序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L(fēng)格的5篇結(jié)構(gòu)設(shè)計基本步驟，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計分析、規(guī)范、SATWE

一、常用規(guī)范

規(guī)范是結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要的標(biāo)準文件，設(shè)計前必須熟讀規(guī)范，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計常用的規(guī)范主要有：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，混凝土設(shè)計規(guī)范，建筑抗震設(shè)計規(guī)范，建筑地基設(shè)計規(guī)范，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，巖土工程勘察規(guī)范等。

二、基本資料及信息

結(jié)構(gòu)設(shè)計前需要收集和了解必須的基本資料和信息。

1．建筑需求：建筑外觀、平面布局及使用功能要求，建筑重要性。需要相應(yīng)階段的建筑圖紙、審批文件。

2．使用荷載：一般民用建筑可查看可在規(guī)范，普通住宅、辦公室為2.0kN/m2,陽臺2.5kN/m2；電梯機房等效8kN/m2；消防車等效20kN/m2。

工業(yè)廠房需要業(yè)主提供文件，指定使用荷載。

3．風(fēng)信息：（荷載規(guī)范、高規(guī)）

a.基本風(fēng)壓： 一般用50年一遇，深圳為0.75kN/,對應(yīng)風(fēng)速約120公里/小時；高度大于60米的結(jié)構(gòu)，承載力計算用100年一遇的風(fēng)壓，深圳為0.90 kN/）

b.地面粗糙度：一般城市市區(qū)可選C

c.體型系數(shù)：一般建筑取1.3

d.基本周期：簡單估算（0.1×樓層數(shù)），用于計算風(fēng)振

e.其他相關(guān)概念：

Wk=βzμsμzW0用于主要承重結(jié)構(gòu)

Wk=βgzμsμzW0用于圍護結(jié)構(gòu)

風(fēng)壓高度變化系數(shù)，

風(fēng)振系數(shù)（基本自振周期大于0.25s，高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋，考慮順風(fēng)向風(fēng)振系數(shù)；橫向風(fēng)軟件沒有考慮）

陣風(fēng)系數(shù)：計算圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載

群體效應(yīng)：群集的高層建筑，相互間距較近時，風(fēng)力相互干擾，體型系數(shù)應(yīng)增大。

4．地震信息：（抗震規(guī)范、高規(guī)）

a.設(shè)防烈度： 按設(shè)計基本地震加速度值劃分，分為6度（0.05g）、7度（0.10g）、7度（0.15g）、8度（0.20g）、8度（0.30g）、9度（0.40g），具體取值由政府規(guī)定(可查抗規(guī)附表)，。

深圳為7度（0.1g）

b.設(shè)計地震分組：按震中的近、遠劃分，分為第1組、第2組、第3組。

深圳為第1組

c.場地土類別：按土層等效剪切波速和土層厚度劃分，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類，大部分為Ⅱ類。由地質(zhì)勘探部門提供。可以理解為Ⅰ類場地土最結(jié)實，Ⅳ最差。

d.其他抗震相關(guān)概念：

抗震設(shè)防三水準：小震不壞、中震可修、大震不倒。

抗震設(shè)計二階段：

第一階段設(shè)計為承載力設(shè)計：用小震動參數(shù)、結(jié)構(gòu)按彈性計算，用分項系數(shù)組合進行構(gòu)件截面承載力驗算，通過概念設(shè)計及抗震構(gòu)造滿足大震不倒。

第二階段為彈塑性變形驗算。大部分建筑可只進行第一階段設(shè)計。

抗震設(shè)防分類：按建筑重要性劃分，分為甲、乙、丙、丁四類，具體規(guī)定見《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準》。甲類最重要，丁類為次要建筑，大部分為丙類。

設(shè)計基本地震加速度：50年設(shè)計基準期超越概率10％的地震加速度設(shè)計取值。

地震作用計算方法：底部剪力法、振型分解反應(yīng)譜、彈性動力時程分析、彈塑性動力時程分析。

結(jié)構(gòu)阻尼比：混凝土結(jié)構(gòu)0.05,鋼結(jié)構(gòu)0.02

重力荷載代表值：永久荷載標(biāo)準值＋可變荷載標(biāo)準值×組合系數(shù)，組合系數(shù)軟件默認取0.5，對于庫房應(yīng)取0.8、可變荷載按實際情況計算時組合系數(shù)應(yīng)取1.0。

抗震等級：根據(jù)烈度、結(jié)構(gòu)類型、房屋高度（室外地面到主要屋面板）確認，確認烈度時還要考慮抗震設(shè)防分類及場地土類別。

構(gòu)件設(shè)計原則：強柱弱梁、強剪弱彎。

5．地質(zhì)勘察報告：

由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)工程具體情況提出勘察要求，甲方委托勘察單位進行勘察，勘察單位提交勘察報告。

一般包括一下內(nèi)容:

勘察目的、任務(wù)要求和依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準；擬建工程概況；勘察方法和勘察工作布置；場地地形、地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)及其均勻性；各項巖土性質(zhì)指標(biāo)，巖土的強度參數(shù)、變形參數(shù)、地基承載力的建議值；地下水的埋藏情況、類型、水位及其變化；土和水對建筑材料的腐蝕性；場地穩(wěn)定性、不良地質(zhì)評價；基礎(chǔ)形式推薦；圖表：勘察點平面布置圖、土層剖面圖、探孔柱狀圖、巖層等高線等。

深圳地區(qū)巖土分布情況：填土、花崗巖殘積土、強風(fēng)化巖、中風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖。

一般花崗巖殘積土可作為天然地基的持力層，承載力200kPa多。

三、結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)建筑高度、建筑需求、經(jīng)濟等確定。

1. 單層廠房以前均采用鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在大都采用輕型門式鋼架

2. 多層采用鋼筋混凝土框架架構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)，廣東地區(qū)基本不用磚混結(jié)構(gòu)，住宅多采用異型柱框架結(jié)構(gòu)

3．大跨度結(jié)構(gòu)考慮預(yù)應(yīng)力、網(wǎng)殼

4. 普通高層采用鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)。

5. 超高層（100米以上）采用型鋼混凝土、鋼－混凝土的框剪結(jié)構(gòu)，或框筒、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)構(gòu)布置

1.平面布置：確定柱、剪力墻的位置

a.平面布置宜規(guī)則、對稱，并應(yīng)具有良好的整體性

不規(guī)則類型定義

扭轉(zhuǎn)不規(guī)則:樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍

凹凸不規(guī)則:結(jié)構(gòu)平面凹進的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%

樓板局部不連續(xù):樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%，或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層

b．平面長度太長或樓層高度相差太大，要進行分縫或設(shè)置后澆帶。

2. 豎向布置：建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變

不規(guī)則類型定義

側(cè)向剛度不規(guī)則:該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%

豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù):豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞

