發(fā)布時(shí)間：2023-09-17 15:03:02
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用創(chuàng)新型人才；“混凝土結(jié)構(gòu)基本原理”；教學(xué)改革；課程建設(shè)
中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（a）-0000-00
Abstract： The course of concrete structure principle is an important professional course in the civil engineering major. After analyzing the course characteristics and current teaching situation， this paper surrounds the target of training applied innovative talents， conducts in-depth research and discussion for the existing problems from the aspects of optimize teaching contents， improving teaching methods， examination assessment methods and enhancing practice teaching. It can provide a reference for improving this course’s teaching quality and the actual effect.
Key words： Applied and innovative talent； Concrete structure principle； Teaching reform； Course construction
一、教學(xué)改革的背景與意義
當(dāng)前高等教育的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多元化和多樣性，發(fā)展應(yīng)用型本科教育，培養(yǎng)多樣化人才已成為了共同的選擇和普遍趨勢(shì)。為此，我國(guó)專門提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”。太原理工大學(xué)作為一所理工科優(yōu)勢(shì)明顯的“211工程”重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)，是教育部61所首批入選的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”、國(guó)家“大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”的實(shí)施高校，在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面承擔(dān)著重要的責(zé)任。針對(duì)土木工程專業(yè)的本科生教育，在新形勢(shì)下如何培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強(qiáng)、滿足企業(yè)所要求的高等技術(shù)應(yīng)用型人才，是土木工程專業(yè)課程教學(xué)改革所面臨的主要任務(wù)。
《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程是土木工程專業(yè)一門重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容覆蓋了土木工程專業(yè)下屬的建筑工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、道路橋梁工程、工程管理等專業(yè)方向，在整個(gè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著承接專業(yè)知識(shí)啟迪實(shí)踐應(yīng)用的功能，其教學(xué)質(zhì)量直接影響教育質(zhì)量。其教學(xué)質(zhì)量對(duì)于培養(yǎng)土木工程應(yīng)用型高技術(shù)人才，特別是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程能力具有非常重要的作用[1，2，3]。但從太原理工大學(xué)及全國(guó)其他高校的教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，學(xué)生普遍存在著理論脫離實(shí)際的傾向，實(shí)踐動(dòng)手能力較差，缺乏運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力。為了破解這一難題，急需根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》知識(shí)體系的認(rèn)知規(guī)律，結(jié)合我校土木工程專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)其教學(xué)改革進(jìn)行探索與研究。
二、課程的特點(diǎn)與教學(xué)現(xiàn)狀
《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》課程是土木工程專業(yè)的主導(dǎo)課程，以結(jié)構(gòu)力學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、土木工程材料等課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，具有理論性、綜合性、實(shí)驗(yàn)性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，其基本理論涵蓋了材料性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、構(gòu)件承載能力計(jì)算及裂縫、變形與耐久性的驗(yàn)算，還涉及到了預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的基本知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容跨度廣、難度大，存在著“七多”，即概念多、公式多、系數(shù)多、符號(hào)多、構(gòu)造規(guī)定多、教學(xué)環(huán)節(jié)多，且其文字內(nèi)容敘述多[4，5]。因此學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)往往覺(jué)得很難，做題時(shí)難以入手。傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是以教師為主體地位，采用課堂授課的方式，強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的傳授。面臨著以下幾方面的問(wèn)題：
（1）教學(xué)觀念缺陷。由于采用以教師為中心，學(xué)生一味地被灌輸知識(shí)。這種以繼承為中心的教育，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的記憶、模仿和重復(fù)練習(xí)，缺乏先進(jìn)的教育理念，極大的壓抑和束縛了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。
（2）教學(xué)資源匱乏。該課程的內(nèi)容非常豐富，且涉及到很多的規(guī)范和工程實(shí)踐，難度比較大。在師資力量方面，目前大多數(shù)教師是博碩士畢業(yè)后直接進(jìn)入高校任教，缺乏一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和鍛煉機(jī)會(huì)，動(dòng)手實(shí)踐能力相對(duì)較弱，加之教學(xué)方式單一，直接影響到了該課程的授課效果。
（3）教學(xué)考核落后。由于考試方式主要采用閉卷形式，考核內(nèi)容大多圍繞課本知識(shí)，套用各種公式。而學(xué)生多以“應(yīng)試”為學(xué)習(xí)目的，只是在短時(shí)間內(nèi)集中強(qiáng)化式記憶，死記硬背來(lái)應(yīng)付考試。顯然，這種類型的考核方式達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程意識(shí)的教學(xué)目的。
因此，在明確該課程的特點(diǎn)和規(guī)律后，為了適應(yīng)新時(shí)期對(duì)土木工程卓越人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，旨在提高學(xué)生綜合素質(zhì)為目的，迫切需要改革和完善該課程教學(xué)體系，根據(jù)知識(shí)的結(jié)構(gòu)體系和認(rèn)知規(guī)律，既注重基本概念和基本理論的講授，又努力提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)與理論的能力，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力。
