高强螺栓应满足《钢结构用高强度大六角头螺栓》GB1288的规定，其性能等级为10.90s。选用45号钢制作的螺栓球，材质应符合《优质碳素结构钢钢号及一般技术条件》GB699的规定。选用Q235B钢制作的封板锥头，钢管直径超过76时必须采用锥头，连接焊缝海外锥头的任意截面与连接的钢管强度要等同，厚度应保证变形以及强度的要求。选用Q235钢制作的套筒，杆件与截面等同。选用E43焊条对Q235钢与Q235钢进行焊接，选用E50焊条对Q235钢与45号钢进行焊接。采用75mm厚彩钢夹芯板作为屋面板材，采用冷弯薄壁型钢制作檩条。

3.4 加工技术要求

网架杆件需要对氧化皮以及锈蚀等污物进行清除后才可加工。网架的构件（包括杆件、螺栓球、、支座高强螺栓等）需要在专业的厂家定制，并且还得有检验合格证明，对于球以及螺栓的加工，则由厂家按机械行业标准选购或自行加工，但要满足受力和材质要求。焊缝需满足规定标准，构件焊接要达到同等强度，。

3.5 安装以及涂装技术

要求支承面预埋钢板必须保持水平，安装位置准确。，相邻支座高差不超过5mm，最高与最低高差不超过10mm，位移量不超过5mm。对所有构件须都需要作防锈处理，出厂前以及安装后都要涂灰色防锈漆。为了保证使用年限，涂装前需要进行除锈，除锈参考《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等极》GB8923中的Sa2等级，不能低于这个除锈等级。涂装时的环境湿度以及温度，除其产品的特殊要求外，相对湿度不应超过85%，温度应在5D38℃之间。不应在涂装构件的表面出现结露，涂装后4小时内应避免雨淋。荷载必须作用在节点（螺栓球）上，严禁在杆件上悬挂重物，杆件不承受横向荷载。

4、结束语

网架结构的组成比较规则，施工起来方便，厂房屋面结构采用钢网架比采用钢筋混凝土梁、板结构费用小，建设工期短，质量更易于控制，并且对周围环境影响小。因此，在水电站工程中应大力推广应用。

结构设计毕业论文:纵粱式管架结构设计浅析

【摘要】本文着重介绍石化工程中纵梁式管架结构体系的设计方法、注意事项。纵梁式管架是石油化工装置及公用工程设计中常见的结构形式，是装置与装置间以及装置内各单元、建构筑物之间相互连接的重要途径，具有面多量广、形式复杂多样的特点。本文通过对其基本概念、布置原则、荷载分析、计算难点、注意事项等几个方面的阐述并结合工程实践对此类结构的设计作一探讨。

【关键词】纵梁式管架；活动架；固定架；柱间支撑

纵梁式管架是石油化工装置及公用工程设计中常见的结构形式，是装置与装置间以及装置内各单元、建构筑物之间相互连接的重要途径，具有面多量广、形式复杂多样的特点。本文通过对其基本概念、布置原则、荷载分析、计算难点、注意事项等几个方面的阐述并结合工程实践对此类结构的设计进行探讨。

1 纵梁式管架结构概述

在相邻独立式管架间设置纵向联系构件，如纵梁或桁架，构成空间体系的结构称为纵梁式管架。装置内管架一般采用钢结构，公用工程管架柱通常采用钢筋混凝土结构或仅首层采用钢筋混凝土，其余钢结构的组合结构。纵梁式管架安全等级应为二级；支撑输送高度有害和易发生次生灾害介质的管道的管架宜为一级。抗震设防类别为丙类。

2 纵梁式管架结构布置原则

2.1 高度的确定

管架的高度主要由上游专业确定，以满足管道布置为首要条件。结构专业应及时反馈断面信息以便相关专业进行调整。

2.2 纵向柱距的确定

纵梁式管架的纵向柱距宜为9～15m，基本柱距宜采用9m。特殊情况时，纵向柱距可按管道专业布置的实际需要，可不受模数限制。

2.3 伸缩缝的设置

伸缩缝的的间距：钢结构不宜大于120m，混凝土结构不宜大于70m。

2.4 纵向柱间支撑的设置

纵梁式管架在每个温度区划内均应设置纵向柱间支撑体系，增加纵向刚度，同时管道也在补偿器附近设置固定架。通常在工程中两者可合二为一，达到经济的目的。

3 荷载

3.1 竖向荷载

3.1.1 竖向荷载应包括结构自重、管道自重、设备重、附件重、保温重、介质重或充水试压时的水重、顶棚重、电缆和桥架重等。

3.1.2 作用于管架横梁上的竖向荷载，宜按均布荷载计算，当遇有一根管道作用于梁上的荷载大于10kN时，该管道应独立按集中荷载考虑。在计算均布荷载时应考虑预留管道的荷载，而预留管道往往无法确定，

在使用均布荷载对管架进行分析时需要注意：同一柱距范围内主次梁上的管道荷载是不同的。原因在于不同管径的管道跨距各不相同，并不是所有管道都需要在次梁上设置支点。因此在考虑管线均布荷载时，应按管道实际支撑点的布置来确定计算所需的均布荷载。

3.2 水平荷载

纵梁式管架的水平荷载主要包括作用于活动管架，管道受热膨胀时产生的水平推力、作用于固定管架的管道补偿器的弹力、管道内介质不平衡内压力以及活动管架通过管道作用于固定管架的反作用力。除此之外还应包括风荷载。

一般来说，管道补偿器的弹力、管道内介质不平衡内压力由上游专业提供，而管道摩擦力、风荷载则由结构专业依据管道竖向荷载、管径、分布，通过计算获得。

由于纵梁和竖向支撑存在，纵梁式管架的纵向刚度一般较大，因此纵梁式管架中的活动管架一般按刚性活动管架设计。文中所指的活动管架均指刚性活动管架。

管道与结构之间的作用是一个十分复杂的问题，要精确计算，在工程上几乎是不可能的。对于工程设计上的纵梁式管架，可按下式计算管道对活动管架中的横梁产生的摩擦力。

其中Kj为管道牵制系数，Gk为管道竖向荷载，?为主要热管与钢梁间的摩擦系数。活动管架上的管道水平推力作用在梁顶。横梁承受管道的竖向荷载和水平推力，可按双向受弯构件对横梁进行计算。

在计算敷设双层及以上管道的管架时，对管架柱应考虑上、下层间管道的牵制作用，考虑整个管架上的全部管道重量，并从各层主要管道中选用一根起控制作用的主要热管计算kj值。对横梁则仅需考虑本层管道间的牵制作用。

3.3 管道振动荷载

当计算支承振动管道的管架构件（基础除外）及其连接强度时，所有振动管道的竖向荷载应乘以动力系数，并以此计算水平推力。固定管架上支承振动管道时，补偿器反弹力也应乘以动力系数。对于不设限制振动管道，则应根据实际情况确定动力系数。

4 纵梁式管架计算难点

纵梁式管架计算的难点在于计算正常使用状态下管道水平推力对管架的作用。

管道受热膨胀时，管道由固定架处向补偿器方向变形。在应力和摩擦力作用下，使活动管架与管道间产生相对位移（刚性活动管架），最终使补偿器发生变形。由于补偿器的刚度作用，必将产生抵抗压缩变形的反力，这就是补偿器的弹力。事实上，管架对管道的任何限制作用并不会改变管道最终的变形量。固定支架、限位支架最终限制的是管道的变形方向，或者变形形式。

由一个温度区段的纵梁式管架共同承担纵向水平力，在工程上并不容易实现。长达几百米的纵梁式管架，由于纵向构件的压屈、支座螺栓的松动，使纵向力难以顺利的传递和抵消，因此可沿补偿器将一个温度区段内的纵梁式管架切为几段计算。如果计算单元内设置了两个补偿器，左侧补偿器以左的管道水平力Fba由固定架承受，右侧补偿器b以右的管道水平力Fbb由右端固定架承受，补偿器之间的管道水平力由中间固定架承受。由于Fbb和Fba方向相反，中间固定架通常承受的管道水平力很小，因此中间固定架通常可不设置竖向支撑。

纵梁承受的管道水平推力各不相同，最大的水平推力作用于与固定架相连的纵梁上。在摩擦力和应力作用下，中间管架变形趋势同管道一致，使得在补偿器处纵梁受压，而在固定架一侧纵梁承受较大的拉力。最大拉力计算方法如下

对固定架而言，管道传来的各中间管架的摩擦力与纵向构件（纵梁）传来的水平力已相互抵消，仅承担管道的水平弹力。对于有柱间支撑的组合式空间体系结构的固定架，水平弹力最终通过柱间支撑传递至基础。

5 纵梁式管架设计注意事项

1） 由于生产工艺的要求，管道沿纵向需要一定坡度时，各架顶的设计标高成为变数。如采用钢筋混凝土结构，可调整管架基础的埋置深度；对于钢结构管架，设定柱脚底板距地面的净距为150～350mm，以便选择统一柱高度定型管架。

2） 当管架柱全部为钢筋混凝土时，横梁宜尽量选择适宜的跨度，以便采用现浇钢筋混凝土梁。这样横向刚度较好，也便于节点处理。如采用钢梁，梁柱刚接较难实现。在满足管道布置条件的前提下，可在管架横向设置柱间支撑，以增加刚度，保证结构的稳定。应注意，此时节点处纵横向埋件的锚筋应相互错开。

6 结语

纵梁式管架结构作为最常见的结构形式，一直以来就存在量多面广的特点。近年来随着我国石化行业的大发展，装置规模越来越大，纵梁式管架结构也必然朝着大型化、复杂化的方向发展。因此有必要对其进行深入的分析，了解其特性，重视其发展，总结经验，使管架设计在技术上先进、经济上合理、工程上安全可靠。

结构设计毕业论文:房屋结构设计中存在的问题及其对策解析

【摘要】房屋建筑结构的设计是一个全面、系统而且复杂的过程，对于设计师而言，是一项充满挑战的工作。本文笔者对房屋结构设计中存在的问题及其对策进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

【关键词】房屋结构设计；问题及对策

前言：作为房屋建筑的设计人员，应根据具体情况作出具体分析，运用已经掌握的专业知识灵活处理实际建筑设计中遇到的各种难题。

一.多层框架结构设计的问题

1.1框架计算简图问题

多层框架结构无地下室，独立基础埋置较深，周围有一个-0.05m拉梁的基础上，需要的基础梁按1层输入。根据《抗震规范》第6.1.2条，当在Vlll度地展区的工程框架结构其抗震等级为二级，在设计的时候按3层框架房屋进行计算，首层为3.35m，即若框架建筑嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面，基础拉梁断面与配筋按构造进行设计，其基础以中心受压进行计算。如上可见，此计算简图并不妥当。原因有：

