基于本構關系的建筑結構設計方法分析

1、<p>　　基于本構關系的建筑結構設計方法分析</p><p>　　摘要:近年來，隨著計算機技術的快速發(fā)展以及數(shù)值計算的不斷深入研究，人們開始越來越重視建筑結構設計。結構設計是在實施建筑設計的前提下進行的有效設計，其在不同程度上均受到建筑設計的約束，相對的建筑設計在一定程度上也受到結構設計的約束，所以建筑設計不得高出結構設計的規(guī)定范圍。本文簡要敘述了建筑結構設計的基本原則和鑒于本構關系的建筑工作，同時詳

2、細說明了建筑結構設計的具體方法，以期為建筑工程的建設提供強有力參考依據(jù)。 </p><p>　　關鍵詞:建筑結構；設計方法；本構關系 </p><p>　　Abstract: In recent years, with the deepening of study on Calculation of the rapid development of computer technology

3、and numerical, people begin to pay more and more attention to the design of building structures. Structural design is the effective design in architectural design to the implementation of the premise, it is constrained b

4、y the architectural design in different extent, and architecture design is constrained by structure design in a certain extent, so the design shall not exceed the</p><p>　　Key words: building structure; desi

5、gn method; constitutive relation </p><p>　　中國分類號：TU34文獻標識碼：A 文章標號：2095-2104（2012）03-0001-02 </p><p>　　1.建筑結構設計的基本原則 </p><p>　　為了保證建筑結構設計的合理性與科學性，在實際設計過程中應嚴格遵循以下幾點基本原則：①多道防線。設計時運用多道防

6、線措施才能達到有關規(guī)定的安全標準，構建出符合建筑要求的結構體系。②抓大放小。將所有構件有效結合起來形成一個安全、可靠的結構體系，并根據(jù)各個構件的相應特性來分配在結構中擔任的職責，達到強柱弱梁、強剪弱彎的目的。③剛柔相濟。在整個設計工作中，剛柔相濟是決定建筑結構體系是否合理的關鍵因素。如果建筑結構的剛度過大，那么其變形能力就會不斷削弱，當破壞力越大時，其承受力就會越小，導致建筑結構極易受到嚴重損壞；如果建筑結構的剛度過小，雖然在一定程度上

7、能夠降低外力作用，但會出現(xiàn)較大的變形，導致效用無法得到充分發(fā)揮。因此，在設計過程中要高度重視剛柔相濟原則[1]。④打通關節(jié)。由于建筑結構體系中存在著各式各樣的關節(jié)，導致外力無法快速消除和傳遞。為了能夠迅速消減與傳遞各種外力，在設計建筑結構時一定要打通所有關節(jié)，實現(xiàn)維持結構平衡的目標。如果力量暢通無阻，那么各構件之間存在的靜態(tài)平衡就會被嚴重損毀，導致建筑結構產(chǎn)生巨大變化。設計結構時，除了不能破壞建筑之外，還要滿足有關規(guī)定的諸多建筑要求。此

8、外，還要注</p><p>　　2.鑒于本構關系的建筑工程 </p><p>　　應力張量和應變張量之間的關系稱為本構關系。在本構關系的基礎上對建筑結構進行設計時，可將建筑結構物有效劃分成混凝土結合鋼筋的連接單元、混凝土單元以及鋼筋單元，并以此作為依據(jù)合理建立三維空間有限元模型。在限制模型與增加荷載的情況下，通過有限元求解器來詳細分析模型，以便能夠進一步深入設計處于應力應變層上的結構物。構

9、件截面層次、結構層次、材料層次和構件層次等方面均屬于建筑工程的本構關系[2]。 </p><p>　　3.基于本構關系的建筑結構設計方法 </p><p><b>　　3.1分析結構 </b></p><p>　　在建筑結構設計過程中，分析結構是一項極為關鍵的工作，主要是將各種作用下的結構效應合理計算出來，其分析得出的結果一定要能夠準確地評定與

10、說明在預設作用下的結構效應，分析結構的合理性與科學性會對結構安全、可靠、經(jīng)濟造成直接性影響。確定計算模型屬于分析結構的重要工作環(huán)節(jié)，其主要內容有計算理論與計算簡圖，這兩個內容是分析結構的難點與重點。在實際設計工作中，不管是什么類型的分析模型，都無法準確地表達實際結構，所以有關規(guī)定要求只要在一定程度上與實際結構相近即可。通常情況下，設置結構做模型分析時，都應采取一些假定措施，例如假定建筑結構材料屬于均質連續(xù)性材料，這一假定對于結構來說并不