三、教學(xué)改革的方法與手段
從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式這幾個(gè)基本方面著手，對(duì)該課程的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)研究和改革探討，以期建立科學(xué)合理的教學(xué)模式，貫穿“授之以漁”的思想，提高其教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。具體描述如下：
（一）教學(xué)內(nèi)容改革
（1）理論部分：在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)化知識(shí)體系的完整、系統(tǒng)和科學(xué)性，教學(xué)內(nèi)容以混凝土結(jié)構(gòu)中的基本構(gòu)件（軸心受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件、受扭構(gòu)件、偏心受力構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件）的截面設(shè)計(jì)為主線，每部分都劃分成“原理、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證”三部分，讓學(xué)生系統(tǒng)掌握它的受力破壞機(jī)理、計(jì)算基本假定、計(jì)算模型、計(jì)算公式以及構(gòu)造設(shè)計(jì)要求。通過(guò)這樣的講解模式使學(xué)生思路清晰，搭建起易于掌握的可塑性知識(shí)框架，構(gòu)建了應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新能力。
（2）試驗(yàn)部分：改變傳統(tǒng)教學(xué)中陳舊的演示試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，即教師?duì)已澆筑好的構(gòu)件進(jìn)行加載，通過(guò)破壞現(xiàn)象來(lái)分析其原因。采用讓學(xué)生直接動(dòng)手參與，記錄現(xiàn)象并進(jìn)行思考，培養(yǎng)他們研究性學(xué)習(xí)的能力。如梁的抗彎試驗(yàn)，對(duì)于方案的設(shè)計(jì)、構(gòu)件的澆注、以及從加載到破壞的過(guò)程，學(xué)生來(lái)參與，最后驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象是否與預(yù)期相同。以激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)創(chuàng)造性思維方法，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和加深對(duì)課本知識(shí)的理解、綜合分析與解決問(wèn)題的能力。
（二）教學(xué)方法改革
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是老師給學(xué)生擺明現(xiàn)象、提出問(wèn)題，然后老師來(lái)回答疑問(wèn)。結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生更愿意接受互動(dòng)參與式的教學(xué)方式。因此，教師應(yīng)從學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知程度上入手，全面調(diào)動(dòng)其參與性，聯(lián)系相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，力爭(zhēng)達(dá)到實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通。具體如下：
（1）將工程案例穿插到教學(xué)過(guò)程中，如課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和工程現(xiàn)場(chǎng)錄像，都是很好的素材。把解決工程問(wèn)題作為學(xué)習(xí)的動(dòng)力，激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，明白所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐的相互關(guān)系，在什么場(chǎng)合使用以及如何使用。此外，在教學(xué)時(shí)教師應(yīng)先提出學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)，分析和總結(jié)知識(shí)內(nèi)容的特點(diǎn)，設(shè)置疑問(wèn)、對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行討論，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。避免學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)漫無(wú)目的，耗費(fèi)大量時(shí)間卻效果不佳。
（2）該部分教學(xué)內(nèi)容多且與現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程等聯(lián)系比較強(qiáng)，應(yīng)在分析該階段學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和各種教學(xué)方法的特點(diǎn)等后，確定有哪些適于多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)的板書(shū)。引入大量的圖片、動(dòng)畫(huà)、工程現(xiàn)場(chǎng)錄像等到課堂中來(lái)，如清楚直觀地展示梁、柱、樓蓋等構(gòu)件的鋼筋形式、位置、數(shù)量、搭接方式，甚至還可以采用視頻跟蹤，讓學(xué)生了解并熟悉一棟建筑的整個(gè)施工過(guò)程。這樣學(xué)生會(huì)在學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生親切感和親臨感，有利于掌握基本概念，提高整體教學(xué)效果。此外，隨著工程建設(shè)的需求和發(fā)展其內(nèi)容和知識(shí)還在不斷地更新。教師要及時(shí)將學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)和自己的科研成果來(lái)不斷填充教學(xué)內(nèi)容，使所授課的知識(shí)緊跟學(xué)科發(fā)展前沿，開(kāi)闊學(xué)生的視野。
（3）考核方式改革。采用多元化的考核方式來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，減少其僅靠考試前快速突擊就可取得好成績(jī)的弊端，以更加真實(shí)合理的方式地來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平。如綜合考量到平時(shí)作業(yè)、布置任務(wù)的完成情況、課程設(shè)計(jì)和筆試環(huán)節(jié)，真正激勵(lì)學(xué)生平時(shí)的認(rèn)真學(xué)習(xí)熱情和積極性。
四、結(jié)論
通過(guò)作者自身的教學(xué)鉆研與經(jīng)驗(yàn)探討體會(huì)，深刻認(rèn)識(shí)到《混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》是一門理論與實(shí)際密切相聯(lián)的學(xué)科，各知識(shí)點(diǎn)環(huán)環(huán)相扣，且涉及專業(yè)學(xué)科面的范圍非常廣。教師應(yīng)從本課程的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)生的求知特點(diǎn)來(lái)尋找突破口，以先進(jìn)的教育理念和培養(yǎng)土木工程應(yīng)用型人才為方針，采取多樣化的教學(xué)方法和手段來(lái)緊貼實(shí)踐，縮小從理論到實(shí)踐的距離，找到學(xué)生易于接受的最佳方式，將基本技能、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)真正的融入到教學(xué)工作中去，達(dá)到既提升學(xué)生知識(shí)水平的同時(shí)，又拓展了其綜合能力。
參考文獻(xiàn)
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[3] 劉素梅， 徐禮華. 混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程雙語(yǔ)教學(xué)實(shí)踐與總結(jié)[J]. 高等建筑教育， 2015， 24（3）：112-116.