（1）根据构造设计的拉梁不能平衡柱脚弯矩；

（2）依据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）第7.3.11条规定，框架结构底柱的高度需要取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。设计经验表明，如上的框架结构应该按4层整体分析和计算，也就是需要将基础拉梁层应按层1输入，如拉梁上有荷载，需要将荷载同时输入。所以，剪力的首层层高计算为H1=4-0.8-0.05=3.15m，2层高为3.35m，层3，4层高为3.3m.依据《抗震规范》第6.2.3条，多层建筑框架柱底层柱脚弯矩的设计值需要乘以增大系数1.25。在设计拉梁层的时候后，通常要对底层柱的配筋进行比较是由基础顶面截面还是由基础拉梁顶面的截面控制。由于地基土有约束作用，所以计算简图时，要在电算程序总信息的输入中地下室层数应该写为1，同时复算一次，按两个计算结果包络图进行框架结构底层柱的配筋。

1.2设计规范强制性问题

在我国设计规范具有强制性的，对于设计人员来说，规范即为法律，如不违反规范要求，设计出了问题，设计人很可能不负任何法律责任。我国没有明文规定设计人员不能采用高于规范设定的安全度水平，缺乏经验的设计人员有时不善于针对具体工程对象的需求及具体的施工环境条件灵活运用，而是与之相反，有的人就故意钻规范空子沿着规范允许的最低边缘行事，从而达到其不良目的同时推卸贵任。

1.3关于甚础拉梁层的计算问题

若基础拉梁层没有楼板，在用TAT，SATWE等电算程序对框架整体计算的时候，其楼板厚度为零，同时对弹性节点进行定义，并通过总刚分析法分析和计算。但是，有时即使楼板的厚度为零，也定义其弹性节点，而没有通过总刚分析法，在进行程序分析时就自动的根据刚性楼面进行假定计算，与实际不符。

1.4有关基础拉梁问题

通常情况下，当独立基础埋置较浅，或者过去时置虽然深但是采用短柱基础后，因地基不理想或柱子荷载差别明显，或者依据抗震的要求，可在两个主轴方向进行设里和构造基础拉梁。如果拉梁上有填充墙或楼梯柱等作用传来的荷载时，这时拉梁截面就应适当加大，计算出的配筋需要与上述构造配筋进行盛加。构造基础拉梁顶标高一般和基础高或者短柱顶标高是相同的，此情况下，基础按偏心受压基础进行设计。

若框架底层层高不高或埋置不深的时候，应该将基础拉梁的设计设计得为更强大.此时，对于拉梁正弯矩钢筋需要全跨拉通，负弯矩钢筋需要在1/2跨拉通。拉梁的正负弯矩其钢筋在框架柱内的锚固和拉梁箍筋的加密及抗震构造的相关要求跟上部框架梁是相同的，此时的拉梁应该设置在基础顶部，不应该设里在基础顶面之上，基础则可按中心受压设计。

1.5多层框架绪构独立基础设计荷载的取值问题

多层框架结构建筑采用比较多的是柱下独立基础，多层建筑抗震设计规范指出：若地基主要受力层范围内没有软弱粘土层的时候不超过8层而且高度在25m之下的，通常民用框架建筑或荷载相差小的多层框架厂房不需要对地基及基础抗震承载力进行验算，也就是说在Vlll度地展区不少多层的框架建筑可不需要进行地基以及基础抗震承载力的验算，这些在进行基础设计的时候需要注意风荷载具有的影响。所以，在多层框架结构建筑的整体计算与分析过程中需要计入风荷载，不能因为地展区的高层建筑之外的风荷载没有控制作用而不计入。另外，在对独立基础进行设计时，其在基础顶面上的作用外荷载的柱脚内力设计值，仅需要取弯矩设计值、轴力设计值以及无剪力设计值或者轴力设计值，此两种情况会导致配筋偏少，进而影响基础本身及上部结构的安全。

二.多层框架结构设计问题的一些措施

在多层框架结构工程设计中，多数建筑按抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可依据烈度及结构类型与建筑的高度按《抗震规范》表6.1.2确定。

2.1棍架梁、柱箍筋间距

在程序默认的前提下，如框架梁的跨中部位有次梁或者有较大的其他的集中荷载作用而又配两肢箍筋的时候，通常情况下非加密区箍筋间距使用200mm使梁的非加密区配箍不足，所以建议程序内定梁箍筋改成取梁的非加密区间距为200mm。如此，不但能保障梁非加密区的抗剪承载力，还能相应增加梁端箍筋加密区的抗剪能力，梁的强剪性就能充分体现。

若框架内定柱的加密区箍筋间距为100mm的时候，在有的情况下，可能会因非加密区的箍筋间距为200mm导致配箍不足。所以，建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距为200mm。此外，在柱、梁箍筋非加密区进行配箍验算的时候，无需考虑强剪弱有的要求，也就是剪力设计值取加密区终点处，其外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。

2.2关于地震力振型组合数问题

关于商层建筑，其振型数为≥9，结构层数多，结构刚度发生突变也较大，振型数应该多取，若结构设计有转换层，顶部设有小塔楼或者多塔结构等等，其振型≥12，但不应该大于房屋层数的三倍：唯有定义弹性楼板需要通过总刚分析，在必要的时候，振型数才能够取更多周。《抗震规范》指示，比较合适的振型个数通常取总质量达到90%的振型参与质量的振型数，采用SATWE等电算程序能够很方便地输出参与质量的比值。在设计中设计人员对电算程序的应用不太重视，对振型数的选取比较随意，这就需要改进的。此外，通过耦联计算出的剪力一般小于非耦联计算结果，只有结构存在明显扭转时方能采用耦联计算，若有必要应补充非耦联计算结果。

2.3地下室层数的输入处理

多层框架结构建筑也设置地下室因为没有隔断，所以多采用筏板做基础。当电算时，需要将地下室层数及上部结构同时输入，还要在总信息中按实际地下室层数进行填写。并采取对层侧移刚度比进行分析比较，还能够正确判断与对房屋的嵌固位置进行调整，同时对抗震构造采取相应措施，保证其楼板应需的厚度以及最小的配筋率等；若结构为竖向不规侧时，不但对薄弱层进行验算，还要对薄弱层的地震剪力进行乘以1.15的增大系数。

三.结束语

随着我国建筑业的现代化进步和发展多层框架结构设计的要求也越来越高，在设计过程中的问题得到解决与改进，但是新的问题也会不断出现，但是相信在实践中一定会得到解决。

结构设计毕业论文:建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

【摘要】进行建筑结构的设计优化过程当中，建筑结构设计十分重要，由于一个合理的结构的设计方案不但能够使得建筑工程到达技术上的要求，还能够降低经济上的消耗。但是，建筑结构设计优化是一个十分复杂且具有比较强的综合性的系统性问题，因此我们一定要加大对于建筑结构设计优化方法的深入探究的力度。本文对于建筑结构设计优化方法的应用意义进行了研究，并对建筑结构设计优化的具体的方法与步骤进行了相关的详细介绍， 对于我国的建筑结构设计行业具有一定的建议作用。

【关键词】结构设计；建筑结构；优化技术；应用

1、结构设计优化方法

依据设计的要求，把力学概念与结构优化设计进行有机结合，让参与计算的量部分可以以变量部分出现，进而形成结构设计优化方案域，运用数学手段，在域中找到可以满足要求的结构优化最佳设计方案。由此可见，结构优化设计不仅可以提高整体设计水量及设计质量，还可缩短设计周期，从而降低整体工程造价，提高经济及社会效益。房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，不仅要按照一切从实际出发的原则，更应该结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。在满足设计要求后，在进行结构设计时应该尽量缩小刚度、质量中心的差异使平面布置规则，水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。为降低应力集中，竖直方向上应避开使用转换层。

结构优化设计的本质以力学理论和数学规划理论为理论基础，以计算机技术为工具，对建筑结构涉及到的各个变量进行寻找优化决策的先进的设计方法，其本质就是求极值问题。（1）优化数学模型。建立正确合理的优化数学模型是结构优化设计的关键步骤，基于正确的优化数学模型是得到正确优化结果的基础。例如，在优化模型中，数学模型中的等式约束个数应当小于设计变量的个数，这样才能求得最优解。（2）优化数学算法和优化迭代控制。对于建立的优化数学模型，虽然可用的优化算法有多种，但是采用不同的优化算法所得到的优化效果和所花费的求解时间会有差别。所以，快速、有效的数学优化算法也是结构优化设计的一项关键技术。（3）结构分析方法。绝大多数的结构优化设计问题难以采用解析法求解，而是采用数值法的方法。数值解的寻优实际上是一个优化迭代过程，而每次优化迭代都需要进行结构分析。实现以上提到的关键技术需要经过建立可靠的优化模型，然后采用适当的优化算法进行求解。这其中选择计算简便且正确率高的优化算法显得尤为重要。

2、民用建筑结构设计和经济性的关系

第一点，结构设计和用地之间的关系。在多层或者高层的民用建筑中，我们常说的总建筑的面积具体讲是每层的建筑面积之和，如果层数越多，那么单位建筑的面积分摊的占地面积相应的就会越小。然而随着层数日益变多，总体住宅高度也会不断上升，随之屋子间的距离也相应的变大。通过这一阐述我们了解到，用地节约的多少并不会根据建筑楼层增加而按一定的约数变高。

第二点，结构设计和造价之间的关系。一般建筑的楼层会在一定程度上影响到单位建筑的面积，但对每部分的结构来讲，具体的影响程度是不一样的。在屋盖的区域，无论有多少层，都统一使用统一相同的房屋盖。它跟层数增加无关，所以对屋盖的资金投入也不会加大。因此，屋盖处的单位面积资金投入会根据层数的不断上升而表现出很明显的降低。在建筑的基础处，每层都共同使用一个基础，因此随着层数不断增加，相应的基础结构承受的荷重就会增加，因此我们必须要增加基本的荷载力。基础地区的单位开销虽然会根据层数的增加而呈现出降低的意思，但是这种意思并不像屋盖那样如此明显。一些承重体，比如墙、梁或者柱等，会随着层数的不断增加而不断地增加荷载能力以及抗震能力等，相应的这些分部的单位房屋造价会有一定的提升。