樓層承載力突變:抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的)80%

五、構(gòu)件截面估算

1．柱截面估算

a．柱豎向軸力估算

N=nAq

n---柱承受樓層數(shù)

A---柱子從屬面積

q---豎向面荷載，可按下面估算

框架結(jié)構(gòu)： 12-16（輕質(zhì)磚）、14-18（粘土磚）

框剪結(jié)構(gòu)： 15-18（輕質(zhì)磚）、17-20（粘土磚）

筒體、剪力墻結(jié)構(gòu)：18-22

一般集體宿舍、普通住宅取大值，辦公取小值。廠房另行考慮

b．柱軸力調(diào)整（考慮水平荷載）

Nc = αβN

α---中柱α＝1、邊柱α＝1.1、角柱α＝1.2

β---地震水平力作用對柱軸力的放大系數(shù)

七度抗震：β=1.05、八度抗震：β=1.10

c．柱截面面積估算

Ac≥Nc/(a*fc)

a----軸壓比

一級0.7、二級0.8、三級0.9，短柱減0.05

fc---砼軸心抗壓強度設(shè)計值

Nc---估算柱軸力設(shè)計值

d．柱截面寬高b×h

根據(jù)受彎確定，中柱可按各向軸跨比估算，通常h/b

2．梁截面估算

a. 主梁（b×h）：梁高h 取1/8至1/12的梁跨；

b. 懸挑梁（b×h）： 1/6的梁跨；

c. 次梁（b×h）： 1/12至1/18的梁跨；

h/b=2~3.

3．板截面估算

a. 單向板：板厚 取1/30的板跨；

a. 雙向板：板厚 取1/30至1/40的板跨；

c. 懸挑板： 1/10板跨；

六、豎向恒載計算

1．樓面荷載（kN/m2）

a.混凝土板厚（米）× 25

b.板面（砂漿、瓷磚/木板/等）、板下吊頂。通常樓面可按1kN/m2考慮，屋面可按2～3kN/m2考慮。

c.板上隔墻：按實際荷載折算，一般輕質(zhì)隔板可按1kN/m2考慮，輕質(zhì)砌體2～3kN/m2考慮

2．梁（剪力墻）上隔墻荷載（kN/m）

a.墻厚（米）× 容重 × 高度：

粘土磚18kN/m3，水泥空心磚10kN/m3，粉煤灰輕渣空心砌塊7～8kN/m3，加氣混凝土砌塊5.5kN/m3。

b.墻面裝飾厚度（雙面）× 容重 × 高度

墻面裝飾層厚單面通常為0.02m，混合砂漿容重17kN/m3。

c.門窗洞口

扣去洞口部分墻體荷載，加上門窗自重。

梁墻上荷載可取等效均布荷載。

3．墻柱梁表面裝飾荷載

通常將混凝土容重取大一點（28 kN/m3）來考慮，不再另外計算。

七、結(jié)構(gòu)計算（上部結(jié)構(gòu)）

根據(jù)使用的軟件不同，具體方法步驟不同，先掌握PKPM的PMCAD、SATWE及JCCAD．

（一）建模

詳見《PKPM建模常見問題及處理建議》、PMCAD使用手冊

（二）計算參數(shù)

詳見SATWE使用手冊

（三）軟件運算

（四）計算書

1.結(jié)構(gòu)平面布置簡圖（SATWE“接PM生成數(shù)據(jù)”圖形檢查）

2．荷載平面布置簡圖（PMCAD平面荷載顯示校核）

3．基本參數(shù)等wmass.out

4．位移wdisp.out

5．地震wzq.out

6．各層配筋簡圖

7．各層梁裂縫、撓度平面簡圖（梁平法施工圖）

8．各層板配筋面積簡圖（PMCAD畫結(jié)構(gòu)平面圖）

七、結(jié)果分析（SATWE計算結(jié)果）

（一）原始輸入數(shù)據(jù)檢查（wmass.out）

1.檢查各參數(shù)是否正確。

2．檢查質(zhì)量（荷載）

a.檢查各樓層單位面積質(zhì)量（1×恒＋折減系數(shù)×活），與“PMCAD荷載校核”對比，避免荷載丟失。

b.檢查 “PMCAD荷載校核”各樓層單位面積荷載（1.2×恒＋1.4×活），與經(jīng)驗值對比，判斷荷載是否合理。

（二）結(jié)構(gòu)整體分析

1.水平位移控制（wdisp.out）

a.層間位移角（不考慮偶然偏心）限制：

框架結(jié)構(gòu) 1/550

框架－剪力墻、框架－核心筒、板柱－剪力墻 1/800

筒中筒、剪力墻 1/1000

框支層 1/1000

多、高層鋼結(jié)構(gòu) 1/300

b.位移比（考慮偶然偏心）限制：

最大位移（層間位移）與平均位移（平均層間位移）之比：

A級高度建筑（普通多高層屬于此類）：不宜大于1.5 (抗震規(guī)范)

不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.5(高規(guī))

B級高度建筑、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)：不宜大于1.2，不應(yīng)大于1.4(高規(guī))

2.抗震控制（wzq.out）

a.質(zhì)量參與系數(shù)：不少于90％（高規(guī)5.1.13.2）。如果少于90％，增加計算振型數(shù)。

b.周期：規(guī)范沒有周期大小的控制，根據(jù)經(jīng)驗估算，判斷是否合理，如果周期太大，則說明結(jié)構(gòu)剛度太柔。

c.周期比：扭轉(zhuǎn)為主第一周期與平動為主第一周期之比

A級高度建筑不應(yīng)大于0.9，

B級高度建筑、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)：不應(yīng)大于0.85

平動扭轉(zhuǎn)判定：根據(jù)平動、扭轉(zhuǎn)系數(shù)大小判定，如果平動系數(shù)越大，則平動所占的能量越多，一般來說，當(dāng)該系數(shù)大于0.5時可認為以該振動為主。

第一周期的判定：不要想當(dāng)然認為排在第一的就是第一周期，應(yīng)注意剔除局部振動產(chǎn)生的周期。具體可看該振型對底部剪力的貢獻，第一振型的貢獻應(yīng)是最大的。

d.剪重比：該層地震作用總剪力/該層及其上部重力荷載代表值之和

規(guī)范規(guī)定了最小值（詳見抗規(guī)表5.2.5，高規(guī)表3.3.13）

7度基本周期小于3.5s的結(jié)構(gòu) 為0.016。

軟件對小于最小值的會自動調(diào)整放大。

3.結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則（wmass.out）

（1）. 樓層側(cè)向剛度比

a.普通樓層（剛度用“地震剪力/層間位移”計算）

抗規(guī)3.4.2-3.4.3、高規(guī)5.1.14規(guī)定：該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%，該層地震剪力應(yīng)乘以1.15的放大系數(shù)。