關(guān)鍵詞：軌道工程；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；課程建設(shè)
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）33-0131-02
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》是軌道工程本科專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生以后從事軌道工程施工和設(shè)計(jì)應(yīng)該必須學(xué)習(xí)和掌握的基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)。所以，該專業(yè)學(xué)生的專業(yè)水平是由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》這一課程的教學(xué)質(zhì)量決定的。同時(shí)，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》這一課程具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，因此在教學(xué)過(guò)程中，為滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要，以及應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要改革教學(xué)方法，合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)和改善教學(xué)內(nèi)容，對(duì)課程進(jìn)行剖析和定位，努力提高和培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐方面的認(rèn)知能力。
我國(guó)已經(jīng)建設(shè)、正在建設(shè)、正在規(guī)劃的軌道交通的城市已有30多個(gè)，規(guī)劃城市軌道交通網(wǎng)總里程5000多公里，2014年末運(yùn)營(yíng)總里程已達(dá)到2933公里。我國(guó)高鐵總里程達(dá)到10000多公里，約占世界高鐵運(yùn)營(yíng)里程的46%。隨著我國(guó)總理在出國(guó)訪問(wèn)時(shí)一直向世界各國(guó)推銷我國(guó)制造的高鐵，說(shuō)明我國(guó)高鐵逐漸走向世界。軌道交通學(xué)院畢業(yè)的學(xué)生有機(jī)會(huì)走出國(guó)門參與國(guó)外高鐵、軌道交通的建設(shè)，從而要求學(xué)生具備很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)能力。因此，軌道工程方向的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程建設(shè)具有重要的意義。本文結(jié)合軌道工程專業(yè)方向的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程的建設(shè)實(shí)踐，就課程建設(shè)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討。
一、課程建設(shè)教學(xué)內(nèi)容選擇與安排
目前國(guó)內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的教材多達(dá)幾十種，表1列出最近幾年各大出版社所出的有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的主要教材。
從表1所列的教材內(nèi)容大部分偏向《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62―2004）和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010―2010），而由于我校軌道工程專業(yè)的學(xué)生主要是從事鐵路、軌道交通行業(yè)，因此在選取教材方面主要考慮鐵路、軌道方向。因此大部分教材不適合軌道工程方向的學(xué)生。而中國(guó)鐵道出版社出版的李喬主編的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》為普通高等教育“十五”規(guī)劃教材，教材質(zhì)量好，該類教材“強(qiáng)調(diào)理論、重視理論”，并且涉及到《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009―2001）、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62―2004）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010―2010）、《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB 10002.1―2005）和《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3―2005），非常適合軌道工程專業(yè)學(xué)生。像軌道、鐵路交通等施工單位部門是我校這一層次學(xué)校軌道工程專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后大多分配到的地方，這類單位需要培養(yǎng)富有創(chuàng)造精神的應(yīng)用型人才，要求學(xué)生掌握能運(yùn)用基本理論解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，因此選擇該教材在某種程度上可以滿足軌道工程專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)需要。
然而，此教材將第4章“軸心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”放在第5章“受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”前面，與第8章“偏心受力構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”脫節(jié)，同時(shí)第9章“鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫驗(yàn)算”講授的是受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算和裂縫寬度計(jì)算，又與第5章“受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算”脫節(jié)。因此，根據(jù)我校最新修訂的課程教學(xué)大綱以及軌道工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化重組應(yīng)建立在課程組內(nèi)多方探討該課程的教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，并對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)形成基本一致的認(rèn)識(shí)。如把教材的第9章“鋼筋混凝土構(gòu)件的變形和裂縫驗(yàn)算”放在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面計(jì)算、斜截面承載力計(jì)算后面，然后把軸心受力構(gòu)件放在偏心受力構(gòu)件承載力計(jì)算前面，這樣系統(tǒng)的把鋼筋混凝土受彎構(gòu)件計(jì)算的相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來(lái)。
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和理論性，并且在教學(xué)內(nèi)容上文字?jǐn)⑹鎏?，?gòu)造規(guī)定多、構(gòu)件受力模式多，計(jì)算公式多，規(guī)范多。尤其是各種規(guī)范規(guī)定的符號(hào)、計(jì)算方法不同，因此學(xué)生總是覺(jué)得做題無(wú)從入手，在學(xué)習(xí)時(shí)常常覺(jué)得困難重重。所以需要經(jīng)過(guò)精心選編，參考《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理計(jì)算示例》編寫(xiě)了課程教學(xué)的模擬試題集和習(xí)題集，內(nèi)容不僅涵蓋了全部教學(xué)內(nèi)容，并包括可能遇到的所有題型以及一級(jí)結(jié)構(gòu)師職業(yè)資格考試試題，而且給出標(biāo)準(zhǔn)的參考答案以及詳細(xì)解題步驟，為鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容起到了非常好的作用。
二、課程建設(shè)教學(xué)方法
（一）課堂形式
為提高教學(xué)質(zhì)量，我們提倡以板書(shū)為輔，以多媒體教學(xué)為主的教學(xué)手段。但是根據(jù)課上實(shí)踐來(lái)看，學(xué)生對(duì)于公式推導(dǎo)、理論剖析的理解不深，導(dǎo)致采用多媒體課件的效果不理想。因此對(duì)于章節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容的介紹，可以插入視頻錄像的內(nèi)容使學(xué)生記住知識(shí)點(diǎn)。如講解鋼筋混凝土受彎構(gòu)件破壞模式時(shí)，可以放鋼筋混凝土梁靜力加載試驗(yàn)的錄像，便于學(xué)生了解鋼筋混凝土受彎構(gòu)件適筋梁從開(kāi)始加載至破壞經(jīng)歷了哪幾個(gè)應(yīng)力階段，各個(gè)應(yīng)力階段的主要特征以及這幾個(gè)應(yīng)力階段計(jì)算依據(jù)等。
（二）課堂內(nèi)容