第三点，高层住宅结构设计与经济性的关系。一般而言，住宅层数高矮将本质的影响住宅开销，其根本原因乃是伴随层高不断上升，墙体面积和柱体积也会慢慢上升，而且会加大结构自重，进而还会增加柱以及基础承受荷载力，于是让电气以及水卫的管线同比例变长。如果将层高降低，那么可以有效地节省材料物资，而且还可以节约能源等，对于抗震非常有利，能最大程度的节约金钱输出。另一方面，减少层高不但可以降低房屋的高矮，有效地缩小建筑和建筑间日照的距离，所以降低层高也在一定程度上对于节约土地资源有很大的作用。

3、结构设计优化技术应用实践

结构方案的建立过程即工程结构设计。伴随急速更新发展的计算机硬、软件产业，凭借计算机、力学、数学一系列方法，将结构设计做到最优化技术推广。结构优化设计及传统结构设计其设计原则和过程是相同的，不同之处在于传统设计缺少安全、经济性作为衡量准则。最优设计则是在安全、经济准则基础之上，利用计算机作为辅助技术，非常便利地实现了分析计算、设计、出效果图等整套程序的自动化，大大提升了设计整体效果及质量。为了达到降低工程造价之目地，在不更改使用性能的基础之上，就要对结构进行最优化设计。由此可见结构设计优化技术的应用已经是较为宽广的课题之一。它不仅应用于项目的前期、整体、抗震设计，在旧房改造期间的各个环境均有广泛应用。结构设计优化技术在应用实践中应注意的问题如下：

3.1前期方案设计期间将结构设计优化参与其中

建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案，并参与结构设计优化，就会争取到非常优秀的开端。但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多，如果能对建筑类别有所针对，并进行合理选择结构设计优化方案，将降低建筑的总投资成本，因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计，考虑结构的合理及可行性。

3.2概念设计结合细部结构设计优化

概念设计主要作用于无具体数值量化现象，比如无确定性的地震设防烈度，现实难免与计算式存在区别，那么设计时应采取概念设计方法，使数值成为辅助及参考根据。为达到最佳优化设计效果，设计人员应该灵活运用结构设计优化方案。与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角方向容易出现的裂缝，可归结为矩形板。钢筋选择时应注意：I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力相差却相当大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，应在满足基本规范要求之上，以达到安全、经济之目的。

3.3结构设计优化―――下部地基基础

桩基础类型的选择，要依据现场地质条选择最为合适的结构设计优化方案，以降低工程总造价为目的。例如对灌注桩桩长的选择影响较大的桩端持力层的选择，要多进行比较，最终确定最为合适的方案。

4、结束语

我们常说，建筑是凝固的艺术，好的建筑师总希望可以通过建筑来合理的表达本身设计意图，希望拥有艺术性以及实用性能的美妙融合。建筑结构设计师们应严格遵“安全、经济、合理”的设计理念，努力探索更合理的结构设计方案，保证建筑工程取得良好的经济效益和质量效益。

结构设计毕业论文:抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用

【摘要】随着高层建筑的迅速发展，建筑高度不断增加，高层建筑的结构设计也成为结构工程师设计工作的主要重点和难点。其抗震设计变得尤为重要，建筑结构的抗震设计是一个完整、系统的概念，从场址的选择到建筑物的结构设计，抗震设计贯穿了整个过程。建筑物的抗震设计是衡量建筑结构设计是否符合要求的重要指标。本文作者结合多年来的工作经验，对抗震设计在房屋建筑结构设计中的应用进行了些研究。

【关键词】建筑结构抗震设计；设计原则；设计方法

在房屋建设的过程中，抗震结构设计是结构设计中最为重要的环节。抗震结构设计是否科学合理直接影响到房屋建筑的质量和安全。我国属于地震多发地区，因此说在建筑设计的过程中更需要关注这一点。

一、建筑结构抗震设计中的基本原则

在进行建筑结构抗震设计的过程中需要遵循一定的原则，讲求方法，才能够确保设计方案的科学性和可行性。为此，设计的过程中需要遵循以下原则。

（一）确保结构构件具有必要的性能

在进行抗震设计的过程中，一定要保证建筑结构构件具有一定的承载能力、稳定性、刚度和延性等性能。结构构件需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强底层柱、强节点弱构件的设计原则，在设计中对于可能会造成构件相对薄弱的部位，需要采取从事提高其抗震能力，对于承受竖向荷载的主要构件则最好不作为主要的耗能构件。

（二）尽量多的设置抗震防线

一个抗震结构体系需要有多个延性较好的分体系组合而成，并且由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框剪结构就是由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或者多肢剪力墙体系组成的。由于在一次地震之后将会伴随着多次余震的出现，如果在结构设计时只有一道防线，那么在建筑遭到第一次破坏之后再遭余震，就会因为损伤积累导致建筑物坍塌。抗震结构体系应该有最大可能数量的内部和外部冗余度，在设计中需要有意识的建立起一系列分布的屈服区，这样能够使结构吸收和消耗大量的地震能量，从而能够提高建筑的抗震性能。

（三）恰当的处理建筑结构的构件强弱关系

在设计的过程中需要正确的处理好构件的强弱关系，在统一楼层内使主要耗能构件屈服之后，其他抗侧力构件则仍然处于弹性阶段，这样能够使得有效屈服保持较长的阶段，能够保证建筑结构的延性和抗倒塌的能力。需要注意的是，如果在抗震设计中一部分结构的设计超强，那么就会导致结构的其他部位出现相对薄弱的现象，所以说在设计的过程中需要恰当的处理结构的强弱关系，对于不合理的加强的作法或者是在施工中以大代小，改变抗侧力构件配筋的这些做法都需要尽量的避免。

二、建筑结构抗震设计的基本方法

上文中从三个方面分析了在建筑抗震结构设计中需要遵循的原则，下面本文就从具体的设计方法方面进行分析论述。

（一）建筑结构抗震设计中的概念设计方法

建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等因素形成的基本设计原则和设计思想，并根据这些原则和思想进行建筑结构总体设计和细部构造设计的一个过程。由于地震的震动是一个随机的震动，目前对于这种情况的复杂性和不确定性很难把握，要准确的预测出建筑物所遭到的特性和参数还有一定的难度，而在结构设计方面，也不能够充分的考虑到结构空间的作用，所以说在抗震设计过程中不能够完全的依赖于计算的结果，而是需要结合实际情况，并立足于抗震基本理论和长期的经验进行设计。

利用该设计方法进行设计，首选需要确定建筑的选址，在选址的过程中需要避免抗震的危险地段，需要选择对抗震有利的场地和地基，并需要根据工程的需要掌握好地震活动的情况和工程地质的相关资料，设计者要综合考虑作出相关的评价，并在选择时选择坚硬土或是开阔密实均匀的中硬土等有力的地段。需要注意的是，一定要避开软弱土、液化土以及河岸或者是边坡的边缘，平面分布上成因、延性以及状态不均匀的土层也需要避开。

其次要合理的进行平面的布置。一般情况下，建筑物的动力性能取决于它的建筑布局和整体结构设计，建筑布局简单合理，在结构设计中符合抗震原则，就能够保证建筑物具有良好的抗震性。建筑物的平面布置需要具有对称性，质量和刚度的变化要均匀，防止出现楼层错层的现象。在实际的设计中需要根据相关的规定进行，例如《高层建筑混凝土结构技术规程》中对地震区高层建筑平面的形状做了相关的规定，并且提出了对平面的凹角处需要采取加强措施。因此说在实际的结构抗震设计中，对于地形较为复杂的建筑物要合理的设置变形缝，在结构设计时要进行水平地震作用的计算和内力调整，对于较为薄弱的部位需要采取加强措施。

在结构选型和布置的过程中，需要根据建筑物的重要性、设防烈度、地基、基础以及场地等因素进行考虑，制定经济合理的设计方案。从抗震的角度来讲，一个好的结构形式能够使得建筑物的延性系数提高，匀质性变好，构件的连接更具有整体性和连续性，并且更能够充分发挥材料的强度。结构布置过程中要确保平面布置的对称性，使构件的分配力较为均匀，防止出现薄弱层，并且要尽量的降低房屋的重心。

（二）抗震构造措施

抗震构造措施在结构设计中是一个重要的环节，构造设置是否合理直接影响到建筑结构的抗震性能。建筑上部主体的结构类型不同，其构造的措施也就不一样。对于砖混结构的建筑，需要设置沿楼板标高的水平圈梁，加强内外墙的连接，以增强房屋的整体性。圈梁能够有效的约束预制板的散落，降低了砖墙出平面倒塌的可能性。除此之外，圈梁作为边缘构件，还能够提升楼和屋盖的水平刚度，这样在地震的作用下，就能够很好的避免墙体的倾斜和开裂度的眼神，减轻了不均匀沉降对于建筑的影响。

（三）结构消能减震和隔震设计方法

一般情况下，建筑结构的抗震是通过增强结构本身的抗震性能来抵抗地震的强度的，从现实意义上来讲这是一种较为被动的抗震方法，在实际的抗震设计中，需要寻求主动的抗震对策，减震和隔震设计就是有效的抗震设计方法。该方法是在结构体系中设置一个隔震层，以此来阻隔地震带来的能量，或者是在抗侧力结构中设置一个消能器，以此来达到削减地震能量的作用。该方法的主要应用原理就是在房屋的底部设置橡胶隔震支座以及阻尼器等设备，以此来延长构件的自震周期，并且增大阻尼，通过局部变形来提供附加阻尼，以削减地震的能量，达到保护建筑上部结构的目的。

结束语：当前人们对于建筑的安全性和稳定性的要求越来越高，为了能够进一步提升建筑物的安全性能，在设计的过程中一定要注意建筑结构的抗震设计，本文就以此为重点，从设计要遵循的原则和设计的基本方法两个大方面进行论述，希望能够为今后的抗震设计提供帮助，更好的提升建筑物的整体抗震性能，保证其安全性和可靠性。

结构设计毕业论文:防水板的结构设计

【摘要】随着计算机技术和有限元分析技术的发展，有限元计算分析已经广泛应用于工程设计领域，防水板的计算也可以采用计算机进行有限元分析。本文通过分析抗浮锚杆抗拔刚度和防水板厚度的关系，得出抗浮锚杆抗拔力的取值方法以及在抗浮锚杆作用下防水板抗浮荷载的取值方法，其中抗浮锚杆刚度的确定尤为重要，合理的确定抗浮锚杆的抗拔刚度，在结构安全和建筑工程造价的控制上有重要意义。

【关键词】防水板；抗浮锚杆；有限元；抗拔刚度。

1、防水板的受力特点

独立基础加防水板这种基础形式具有良好的经济性，并且传力简单，在实际工程中的应用越来越广泛。其计算假定为独立基础承担全部上部结构荷载，防水板只用与抵抗地下水浮力，不承担地基反力[1]。计算的时候，独立基础和防水板分别单独计算。

