摘 要：工程結構在長期使用過程中，需要安全地承受各種荷載和環境的作用。目前采用的概率極限狀態設計法將前兩種設計方法中所考慮的結構實際工作狀態都概括在內，比以往的設計法更為先進和科學。

　　關鍵詞：結構設計;設計方法;工程結構;

　　Abstract: Engineering structure in the long-term use of the process, need to safely withstand a variety of loads and environmental effect. The probability limit state design method will be before two kinds of design methods of the structure are summarized, the actual working state, than the previous design method is more advanced and scientific.

　　Key words:Structure design Design method Engineering structure

　　中圖分類號：TU754.1 文獻標識碼：A 文章編號：

　　前言

　　我們每一個設計人員比較關心的問題是怎么樣正確的運用設計軟件進行結構設計計算以滿足新的規范。新的建筑結構設計規范在結構可靠度、設計計算、配筋構造方面均有重大更新和補充，特別是對抗震及結構的整體性、規則性作出了更高的要求，使結構設計不可能一次完成。結構設計的目標，是在可接受的概率水平上，保證結構在規定的設計使用期限內能夠滿足預定的功能要求。在使用期內結構可能達到的各種臨界狀態可分為兩大類：承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。目前采用的概率極限狀態設計法將前兩種設計方法中所考慮的結構實際工作狀態都概括在內，比以往的設計法更為先進和科學。概率極限狀態設計法在結構設計中的應用與發展經歷了漫長的過程。結構設計方法經歷了容許應力設計法破損階段設計法極限狀態設計法的過程。

　　1 現行的結構設計方法

　　現行的《建筑結構設計統一標準》采用以概率理論為基礎的結構極限狀態設計準則，使建筑結構的設計更符合經濟合理、安全適用的原則。概率極限狀態設計法更科學、更合理。但該法在運算過程中還帶有一定程度的近似，只能視作近似概率法。并且光憑極限狀態設計也很難估計建筑物的真正承載力。事實上,建筑物是一個空間結構，各種構件以相當復雜的方式共同工作，并非是脫離總的結構體系的單獨構件。

　　概念設計是指不經數值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題：依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算的方法;可以在建筑設計的方案階段，迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得到的方案概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內分析輸出數據可靠與否的主要依據。

　　目前,人們在具體的空間結構體系研究上還有一定的局限性，在設計過程中采用了許多假定與簡化。作為結構工程師不應盲目的照搬照抄規范,應該把它作為一種指南、參考,并在實際設計中作出正確的選擇。這就要求結構工程師對整體結構體系與各基本分體系之間的力學關系有透徹的認識，把概念設計應用到實際工作中去。在目前建筑結構抗震鑒定及加固中，概念設計的思想得到應用和發展。傳統的結構計算理論的研究和結構設計往往只關注如何提

　　高結構抗力，以至混凝土的等級越用越高,配筋量越來越大，造價越來越高。結構工程師只注意到不超過最大配筋率,結果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。

　　隨著計算機程序的應用，部分結構工程師只會依靠規范、設計手冊、計算機程序做習慣性的傳統設計，缺乏創新思想。部分工程師在計算機結構程序設計全面應用的今天對計算機結果明顯不合理、甚至錯誤而不能及時發現。隨著年齡的增長，導致他們在大學學的那些概念被逐漸忘卻，更談不上設計成果的不斷創新。強調概念設計的重要，主要還因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性,比如對混凝土結構設計，內力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計是基于塑性理論的極限狀態設計方法。這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態差之甚遠，為了彌補這類計算理論缺陷，或者實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的計，都需要優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的。

　　2 工程結構設計中的要點

　　2.1 整體參數計算出來，正確設置。

　　首先設計人員要根據新規范的具體規定和軟件手冊對參數意義的描述，以及工程的實際情況，對軟件初始參數和特殊構件進行正確設置，必須對每個參數確定其合理取值，才能保證后續計算結果的正確性。有些參數包括振型組合數、最大地震力作用方向和結構基本周期等，在計算前很難估計，需要經過測試才能得到，將這些對全局有控制作用的整體參數先行計算出來，正確設置，否則其后的計算結果與實際差別很大。

　　2.2 整體結構的科學性

　　整體結構的科學性和合理性是規范特別強調內容。用于控制結構的主要指標為:周期比、位移比、軸壓比、剪重比、剛度比、剛重比、層間受剪承載力之比、參與陣型質量比、傾覆力矩比、樓層最大位移與層高之比，這些指標要滿足規范限值的要求，也不應超出規范過多。

　　2.3 前幾步主要是對結構整體合理性的計算和調整，這一步則主要進行結構單個構件內力和配筋計算，包括梁、柱、剪力墻軸壓比計算，構件截面優化設計等。軟件對混凝土梁計算顯示超筋信息有以下情況:①當梁的彎矩設計值M 大于梁的極限承載彎矩 Mu 時,提示超筋。②規范對混凝土受壓區高度限制:四級及非抗震:ξ≤ξb;二、三級:ξ≤0.35(計算時取 AS’=0.3AS);一級:ξ≤0.25(計算時取AS’=0.5AS)。 當 ξ 不滿足以上要求時,程序提示超筋。 ③《抗震規范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5%，當大于此值時

　　，提示超筋。 ④混凝土梁斜截面計算要滿足最小截面的要求，如不滿足則提示超筋。

　　剪力墻超筋分 3 種情況：①剪力墻暗柱超筋:軟件給出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的 ，而各規范均要求剪力墻主筋的配筋面積以邊緣構件方式給出，沒有最大配筋率，所以程序給出的剪力墻超筋是警告信息，設計人員可以酌情考慮;②剪力墻水平筋超筋則說明該結構抗剪不夠，應予以調整：③剪力墻連梁超筋大多數情況下是在水平地震力作用下抗剪不夠。規范中規定允許對剪力墻連梁剛度進行折減，折減后的剪力墻連梁在地震作用下基本上都會出現塑性變形，即連梁開裂。 設計人員在進行剪力墻連梁設計時 ，還應考慮其配筋是否滿足正常狀態下極限承載力的要求。

　　剪力墻軸壓比計算:為了控制在地震力作用下結構的延性，新的《高規》和《抗震規范》對剪力墻均提出了軸壓比的計算要求。需要指出的是，軟件在計算斷指剪力墻軸壓比時，是按單向計算的，這與《高規》中規定的短肢剪力墻軸壓比按雙向計算有所不同，設計人員可以酌情考慮。

　　構件截面優化設計:計算結構不超筋 ，并不表示構件初始設置的截面和形狀合理，設計人員還應進行構件優化設計，使構件在保證受力要求的條件下截面的大小和形狀合理，并節省材料。 但需要注意的是，在進行截面優化設計時，應以保證整體結構合理性為前提,因為構件截面的大小直接影響到結構的剛度，從而對整體結構的周期、位移、地震力等一系列參數產生影響，不可盲目減小構件截面尺寸，使結構整體安全性降低。

　　3結束語

　　結構設計方法經歷了容許應力設計法破損階段設計法極限狀態設計法的過程。通過大量工程經驗的日積月累，精心設計才能夠做出技術先進、安全可靠、經濟合理的各種建筑的結構設計。

　　[參考文獻]

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