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程，作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，理論聯(lián)系實(shí)際是一個(gè)非常突出的客觀事實(shí)。因此，可以在課下帶領(lǐng)學(xué)生到建筑工地實(shí)地參觀，并利用現(xiàn)場(chǎng)講解鋼筋的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等施工知識(shí)，有機(jī)結(jié)合理論與實(shí)踐。如：近幾年來(lái)我校新校區(qū)施工項(xiàng)目較多，結(jié)合軌道工程實(shí)習(xí)基地、體育館等相繼開(kāi)工的方便條件，帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)參觀梁的支模，鋼筋的錨固、搭接、延伸、彎起，澆筑混凝土等施工過(guò)程，以及預(yù)應(yīng)力張拉工藝及過(guò)程，了解預(yù)應(yīng)力筋的種類、錨具等，可以極大的豐富了課堂內(nèi)容，使理論知識(shí)在實(shí)際工程中得以化解、消化。
（三）理論教學(xué)與期末課程設(shè)計(jì)相結(jié)合
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》這門課程在學(xué)期末安排了兩周的課程設(shè)計(jì)，內(nèi)容是預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁設(shè)計(jì)。在理論教學(xué)時(shí)就將課程設(shè)計(jì)題目布置給學(xué)生，重點(diǎn)講解預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)基本步驟，使得學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)，思考預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失等問(wèn)題。而在期末課程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于同學(xué)們沒(méi)有理解的理論問(wèn)題，也會(huì)再次采用講課的形式集中講解。通過(guò)實(shí)踐，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，為今后從事軌道工程設(shè)計(jì)打下牢固的基礎(chǔ)。
三、結(jié)束語(yǔ)
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》是一門涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、建筑材料、施工等多方面的內(nèi)容，并且是理論、課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)又起著承前啟后的作用，是多門專業(yè)課程的前期課程。
針對(duì)軌道工程專業(yè)的特點(diǎn)，首先在課堂上采取視頻錄像、動(dòng)畫(huà)等教學(xué)手段吸引學(xué)生的興趣。其次，在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面帶領(lǐng)學(xué)生參觀施工工地，使學(xué)生深刻理解抽象的書(shū)本理論知識(shí)。最后將理論教學(xué)和課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，使學(xué)生鞏固所學(xué)的知識(shí)，為后續(xù)課程（橋梁工程）的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來(lái)工作及進(jìn)一步研究打下基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞] 少數(shù)民族；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理；教學(xué)方法
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 13. 127
[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2016）13- 0228- 03
新疆自古以來(lái)一直是一個(gè)少數(shù)民族聚居的地區(qū)，據(jù)第六次全疆人口普查數(shù)據(jù)顯示，少數(shù)民族人口占全區(qū)總?cè)丝诘?9.9%。對(duì)于民族地區(qū)來(lái)說(shuō)科技發(fā)展的關(guān)鍵之一是民族科技隊(duì)伍的壯大，隨著國(guó)家絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶的蓬勃建設(shè)，土木工程建設(shè)的不斷升溫，作為經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)的新疆，急需大量土木工程行業(yè)高素質(zhì)少數(shù)民族技術(shù)人員。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程是土木工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它是學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ)，本門課程掌握程度的好壞直接影響到后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的效果，并對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的完成起著至關(guān)重要的作用。
1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的特點(diǎn)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作為土木工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門非常重要但又較難掌握的課程，對(duì)于土木工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)只有在掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論和構(gòu)造知識(shí)的基礎(chǔ)上才能順利地學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程和從事鋼筋混凝土建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的工作。該課程涉及理論知識(shí)廣泛，概念、計(jì)算公式繁雜，多為工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的內(nèi)容，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。
1.1 涉及理論知識(shí)廣泛
本課程涉及的內(nèi)容非常廣泛，在掌握高等數(shù)學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等相關(guān)數(shù)學(xué)及力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上才能更好地理解本課程的基本思路及解題方法。
但本課程與數(shù)學(xué)、力學(xué)又不盡相同：從研究對(duì)象看，與經(jīng)典力學(xué)中經(jīng)高度理想化的研究對(duì)象不同，不能用純數(shù)學(xué)、純力學(xué)的觀點(diǎn)去分析，沒(méi)有統(tǒng)一的力學(xué)體系；從研究方法來(lái)看，理論推導(dǎo)及基本假定較多，與經(jīng)典力學(xué)相比，精度較差；從課程內(nèi)容來(lái)看，內(nèi)容多而雜，缺乏系統(tǒng)性，且與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和技術(shù)性。
1.2 概念及計(jì)算公式繁雜
本課程基本概念多、公式多，大多是在數(shù)學(xué)及力學(xué)理論基礎(chǔ)上做一定的基本假定后推導(dǎo)得出的，公式中的符號(hào)多且形似，但意義不同，極易混淆。需在理解基本假定的前提下進(jìn)行理論推導(dǎo)，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)要求較高。
1.3 與工程結(jié)合緊密
本課程是一門理論與實(shí)際工程緊密聯(lián)系的課程。學(xué)習(xí)該課程的目的是掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論和構(gòu)造知識(shí)，為從事鋼筋混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下牢固的基礎(chǔ)。因此，學(xué)習(xí)本課程必須緊密結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用及相關(guān)規(guī)范，才能在以后的工作中更好地應(yīng)用本課程相關(guān)理論。
2 少數(shù)民族學(xué)生的特點(diǎn)
少數(shù)民族學(xué)生大多來(lái)自偏遠(yuǎn)的少數(shù)民族鄉(xiāng)鎮(zhèn)，這些地區(qū)教育資源落后，學(xué)生的漢語(yǔ)水平較差、基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱、生活環(huán)境較單一、接觸工程實(shí)例較少。
2.1 漢語(yǔ)言水平較差