通常情况下，作用在防水板上的荷载有：地下水浮力 、防水板自重G以， 为底板面积。建筑物的在使用过程中，根据水位的不同，防水板的受力情况可分为以下三种情况：

1）当 时，建筑物的全部重量将由独立基础全传递给地基。

2）当 且未采取其他抗浮措施时，防水板对独立基础的地基反力有一定的分担作用，此时基础的地基反力减小，减小部分的地基反力以水浮力的方式作用于防水板板底，在防水板板跨较大或者抗浮水头较高的情况下，将会对独立基础的底部剪力和弯矩有放大的作用。

3）当 同时采取其他抗浮措施（假设抗浮措施为设置抗浮锚杆）时，防水板对独立基础的地基反力同样有一定的分担作用，此时基础的地基反力减小，减小部分的地基反力以水浮力的方式作用于防水板板底以及抗浮锚杆。

在独立基础加防水板这种基础形式中，由于水浮力的作用，防水板将水浮力传递给独立基础，减小了基底反力，同时由于独立基础作为防水板的支座，防水板将会传递由于地下水产生的弯矩和剪力给独立基础，增加了独立基础的弯矩及剪力值。

2、防水板的设计方法

防水板通常情况下可以简化成四角支承在独立基础的双向板，受力方式类似于板柱结构，而独立基础则可以近似认为是柱帽，计算方式上防水板和板柱结构也有相通之处。因此，防水板的计算方法也可采用板柱结构中无梁楼盖双向计算的经验系数法，将防水板划分为柱下板带和跨中板带。随着计算机技术和有限元分析技术的发展，防水板的计算也可以采用计算机进行有限元分析。

在分析独立基础的受力情况时，合理考虑防水板浮力对独立基础的影响，是独立基础计算的关键，在工程设计中可采用包络设计的原则，按以下方法计算：

1）当 时，建筑物的全部重量将由独立基础全传递给地基，此时独立基础可以直接按《建筑地基基础设计规范》B50007-2011的相关规定进行计算。

2）当 >G且未采取其他抗浮措施时，防水板对独立基础的地基反力有一定的分担作用，此时基础的地基反力减小，减小部分的地基反力以水浮力的方式作用于防水板板底，防水板将会传递剪力和弯矩给独立基础。

通过分析发现，在独立基础加防水板基础中，独立基础和防水板不一定同时由相同的荷载效应组合起控制作用，如：防水板通常由水浮力控制的效应组合设计，独立基础则按由永久荷载效应控制的组合设计，两者采用不同的荷载效应组合设计值，而在独立基础的设计中又离不开防水板传来的荷载，因此，在独立基础加防水板基础的设计中，要严格分清荷载的不同效应组合是有困难的，同时从工程设计的角度去看也是不必要的。从工程设计的实际出发，采用适当的包络设计方法，其结果相差不大，故可以按各自的最不利情况计算。

3、抗浮锚杆刚度的研究分析

从理论上说，不管采用“压”还是“拉”的方法抵抗水浮力，水的浮力是均匀作用在底板上，而结构抗浮力作用（除底板自重外）都具有不均匀性，并不是在整个地下室底板区域均匀分布的，可能是集中在一个点上（即柱、桩和锚杆）或一条线上（即墙、梁），因此，分析其传力途径尤为重要。

由于与柱、墙相连的梁板一定范围内具有一定的刚度，水浮力可直接与上部结构自重平衡，而上部自重很难传递至远离梁、柱、桩、墙的区域。因为，中间区域的锚杆实际受力不会是减去上部自重的水浮力，上部建筑自重是集中在一个点（即柱）或一条线（即墙、梁）上的，要达到将自重均匀分布到底板上的假定，底板必须具备两个条件，一是完全按自重抗浮，底板的梁板采用倒置楼盖计算，保证水浮力传至柱上或墙上，二是做到底板刚度无穷大，才有可能将点线作用力均匀分布与锚杆共同抗浮。

在实际工程中，墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域和防水板的刚度、抗浮锚杆的刚度有很大关系，不同的柱网、不同的板厚以及不同的地质情况对墙、梁影响区域和纯底板抵抗区域的范围确定都会造成不确定性。

因此，确定抗浮锚杆的刚度显得尤为重要，根据成都部分地区抗浮锚杆抗拔试验的P～S曲线，初步统计可得到抗浮锚杆抗拔刚度的标准值的范围基本在35000kN/m～45000kN/m之间。

通过对比以上结果，可以发现在相同的荷载效应作用下，对于板厚较小（250mm）的情况，抗浮锚杆抗拔刚度对防水板内力影响很大，其板底最大弯矩的比值为1722/1348=1.278，即计算结果相差27.8%；板面最大弯矩的比值为128/107=1.196，即计算结果相差19.6%。对于板厚较大（500mm）的情况下，抗浮锚杆抗拔刚度对防水板内力影响则不大，其板底弯矩的比值1775/1728=1.027，即计算结果相差2.7%；其板面弯矩的比值为175/168=1.042，即计算结果相差4.2%。

而对抗浮锚杆刚度相同而防水板厚度不同的情况，锚杆承受的抗拔力差别很大，防水板厚度越大，抗浮锚杆承受的抗拔力则越小，其抗拔力的比值为290/140=2.07，即计算结果相差107%。

因此，抗浮锚杆刚度的确定尤为重要，合理的确定抗浮锚杆的抗拔刚度，在结构安全和建筑工程造价的控制上有重要意义。但由于现阶段抗浮锚杆刚度的确定与工程地质情况、施工质量都有关系，所以抗浮锚杆的刚度一般都是通过经验积累以及抗拔试验来确定。

除了通过经验或试验数据确定抗浮锚杆刚度，还要通过增大抗浮防水板的刚度来协调抗浮锚杆所承受的抗拔力，即首先计算出需要的抗浮锚杆的数量，然后确定抗浮锚杆所承担的等效均布荷载，再用底板承受的水压力（扣除防水板以及防水板以上的永久荷载）减去抗浮锚杆所承担的等效均布荷载（其中对该荷载需要乘以0.7）的折减系数，才得到地下室底板抗浮设计的荷载，即提高的防水板的承载能力和变形能力，以协调抗浮锚杆群承受的荷载。

4、独立基础加防水板的构造措施

根据独立基础加防水板这种基础形式的受力特点是独立基础承担全部的结构荷载，同时承担由防水板传递的剪力和弯矩，防水板只承担水浮力。所有的计算均在此假定成立的情况下进行。由于基础在上部荷载作用下会有一定变形，独立基础和防水板为现浇整体性基础，独立基础发生变形的同时，防水板也会由于变形而承担地基反力，为确保防水板不承担或者只承担少量的地基反力，防水板下应设置软垫层。软垫层除了有一定的变形能力外还应具有一定的承载能力，至少应能承担防水板混凝土浇筑时的重量及其施工荷载，并确保在混凝土达到设计强度前不会产生过大的压缩变形。

在工程设计中软垫层的做法大致有一下几种：

1）在防水板下设置炉渣垫层，、最近几年来，由于炉渣在市场上的供应量逐步减少，且价格较高，在实际工程中的应用越来越少。

2）在防水板下设置粗砂垫层，粗砂的采购较为容易，经济性也比较好，使用比较广泛。但是，粗砂在施工过程中成型难度比较大，容易受扰动。

3）在防水板下设置聚苯板，、由于聚苯板来源稳定、施工方便快捷且价格低廉，在工程中获得比较满意的技术和经济效益。

在防水板的设计中，软垫层的设置关系到独立基础加防水板的计算假定是否成立受力是否合理，垫层的如“软”是相对的。，的铺设范围为防水板板底满铺但应扣除独立基础的范围。

防水板的集水坑、变标高以及变板厚的做法可参照《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（独立基础、条形基础、筏形基础及桩基础）11G101-3图集。

5、结语

独立基础加防水板这种新型的基础形式现阶段在相关结构设计规范中并未列出，上述结构做法的设计原则和构造措施均为成都地区实际工程经验的总结和体会，读者可在具体的设计过程中参考。

结构设计毕业论文:钢结构在建筑结构设计中存在的问题及解决措施分析

摘要：随着社会经济的发展，建筑行业也不断迅速进步，促进了钢结构在建筑业中的广泛应用。随着建筑功能的多样化和建筑造型的不断变化，人们对于钢结构设计的要求逐渐提高，钢结构在建筑结构设计中的问题日益突出，本文阐述了建筑工程钢结构的优点、钢结构在建筑设计中存在的问题以及解决措施，以供参考！

关键词：钢结构；建筑结构设计；问题；解决措施

引言

钢结构是我国建筑工程钢结构体系中的一种，具有很多优势，所以钢结构的设计应该选择最佳的设计方案，才能有效得利用钢结构的优势并且确保设计的合理性。对于钢结构节点的设计决定了工业建筑的安全性，所以节点设计的合理性需要充分考虑。此外，在建筑设计中，设计人员还需要不断学习专业知识，提高自身的专业技能，为钢结构设计质量的提高奠定坚实的技术基础。

一、建筑工程钢结构的优点

建筑施工的钢结构是在原有的土木建筑结构基础上改良的，钢结构性能较高，能够满足建筑施工的设计需求。钢结构的抗压性好，钢结构的组成材料是各种型号的钢筋，抗压抗震的性能好，在建筑施工中用钢筋作为加固的材料，使建筑的整体结构性能更完善，面对地震时能够较好的发挥防御作用；钢结构的安全性比其他材料的要好，以钢结构为主体的建筑，起到的加固效果很好，能延长钢结构建筑的使用寿命；钢结构建筑还有一个优势就是经济性，投资成本较低，混凝土结构的建筑损耗的材料多，这在建筑成本上也相对较高，而钢结构的使用性能高，并且在结构组合上还更加简单，使用材料的成本消耗明显降低，给建筑施工带来了更多的收益。

二、钢结构在建筑结构设计中存在的问题

1、设计质量下降

钢结构部门专业综合项目及工艺的计划费用较高且设计任务比较繁重，再加上其费用低花费人力大所以钢结构设计起来就显得十分困难，所以设计院对这一类的任务不太善于接受。导致了有些设计单位于是就将房结构的设计工程承包出去，那是因为在钢结构的设计方面缺少经验，但如果承接单位的设计资质不够再加上当前建筑行业的设计市场十分混乱，就会给钢结构的设计质量带来很大的影响。另外，没有准确到位的监督机制也没有针对性的法律法规对其进行规范，就很容易出现事故，其后果的产生是很严重的。