軟件會根據(jù)計算結(jié)果，自動乘以放大系數(shù)。

b.首層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)（剛度用“剪切剛度”計算）

高規(guī)附錄E.0.1規(guī)定：上下層剛度比宜接近1，抗震設(shè)計不應(yīng)大于2，非抗震設(shè)計不大于3。

c.轉(zhuǎn)換層數(shù)大于1層結(jié)構(gòu)（剛度用“剪彎剛度”計算）

高規(guī)附錄E.0.2規(guī)定：上下部等效剛度比宜接近1，抗震設(shè)計不應(yīng)大于1.3，非抗震設(shè)計不大于2。

（2）樓層層間受剪承載力

抗規(guī)3.4.3.2-2規(guī)定：不應(yīng)小于相鄰上一層的65％。

4.結(jié)構(gòu)抗傾覆驗算（wmass.out）

抗傾覆彎矩/傾覆彎矩 > 1

5.結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)（wmass.out）

高規(guī)5.4.1.1、5.4.1.2規(guī)定：剛重比

剪力墻、框剪、筒體EJd/(H2∑Gi) ≥ 2.7 (i=1,n)

框架結(jié)構(gòu)Di*hi/∑Gj≥20，(j=i,n)

不滿足要求時，要考慮重力二階效應(yīng)。

6.結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定（wmass.out）

高規(guī)5.4.4規(guī)定：剛重比應(yīng)滿足一下規(guī)定

剪力墻、框剪、筒體EJd/(H2∑Gi) ≥ 1.4 (i=1,n)

框架結(jié)構(gòu)Di*hi/∑Gj≥10，(j=i,n)

（三）構(gòu)件分析

結(jié)構(gòu)整體性能、分析指標(biāo)滿足規(guī)范后，我們再來細部分析構(gòu)件，SATWE可以將各層構(gòu)件的內(nèi)力、配筋詳細打印出來，可以據(jù)此進行分析。首先檢查構(gòu)件配筋是否超筋、是否異常。如果感覺異常，要順著組合內(nèi)力、單工況內(nèi)力、荷載及邊界條件進行分析，容易出現(xiàn)異常的主要有剪力墻連梁、轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換梁上一層剪力墻的配筋，這里涉及軟件的基本假定及相關(guān)原理，不再具體論述。

還要檢查構(gòu)件的裂縫、擾度等是否滿足規(guī)范要求。

至此，結(jié)構(gòu)的各項分析工作完成，接下來就是繪圖的工作了。當(dāng)然還有基礎(chǔ)的分析與涉及。

參考資料：1. 相關(guān)規(guī)范

篇2

關(guān)鍵詞: 建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計，質(zhì)量，措施

中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著我國市場經(jīng)濟狀況的高速發(fā)展，城市化的進度正在逐漸加快，盡管房價商場非常猛烈，房地產(chǎn)市場的交易量依然與日俱增，對廣大人民百姓來說，購置住房是生活中最重要的活動之一，不少工薪階層將大半生的勞動所得消耗在房產(chǎn)上。同時，我國的內(nèi)陸地區(qū)地震頻發(fā)，住房的質(zhì)量不但與廣大人民的切身利益息息相關(guān)，還可能在自然災(zāi)害發(fā)生時直接影響到百姓的人身安全。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計在很大程度上影響著建設(shè)工程的安全可靠、美觀實用、施工難度、工程造價等諸多品質(zhì)，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量自古以來，都是結(jié)構(gòu)工程師最為關(guān)注的話題之一。同時，項目的特殊要求、施工環(huán)境的變化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計人員水平上的差異等諸多因素都與結(jié)構(gòu)設(shè)計的出圖質(zhì)量密切相關(guān)。為了盡可能避免設(shè)計圖紙上出現(xiàn)“漏、碰、錯、缺”，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)工作者應(yīng)當(dāng)通過有效的措施盡可能提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本概念簡介

結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體程序是需要嚴格遵守的。建筑物的設(shè)計工作實際上存在諸多分支，這些分支具體涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣設(shè)計、建筑設(shè)計、暖氣通風(fēng)設(shè)計、給排水設(shè)計等。每個分支的具體設(shè)計過程都必須圍繞四個根本目標(biāo): 審美要求、功能要求、環(huán)保要求以及經(jīng)濟要求。建筑的結(jié)構(gòu)是建筑物發(fā)揮其使用功能的基本條件，因而，結(jié)構(gòu)設(shè)計也是建筑物設(shè)計過程中極為重要的組成部分之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計細分為以下四個步驟: 設(shè)計結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計構(gòu)件、繪制施工圖紙。

建筑結(jié)構(gòu)的類型這一概念相對而言范圍廣、內(nèi)容豐富。根據(jù)不同建筑物在具體功能要求上的差異，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了諸多結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)的分類方法。從建筑物具體用途的角度，可以劃分為民用建筑與工業(yè)建筑。如果依據(jù)建筑物的層數(shù)來分類，則可以分為超高層、高層、多層、單層建筑。建筑物使用的結(jié)構(gòu)材料是有所區(qū)別的，從結(jié)構(gòu)類型的角度來分類，大體上有: 混合結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。此外，建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成方式也存在較大的區(qū)別，從這個角度，可以劃分為框筒結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、束筒結(jié)構(gòu)等。由此可見，建筑結(jié)構(gòu)類型的劃分方法頗多，內(nèi)容也相對復(fù)雜。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中還有一個很重要的名詞: 概念設(shè)計。概念設(shè)計的具體含義指的是通過清晰、明確的概念結(jié)構(gòu)，在不進行數(shù)值計算的情況下，根據(jù)分系統(tǒng)與整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)間的結(jié)構(gòu)破壞機理、力學(xué)關(guān)系、實驗現(xiàn)象、震害以及工程經(jīng)驗所獲得的原始設(shè)計思想與基本設(shè)計原則，對結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果做出合理、準確的分析，同時將計算假設(shè)與結(jié)構(gòu)的實際受力狀況間的差異也考慮在內(nèi)，對結(jié)構(gòu)或構(gòu)造進行設(shè)計，盡可能保證建筑物的受力更安全、更合理、更協(xié)調(diào)。

2 概念設(shè)計的具體步驟與重要意義

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計占據(jù)極其重要的地位，結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟通常可以劃分為三步: 前期選擇方案階段，中期結(jié)構(gòu)計算階段以及后期制繪施工圖階段。結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析的首要步驟就是概念設(shè)計，以上三個步驟均與科學(xué)的概念指導(dǎo)不可分割。