部分來(lái)自經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)的少數(shù)民族學(xué)生在學(xué)習(xí)及日常生活中使用自己的母語(yǔ)，漢語(yǔ)基礎(chǔ)十分薄弱。為加強(qiáng)少數(shù)民族學(xué)生漢語(yǔ)聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)等能力，進(jìn)入大學(xué)后需學(xué)習(xí)一年漢語(yǔ)?？杉词菇?jīng)過(guò)一年預(yù)科，少數(shù)民族學(xué)生對(duì)漢語(yǔ)文字理解的深度及對(duì)漢語(yǔ)的駕馭能力仍很有限，部分少數(shù)民族學(xué)生未能達(dá)到接受大學(xué)專業(yè)教育的一般水平。但在課堂教學(xué)所使用的教材及授課語(yǔ)言均為漢語(yǔ)，從而造成少數(shù)民族學(xué)生的理解存在較大障礙。
2.2 理論基礎(chǔ)薄弱
新疆地域廣闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)教育資源匱乏，許多民族學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱、知識(shí)斷層明顯，這給少數(shù)民族學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)埋下了很大的隱患。這樣的少數(shù)民族學(xué)生進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)后，要與漢族學(xué)生在相同的時(shí)間內(nèi)達(dá)到規(guī)定的課程學(xué)習(xí)內(nèi)容要求，對(duì)少數(shù)民族學(xué)生來(lái)說(shuō)壓力大，對(duì)老師來(lái)說(shuō)教學(xué)任務(wù)重，對(duì)本課程的教學(xué)帶來(lái)了很大的困難。
2.3 工程的感性認(rèn)識(shí)匱乏
大多數(shù)少數(shù)民族學(xué)生來(lái)自農(nóng)村和牧區(qū)，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的基本構(gòu)件（柱、梁、板）從未見(jiàn)過(guò)，缺乏感性認(rèn)識(shí)，理論與實(shí)際脫節(jié)，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到解決實(shí)際問(wèn)題的能力較差。而土木工程專業(yè)最注重培養(yǎng)的就是靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)并將其應(yīng)用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。這一問(wèn)題是少數(shù)民族學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下的重要因素。
3 少數(shù)民族學(xué)生學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)方法的探討
3.1 增強(qiáng)漢語(yǔ)水平
少數(shù)民族學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下、概念模糊、不能靈活應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題最根本的原因就是漢語(yǔ)水平低，理解困難。
經(jīng)過(guò)一年的預(yù)科學(xué)習(xí)，許多少數(shù)民族學(xué)生雖掌握了漢語(yǔ)基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)土木工程專業(yè)所要求的漢語(yǔ)理解水平還有一定的差距，因此造成少數(shù)民族學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)時(shí)理解和自學(xué)上的困難。因此，在專業(yè)課前增加少數(shù)民族學(xué)生專業(yè)漢語(yǔ)的學(xué)習(xí)是非常有必要的，尤其要重視少數(shù)民族學(xué)生對(duì)專業(yè)詞匯的理解與表達(dá)。
鼓勵(lì)少數(shù)民族學(xué)生和漢族學(xué)生交流，建立起學(xué)習(xí)漢語(yǔ)的良好的環(huán)境，從而激發(fā)少數(shù)民族學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握。
3.2 注重理解
少數(shù)民族學(xué)生理論基礎(chǔ)較薄弱又缺乏感性認(rèn)識(shí)，從而對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力較差，不能做到舉一反三，學(xué)以致用。因此，在教學(xué)過(guò)程中要針對(duì)少數(shù)民族學(xué)生，運(yùn)用形象生動(dòng)的教學(xué)方法幫助少數(shù)民族學(xué)生去理解所學(xué)知識(shí)。
將教學(xué)內(nèi)容通俗化，從而使少數(shù)民族學(xué)生更容易接受課堂內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解。教師應(yīng)立足民族學(xué)生實(shí)際、關(guān)注民族學(xué)生特點(diǎn)，考慮到他們的實(shí)際漢語(yǔ)水平和理解能力。在專業(yè)知識(shí)內(nèi)容的語(yǔ)言表達(dá)中不能簡(jiǎn)單直截了當(dāng)?shù)匾敫拍睢⒍x、公式，應(yīng)當(dāng)清晰、正確、生動(dòng)地把書(shū)面語(yǔ)轉(zhuǎn)變成口頭語(yǔ)，以通俗易懂的方式表達(dá)出來(lái)。
教學(xué)方法多樣化，引入多媒體、教學(xué)模型等輔助方法增進(jìn)學(xué)生的理解。適當(dāng)?shù)匾胍恍┍匾妮o助教學(xué)方法和手段，把晦澀難懂的知識(shí)通過(guò)比較直觀的方式展示出來(lái)，引導(dǎo)少數(shù)民族學(xué)生自我概括、理解，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣。
培養(yǎng)少數(shù)民族學(xué)生的自學(xué)能力。自學(xué)能力的培養(yǎng)比僅僅傳授課本知識(shí)更為重要和緊迫。學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)的分析是培養(yǎng)少數(shù)民族學(xué)生創(chuàng)造性思維的首要環(huán)節(jié)，對(duì)少數(shù)民族學(xué)生講授書(shū)本知識(shí)不僅應(yīng)以淺顯易懂的語(yǔ)言將知識(shí)告訴他們，更重要的是教會(huì)少數(shù)民族學(xué)生理解、掌握思路和方法。通過(guò)分析引導(dǎo)少數(shù)民族學(xué)生自己總結(jié)得出結(jié)論，特別要注意的是教結(jié)論而不是給結(jié)論。
3.3 注重理論與實(shí)際相結(jié)合
由于生活環(huán)境的限制，許多少數(shù)民族學(xué)生對(duì)土木工程中各基本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，但混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理這門課程的實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)，理論知識(shí)抽象，從而使他們?cè)趯W(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)不能將其與實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái)，讓教學(xué)效果大打折扣。因此將實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)貫穿到理論課的教授過(guò)程中十分有必要。
實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)環(huán)節(jié)可以很好地促進(jìn)少數(shù)民族學(xué)生基本操作技能和實(shí)踐動(dòng)手能力，使少數(shù)民族學(xué)生有較多的動(dòng)手機(jī)會(huì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以幫助他們理解、印證課堂教學(xué)講授的理論知識(shí)，從而彌補(bǔ)由于語(yǔ)言障礙造成的理論學(xué)習(xí)困難的缺陷。
有條件的情況下在課堂講授期間帶領(lǐng)學(xué)生參觀工地進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，有助于學(xué)生對(duì)所學(xué)的構(gòu)件及功能有感觀上的了解，便于理論學(xué)習(xí)的具體開(kāi)展。通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)讓學(xué)生切身感受到自己所學(xué)鋼筋混凝土知識(shí)與實(shí)際工程之間的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生探求知識(shí)的愿景，從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。
4 結(jié) 語(yǔ)
在新疆少數(shù)民族土木工程專業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)實(shí)踐中，一定要客觀認(rèn)識(shí)新疆少數(shù)民族學(xué)生與漢族學(xué)生之間的差異，根據(jù)少數(shù)民族學(xué)生的特點(diǎn)，豐富教學(xué)手段，重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，才能滿足新疆高速發(fā)展對(duì)少數(shù)民族技術(shù)人才的要求。
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[2]沈蒲生，梁興文.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M].北京：高等教育出版社，2011.