2、参与建设人员的素质相对不高

不但设计人员钢结构设计工程中的技术水平参差不齐，现场的施工人员和监理人员的专业素质和职业道德，跟民用建筑钢结构的发展水平相比也有差距。从业人员就不能适时的适应民建钢结构的发展需求原因是缺乏专业的知识作为支撑。例如有些专业技术，对于非专业的工作人员来说是难以达到的障碍，而技术人员则必须要下苦工才能完全掌握其技巧，所以钢结构建筑中，施工人员及监理人员的相关专业知识和素养都有待于提高。

3、钢结构的设计方案存在问题

由于钢结构设计在资金上存在问题，往往由承接单位和设计单位分包进行设计，这在很大程度上降低了钢结构设计的深度。在有些设计方面不能满足原来设计的要求，存在错误的柱脚设计问题。柱脚设计的类型有三种，分别是埋入式设计、外包式设计和外露式设计，其中在民宅设计中使用的设计类型是外露式设计。

三、钢结构在建筑结构设计中存在的问题的解决措施

1、设计人员要尽力合理设计

对于设计人员来说，钢结构住宅设计是要充分考虑实际情况进行精密计算的，但在实际情况中，会出现很多突发性问题，此时设计人员就应该具体问题具体分析了。只有设计者把设计工作渗透到日常的钢结构设计中，才能提高设计能力从而有效的提高工程质量。同时，要充分考虑钢结构部分设计对整体影响和建筑材料的选取。要根据楼层的高度来选择合适的建筑体系，对于选取材料方面也要根据每个设计环节的特点进行选择。

2、加强设计中的监督机制

由于钢结构设计存在特殊性，所以在进行设计之前需要对承包商和设计单位的设计资质进行审查，检查钢结构的构件质量和相关单位对于钢结构结构制作的能力，还要对施工安装能力进行检查。此外，钢结构设计有热属性，工程主管部门应该加强管理严格进行审查，帮助建筑单位做好一切准备工作。

3、加深钢结构的设计深度

在进行钢结构设计之前，需要先确定设计图纸应用规范是否齐全、正确。如有的设计说明使用了过时的、已经废止的标准；有的材料牌号、等级不全、高强螺栓、普通螺栓和焊接连接点的标记不明确或未显示。对各类高强螺栓、普通螺栓、栓钉、拉铆钉及其垫圈的规格、型号、性能没有具体标明，而这些均已列入了钢结构施工质量验收规范，并作为强制性条文要求，如果设计图纸未加说明，施工和验收就缺乏依据，造成盲目施工和无法验的后果。只有设计秉持精益求精的态度，才能更好的提高建筑工程的施工质量。

3.1柱脚的抗震设计是深度设计的一部分，钢结构柱脚分为埋入式柱脚、外包式柱脚和外露式柱脚3 种。

3.1.1埋入式柱脚是指将钢柱固定在混凝土的基础梁上，外包式柱脚是指钢柱脚被钢筋混凝土包住，外露式柱脚是指混凝土基础表面固定钢柱脚。埋入式柱脚需要考虑的关键因素就是埋入深度，对于轻型工字型柱来说，埋深与柱截面高度比不得低于2，对于H 形柱和箱型柱来说，其比值不得低于3。

3.1.2外包式柱脚设计时，外包层的高度与柱截面宽度之比应不低于2.5，从而保证柱脚具有足够的刚度和承载力。另外，柱脚的箍筋需要满足相关设计要求避免外包层出现斜裂缝。

3.1.3外露式柱脚的力学特性研究目前还不是很充分，端点的约束对上部框架的结构整体影响的程度还不是特别清楚。当柱剪切荷载较大而抗震要求不高时，可以选用外露式柱脚，如果抗震要求高，则不采用该柱脚形式。

3.2同时，防腐设计也应该被重视，通常是采用涂抹防腐涂料的措施。对于钢结构构件也有不同的要求，例如有的构件在出厂前需要涂刷一层底漆。在钢材上涂抹防腐涂料就目前来看是最为有效的防腐措施。但是这样做只是基础性的防腐，因而为了提高钢结构的防腐效果，就必须选用耐候钢作为钢结构建筑的首选材料，并利用热浸镀锌技术对其进行处理，利用镀层，达到保护钢结构不被腐蚀，尤其是应加强有机涂料配套技术的应用，以及阴极保护技术的应用，才能更好地确保其防腐性能得到有效的提升。

3.3防火性能的设计也是非常重要的，钢结构建筑在防火性能上要弱于钢筋混凝土结构建筑，通常在钢结构建筑设计中采用的防火措施有以下两种：第一种，采用保全板，将其合理设置在钢结构建筑中，以此起到防火作用；第二种，在钢结构的不同部位涂抹厚薄不均的防火涂料，并采用装饰漆涂抹露明部位。

结束语

尽管钢结构在建筑施工中被广泛的应用，然而，在设计中的有些问题仍需重视。只有在钢结构设计中消除那些存在的隐患，才能整体上提高钢结构的工程质量。解决钢结构设计中遇到的难题，坚持国家对建筑业材质要求的可持续发展战略，提高城市化建筑水平，起到了积极的促进作用。

结构设计毕业论文:轻型门式钢架结构设计关键要点研究

摘 要：在轻型钢结构中，轻型门式刚架建筑具有施工周期短、结构自重轻、综合经济效益好等优点。随着我国经济发展，工业和民用建筑中对轻型门式刚架的需求日益增加，所以在结构的设计过程中，结构参数和结构样式的选择是结构安全和经济的关键。本文就对轻型门式钢架结构设计作简要分析论述。

关键词：轻型门式；钢架结构；设计；

0.引言

轻型门式刚架房屋钢结构是现阶段国内轻钢结构的代表，但是门式刚架结构的不合理建筑尺寸往往会导致结构用钢量的增加。目前，国内门式刚架设计一般采用试算法：初定结构的参数（门式刚架的结构布置和各种构件的截面形式），然后根据约束条件（依据设计规范：构件的强度、刚度、稳定性条件）选择截面的尺寸，并通过结构计算作适当修正后，一般就可以作为最终方案，所以对门式刚架进行截面优化方面的计算分析，得出了优化结构用钢量及截面尺寸的关系，并根据分析结果提出了合理优化设计的建议有重要的意义。本文结合门式钢架结构的基本特点，对轻型门式钢架结构设计展开深入探讨。

1.结构特点

（1）质量轻

围护结构由压型钢板、玻璃棉及冷弯薄壁型钢等轻质材料组成，恒载相对小，基础比较小，整体结构自重轻。

（2）工业化程度高

施工周期短，主要构件和配件均为工厂制作，构件之间的连接多采用高强度螺栓连接，工地安装方便。除基础施工外，基本没有湿作业，现场施工人员配置很少，劳动强度轻。

（3）柱网布置灵活

柱网布置不受模数限制，柱距大小主要根据使用要求和用钢量最省的原则来确定，空间布置灵活，可广泛用于大中小跨度、工业民用建筑。

2.结构设计

2.1柱网布置的确定

轻钢厂房结构设计中首先要配合工艺要求进行柱网的平面布置。在尽可能满足生产工艺和使用功能上，根据房屋的高度确定合理的跨度。通过大量计算发现，对门式刚架设计过程中柱网布置得出以下结论。

（1）当檐高6m、柱距为7.5m，荷载情况完全一致下，跨度在18～30m之间的刚架单位用钢量（Q235B）为18～28kg/m2，当跨度在21～48m之间的刚架单位用钢量为25～40kg/m2，当檐高为12m、跨度超过48m时宜采用多跨刚架（中间设置摇摆柱），其用钢量较单跨刚架节约18%左右，因此设计门式刚架时应根据具体要求选择较为经济的跨度，不宜盲目追求大跨度。当刚架跨度较小时，刚架用钢量甚至占总用钢量的50%以上，而其它各单用钢量，特别是墙架梁、柱间支撑、屋面支撑，其用钢量所占比例较小，因此，在设计门式刚架时应精确设计，合理使用。

（2）随着柱距增大，其它各部分结构的用钢量均随柱距的增加而增加，特别是吊车梁，由于柱距较大，须采用格构形式，其用钢量所占比例较大，并最终超过了刚架的用钢量。其次是檩条，由于长细比的要求，用钢量增加也较快。

2.2门式刚架荷载取值

门式刚架房屋上作用的荷载一般有：竖向荷载（结构自重、雪荷载、积灰荷载等）和水平荷载（风荷载、吊车刹车力），还有地震荷载（水平和竖向）。荷载应根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）国家规范规定作相应的取值。

2.3刚架内力和侧移计算方法

（1）内力计算方法：对于变截面门式刚架，应采用弹性分析方法确定各种内力，只有当刚架的梁柱全部为等截面时才允许采用塑性分析方法。变截面门式刚架的内力通常采用杆系单元的有限元法（直接刚度法）编制程序上机计算。地震作用的效应可采用底部剪力法分析确定。根据不同荷载组合下的内力分析结果，找出控制截面的内力组合，控制截面的位置一般在柱底、柱顶、柱牛腿连接处及梁端、梁跨中等截面。

（2）侧移计算方法：变截面门式刚架的柱顶侧移应采用弹性分析方法确定，计算时荷载取标准值，不考虑荷载分项系数。如果最后验算时刚架的侧移刚度不满足要求，需采用下列措施进行调整：放大柱或梁的截面尺寸，改铰接柱脚为刚接柱脚。

2.4檩条、拉条和撑杆设计

（1）檩条属于双向受弯构件，在进行内力分析时应沿截面两个形心主轴方向计算弯矩。设计时，应对檩条进行强度计算、整体稳定计算、变形计算。檩条设计时，要考虑檩应为冷弯薄壁构件，受压板件或压弯板件的宽厚比大，在受力时要屈曲，强度计算应采用有效宽度，对原有截面要减弱。同时强度计算要用净断面，要考虑钉孔减弱。这种减弱，一般达到6～15%，对小截面窄翼缘的梁影响较大。刚架整体分析采用的是全截面，如果强度计算不用净截面，实际应力将高于计算值。檩条设计时，应考虑檩条不仅仅是支撑屋面板或悬挂墙面板的构件，而且也是刚架梁柱隅撑设置的支撑体，设置一定数量的隅撑可减少刚架平面外的计算长度，有效的保证了刚架的平面外整体稳定性。

