工業與民用建筑混凝土結構設計芻議

楊 雪

(大連林景建筑設計咨詢有限公司)

0 引言

隨著社會經濟的發展，無論是在生活中還是在工作中，人們都在不斷地要求進步，而房屋居住是他們最基本的生活需求，所以隨著時代的進步，社會經濟的發展，廣大人民群眾對房屋的居住要求也越來越高，因此將房屋相關行業的發展推向了高潮，同時也促進了建筑設計師們的工作積極性。要盡可能地延長建筑物的使用壽命，滿足人們的居住要求，工業與民用建筑混合結構的總平面設計科學合理，不妨礙公共交通，適應城市景觀。

1、常見的工業與民用建筑的混合結構設計及其類型

1.1 簡體結構

簡體結構的設計常見于各種超高層的公共建筑物當中，比如芝加哥標準石油公司大樓，這是由簡體結構的特點所決定的。簡體結構可以使得建筑物的平面設計具有高度靈活性，并且其空間結構具有很大側力剛度和抗扭能力。對于簡單的結構平面設計而言，其形狀可以選擇方塊形狀或者是圓形，三角形也是可取的；對于稍微復雜一點的混合平面結構設計，可以選擇長寬比例不超過 2的矩形形狀來作為模板來設計。

1.2 砌體結構

砌體結構其取材簡單，技術要求相對較低、施工的過程也是比較簡潔的，因而具有施工快、效率高的特點。砌體結構的墻體具有圍護作用和承重作用，這就使得砌體結構的建筑立面效果顯得十分的結實。砌體結構的缺點就是抗震性能比較差，所以該結構不適合用于七層或者七層以上的高層建筑。

1.3 框架結構

由于框架結構所采用的材料是鋼筋混凝土，所以，它具有很好的抗壓、抗彎性能。此外，其抗震能力也極強，因此可以用在高樓層的建筑物當中。框架結構具有一定的獨立性，其承重結構和圍護構件是完全分開的，墻只是起著分隔的作用。該結構的平面設置非常靈活，并且各部分的剛勁程度比較均勻，這也就使得其能夠很好的滿足生產工藝的要求。平面布置要靈活，能夠滿足生產工藝和使用功能的要求。

1.4 剪力墻結構

剪力墻具有很好的整體性和空間性，此外也具有較好的承載能力，因此，剪力墻可以用來作為高層建筑的抗側力構件。剪力墻是建筑物的承重墻，不具靈活性，多用于公寓住宅等建筑。

2、工業與民用建筑混凝土結構分析

2.1 建筑結構分析的基本假定

建筑結構是由豎向抗側力構件(框架、剪力墻、筒體等)通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系，要進行內力和位移計算，必須引入不同程度的計算假定進行計算模型的簡化。簡化的程度視所采用的計算工具，按必要和合理的原則決定。一些結構整體分析中常見的基本假定如下:

(1)結構材料工作狀態假定。線彈性假定建筑結構的內力和位移分析，可假定結構與構件處于彈性工作狀態，采用彈性理論分析方法，但框架梁及連梁等構件，可考慮局部塑性變形引起的內力重分布。建筑結構在罕遇地震作用下薄弱層變形計算，可采用彈塑性分析方法。

(2)小變形假定。是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題(P—Δ效應)進行了一些研究。一般認為，當頂點水平位移Δ與建筑物高度 H的比值Δ/H＞1/500時，P—Δ效應的影響就不能忽視了。

(3)剛性樓板假定。建筑進行內力與位移計算時，一般情況下可假定樓板在自身平面內為無限剛性，平面外剛度很小，可以忽略不計，如果假定為剛性樓板，設計時應采取必要措施，保證樓板平面內的整體剛度。

(4)計算圖形的假定。建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有 3種:a.一維協同分析。b.二維協同分析。c.三維空間分析。

2.2 混凝土結構靜力分析方法

(1)剪力墻結構。剪力墻結構是由一定數量的鋼筋混凝土豎向縱、橫墻體和樓層(板)組合在一起的空間受力體系。剪力墻結構中的墻體，一般由于門窗設置的需要和設備管道的穿過，都開有一定數量的洞孔，從而形成了各種類型的剪力墻。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為整截面剪力墻、整體小開口剪力墻、聯肢剪力墻(雙肢剪力墻或多肢剪力墻)、壁式框架等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。

(2)框架—剪力墻結構。框架-剪力墻結構在水平力作用下的內力計算一般分兩步進行，首先求出水平力在各榀框架和剪力墻之間的分配，然后再分別計算各榀框架或剪力墻的內力。框架—剪力墻的計算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。

(3)筒體結構。筒體結構設計中應按空間結構計算。空間結構計算方法通常是按空間桿系(含厚壁桿)，用矩陣位移法求解，通過程序由計算機實現。另外，在建筑方案設計階段，也可以用一些簡化的計算方法進行估算。這些簡化的計算方法如下:a.空間桿系-薄壁柱矩陣位移法b.平面展開矩陣位移法c.等效彈性連續體能量法求解d.有線條分析法。

3、一些工業與民用建筑的混合結構的辦法改進

3.1 預應力大板

目前，我國采用預應力混凝土大板結構技術的建筑物日漸增多，這是因為該技術可以使居民住宅房的平面布置更加靈活，而且還有利于對房屋的重新改造，這樣，就可以很輕松的解決住戶房子個性化的問題了。預應力大板是安置在墻柱與墻柱之間的，這可以盡可能的提升樓層的高度。

3.2 鋼結構建筑優點

(1）結構相對于其它的結構而言，其材料強度極高，因而，可以用于大房間的布置，不僅美觀，而且結構得當。其它的結構，比如說鋼筋混凝土結構，就在一定的程度上限制了布置空間的自由。由于鋼材強度高的特點，民用建筑設計可采用大開間布置。而磚混結構和由于材料的性質，限制了空間布置的自由。

(2）效益好。之所以工業與民用建筑采用的鋼結構體系所產生的綜合經濟效益較好，是因為其材料相對于其它的結構的材料而言，其沙子、泥土以及石頭含量相對較少。如此不但在地基中使用，而且可以大幅度的減少其造價。它不僅適用于軟弱地基，在其他地基條件下，也同樣可以大大減少基礎造價。鋼結構在工業與民用建筑設計的過程中，施工簡單、周期短，從而大大提高了綜合經濟效益。

（3)性價比高。鋼結構在工業與民用建筑設計中具有高性價比的特征，這就在無形中帶動了其它產業的發展，比如說，鋼鐵產業的發展。此外，鋼結構的高性價比還有利于保護環境，這也正是當代建筑領域所倡導的，因而，鋼結構具有很好的發展前景。

4、結 語

工業與民用建筑是建筑行業的兩大主要組成部分，隨著經濟社會的不斷發展，對于工業民用建筑的要求也更為嚴格，混凝土結構的設計對于建筑質量有著關鍵的影響，設計一旦出現問題，會影響到建筑整體的質量，因此，不斷完善設計水平，順應社會經濟的發展變化而變化，不斷提升建設工程的質量。

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