一名好的結(jié)構(gòu)工程師在每個項目工程設(shè)計的初始階段，也就是建筑設(shè)計方案確定階段，先按照自身的經(jīng)驗和專業(yè)基礎(chǔ)，在心里經(jīng)歷一段優(yōu)化過程，應(yīng)用概念設(shè)計手段，能夠快速、合理地構(gòu)思，比較，抉擇每一個結(jié)構(gòu)體系，并且協(xié)助建筑師擴展或者實現(xiàn)建筑行業(yè)所需要的空間形式，想要的使用，構(gòu)筑和形象功能，且將其定為目標(biāo)，同建筑師共同決定建筑的總體結(jié)構(gòu)方案，此外，還要確定整體結(jié)構(gòu)體系和分體結(jié)構(gòu)體系最佳的受力方案。得出來的方案一般具有清晰的概念和正確的定性，從而避免了后期不必要的運算，經(jīng)濟可靠性能較好。另外，這種方法也可以作為判斷計算機的內(nèi)力分析所得到的數(shù)據(jù)可靠性的依據(jù)。作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈魂和核心，概念設(shè)計統(tǒng)領(lǐng)著整個結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，也顯示了設(shè)計工程師的理論和設(shè)計水平。通過結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的運用，可以從全局上明確結(jié)構(gòu)的各項性能，從而科學(xué)的判斷計算分析得到的結(jié)果并進行合理的利用，確保了設(shè)計過程中工程師的主體地位。

3 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的具體措施

建筑工程的一個特點就是受到地理因素的制約與影響，這個特點也導(dǎo)致設(shè)計過程中涉及的參數(shù)很可能具有一定的特殊性。簡單舉例有: 基本雪壓、基本風(fēng)壓、場地土類別、地震烈度等鑄鍛參數(shù)的選取過程都要嚴格依照《全國基本雪壓分布圖》《全國基本風(fēng)壓分布圖》以及工程地質(zhì)報告這三份材料進行敲定，又如墻體圍護的主材在不同地區(qū)存在差異，工程師則需要根據(jù)實際選用的主材確定墻體荷載。在開始設(shè)計之前，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)大量收集設(shè)計相關(guān)資料、深入研究設(shè)計規(guī)范，根據(jù)具體的工程類型、地域條件確定具體參數(shù)，這樣的做法能夠在加強計算結(jié)果可靠性的同時，避免參數(shù)不合理、參數(shù)錯誤造成的返工、浪費等現(xiàn)象。建模計算的前期處理是提高結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的重要措施之一。對荷載的計算要保證準確有效，估計、推測等無依據(jù)的做法是需要每個工程師盡可能避免的。建模的過程要嚴格按照科學(xué)的方法來給定輸入，樓梯洞口輸入處的局部開洞處理，轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與懸挑構(gòu)件設(shè)計中活荷載的不利影響，飄窗部分的荷載分析等都是需要格外注意的步驟。

在尚未了解各個參數(shù)具體含義的情況下，毫無依據(jù)的對參數(shù)進行盲目的修改是結(jié)構(gòu)建模過程中的一個大忌。在調(diào)整參數(shù)的過程中，要格外注意不同參數(shù)的具體適用范圍，具體的某一項參數(shù)大多具有較為嚴格的適用性，磚混結(jié)構(gòu)下準確的參數(shù)，很可能不適用于框架結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)下準確的參數(shù)，對高層結(jié)構(gòu)的適用性也未必能夠保證。對相關(guān)計算軟件的應(yīng)用也要注意這個問題。不同的計算理論是具有其特定的假設(shè)條件的，軟件的編制默認狀態(tài)下均符合這些特定條件，為了避免出現(xiàn)參數(shù)不匹配、不適用的問題，在使用軟件前必須了解清楚這款軟件的具體技術(shù)條件，即使是最熟悉的PKPM 軟件系列也不能忽略這個問題。缺乏對于軟件技術(shù)條件的深刻理解，就無法合理、正確的應(yīng)用軟件進行實際設(shè)計。因過分信任計算機的計算結(jié)果，而忽視結(jié)構(gòu)概念導(dǎo)致的嚴重錯誤，近年來在結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域也屢見不鮮。相關(guān)領(lǐng)域工作者在必要的情況下要進行手算復(fù)核，而不是迷信軟件的計算結(jié)果，這種情況對于帶轉(zhuǎn)換的構(gòu)件設(shè)計工作最為重要。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，建筑物計算分析的結(jié)果是為了確保在靜力荷載以及自然災(zāi)害造成的動力荷載作用下具有較強的整體安全性。然而，僅僅依靠計算分析結(jié)果展開的設(shè)計，在實際生活中是很難避免荷載作用下建筑物局部開裂、破壞等現(xiàn)象的。針對不同的自然災(zāi)害，要進行專門的防護性設(shè)計。以地震為例，可以根據(jù)工程抗震等級的要求指標(biāo)，按照設(shè)計規(guī)范中的具體要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用必要的構(gòu)造措施。

4 結(jié)語

通過文章中的分析，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中扮演了很重要的角色。除此之外，針對軟件計算參數(shù)、計算結(jié)果的荷載分析、數(shù)學(xué)建模工作的有效進行，都是提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的好辦法。

參考文獻:

［1］ 馬玉剛． 淺談如何提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量［J］． 工程技術(shù)，2010( 7) : 5．

［2］ 張麗莉． 淺談提高建筑設(shè)計質(zhì)量的措施［J］． 建筑工程，2010( 4) : 7．

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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計； 設(shè)計；優(yōu)化

中圖分類號：TU3 文獻標(biāo)識碼：A

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的理論體現(xiàn)

當(dāng)我們進行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程項目的相關(guān)設(shè)計的時候，不僅要對設(shè)計對象的安全性可靠性以及其基本使用功能進行必要的考慮外，設(shè)計還要盡可能的突出建筑的美感，這些便是結(jié)構(gòu)以及工程項目的最優(yōu)化的相關(guān)問題。也就是說利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)上的方法，對所有設(shè)計方案進行必要的分析比較，得出最滿意的設(shè)計方案，以滿足預(yù)期的目標(biāo)。

從理論上對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法進行相關(guān)的分析可知，房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計以及房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在實際應(yīng)用中具體的表現(xiàn)。房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計主要是對圍護結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)細部等進行相應(yīng)的設(shè)計方案的優(yōu)化設(shè)

計。在設(shè)計的時候還必須考慮到相應(yīng)的布置、選型、造價以及受力等方面的問題，然后根據(jù)工程的實際情況以及結(jié)合房屋建筑相應(yīng)的經(jīng)濟性，對建筑結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計。

為了適應(yīng)時展的要求，建筑的結(jié)構(gòu)形式必須不斷的進行必要的創(chuàng)新。對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計師來說，要確保建筑結(jié)構(gòu)具有一定的安全保證，在此基本上考慮設(shè)計出新的結(jié)構(gòu)形式。