（2）拉条的设置与是否主要和檩条的侧向刚度有关，对于侧向刚度较大的轻型H型钢和空间桁架式檩条一般可不设拉条。对于侧向刚度较差的实腹时和平面桁架式檩条，为了减小檩条在安装和使用阶段的侧向变形和扭转，保证整体稳定性，一般需在檩条间设置拉条，作为侧向支撑点。当檩条跨度≤4m时，可计算要求确定是否需要设置拉条；当屋面坡度i>1/10，檩条跨度>4时，宜在檩条的跨中位置设置一道拉条；当跨度>6m时，宜在檩条跨度三分点处各设一道拉条或撑竿，在檐口处还应设置斜拉条和撑杆。拉条的直径为8～12mm，根据荷载和檩距大小选用。

2.5屋面支撑和柱间支撑设计

（1）屋面支撑受力较小，杆件截面通常可按容许长细比选择。交叉斜杆和柔性细杆按拉杆设计，可采用单角钢，非交叉斜杆、弦杆、竖杆以及刚性系杆按压杆设计，可采用双角钢组成十字形或T形截面。当屋架跨度较大、房屋较高且风压较大时，杆件截面应按桁架体系计算出的内力确定。计算支撑杆件内力时，可假定在水平荷载作用下，交叉斜杆中的压杆退出工作，仅由拉杆受力。

（2）柱间支撑，对厂房来说，分为上层支撑和下层支撑。上层支撑计算时，为避免由于支撑刚度过大而引起较大的温度应力，支撑腹杆按柔性拉杆计算。交叉体系的下层支撑当吊车较小时一般用圆钢，较大时应采用角钢或槽钢。为了提高厂房纵向刚度，当吊车较大时，应交叉斜杆应按拉杆设计。

3.小结

门式刚架轻型钢结构房屋行业的飞速发展，尤其在沿海地区，新建工厂的增长促使轻型钢结构房屋加工安装的厂家如雨后春笋般的发展起来，门式刚架轻型钢结构房屋的制作安装质量也逐步提高，建筑造型也越来越美观新颖。门式刚架轻型钢结构是一项最有发展前途的结构型式，门式刚架轻型房屋在各行各业各种类型的厂房仓库、商店、体育馆、展览馆等各个领域都得到非常广泛的应用，说明其未来发展的美好前景。

结构设计毕业论文:关于大底盘多塔结构设计的探讨

摘要：在现代建筑设计中大底盘多塔结构已经得到广泛应用，尤其是用作住宅小区中的商品房建筑。这种设计结构占地面积小，对地上空间利用率高，极大拓宽了楼体的使用功能。大底盘多塔结构在抗震和抗沉降方面有很好的效果。本文针对如何设计大底盘多塔结构进行了深入的研究探讨。

关键词：多塔结构 抗震 大盘设计

目前，高层建筑不再将住宅和商用办公区分开，在住宅小区的外围是商用的商场或办公楼，呈现出民用商用综合并存的发展趋向，大盘多塔结构也随之成为高层建筑的流行模式。在设计大盘多塔结构时，应注意整体结构的防震和地下结构防开裂等问题。

一、大底盘多塔结构的分类

总体来讲，大底盘多塔结构可以初步分为三大类：

1.1. 简单型多塔结构

简单型的多塔结构指的是在一个较大的底盘上建造多栋高层建筑，有时出于安全和实际情况的考虑，也可以只在大底盘上建造单栋高层建筑。底盘一般包括地下室和低下停车场等配套设施，变截面的柱长一般设计成标准的阶形柱，底盘的裙房在设计时一般也采用较大的空间，此类多塔结构常见于较大的综合型住宅小区。

1.2.复杂型多塔结构

复杂型多塔结构是在简单型多塔结构的基础上，增加建筑内部的钢结构，在确定结构内的长度系数时一般采用铰接其中的排架柱的方式，在模型中把顶部进行连接，再改造钢结构中的连接部位，对得出的结果参考相关条件做相应的校正修改，便可以得出排架柱的长度系数。

1.3.带缝型多塔结构

带缝型多塔结构指的是在设计建筑结构时，增添建筑内部的伸缩缝、抗震缝和抗沉降缝等。这种结构设计主要出现在层楼间距较小的高层建筑结构中，属于比较特殊的多塔结构，不是常用类型。

二、大底盘多塔结构的设计

2.1. 计算模型

目前，在进行多塔结构计算时，一般采用两种计算模型：整体模型和离散模型。整体模型指的是在对多塔结构进行计算时，将底盘和塔楼二者作为一个统一的整体，对这一整体进行分析计算；离散模型指的是在对多塔结构进行计算时，将每一个塔楼都作为一个独立的个体进行分析计算。在现实应用中，由于整体模型计算较为简单便捷，实用性更强，所以一般采用整体模型计算较多。目前在进行整体模型计算时多采用SATWE软件，最新版本的SATWE软件能够将多塔结构的大多数参数作为一个整体进行统一计算设计，如层间的刚度比、层载比和剪重比等。而有些设计却不能用整体模式计算，只能采用离散模型进行计算分析，如塔楼的位移比和周期比等的计算。对这些参数进行计算时，不能采用整体计算，而是将整体的结构切分成一个个的独立结构模式，以方便对各个单独塔楼进行独立抗震设计的计算。此外，当塔楼的建筑造型和层数存在较大差别时，采用整体模型计算时不仅要求分析人员要有较高的综合水平，而且在分析各塔楼间的扭转特性参数时很难得出确切的参考数据，这种情况下，采用离散模型计算分析可以较为便捷的得到准确数据。

2.2.抗震设计

目前大底盘多塔结构中常用的抗震设计方法可以分为三大类：动力时程分析法、振型分解反应谱发和底部剪力法。

2.2.1动力时程分析法

动力时程分析法是采用预先对结构进行地震波检测处理后，再对其进行地震中的动力分析研究，进而设计出抗震方法的原理。采用动力时程分析法可以检测出整体结构的薄弱环节，可以对此环节实施针对性的调整，升级结构的抗震极限和防裂等级，在设计不规则结构或较为复杂的建筑结构时常用此方法检测调整结构整体的薄弱环节。该方法主要从三方面（层模型、杆系层模型和空间杆系层模型）对结构进行动力分析得出结论。在采用动力时程分析法时，一般用SPA84软件积分计算塔楼的灵活自由度，用SPA2000软件积分计算结构底盘建筑的抗震弹性，最后用TAT软件进行修改调整。

2.2.2振型分解反应谱发

振型分解反应谱法是目前采用较为广泛的一种用于计算结构抗震性能的方法。在大多数情况下，阵型低阶的参与系数在设计多塔结构中一般不予考虑，基本可以忽略不计，这是因为振型阶数和振型参与系数之间呈反比例关系，也就是说振型阶数越大，振兴参与系数越小。在对称的多塔结构中，由于阵型参与系数较小，可以忽略不计，一般采用SRSS阵型组合方法，而对于塔楼不对称的结构，因结构中存在双向偏心的问题，导致结构在水平方向上产生平扭藕联振动，所以一般采用CQC阵型组合方法。

2.2.3底部剪力法

底部剪力法是根据地震反应谱理论，利用整体结构底部的总地震剪力和等效质点的水平地震作用相等的原理，计算结果抗震作用的方法。底部剪力法的适用条件：一是建筑结构总高度不超过40m，二是结构的质量和刚度在竖直方向分步均匀，三是结构在地震中以剪切变形为主等。目前，该方法因限制条件较多，一般很少采用。

三、地下室防裂设计

大底盘多塔结构的地下室面积较大，一般超过一万甚至两万平方米，其设计长度已经远超伸缩缝的最大间距，这就需要大底盘多塔结构的地下室设计沉降缝用以配合伸缩缝的不足之处。考虑造成混凝土产生裂缝的各种因素，发现在结构中留缝不是唯一的设计手段，增加多塔结构的地下室抗裂性能，可以从以下几方面入手：一是控制砂石骨料的配比和降温，减小混凝土在降温硬化过程中的受力；二是控制混凝土强度等级，在满足防水和承载力要求的前提下，混凝土强度控制在C25--C35之间为最佳；三是在浇注方法上采用分层浇注，每层混凝土要严格控制在初凝前完成上层浇注，采用阶梯式进行。

四、结论

目前我国建筑领域内，越来越多的人接受并采用大底盘多塔结构模型。在大底盘多塔结构中，根据结构的实际情况不同，在综合计算设计结构的抗震和抗地下部分开裂方面采用适当的方法，已经可以达到很好的效果，但在一些细节方面，如弹塑性动力分析还存在不尽人意之处，需继续研究改进。

结构设计毕业论文:浅析框剪结构设计中的几个问题

【摘要】 简要分析了框架剪力墙结构设计过程的几个难点。

【关键词】 框架剪力墙 嵌固端 连梁

一、工程简况

本工程为上海市嘉定区的一栋高层商务办公楼，结构高度为53米，地上十二层，地下二层。标准层结构布置图如下：

横向柱间距为8.4米；为了形成大空间办公布局，所以纵向柱间距为3.3米和8.8米，楼梯和卫生间都位于短跨柱距间。采用钢筋混凝土框架剪力墙体系，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。

二、结构布置总结

由于业主要求灵活的办公空间，Y方向大跨度柱距间尽量不设剪力墙隔断，所以Y向剪力墙全部设于短跨柱间，一共四道。楼梯处两道横墙作为X方向的主要抗侧构件。在Y向端部的大跨度柱间设置八字型柱间支撑增加结构的抗扭性能，采用H型钢。不考虑偶然偏心的位移角和规定水平地震力作用下考虑偶然偏心的位移比：

三、嵌固部位的选择

嵌固部位在地下室顶面是最合理最经济的选择，此时应满足下列条件：

（1） 地下室顶板与室外地坪的高差不能太大，一般宜小于本层层高的1/3（高差过大对水平力的传递不利）。

（2） 地下室顶板应为梁板体系，楼面的框架梁应有足够的抗弯刚度，地下室顶板的梁截面实际受弯承载力之和不宜小于上下柱端实际承载力之和。

（3） 地下室结构的布置应保证地下室顶板及地下室各层楼板有足够的平面内整体刚度和承载力，能将上部结构的地震作用传递到所有地下室抗侧力构件上，为此地下室顶板的厚度不宜小于180mm，且该层楼面不得留有大洞，混凝土强度等级不得小于C30，并双层双向配筋，每个方向的每层配筋率不小于0.25%。

（4） 地下室结构应能承受上部结构屈服超强及地下室本身的地震作用，地下室楼层剪切刚度不小于相邻上部结构楼层剪切刚度的2倍。

（5） 地下室柱截面每侧配筋面积除应满足计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积，地下室剪力墙的配筋也不应少于地上部分。

本工程由于地下车库的入口需在地下室顶板开大洞口（最右边一跨），而且首层楼板标高为0.8米，与室外地面的高差为2.2米，地下一层层高为3米，地下室顶板与室外地面的高差大于地下室层高的1/3，不能满足地下室顶板作为结构嵌固部位的要求，所以选择地下一层的底板作为结构的嵌固端。见图（二）