【關(guān)鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)；安全度
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度把控對(duì)于工程本身的重大意義
在的工程建設(shè)中，結(jié)構(gòu)的安全度是衡量建筑結(jié)構(gòu)有效性的重要基點(diǎn)，而以此發(fā)散的建筑功能性、美感度、創(chuàng)造力及藝術(shù)感也都是基于建筑結(jié)構(gòu)安全這一基本前提。同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度更體現(xiàn)在建筑應(yīng)對(duì)突發(fā)的特殊情況的穩(wěn)定性思考，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度對(duì)于現(xiàn)代建筑有著十分巨大的意義，離開(kāi)結(jié)構(gòu)安全，建筑設(shè)計(jì)將無(wú)從談起。
另一方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度把控并非一味的高標(biāo)準(zhǔn)堆砌，而是在基于項(xiàng)目本身具體情況及周邊地質(zhì)、地理環(huán)境考慮下而得出的綜合性思考成果。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理是建立在對(duì)項(xiàng)目本身的深入了解及對(duì)各種結(jié)構(gòu)體系優(yōu)劣及適應(yīng)性的充分挖掘基礎(chǔ)上得出的最佳方案，符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、不浪費(fèi)、不缺失是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在安全性指標(biāo)上的基本出發(fā)點(diǎn)。
二、影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的主要因素
總的來(lái)說(shuō)，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度是指在設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)下，通過(guò)規(guī)范化的設(shè)計(jì)，合理的施工處理使建筑在一定的環(huán)境下具有預(yù)防破壞及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的一個(gè)安全系數(shù)指標(biāo)。建筑的安全性主要取決于設(shè)計(jì)水平與施工水準(zhǔn)，而其中，處于設(shè)計(jì)規(guī)劃階段的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具有更大的可控性，因此在工程安全的綜合考慮上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全就顯的尤為重要。一般而言，建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)安全度主要是由構(gòu)建重要性所決定的，若建筑物重要層級(jí)相同，結(jié)構(gòu)的安全富余則主要體現(xiàn)在構(gòu)架的平面布置及豎向受力方面。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，平面規(guī)則和豎向受力構(gòu)建規(guī)則的建筑工程將會(huì)擁有更加合理的受力結(jié)構(gòu)，工程的安全系數(shù)也會(huì)更高。若建筑物體現(xiàn)在同等的設(shè)計(jì)要求之下，合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則會(huì)表現(xiàn)出更好的經(jīng)濟(jì)性。因此，在工程的前期準(zhǔn)備階段，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，設(shè)計(jì)人員必須在充分了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及工程特性的前提下做設(shè)計(jì)的創(chuàng)意發(fā)揮，而并非一味的求新求異，脫離了建筑結(jié)構(gòu)合理性的工程設(shè)計(jì)無(wú)疑于舍本逐末。
1.建筑結(jié)構(gòu)型式的選取
就全球范圍內(nèi)來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為目前最為常用的兩種結(jié)構(gòu)方式。單從結(jié)構(gòu)安全性角度考慮，鋼結(jié)構(gòu)相較于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)。例如，鋼結(jié)構(gòu)有著更高的強(qiáng)度且自重更輕，抗震性能更好。但同樣的，鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能較差，對(duì)于高層建筑的防火性能難以達(dá)到最為理想的要求。因此，相對(duì)而言，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用則更為普遍，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為建材性能而言無(wú)明顯缺陷，而隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，混凝土材料性能的提升，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)更為明顯。
2.建筑結(jié)構(gòu)體系的選取
就目前而言，全球范圍內(nèi)比較常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)體系包括：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。四大結(jié)構(gòu)體型均有各自的優(yōu)勢(shì)及局限性，因此，在綜合考慮建筑功能性及當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、地理環(huán)境基礎(chǔ)上的建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇就有著十分巨大的現(xiàn)實(shí)意義
2.1框架結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)是目前較為常見(jiàn)的計(jì)算理論成熟度也相對(duì)較高的一種結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)適用于樓層相對(duì)較低的一般性建筑，例如：辦公、住宅、商店、醫(yī)療、學(xué)校及多層工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)等。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)本身而言，其建筑平面布置靈活，建筑立面易于操作施工，該體系結(jié)構(gòu)使得房屋整體自重較輕，造價(jià)相對(duì)較低，有著不錯(cuò)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。但同樣，框架結(jié)構(gòu)本身的局限性也十分明顯，例如：框架結(jié)構(gòu)體系柔性較大，抗側(cè)力能力較差，從而直接導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)體系對(duì)于風(fēng)荷載作用及地震荷載作用的承載力不足的缺陷。因此，框架結(jié)構(gòu)的適用范圍有限，理論上而言，框架結(jié)構(gòu)體系的合理層數(shù)應(yīng)該控制在6到15層之間。
2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系