對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，我們要求盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異以及建筑的平面結(jié)構(gòu)盡量對稱與規(guī)則，不過這些必須滿足設(shè)計師的基本設(shè)計意圖。還要要求在水平荷載作用下建筑物不會產(chǎn)生很大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。必須在滿足建筑相應(yīng)的功能條件下，在豎直方向布置盡量讓豎直方向的相應(yīng)的承重構(gòu)件上下貫通。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了減少結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析上的難度以及經(jīng)濟性，我們應(yīng)該盡量避免使用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。對豎直方向的剛度也有著相應(yīng)的要求，要求剛度的變化必須是漸變的而不是突變的，否則在剛度突變的地方會出現(xiàn)嚴重的應(yīng)力集中，這不利于建筑結(jié)構(gòu)抵抗水平方向的動力載荷作用。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實意義

對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行必要的優(yōu)化，在對于房屋結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計中的應(yīng)用意義重大，不僅能夠滿足了建筑的實用與美觀，而且還可以有效地對工程造價進行控制。對于建筑商來說，其當(dāng)然希望用最少的投資，而獲得最大的收益，然而又必須對建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、可靠性以及安全性做出保證，這必然要求對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計進行比較我們可以發(fā)現(xiàn)：運用設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)能夠降低建筑的工程造價（6 ～ 35％）。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)能夠使得建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的每個單元都得到最佳的協(xié)調(diào)，并可以對材料的性能進行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關(guān)規(guī)定的安全系數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性與實用性。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的步驟

3.1建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型

在我們對房屋結(jié)構(gòu)整體進行必要的優(yōu)化設(shè)計時候，可以分成三步進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。下面將對每一步驟進行詳細的介紹：

3.1.1要對設(shè)計變量進行合理的選擇

通常在對設(shè)計變量進行選擇時，我們把對建筑結(jié)構(gòu)影響的主要參數(shù)作為設(shè)計變量。如目標(biāo)控制的相關(guān)參數(shù)（損失的期望C2和結(jié)構(gòu)的造價C1）和約束控制相關(guān)參數(shù)（結(jié)構(gòu)的可靠度PS）等；然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求就能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計要求的一些參數(shù)，我們可以用預(yù)定參數(shù)來表示，這樣能夠使得我們的設(shè)計量、計算量以及編制程序的工作量均大大減小。

3.1.2對目標(biāo)函數(shù)進行確定

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的時候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關(guān)的預(yù)定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應(yīng)的失效的概率的函數(shù)，使得工程造價最少。

3.1.3對約束條件進行確定

對于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化來說，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來對優(yōu)化設(shè)計相關(guān)的約束條件進行相應(yīng)的確定，設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，我們必須對目標(biāo)約束條件與實際的約束條件進行相應(yīng)的比較與分析，再確保每個約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計。

3.2對優(yōu)化設(shè)計的計算方案進行設(shè)定

根據(jù)可靠度進行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有多約束且非線性的優(yōu)化問題以及復(fù)雜的多變量，在進行相應(yīng)的分析計算中，一般把有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成無約束優(yōu)化問題的求解。常用的優(yōu)化設(shè)計的計算方法有拉氏乘子法、復(fù)合形法、Powell法等。

3.3進行程序的相關(guān)設(shè)計

根據(jù)可靠度進行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計的基本模型以及所使用的優(yōu)化設(shè)計的計算方法，可以編寫一個具有運算速度快以及功能齊全的綜合應(yīng)用程序。

3.4結(jié)果分析

我們必須對相應(yīng)的計算結(jié)果進行必要的分析比較，然后選擇出最佳的設(shè)計方案。在這個過程中，我們考慮問題必須全面，并且要對問題進行多角度的考慮。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中尤其重要，合理的選擇設(shè)計方案，不僅能夠確保結(jié)構(gòu)的美觀、安全性、合理性以及實用性，還能夠?qū)κ┕ぶ械馁Y金的投入有著重大的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中只強調(diào)經(jīng)濟上的節(jié)約，而忽略技術(shù)上的相關(guān)要求，是不正確的；同樣只考慮技術(shù)上的要求，而不考慮經(jīng)濟的要求，也是不合理的。我們必須對兩者進行合理的配置，才能達到相關(guān)要求。

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的實踐應(yīng)用

對于項目的前期設(shè)計、整體設(shè)計、舊房改造以及抗震設(shè)計方面均能夠采用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計的方法。下面對實踐應(yīng)用中的問題進行必要的說明：

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

前期方案直接會影響到工程的造價，然而很多結(jié)構(gòu)設(shè)計忽略了這一點，所以我們應(yīng)該注意。前期參與能夠讓我選擇合理的結(jié)構(gòu)形式以及合理的設(shè)計方案。

4.2概念設(shè)計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在沒有具體數(shù)值量化的情況下，我們可以使用概念設(shè)計。例如，對地震的烈度進行設(shè)防時，由于它存在這不確定的因素，所以我們無法找到與實際相符合的計算式，所以在進行設(shè)計優(yōu)化的時候我們可以使用概念設(shè)計的方法，把相應(yīng)的數(shù)值作為參考與輔助相關(guān)的依據(jù)。同時在設(shè)計過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須合理并靈活的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，從而達到最佳的效果。

在設(shè)計過程中必須對細部的結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的設(shè)計優(yōu)化，例如，在現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

4.3下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化

在地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，我們必須選取合適的方案，如可以根據(jù)工地的地質(zhì)條件選擇相應(yīng)的樁基類型，并盡量減少相應(yīng)的工程造價。并根據(jù)樁端的持力層的厚度合理的選擇灌注樁的樁長度，通過對多種設(shè)計方案進行必要的分析比較，然后選取最佳的設(shè)計方案。

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關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震等知識的綜合應(yīng)用，作為培養(yǎng)從事土木工程設(shè)計、施工、預(yù)算、招投標(biāo)工作的高級工程技術(shù)人才的土木工程專業(yè)，一般將高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)置為一門專業(yè)限選課。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工技術(shù)管理、預(yù)算和招投標(biāo)等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有密切聯(lián)系。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計崗位的主要工作內(nèi)容已由多層建筑設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔咏ㄖO(shè)計；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的識圖與讀圖等知識，清楚高層建筑中哪些是主要受力構(gòu)件，哪些是構(gòu)造構(gòu)件，在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應(yīng)如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學(xué)習(xí)；土木工程預(yù)算和招投標(biāo)管理工作中大量的分析計算都要靠計算機來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎(chǔ)上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學(xué)習(xí)。工程專業(yè)開設(shè)該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學(xué)中還存在不少現(xiàn)實問題。鑒于此，本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)過程等方面探討高層建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革問題，希望能為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供參考。