地下室一层的底板作为嵌固端时，除了满足以上所提到的条件，还必须满足下列条件：

（1） 地下一层的剪切刚度应大于地上一层的楼层剪切刚度；

（2） 地下二层的楼层剪切刚度应大于地上一层的楼层剪切刚度的2倍

而不必满足高规中规定的当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。以本工程的计算结果举例：

地下一层的剪切刚度大于地上一层的剪切刚度，且地下二层的剪切刚度大于地上一层的2倍，所以地下一层的底板满足作为结构嵌固端的条件。地下室外墙尽量只参与地下二层的剪切刚度计算， 而不增加地下一层的剪切刚度，为了满足这个计算假定，地下室外墙与地下一层的顶板结构尽量不发生关系，所以采用图（三）节点处理方法。

注意：此时地下室一层外墙即作为剪力墙受剪又作为挡土墙受弯，地下一层底板与外墙连接处需加强平衡地下室外墙的弯矩。

四、连梁超筋处理

在本工程中，连梁超筋现象很明显。如果根据超筋的数量来确定是否对连梁进行处理是不合适的，规范建议的处理方法如下：

1） 连梁的调幅处理：抗震设计剪力墙中连梁的弯矩和剪力可进行塑性调幅，以降低剪力设计值。但是在结构设计中已对连梁进行了刚度折减时，调幅范围应限制或不再调幅。

2） 减小连梁的截面，主要是降低连梁的截面高度，从而达到减小连梁计算内力的目的，同时加大剪力墙的地震效应设计值。

3） 连梁铰接处理：连梁不作为次梁或主梁的支承梁时，可将连梁按两端铰接梁进行计算，即假定该连梁在大震下的破坏，对剪力墙按独立墙肢进行二次多遇地震作用下的结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计，以保证墙肢的安全。

上述1）、2）的方法相近，应优先考虑。当采用前两种方法仍然不能解决连梁的超筋超限问题时，可采用3）的处理方法。

连梁超筋处理小结：

1） 处理目的：在确保连梁强剪弱弯的前提下，尽可能充分利用连梁的有效截面和刚度吸收地震能量并耗能，达到既满足抗震设计要求又经济的目的。

2） 处理方法：依据连梁截面抗剪承载能力反求连梁所能承担的最大弯矩（此处与弯矩承载力控制的梁端塑性铰不同的是：塑性铰是在梁端抗剪承载力足够的情况下，寻求梁端的最大抗弯承载力，形成以梁端抗弯承载力控制的塑性铰），寻求的则是与连梁梁端最大抗剪承载力相匹配的最大梁端弯矩，形成以梁端抗剪承载力控制的塑性铰。

3） 由于目前计算程序不具备“剪力铰”计算功能，可以采用变通的解决方法，即通过采用减小连梁计算截面高度进行试算。在连梁的计算剪力不大于实际连梁截面抗剪承载力的前提下，连梁的最大计算弯矩。

五、结束语

混凝土框架剪力墙结构是由框架和剪力墙两种结构重新组成的结构体系，框架和剪力墙一起承担竖向荷载，水平荷载由具有较大抗侧刚度的剪力墙来承担。在框架剪力墙结构中，剪力墙的布置非常关键。在满足建筑功能的前提下，总的布置原则为“均匀、对称、分散、周边”。

高层结构的嵌固端从工程角度看是一个区域，只有相对的嵌固，没有绝对的固定。一般情况下，应尽量将上部结构的嵌固部位选择在地下室顶面。地下室顶板作为上部的嵌固部位时，结构的加强部位明确，地下室结构的加强范围高度较小，结构设计经济性好。为节省工程造价采用降低嵌固部位的方法是错误的，这样没有考虑应采取相应的结构措施，是不合适也不安全的。

结构设计毕业论文:高层建筑转换层结构设计中的问题分析

摘要：在当前的高层建筑设计中，针对转换层结构的内容是至关重要项目，其设计方案和设计水平直接决定整个高层建筑的设计水平。本文主要介绍了高层建筑转换结构在受力方面的主要特点，阐述了关键结构层的存在形式和显著特征，详细分析了设计中的不足，提出了行之有效的解决策略。

关键词：高层建筑 转换层结构 设计 问题 对策

当前，高层建筑的显著特征是功能种类多、作用体现综合性。很多高层建筑在直线方向的作用不尽相同，例如，顶部的用途是住宅，中部是商务办公，下部功能为娱乐、餐饮等。也就是说，整个建筑不同位置，设置不同的功能，体现不同的作用。这就需要设置不同的结构，根据需要，采取不同的形式。以建筑功能方面的区别为依据，上部通常采取轴线布置的方式，安排小开间，同时，增加墙体数量，目的是满足用户在住宅方面的特殊需求；对于用作办公用途的中部，房间通常为小型或者中型大小的房间，因此，公共部分如果能够体现更明显的自由，那么必然能够提升建筑效果，为此，要设置较大的柱网，尽量降低墙壁的数量，甚至避免墙体的存在。为了更大程度达到这种设计需要，就要在发生结构变换的楼层设计转换层，目的是保证受力的恰当转换和传递，否则会不利于受力的合理性，影响结构尺寸的科学性。

1 对结构受力特征的分析

在建筑工程中，经常遇到含有转换层的结构样式，也就是底层为大空间的剪力墙结构。在整个结构中，剪力墙落地，在底部变为一定形式的框架结构，其主要受力特征为：

1.1 结构受力的主要特征

1.1.1剪力墙结构将转换层作为界限，上部的剪力墙具有类似的变形曲线。对于受到外力影响的楼层剪力，会由于剪力墙等效刚度比例的不同分配，使得其下部侧向刚度出现迅速变小的情况，最终导致底层框架需要承担的水平力出现急剧降低，但是，底层剪力墙的水平力会出现迅速提升。

1.1.2水平力在底层出现的分配变化是通过转换层实现的，主要利用了其刚性楼板在力传递方面的功能。当转换层完成对楼层间的力的传递和分配之后，它在平面领域受到了很大的冲击力，出现严重的平面变形，对楼板在平面范围的刚度产生影响。

1.1.3如果水平力受到底层框支柱和落地剪力墙的刚度分配之后，鉴于框支柱侧向刚度较小，在具体核算过程中，它所承担的力量极小。但是，一旦转换层的楼板出现变形，那么，在框支柱范围内，其在水平方向的位移变化就会达到最大值，也就是说，支柱实际受力要大于理论值，而且相差很大。通过上述分析可以认识到，位于转换层周围的受力比较多变和复杂，在进行设计的时候，要为剪力墙和框支柱设置安全储备。

1.2高层建筑转换层的结构类型和主要特征

1.2.1梁式转换介绍

在当前的高层建筑转换层设计中，梁式转换层是使用比较广泛的类型，传力的流程为上部的墙壁，而后转换梁，最后为下部柱。在力的传递方面，比较直接，方向明确，能够进行方便的工程核算，便于设计，同时，成本支出不高，因此，这种转换层样式在建筑中比重较大。

1.2.2箱式转换层介绍

这种类型是将单向和双向托梁、较厚的上下层楼板进行统一浇筑，而后形成一个整体，实现统一作业，这种方式所形成的刚度较大。

1.2.3 板式转换介绍

如果转换层的上下柱网呈现错开的样式，布局错乱无章，很难借助梁进行承载，那么，需要厚板的协助，也就是板式转换层。由于需要较大的抗冲力，所有其厚度要求高。对于下层柱，设计可以更加灵活，但是由于其自重较大，需要大量的材料，很容易出现工期延误的情况。

1.2.4桁架式转换介绍

桁架主要分为空腹型和实腹型。与梁式转换类型相比，其在受了方面更加清楚，能够提供更加广泛的使用空间，同时其自身重量不高，因此，具有较强的抗震能力，但是，其缺点是，节点设计存在较大难度。在采取这种方式的时候，其基本设计原则是要保证斜腹杆和节点的强度。鉴于节点受力的复杂性，很容易出现脆性损伤，给施工带来不便，增加了这种方式使用的难度。在运用这种方式的时候，要注意以下几个问题：首先是要保证桁架转换层的高度，通常在3米以上，一旦高度不达标，就会导致超短柱的出现，造成脆性破坏；其次，要实现上弦基点与其对应荷载的对齐，发挥桁架在受了方面的特定优势；再次，将预应力应用在上下弦和斜腹杆，那么就会有效减小截面，节省费用，比较经济实用。

1.2.5 斜柱转换式介绍

这种方式比较特殊，能够最大程度发挥混凝土在受压方面的特点，增大建筑空间。这种方式会产生较大的荷载，在进行具体设计的时候，可以参考平面布局的特点，借助梁来实现路径的缩短，在最小范围内达到均衡。在运用的时候，转换站要尽可能通过较多的楼层，目的是减小水平力，便于设计。

1.2.6 巨型框架转换介绍

巨型框架转换是当前建筑结构发展的趋势，主要是将巨型柱与大梁进行连接，抗震效果极佳。它是梁式转换的多次操作。其主要设计方式是进行多次模拟，在巨型结构形成之前，要完成临时支撑的设计。

2高层建筑转换层结构设计中需要注意的几个问题

2.1 设计遵循的主要规则

2.1.1 在对转换层结构进行设计的时候，要减少竖向构件的使用数量，竖向构件的数量越少，需要进行的转换设计就越少，刚度变化的几率降低，有利于结构在抗震方面功能的实现。

2.1.2将转换层结构在竖向的位置设置在较低的范围。

2.1.3 注重对转换层结构的不断优化。对于转换层样式的选择，要明确具体传力的方向，目的是实现与工程项目的有机集合，保证质量。鉴于安全和经济性的考虑，宜将其刚度控制在较小的范围内。

2.2 结构设计中的重点分析

2.2.1刚度在转换层下部的主要分布状况。

在进行转换层架构设计的时候，要高度重视刚度值的合理性。如果刚度较大，地震反应和结构竖向刚度会出现急速膨胀，转换层上下受力都不均衡，材料使用量也增加，在经济性上也不科学。如果刚度过小，沉降差出现，次应力产生，配筋增加，尤其在转换次梁中更加突出。因此，在转换层设计过程中，竖向刚度的变化是经常遇到的问题，彰显复杂性。在进行抗震设计考虑的时候，要保证位于转换层主体结构的剪切刚度达到技术标准，这样，较大的竖向转换构件就会被派上用场，主要的包括加大混凝土强度以及增加剪力墙等方式。此时，较为突出、值得注意的问题是：筒体截面的扩大使得其在下部结构的总刚度比重增大，需要承载更大的地震荷载，因此，需要高度重视筒体的安全设计，以实现更强的抗震性；在运用剪力墙的时候，要保证刚度在整体上的均衡性，使得刚度与质量中心能够重合，避免出现建筑物的变形。