11、會產(chǎn)生嚴重偏差，只有將重要建筑結構的構件加入到整體性能的相關效應中，才會對建筑結構造成直接性影響，主要是因為這個假定沒有充分考慮到次要構件以及非結構構件[3]。假定設計時忽略了建筑結構的剛度，也就是忽略了主要結構中具有較小作用的剛度，這一假定需要全面了解和掌握構件所能發(fā)揮出的實際效用方可做出判定，若變形情況不嚴重的話可直接忽略。 </p><p><b>　　3.2設置結構 </b><

12、/p><p>　　建筑結構設計的合理性與科學性，除了需要健全的結構體系之外，還需要無任何缺點的結構設置，主要是因為結構設置會對建筑設計方案的最終成效造成一定程度的影響，嚴重時甚至會直接影響到整個建筑的安全性能以及實際功能的運用情況。設置建筑結構時，應全面考慮到結構縫設置、結構豎向設置、結構平面設置等多方面的控制。 </p><p>　　結構縫設置。對整個建筑結構進行設置時，應高度重視形體復雜、

13、沉降與溫度收縮等因素可能對建筑結構造成的威脅。應用防震纏、沉降縫和伸縮縫將結構有效劃分成多個單獨存在的單元，有利于去除形體復雜、沉降差異和溫度應力對建筑結構造成的威脅。但如果做結構縫的設置，就會給建筑的防水處理、使用標準以及立面效果帶來諸多不便，所以在設置結構縫時一定要細心對待，盡可能從設置整體建筑結構的角度出發(fā)，采取合理科學的相應措施來處理因形體復雜、沉降和溫度收縮等因素而引發(fā)的問題。 </p><p>　　結

14、構豎向設置。為了防止建筑結構出現(xiàn)過大的內收與外挑現(xiàn)象，做豎向結構設置時必須嚴格遵守強度、剛度與形體規(guī)范順著高度平均分布的基本原則，對于處在同一樓層的樓面，應合理安設在相同的標高位置，以避免發(fā)生錯層與局部夾層情況。對于高層建筑則要有效處理好結構剛度與強度之間存在的變化問題[4]。 </p><p>　　結構平面設置。按照建筑工程的具體情況對結構平面的設置方法進行確定，若建筑結構屬于獨立型結構單元，那么即可采用單純的

15、形狀，同時要嚴格按照相互協(xié)調和相互對應的基本規(guī)律執(zhí)行，承載力與剛度在分布過程中要始終維持平均形態(tài)。除此之外，還要按照有關規(guī)定的抗震設計標準，對高層建筑獨立型結構單元的實際長度進行合理控制，注意一定要控制在規(guī)定范圍內，禁止出現(xiàn)過長現(xiàn)象，否則地震發(fā)生時，建筑結構的兩端在不同程度上均有可能產(chǎn)生反相位振動情況，這不僅會嚴重損毀建筑物，還直接危害到人們的生命安全。 </p><p><b>　　3.3計算結構 &

16、lt;/b></p><p>　　建筑結構的計算主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①計算荷載。外部荷載與內部荷載均屬于荷載內容，其中外部荷載包括人防荷載、施工荷載、地震荷載、地下水荷載、風荷載與雪荷載等，內部荷載包括裝修荷載、自重荷載與使用荷載等，這些荷載的結構計算均要按照有關規(guī)定的荷載標準與荷載規(guī)范應用互不相同的準永久值系數(shù)以及組合值系數(shù)做不同情況下的組合計算。②試算構件。按照計算得出的荷載值與結構布局要求，應用與

17、之相適應的計算方法對構件截面進行初步確定。③計算內力。按照計算得出的荷載值以及經(jīng)確定得出的構件截面對內力進行合理計算，內力的主要內容有軸心壓力、彎矩、扭矩、拉力和剪力等。④計算構件。按照計算得出的結構內力和有關規(guī)定標準對試算構件得出的結果進行復核，查看撓度、裂縫、軸壓比、跨高比和剪跨比等方面是否與建筑結構規(guī)范和要求相符，若不符合有關規(guī)定的規(guī)范與要求，就要對構件截面進行適當調整，直至符合規(guī)定要求為止[5]。 </p><

18、;p><b>　　結束語 </b></p><p>　　在建筑工程設計中，結構設計屬于極為重要的組成部分之一，具有一定系統(tǒng)性和全面性，所以展開設計工作時必須充分了解和掌握基本理論知識，并以靈活的創(chuàng)造性思維和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度對建筑結構進行合理設計。建筑設計人員應先計算出基本構件，只有這樣才能全面認識到建筑結構設計的本質，理解有關規(guī)定的設計規(guī)范和設計規(guī)程，最終達到建筑結構設計合理、安全、可靠

19、的目的。 </p><p><b>　　【參考文獻】 </b></p><p>　　[1]丁柏峰.關于有效提高建筑結構抗震性能措施的分析探討[J].黑龍江科技信息,2010(25):321. </p><p>　　[2]來慶杰,邢建奮.概念設計及結構的規(guī)則性[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2010,20(04):150-152. </p>