一、課程教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，土建行業(yè)對人才的要求特別是對學(xué)生工程素質(zhì)的要求越來越高，企業(yè)歡迎的是具有完備知識結(jié)構(gòu)又具備較強工程能力的人才。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程涉及很多計算，教學(xué)內(nèi)容十分豐富，但該課程的學(xué)時往往十分有限，因此，合理選擇教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。該課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)以應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)為目標(biāo)，理論與實踐并重，并注意兼顧不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生。土木工程專業(yè)一般將該課程安排在大學(xué)四年級第一學(xué)期，主要內(nèi)容包括緒論、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系與布置、高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用、高層建筑結(jié)構(gòu)的計算分析和設(shè)計要求、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層建筑地下室和基礎(chǔ)設(shè)計等，與先修課程混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、工程結(jié)構(gòu)抗震等有緊密聯(lián)系，也存在一定的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。為了保持教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，教師處理與已開設(shè)課程重復(fù)的內(nèi)容時，應(yīng)做到“重復(fù)的內(nèi)容講差別，相似的內(nèi)容講典型，突出重點”[1]。例如：荷載計算部分的一些內(nèi)容與混凝土結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容相似，按照相似的內(nèi)容講典型的原則，對該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點講解高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計算（考慮風(fēng)震系數(shù)），而活荷載計算可不考慮不利布置；框架結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的一些內(nèi)容，與混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)等課程的相關(guān)內(nèi)容存在重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，對該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點講解在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何調(diào)整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規(guī)參數(shù)；高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計部分的一些內(nèi)容，與基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)工程課程存在內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，教師可重點講解高層建筑“筏板基礎(chǔ)”“樁基+筏板”設(shè)計中的常見錯誤及其原因。

二、課程教學(xué)模式

在開設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程時，學(xué)生已具備一定的專業(yè)技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學(xué)模式是近年來該課程教學(xué)的主要特點之一。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐性和操作性強的特點，教師應(yīng)以促進學(xué)生提高實踐技能、掌握關(guān)鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學(xué)內(nèi)容開展任務(wù)驅(qū)動教學(xué)和項目導(dǎo)向教學(xué)，將“教、學(xué)、做”有機結(jié)合，著力體現(xiàn)應(yīng)用性、實踐性和開放性的課程理念。將“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式有機融入教學(xué)過程，有利于處理“懂”與“會”的關(guān)系，學(xué)生可以先懂后會，也可以先會后懂或邊懂邊會。此外，教師還可以把課堂搬進實驗室、建筑設(shè)計院、工程施工現(xiàn)場等場所，廣泛開展直觀教學(xué)，實現(xiàn)課堂教學(xué)與實習(xí)實訓(xùn)的一體化，從而有效提升學(xué)生的綜合能力。

三、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂教學(xué)、PKPM軟件應(yīng)用、工程設(shè)計實踐和考核[2]。以下從四個方面探討該課程的教學(xué)改革。

(一)課堂教學(xué)

課堂教學(xué)應(yīng)以講解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本設(shè)計理論、抗震規(guī)范、高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程等內(nèi)容為主；要有明確的教學(xué)目標(biāo)、有效的教學(xué)策略和具體的學(xué)習(xí)評價指標(biāo)；要注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升，廣泛開展探究性學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)；要注意培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的觀念，力促學(xué)生自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)中，還應(yīng)做到課堂講授、自學(xué)、討論相結(jié)合，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合[3]。第一，課堂講授與自學(xué)相結(jié)合。教師在課堂教學(xué)中應(yīng)重點講授基本概念、基本原理和難點，并向?qū)W生指定課外自學(xué)的內(nèi)容和思考題，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，化解教學(xué)內(nèi)容多而課時有限的矛盾。第二，開展課堂討論，啟發(fā)學(xué)生開展積極的思維活動[4]。大學(xué)生思想獨立性強，思維靈活，喜歡獨立思考問題。因此，在全班或小組內(nèi)圍繞一個問題開展討論，讓學(xué)生各抒己見，相互啟發(fā)，有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，充分提高教學(xué)效果。如在高層結(jié)構(gòu)選型內(nèi)容的教學(xué)中，可讓學(xué)生以某“高層設(shè)計采用哪種結(jié)構(gòu)體系較合理”為題在班級范圍內(nèi)開展討論，讓學(xué)生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結(jié)構(gòu)體系的有關(guān)知識。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果，也可提高學(xué)生的表達能力。第三，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合。在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題。對于較抽象的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)組織學(xué)生開展課堂討論或課外學(xué)習(xí)小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容，組織開展以高層結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論知識和常規(guī)應(yīng)用為基礎(chǔ)的小型競賽活動，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學(xué)生的知識運用能力。第四，理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合。筆者的調(diào)查表明，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都感覺到“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”難以理解，難以聯(lián)系具體工程實例；結(jié)構(gòu)設(shè)計只是停留在單個構(gòu)件上，不明確結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的思路。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容引入工程實例，通過對工程實例的詳細講解，使學(xué)生加深對理論知識的理解，提高應(yīng)用能力。比如，對高層建筑常用的三種結(jié)構(gòu)，即框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，教師可借助實際工程項目，依次詳細講解抗側(cè)力構(gòu)件的布置、主要高規(guī)參數(shù)的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實例講解使學(xué)生理清結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體思路，加深對規(guī)范條文的理解。需要說明的是，教師教學(xué)中選用的案例可以來自企業(yè)生產(chǎn)實踐，也可來自教師指導(dǎo)學(xué)生完成的工程設(shè)計實踐項目。教師指導(dǎo)學(xué)生進行工程設(shè)計實踐（包括結(jié)構(gòu)選擇、結(jié)構(gòu)建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量的有效手段。

(二)PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)

PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)的重點是理解和掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本過程，主要有以下三個教學(xué)步驟：(1)結(jié)構(gòu)布置的講解與練習(xí)。在此步驟中，要通過講解和練習(xí)，使學(xué)生掌握運用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規(guī)”關(guān)于結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的基本要求。結(jié)構(gòu)平面布置要求平面形狀簡單、規(guī)則、對稱、質(zhì)心和剛心重合[5]30−31；結(jié)構(gòu)豎向布置的要求主要是抗側(cè)力構(gòu)件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計算參數(shù)輸入練習(xí)。在此步驟中，應(yīng)要求學(xué)生按照相關(guān)要求，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的實際情況輸入PKPM相關(guān)參數(shù)，并理解基本風(fēng)壓、基本雪壓、設(shè)計地震分組、抗震設(shè)防烈度、連梁剛度折減系數(shù)等參數(shù)的含義。(3)PKPM計算結(jié)果的分析判斷和參數(shù)調(diào)整。在此步驟中，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過對計算結(jié)果的分析，判斷結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩(wěn)定是否滿足要求，并對不滿足要求的參數(shù)進行調(diào)整。

(三)工程設(shè)計實踐教學(xué)

