淺談結構設計電算常見錯誤歸納與結果判斷

楊宇

【摘要】建筑結構設計都以結構軟件電算為主，無論是電算模型的建立，還是計算結果的調控，期間會有很多人為錯誤產生，歸納常見電算錯誤，正確判斷計算結果，提高電算精度，為建筑結構設計提供參考意見。

【關鍵詞】結構軟件；電算錯誤；結果判斷

1、概述

現階段建筑結構設計，都是以結構工程軟件作為計算工具，模型的建立以及參數的設置是十分重要的，它決定了不僅僅決定的計算的準確，也決定了計算精度。本文通過對結構建模總中常見的錯誤進行了歸納與總結，并淺析如何正確判斷結算結果，為今后模型計算提供參考與借鑒。

2、常見錯誤歸納

2.1暗梁當樓面梁使用。這是最常見的錯誤

暗梁之所以不能當樓面梁是因為其剛度不夠，荷載不能按自己設想的方式傳遞，即樓面荷載—板—暗梁—柱的傳遞方式幾乎是不可能的。這樣將大大低估板的內力。我個人認為，根據內力按最短距離傳遞的原則，用暗梁代替梁只有在板受集中力時，在集中力處沿板的最短方向（雙向板沿兩個垂直方向）設置暗梁，可以認為集中力由暗梁承受以滿足抗彎強度和裂縫要求，此時板的計算跨度絕對不能按支承于暗梁來考慮。但很多時候，這種做法也沒有必要，直接加大板的受力鋼筋即可，除非因抗剪（沖切）需要箍筋而使用暗梁。

2.2與上一個問題相對應的是，在剛度發生較大突變（增加）處，應視為梁

典型的問題是不同高程的板之間出現的錯臺，錯臺本身平面外剛度比較大，而板的平面外剛度較小，不管你是否愿意，板上的荷載都要傳遞到錯臺上，因此應當按梁來設計，尤其是抗剪鋼筋應滿足要求。地下通道、車站遇到的這種情況較多，其荷載又比較大，但大多數人對錯臺的處理卻非常草率，這很令人擔憂。

2.3框架結構形成事實上的鉸接

最常見的是梁剛度比柱大的多，使柱對梁的約束作用較弱，形成事實上的鉸。這樣減少了超靜定次數，于抗震不利，也難以形成“強柱弱梁”。 坂神地震時，地鐵車站柱的破壞相當嚴重，也提醒我們不能忽視這個問題。地鐵車站頂底板可看作筏板，其梁的剛度當然大于柱，但中板處不宜將梁的剛度做得較大。另外，地下工程如通道、涵洞、地鐵車站等，有時不小心也容易做成剛度較大的頂底板和剛度較小的側墻，這樣橫剖面就形成鉸接的四邊形，兩側墻土壓力相差較大時很容易失穩，也不利于抗震。

2.4板墻受力鋼筋置于分布鋼筋的內側

很多人總把分布鋼筋想象成類似梁的箍筋，因此配筋不小心就這樣倒置。分布鋼筋的作用在于固定受力鋼筋位置，傳遞受力及防止溫度收縮裂縫，它不需要象梁柱箍筋那樣外包以防止鋼筋受壓向外鼓出，更重要的是，板墻截面高度較小，為增加有效高度發揮受力筋作用，一般情況下應當外置受力鋼筋。某些特殊情況，如地下連續墻，由于施工方便原因可犧牲板有效高度，將受力鋼筋內置。

2.5在緊靠柱的位置框架梁上搭梁

由于緊靠柱支承的位置，框架梁的轉動受到約束，當其上所搭的梁荷載較大時，將產生很大的扭矩，使框架梁的配筋變得困難。某些設計人員將此處框架梁與搭接梁的連接看作鉸接，這是很不安全的，因為梁的塑性變形能力有限。

2.6板鋼筋不伸入上翻梁受力鋼筋之上

這在地面上結構中還不容易出現，但在地下工程中，由于結構形式不夠直觀，稍有疏忽就會犯錯。最常見的是通道入口處頂板有一道收口的橫梁，其底部順板向下傾斜，形成不規則的梁。多數人配筋將此梁受力鋼筋仍然沿水平方向布置，板的縱向鋼筋則從下側錨入梁內。地下工程沒有完全的分布鋼筋，在這個橫梁處，板的縱向鋼筋實際上是受力鋼筋，不但要按受力鋼筋錨固，還應當在梁受力鋼筋之上。另外，很多人認為此梁受力小，因而配筋馬虎。實際上，此梁由于單邊受力，有一定的扭矩，配筋應考慮板上荷載傳遞到此梁上。

2.7地鐵車站不計中板開洞

由于開洞的影響比較難算，也由于部分人對開洞影響沒有當成一回事，因而計算時都加以忽略。當開洞較小時，這樣也許沒有多大影響，但地鐵車站有時在中板沿橫向平行布置三排樓、扶梯，嚴重削弱該處樓板剛度，雖然洞邊有加強的梁，但梁高受到限制，中板厚度通常都為400～500，因此不足以彌補其剛度的損失。至于加暗梁來加強洞口，更不能彌補計算模式與實際不符的不足。鑒于加強梁高度受限，建議采用通用軟件計算時按空間結構預先計入這一不利影響，否則應加強該處側墻抗彎、剪能力，并加強該處樓

2.8分析在單一重力荷載或風荷載作用下內外力平衡條件是否滿足

畫圖的話應該自己參照配筋計算出來的面積自己畫，計算機出的圖比較不可靠！要特別注意一下挑梁，大跨度梁的配筋。首先，要保證結構模型和實際相符，如底層結構高度、鉸接梁和框架角柱等特殊構件定義等 其次，復核輸入的荷載，如建筑隔墻、電梯吊鉤、空調基座、消防水箱和特殊房間荷載等 第三，計算參數必須逐一復核，使之和實際相符。第四，判斷電算結果的正確性。

在計算結果中，我們要注意檢查計算書，判斷有效質點，結構位移，平動周期和扭轉周期的情況，如果覺得有很大的問題，就去檢查荷載輸入是否有誤，檢查辦法是逐一刪除風荷載等，看計算結果有無變化。計算機和人是不能比的，一般情況下他是不會出錯的，但是當你結構布置不合理，不能給她比較明確的傳力途徑的時候，其計算結果的可信度就會大大降低，本文通過對建模常見錯誤的歸納以及計算結果的判斷，為今后結構模型的建立提供了參考資料。

參考文獻：

[1]叢北華，廖光煊，韋亞星.計算機仿真在火災科學與工程研究中的應用[J].防災減災工程學報.2003，23（2）：63-69.

[2]劉永軍，姚 斌，陳長坤，范維澄.性能化結構抗火設計的若干關鍵問題[J].消防科學與技術.2003，22（6）：473-476.

[3] Kevin McGrattanb，Glenn Forney.Fire dynamics simulator （Version 4） uers guide [R].U.S government printing office ， 2006，5：1～31.