2.2.2 剪力墙对上下刚度传输产生的作用。

为了实现不同结构之间内力的传递，要避免二者刚度的突然变化，可以立足以下两个方面实现解决：首先，在上部，要保证较小的刚度值，减少剪力墙，缩短墙肢；其次，增大下部刚度。在保证使用效能的前提下，设置若干剪力墙，保证布局合理、对称，防止出现集中的情形。

2.2.3 合理确定转换层结构的刚度值。在进行转换层结构设计的时候，一个重要的值就是转换层结构的刚度值。一旦出现刚度超标的现象，地震反应就会出现，竖向刚度会急剧增大，使得上下层不利于受力和均衡性，另外，材料的需要增加，经济上比较不合理。如果转换层的刚度较小，那么竖向构件之间会出现沉降差，在结构与构件之间形成次应力。此时，就要选择合适的次梁截面尺寸，保证其刚度达标。

2.3 将转换层结构与建筑专业进行结合

高层建筑转换层设置的目的是为了迎合建筑实际用途，要在结构上充分考虑建筑物自身的特征。首先，充分考虑建筑物外观特点，例如，巨型框架、拱形等，保证受力合理，同时还能满足外观的需要；其次，转换层的结构特点要以建筑物功能为前提，设备层兼顾转换层，要保证转换层空间足够，此时适合使用实腹或空腹桁架代替梁式转换。

结束语：

在高层建筑中，转换层结构至关重要，需要高度重视。设置转换层的目的是最大限度满足建筑不同功能的需要，需要将此部分设计与整个建筑设计思路进行结合，二者积极配合。要重视对转换层结构的理解，掌握设计原则和思路，保证结构在平面和竖向都具要整体性，保证建筑物的安全性和经济性。

结构设计毕业论文:地铁基坑的支护结构设计探究

【摘要】随着城市交通的日渐繁荣拥堵，城市轨道交通的正常运营起到了至关重要的作用，我国轨道交通行业发展不断深入，基坑工程设计作为地铁前期施工的重要环节，需要进行完善合理的设计，使基坑工程的设计达到更加令人满意的程度。

【关键词】 地铁；深基坑；支护结构设计；施工技术

一、常用基坑支护类型

1、放坡开挖

特点：施工方便，造价低，场地条件要求较高，防护强度不高，受气候影响较大。适用范围：在基坑开挖深度较浅时，若施工现场不需考虑相邻构筑物安全和正常使用时，可以优先考虑采用该种方法。该方法适用于周围场地开阔，地下水位较低，周围无重要的构筑物，基坑位移控制要求不严格，只要求稳定的工程。但当地下水位较高时，就必须结合井点或隔水帷幕等措施共同使用。

2、地下连续墙

特点：支护刚度大，止水效果好，但造价较高，需专业的设备。适用范围：适用于地质条件差和复杂，基坑深度大，周围环境要求较高的基坑。条件允许的情况下配合上部结构进行整体设计，既起到了基坑支护的作用，当基坑施工结束后还可以作为上部结构的一部分，既安全又节约。

3、深层搅拌水泥土围护墙

作为一种原位土体加固方法，深层搅拌水泥土围护墙应用广泛。深层搅拌水泥土是利用深层搅拌机械在软弱地基内，边钻进边往软土中喷射浆液或者雾状粉体，同时借助搅拌轴旋转搅拌，使喷入软土中的浆液或雾状粉体与软土能充分拌和在一起，形成强度比天然土体高得多，并具有整体性和稳定性的桩体，由若干这种桩体和桩周围土构成水泥挡土墙。

二、基坑工程勘察和支护设计准备

1、基坑工程勘察

为了能够正确的对支护结构进行设计，同时能够合理的对基坑工程施工进行组织。事先必须要对基坑及其周边的各种环境进行勘察。应该提供的数据和相关情况有：地下层视见水位和静止水位；地下施工风险过程中各层水位补给情况分析，同时把其与附近水体连通状况进行分析：对基坑底以下承压水含水层和水头高度界面进行分析：对分析过程中出现的水位变化情况进行研究。同时需要对支护结构和周边的环境进行控制，采取相应的处理措施。

2、岩土勘察

在建筑工程项目详细勘察阶段，需要根据时间安排对基坑工程施工的具体内容进行有效的勘察。勘察的范围主要是由场地的岩土工程条件和开挖深度决定的。需要在边界的开挖深度1-2倍范围内进行勘察点布置，如果是软土勘察其勘察点布置的范围要更大一些。勘察点的间距一般情况下为15-30m，如果地层变化比较大的时候，应该根据勘察点的情况查明相关的分布规律，基坑周围勘察点的深度一般不小于1倍的开挖深度，如果处于软土地区应该穿越软土层。

3、水文地质勘察

应该根据相关的情况和数据进行分析，其主要包括地下水层的静止水位和视见水位，还要根据其补给情况和动态变化状况；地下水位的动态变化状况，因此其与周围水体的联通情况进行分析：基坑底下承压水的水位变化和支护结构也会对周围环境产生一定的影响；分析水位变化情况，同时还要对支护结构进行设计，采取相关的措施解决问题。

4、基坑周边环境勘察

其主要包括以下内容：查明影响范围内的建筑物层数、类型、埋深和基础类型。同时需要对上部结构和基础负荷大小进行分析。查明基坑周围的各种地下基础设施，主要包括排水、给水、煤气、电缆、雨水、污水、热力等分布状况和管线状况。同时还要查明基坑周围道路状况和车辆载重情况，查明四周或者临近的地区汇水流状况和排泄状况。同时还要考虑地下水泄露状况对基坑开挖产生的影响。

5、支护设计装备

进行支护结构设计之前，需要对地下结构设计资料和设计方案进行有效的处理。针对主体工程地下室建筑杆线和平面布置相对位置进行分析，这样对支撑布置和选择支付结构类型有着一定的关系。主体工程的桩位布置图设计，此问题与支撑体系中立柱位置有着很大的关系。尽量采取工程柱做为立柱从而降低工程成本。主体结构各层楼板、地下层、底板的布置与标高和地面都有一定的关系，这样可以很好的确定开挖深度，能够很好的选择围护墙和换掌等。

三、工程概况与特点

1、工程概况

某火车站综合改造基坑工程是目前某地区建设规模最大、技术含量最高、施工难度最大的工程，需要进行专项支护的工程有：地下空间基坑工程、隧道交通基坑工程、轨道交通基坑工程，项目整体形成了一个平面叠置、立面分层、同步进行的大型基坑群。

1.1地下空间基坑工程

位于某火车站南侧，为全埋式2层地下室，局部3层。平面尺寸为111.0m×597.0m，呈“一”形，基坑开挖深度为地面下11.0m-16.0m，开挖面积约72000m2。

1.2隧道交通基坑工程

地下1层隧道位于预留轨道交通上方，紧邻地下空间南侧布置。基坑开挖深度为地面下9.0m-11.0m，局部为18.15m，基坑开挖长度为1340m，宽度随深度变化，开挖面积约9522.7m2。

1.3轨道交通基坑工程

整体全明挖，地下1层为一条市政隧道，地下2层，3层分别为地铁站厅、站台层，车站总长228m，轨面埋深约21.3m，基坑开挖深度为地面下16.0m-26.0m，局部27.0m。

2、地质条件

2.1工程地质条件

基坑开挖深度内自上而下主要为杂填土、卵石、细砂、强风化层、中风化层、微风化层。其中杂填土层下部以粉土为主，内含石膏颗粒，干强度低，韧性低；强风化层节理裂隙发育，遇水极易软化，长时间暴露在空气中易崩解。

2.2水文地质条件

场地含水层主要为卵石层，稳定水位埋深为2.8m-4.5m，属于第四系松散岩类孔隙潜水。地下水由西南流向东北，季节性变化明显，年水位变幅0.5m-1.0m左右，水量比较丰富。

3、基坑支护方案优化

该基坑工程量较大，不同的支护方案在工期、造价及施工便利性等方面差异很大，如何在满足基坑安全的前提下降低工程造价、提高经济性以及施工的方便性成为基坑支护方案选型的重要问题。

原基坑支护方案为：开挖较浅且环境条件允许的部位，采用二级放坡土钉墙，坡率1∶1.5，面板厚150；开挖较深的坑中坑部位，采用三、四级放坡+格构式锚索（杆）支护体系。排桩直径为1m，桩心距为1.8m，桩顶冠梁为1.2m×0.5m。格构式预应力锚索支护结构的格构梁间距为2.5m×2.5m；设置锚杆2排-3排压力型锚索，杆芯选用4×Φ15.2mm型钢绞线。钢筋网双层双向Φ16.0@200×200，混凝土强度为C30。从安全稳定方面看，此支护方案有一定的优越性，但从施工工艺、经济效益等方面看，却过于保守。

根据该地区支护设计经验和土压力原位试验，将原基坑支护结构总体设计方案优化为：开挖较浅且环境条件允许的部位，采用不同坡率的二级放坡土钉墙，坡率为1：1和1：0.5，面板厚80；对开挖较深的坑中坑部位，采用排桩加锚杆支护体系，排桩上部能放坡的尽量放坡，对于无放坡空间、环境条件较为紧张的部位，垂直开挖，并对桩锚支护结构进行合理优化。第一道锚杆设于桩顶（冠梁），与桩形成整体，使其传力路径更为明确，可有效控制基坑开挖过程中产生的变形。

4.基坑监测结果

为确保施工安全，在基坑开挖过程中进行了位移、沉降和内力等项目监测，作为信息化施工的必要手段，客观反映了被观测实体所处的状态，为预测险情、优化方案提供依据。根据位移监测结果分析可知，基坑整个施工过程一般位移为10mm-20mm，仅P016点最大位移为29.12mm，未达到警戒值3cm；目前，基坑主体结构已基本完工，未出现异常。说明优化后的支护方案满足了安全、经济性要求。

四、结束语

随着城市轨道交通的大量兴建和建设事故的不断发生，地铁深基坑支护已逐渐成为岩土工程领域重要的研究课题。近年来随着城市发展，地下轨道交通越来越多被采用，受城市空间制约，地铁“宽、深、大”基坑出现频繁，基坑施工设计显得尤为重要。本文以某火车站基坑工程为例，对基坑支护设计与优化做一简要说明，仅供参考。