剪力墻結(jié)構(gòu)體系能很好的解決房屋剛度及抗剪度不足的問(wèn)題。通常，在高層建筑的施工中，人們?cè)诮ㄖY(jié)構(gòu)中設(shè)置鋼筋混凝土墻體并通過(guò)多軸線或橫向交叉布置的形式形成剛度較大的墻體，從而使得空間整體性能大大提升并保證了房屋的抗震性。此外，剪力墻結(jié)構(gòu)體系還具有易于分割的特點(diǎn)，因此該結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)住宅及旅館的應(yīng)用中較為普遍。
2.3框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系
框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系被更多的用于現(xiàn)代高層建筑中的行政辦公大樓及高檔酒店、旅館等。由于綜合了框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中表現(xiàn)出更好的鋼度及抗震能力，同時(shí)，也有著布局靈活使用方便等特點(diǎn)。
2.4筒體結(jié)構(gòu)體系
筒體結(jié)構(gòu)體系是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)飛速發(fā)展下的產(chǎn)物。隨著現(xiàn)代建筑對(duì)于建筑層數(shù)，建筑高度的需求越來(lái)越高，高層建筑對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系提出了更多更復(fù)雜的要求，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系中，無(wú)論是框架結(jié)構(gòu)還是剪力墻結(jié)構(gòu)均以平面工作狀態(tài)構(gòu)筑建筑設(shè)計(jì)，其梁體剛度，抗震系數(shù)難以達(dá)到要求。而筒體結(jié)構(gòu)體系則很好地解決了這方面的需求。筒體結(jié)構(gòu)體系的基本原理為：由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，從而增強(qiáng)梁的剛度，并能形成空間整體受力的框筒，筒體結(jié)構(gòu)體系通常由一個(gè)或多個(gè)筒體組成。
對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)體系的選取并非簡(jiǎn)單的對(duì)號(hào)入座，在處理建筑個(gè)性及復(fù)雜的環(huán)境因素面前，前期的綜合調(diào)研和理性分析就更為重要。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該在不違背建筑理論基本原理的前提下，靈活運(yùn)用、合理創(chuàng)新，不應(yīng)過(guò)分拘泥于以往的經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則，要懂得與時(shí)俱進(jìn)、具體問(wèn)題具體分析。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全是整個(gè)工程建設(shè)環(huán)節(jié)最為重要的一環(huán)，因此必須格外重視。
3.建筑體型及立面的規(guī)則化設(shè)計(jì)
現(xiàn)代社會(huì)，建筑業(yè)發(fā)展日新月異，建筑本身在滿足其基本功能性的同時(shí)更被賦予了越來(lái)越多的含義。因此，在建筑設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)者的個(gè)性思想及創(chuàng)造力被越來(lái)越多的表現(xiàn)出來(lái)，這也是建筑業(yè)蓬勃發(fā)展的良性表現(xiàn)。與此同時(shí)，建筑體型及立面的創(chuàng)新也使得建筑在具體的施工過(guò)程中呈現(xiàn)出更大的操作難度更復(fù)雜的受力結(jié)構(gòu)，這無(wú)疑會(huì)對(duì)建筑整體的安全提出新的考驗(yàn)。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)者應(yīng)在保障建筑安全性這一大的前提下合理創(chuàng)新，盡量避免不規(guī)則化立面設(shè)計(jì)，從根本上保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體安全。
總而言之，建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性把控是一個(gè)多方面綜合考慮的過(guò)程。一方面他是工程可行性的基本保障，是工程順利實(shí)施的前提，另一方面，他又將對(duì)工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。例如，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)工程具體實(shí)施過(guò)程中的建材、工藝等提出具體的要求，從而對(duì)工程造價(jià)產(chǎn)生根本上的影響。在工程建設(shè)中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。因此，現(xiàn)代建筑工程對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)于工程整體的各個(gè)環(huán)節(jié)做充分的思考，并以高度的責(zé)任心及使命感將對(duì)建筑安全性的把控落實(shí)到工程建設(shè)的每一個(gè)具體環(huán)節(jié)中。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞： 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋；等效荷載
中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2012）06-0079-01
0 引言
我國(guó)相關(guān)規(guī)范及論著對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在很多需要完善的問(wèn)題，這影響了無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)踐，參考國(guó)際上先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和方法，對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力等效荷載的應(yīng)用進(jìn)行了有益的探索。
1 定義等效荷載
等效荷載的作用與預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)作用完全一致。它的作用原理是將混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)分離，用等效荷載代替預(yù)應(yīng)力筋的作用。由于構(gòu)件上所受的力必須取得平衡，作用在預(yù)應(yīng)力筋上的力就直接作用于混凝土結(jié)構(gòu)上，這個(gè)反向的作用力就是預(yù)應(yīng)力筋的等效荷載，將預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)分離的方法稱為脫離體法。由于預(yù)應(yīng)力筋線形不同時(shí)，在構(gòu)件上會(huì)產(chǎn)生水平、垂直等集中或分布荷載，下面通過(guò)不同形式預(yù)應(yīng)力筋的單跨構(gòu)件來(lái)說(shuō)明等效荷載的計(jì)算方法。有效預(yù)加作用取常數(shù)E。
1.1 普通配筋 普通配置的預(yù)應(yīng)力筋一般為直線型。首先從構(gòu)件中脫離預(yù)應(yīng)力筋，分析預(yù)應(yīng)力筋的受力情況，再依據(jù)平衡原理將作用在預(yù)應(yīng)力筋上的力，直接反作用于構(gòu)件上，就得到了該預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)件的等效荷載，這個(gè)構(gòu)件的等效荷載是作用在構(gòu)件端部的一對(duì)集中力E。
1.2 彎起配筋 將構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋彎起一定的角度，即形成彎起配筋，也稱折線型配筋。對(duì)于這種預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，由平衡力原理， 在預(yù)應(yīng)力筋的轉(zhuǎn)折處加一集中力。該集中力可分解為水平和垂直方向的兩個(gè)分力。將這兩個(gè)作用力反向施加在構(gòu)件上，就得到彎起預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)件的等效荷載。