開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐教學(xué)，有利于學(xué)生強化工程概念和感性認識，激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，提高創(chuàng)新能力。在工程設(shè)計實踐教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生分組參觀調(diào)查當(dāng)?shù)匾呀ǜ邔咏ㄖ私馄錁?gòu)型、結(jié)構(gòu)體系、存在的施工問題等；可以讓學(xué)生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學(xué)樓、辦公樓、賓館等框架結(jié)構(gòu)的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結(jié)構(gòu)的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結(jié)構(gòu)的建模。

(四)課程考核

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的常規(guī)考核方法是筆試成績與平時成績相結(jié)合，但筆試成績一般占總成績的80%，這容易導(dǎo)致學(xué)生只重視理論而忽視實踐，不利于學(xué)生應(yīng)用能力的提高。該課程的考核應(yīng)著重考核學(xué)生綜合運用知識的能力，可采用筆試、上機操作、實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的考核方式。其中，筆試成績占總成績的50%，試卷的制作可參考國家“注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)資格”考試；上機操作成績占總成績的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)運用PKPM軟件完成滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)建模；實踐環(huán)節(jié)成績占總成績的30%，內(nèi)容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實踐教學(xué)中的表現(xiàn)等。

四、教學(xué)過程的組織

如前所述，在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題，其中預(yù)習(xí)的內(nèi)容可以是參觀現(xiàn)有高層建筑結(jié)構(gòu)，調(diào)查了解其結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工中存在的問題等，并形成文字。導(dǎo)入新課時，教師可用5分鐘左右的時間了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并通過總結(jié)引出新課題。在講授新課的過程中，教師應(yīng)突出重點，把握難點，可按照理論講授―例題解析―學(xué)生練習(xí)―歸納總結(jié)的步驟組織教學(xué)。如在講解高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時，可先分述每種結(jié)構(gòu)體系的概念，再舉例分析典型的結(jié)構(gòu)體系布置，然后讓學(xué)生畫出附近教學(xué)樓等高層建筑的結(jié)構(gòu)，最后歸納總結(jié)常見建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇。課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)一般可采取學(xué)生自由發(fā)言與教師總結(jié)相結(jié)合的方式，而在安排有小組前期調(diào)研的情況下，應(yīng)緊緊圍繞小組代表的匯報發(fā)言開展現(xiàn)場提問。另外，教師在課堂教學(xué)中還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動到建筑設(shè)計院、工作室參觀實踐，以實現(xiàn)學(xué)以致用，不斷提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。例如，為了提高應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量，黃淮學(xué)院在其大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園設(shè)置了建筑設(shè)計院校內(nèi)實踐基地，為土木工程、建筑工程等專業(yè)學(xué)生的工程實踐提供了良好的平臺，教師引導(dǎo)學(xué)生到這里結(jié)合教學(xué)內(nèi)容參觀實踐，無疑能夠有效地促進學(xué)生實現(xiàn)所學(xué)理論知識的內(nèi)化和實踐應(yīng)用能力的提升。

作者:邵蓮芬 單位:黃淮學(xué)院

參考文獻：

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[2]劉圓圓．淺談《高層建筑設(shè)計》課程改革方案[J]．城市建設(shè)理論研究：電子版，2014(36)：8119―8120．

[3]孟麗巖，王濤，陳勇，等．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)方法的改革與實踐[J]．黑龍江教育（理論與實踐），2015(3)：77―78．

篇5

關(guān)鍵字：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；工程造價

中圖分類號： TU723 文獻標(biāo)識碼： A

在足以滿足建筑工程所想要達到的預(yù)期結(jié)果的前提之下，在經(jīng)過對建筑項目進行合理而且科學(xué)的設(shè)計后，特別是對工程造價控制的有效性的關(guān)鍵就在于對建筑結(jié)構(gòu)所需要進行優(yōu)化設(shè)計，以至于可以說在一定的程度范圍內(nèi)，工程造價和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之間是存在著一種既相互制約而又互相促進的關(guān)系。經(jīng)有關(guān)部門的精確分析發(fā)現(xiàn)，在建筑的最初的設(shè)計時期，在設(shè)計過程當(dāng)中所需要耗費的成本，在建筑工程中所占據(jù)的比例不足總費用的1％，但是建筑設(shè)計的合理性，是否科學(xué)、有效，對于工程造價會造成非常大的影響，甚至影響力在75％以上，在建筑中期的設(shè)計時期，相對于工程造價進行控制的有效性能夠高達87％，當(dāng)進入到工程的施工期以后，對工程造價控制的有效性就只在12％左右。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程造價的概念

1．1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是指針對各個建筑工程當(dāng)中的具體結(jié)構(gòu)，經(jīng)過仔細地比對和選擇，然后具體規(guī)劃，最后通過具體的描述等步驟，從而表達設(shè)計師在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計意圖的過程。完美呈現(xiàn)建筑設(shè)計方案以及符合建筑實用功能，這是是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在原則上的前提；而在非常嚴密的設(shè)計規(guī)范引導(dǎo)下，以建筑的總體安全為根本，在得以實施的過程中采取相對比較有效的方法，將建筑結(jié)構(gòu)造價最優(yōu)化，使得能夠?qū)㈩櫩偷木唧w要求以及建筑設(shè)計師的思維構(gòu)想具體化為有用的施工圖紙，從而用以指導(dǎo)建筑工程的具體施工過程。

1．2工程造價的概念

工程造價是指對建筑工程項目在實施過程中所要進行的前期策劃，然后需要方案具體的可行性的分析和研究，然后再針對方案進行合理的論證，接下來的設(shè)計招標(biāo)和項目的推進過程以及實施等方面，最后在方案實施過程中的管理，這些具體的每個步驟所需要花費的費用總和的統(tǒng)稱，而且在建筑工程得以實施的每個步驟所可能會形成的工程造價的額度會和分布時有所差異。根據(jù)相關(guān)部門的研究調(diào)查表明，設(shè)計階段對工程總造價的影響是在投資決策階段意外最為顯著的。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對與工程造價所產(chǎn)生的影響

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方案對投資決策階段的具體影響

在前面的數(shù)據(jù)上已經(jīng)顯示出，在建筑的設(shè)計階段的時候，在設(shè)計過程中所會花費的成本只是不到整個建筑工程的總花費的1％，但是就是這只是占據(jù)總花費不到 1％階段，75%的工程造價形成都由它決定。在一個單獨的建筑項目的設(shè)計過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的比對和選擇以及選擇建筑結(jié)構(gòu)的材料的問題，都可能在極大程度上影響到投資決策。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計方案對經(jīng)常性費用的具體影響

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不僅會對一次性的投資決策產(chǎn)生巨大的影響，而且還會對建筑項目完成交付之后的一些經(jīng)常性的費用產(chǎn)生不可估量的巨大影響。

2.3規(guī)劃設(shè)計質(zhì)量方面的影響

通過對建筑行業(yè)事故的分析，可以發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量、結(jié)構(gòu)設(shè)計作為主要的原因之一。有一部分建筑物的質(zhì)量設(shè)計并沒有達到相關(guān)的標(biāo)準和要求，這將潛伏著巨大的安全隱患；除此之外，就是結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑質(zhì)量未造成威脅，在建筑過程中也會出現(xiàn)一系列問題，極易產(chǎn)生工程質(zhì)量不合格的問題，這就需要進行返工，無疑不利于工程的順利建設(shè)，更有甚者，將造成建筑物的安全問題隨處可見。

3、工程造價在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的控制策略

3.1判斷優(yōu)劣采取招標(biāo)的方式

招標(biāo)與投標(biāo)不但要出現(xiàn)在規(guī)劃設(shè)計方案的選擇階段，而且在工程圖紙設(shè)計的時候同樣需要存在，此種方式將建立起有效的競爭意識，形成爭先創(chuàng)優(yōu)的局面。如此一來，眾多競爭設(shè)計團隊將會嚴以律已，注重細節(jié)問題的分析，因為他們知道，稍有不慎，將會面臨競爭的失敗，這樣也將同時激發(fā)他們的積極進取心，讓他們能夠為自己制定出更高的要求。招標(biāo)、投標(biāo)之后，就進入了實施階段，當(dāng)工程完成以后，我們需要做出相應(yīng)的評價，這個時候，我們必須要針對建筑的質(zhì)量、創(chuàng)造性、成本投入等方面做出科學(xué)的評估，與此同時，還要在經(jīng)濟、效果以及技術(shù)方面加以考量。在選擇施工團隊的時候，盡可能選擇資深團隊，并且有實戰(zhàn)經(jīng)驗的團隊，當(dāng)然還需要具備一定的創(chuàng)造性，能夠盡最大可能的降低投資成本，建造出適合于時展的新型建筑物。

3.2將經(jīng)濟效益與技術(shù)性相關(guān)聯(lián)

（1）作為建筑物的開發(fā)設(shè)計人員，一定要具備一定的經(jīng)濟節(jié)約意識。在規(guī)劃設(shè)計的同時，要定期不定期的與技術(shù)人員進行協(xié)商、洽談，尤其對于經(jīng)濟效益，不可出現(xiàn)孤立的局面，大家要眾志成城、團結(jié)協(xié)作。在設(shè)計的早期階段，對施工過程做好經(jīng)濟預(yù)算，將工程造價合理控制在最優(yōu)設(shè)計方案中。

（2）在工程規(guī)劃設(shè)計的時期，經(jīng)濟技術(shù)人員要給予規(guī)劃設(shè)計人員一定的經(jīng)驗協(xié)助，盡最大可能的收集與本工程相關(guān)的資料和數(shù)據(jù)，建造科學(xué)、合理的經(jīng)濟指標(biāo)，為項目規(guī)劃人員提供詳細的預(yù)算結(jié)果，營造一種良好的氛圍。

（3）在規(guī)劃設(shè)計的同時，將經(jīng)濟效益與技術(shù)相關(guān)聯(lián)，這就需要經(jīng)濟專員與技術(shù)專員思想統(tǒng)一起來，經(jīng)濟專員要自覺的參與到設(shè)計活動中去。嚴禁出現(xiàn)浪費的現(xiàn)象，尋求最佳方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

3.3鋼筋使用量與部件截面尺寸要得到有效控制

3.3.1鋼筋使用量的有效控制

建筑物在設(shè)計的同時，一定要有節(jié)制的使用鋼筋，盡可能的減少鋼筋的使用量，選取性能較好的鋼筋，高強鋼筋則是一個不錯的選擇。我們在使用高強鋼筋的同時，自然而然減少了鋼筋的使用量，這將在一定程度上降低了建設(shè)成本，有利于造價的有效控制。HRB335級鋼筋作為傳統(tǒng)工程建筑常用的鋼筋，HPB235級鋼筋用于板筋與箍筋，由此可知，這種鋼筋是以前工程上面所使用的，顯然已經(jīng)無法滿足當(dāng)前工程需求。在選擇鋼筋的時候，我們一定要切合實際，從工程本身出發(fā)，在考慮功能、性能和經(jīng)濟的原則上，進行鋼筋的選擇，當(dāng)前HRB400鋼筋被廣泛運用，其特點為：強度高、延展性好、性價比高等，在工程施工過程中，此種鋼筋的優(yōu)勢非常突出。

3.3.2 部件截面尺寸的有效控制

建筑物的柱子、梁、混泥土、板等的厚度就是所謂的部件截面。鋼筋使用量與部件截面尺寸的大小成反比，也就是說建筑物部件截面在變大的時候，鋼筋的使用量會有所減少，反之，當(dāng)建筑物部件截面變小的時候，鋼筋的使用量會隨之增多，而建筑物部件截面的增大，會加大混泥土的使用量，這樣將加大建筑物負荷。這種縱橫交錯的關(guān)系十分復(fù)雜，這就需要我們對此做好科學(xué)、合理的預(yù)算和設(shè)計。這些工作不是一個部門一個人所力所能及的，而是需要整個團隊的相互協(xié)作，在保證建筑物外觀大方、美觀，結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量達標(biāo)的前提下，進行建筑物部件截面的定量，保證截面尺寸大小符合最優(yōu)的設(shè)計方案。

3.3.3地基基本形式的有效選擇

地基基本形式的有效選擇對于整個建筑物而言，其意義深遠而重大，除此之外，地基基本形式的有效選擇對于總工程造價的控制有著巨大的影響。相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：地基基本形式所產(chǎn)生的成本占整個工程造價的10％-20％。由此可以看出，地基基本形式的選擇尤為關(guān)鍵，規(guī)劃設(shè)計師一定要結(jié)合地質(zhì)地貌與工程自身特征，進行地基基本形式的有效選擇，在選擇的同時，需要考慮的外界因素大體上包含了：水文條件、自然條件、地質(zhì)條件以及建筑物的受力情況等。一般而言，地基基本形式的選擇方法有很多種，這個時候就需要設(shè)計人員通過對經(jīng)濟、技術(shù)、性能等方面的比對，選擇最佳方案，以此達到民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對工程造價的合理控制。

4、結(jié)語

綜上所述，在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，我們需要關(guān)注每一項重要指標(biāo)，尤其是對于工程造價的有效控制。由于直接關(guān)系到運營者的收益，因此，工程造價預(yù)算人員一定要具備資深的任職條件和先進的經(jīng)濟意識，只有嚴謹?shù)膽B(tài)度和細心的工作，方可收到預(yù)期的結(jié)果。當(dāng)然從工程造價控制中，我們可以看到一個企業(yè)的綜合素質(zhì)和一個團隊的業(yè)務(wù)技能。隨著一幢幢建筑物的雄起，工程造價控制預(yù)算不可或缺，這也將是人類今后對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究和探索的重要方向。

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