通過(guò)上面的分析可以得到該類構(gòu)件的等效荷載。在錨固點(diǎn)處作用一集中力E，其方向與預(yù)應(yīng)力彎起筋方向一致；在折點(diǎn)處也作用一集中力，即等效荷載，它與在該折點(diǎn)處與預(yù)應(yīng)力筋水平、垂直方向的有效預(yù)壓力平衡。該等效荷載在兩個(gè)方向分別為E（1-cosα）和Esinα（α是等效集中力與垂直方向的夾角）。
1.3 彎曲配筋 構(gòu)件中配置的彎曲預(yù)應(yīng)力筋一般采用圓弧型或拋物線型。進(jìn)行受力分析時(shí)，將預(yù)應(yīng)力筋從構(gòu)件中脫離出來(lái)，選擇彎曲預(yù)應(yīng)力筋的任意截面處的微段，分析平衡力，得到任意截面處作用在預(yù)應(yīng)力筋上的線荷載e=E/r。式中:r為曲率半徑，即預(yù)應(yīng)力數(shù)學(xué)表達(dá)式二階導(dǎo)數(shù)的倒數(shù)。對(duì)于圓弧型預(yù)應(yīng)力筋和二次拋物線型預(yù)應(yīng)力筋，曲率半徑是常數(shù)，故e為常數(shù)，e又稱為荷載集度。將預(yù)應(yīng)力筋所受的作用力直接反向作用于構(gòu)件上得到該構(gòu)件的等效荷載。通過(guò)分析可知，彎曲預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)件的等效荷載為：錨固點(diǎn)處作用一集中力E與預(yù)應(yīng)力筋方向一致。在預(yù)應(yīng)力筋的彎曲段作用有與其伸展方向垂直的分布荷載，分布荷載的荷載集度是有效預(yù)拉力E除以計(jì)算點(diǎn)處的預(yù)應(yīng)力筋的曲率半徑r。圓弧型和二次拋物型的預(yù)應(yīng)力筋的等效均布荷載為常量e=E/r。
2 等效荷載的性質(zhì)
①對(duì)于預(yù)加力大小確定的某一形式的預(yù)應(yīng)力筋，其等效荷載的作用相同。②一個(gè)自平衡力系。由于預(yù)應(yīng)力作用不產(chǎn)生外部荷載，采用脫離法計(jì)算的預(yù)應(yīng)力筋處于靜平衡狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力筋受到平衡力系的作用，則作用在構(gòu)件上的等效荷載就是一個(gè)自平衡力系。③在用脫離法計(jì)算的預(yù)應(yīng)力筋平衡體上截取任意位置上的截面，截面的右側(cè)預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)左脫離體的作用力為E；若截取右側(cè)的脫離體，截面左側(cè)的預(yù)應(yīng)力筋等效荷載為一集中力E，兩個(gè)方面獲得的等效荷載的合力均為集中力E。對(duì)于任意形式的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，該力作用在預(yù)應(yīng)力筋的重心上，方向與該點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋切線方向重合。④當(dāng)?shù)刃Ш奢d確定的預(yù)應(yīng)力筋布置在同一構(gòu)件的不同位置時(shí)，由于偏心距不同，得到的彎矩效應(yīng)也不同，故位置會(huì)影響等效荷載的作用。
3 在特殊構(gòu)件中的應(yīng)用問(wèn)題
3.1 在構(gòu)件中應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的空間巨大 在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇到一些特殊形狀的混凝土構(gòu)件，如果這些構(gòu)件都是軸心受壓構(gòu)件，只要預(yù)應(yīng)力筋重心與構(gòu)件的截面形心重合，在預(yù)應(yīng)力的作用下，預(yù)應(yīng)力筋的等效荷載在構(gòu)件內(nèi)只產(chǎn)生軸心壓力。在混凝土的強(qiáng)度等方面均滿足的前提下，在混凝土構(gòu)件的橫截面上預(yù)先引入均勻的壓應(yīng)力，可以提高構(gòu)件的正截面抗彎承載力、剛度和抗裂度。
3.2 預(yù)應(yīng)力的擴(kuò)展效應(yīng) 在工程計(jì)算中，預(yù)應(yīng)力不僅可以產(chǎn)生彎矩效應(yīng)，根據(jù)實(shí)際需要還可以用來(lái)產(chǎn)生平衡荷載產(chǎn)生的剪力和扭矩。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心相對(duì)于的其截面形心產(chǎn)生偏心距時(shí)，預(yù)應(yīng)力在該截面產(chǎn)生彎矩，其值為預(yù)應(yīng)力沿構(gòu)件縱向的分力與偏心距的乘積；若該預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用方向與構(gòu)件縱向存在夾角，預(yù)應(yīng)力在該截面就會(huì)產(chǎn)生剪力，其值為預(yù)應(yīng)力與該夾角的正弦的乘積；若該預(yù)應(yīng)力鋼筋重心與構(gòu)件的截面形心重合，預(yù)應(yīng)力筋的作用方向與構(gòu)件的縱向各有一數(shù)值相等的夾角，加載預(yù)應(yīng)力后，在該截面會(huì)產(chǎn)生軸力和扭矩，則作用在該截面上的軸力的數(shù)值是預(yù)應(yīng)力與其夾角的余弦的乘積，扭矩的數(shù)值是預(yù)應(yīng)力與其夾角的正弦及其偏心距的乘積。通過(guò)以上分析，對(duì)于工程需要產(chǎn)生的任意荷載效應(yīng)，都可以通過(guò)選擇預(yù)應(yīng)力筋的形式來(lái)獲得相應(yīng)的荷載效應(yīng)。
3.3 應(yīng)用舉例 現(xiàn)代建筑的造型和功能日趨復(fù)雜，相應(yīng)的在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常需采用一些特別的構(gòu)件。以樓梯間為例，為了提高樓梯間的使用效率，設(shè)計(jì)師希望將樓梯的平臺(tái)梁去掉，以提高樓梯平臺(tái)處的凈高。此時(shí)就需要使用三折梁來(lái)保證樓梯的安全使用。
4 結(jié)論
①通過(guò)對(duì)等效荷載的分析，說(shuō)明其本身是一種荷載?；谶@一基本原理，得出了幾個(gè)重要的性質(zhì)，提出了等效荷載可以擴(kuò)展的可能，為研究預(yù)應(yīng)力混凝土的變形提供了一種途徑。②通過(guò)對(duì)工程殊構(gòu)件應(yīng)用等效荷載的分析，說(shuō)明采用脫離體法計(jì)算出的等效荷載，其過(guò)程很簡(jiǎn)便，平衡力法理論在應(yīng)用上也很完善。③隨著預(yù)應(yīng)力混凝土在工程中的應(yīng)用，大型、特型建筑的建造日益增多，這就勢(shì)必要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論的研究，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)跨度的增大，構(gòu)件截面面積的減小，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)變形的研究將成為建筑工程界預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工程造價(jià)
中圖分類號(hào)：TU723.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
前言
工程造價(jià)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)息息相關(guān)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全與合理是工程建設(shè)進(jìn)行的前提，而工程建設(shè)的造價(jià)控制及效益價(jià)評(píng)估值則是工程建設(shè)順利進(jìn)行的基本保證。另一方面，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)能有效的降低造價(jià)成本，從這一方面來(lái)講，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)與工程造價(jià)控制二者又是相輔相成的。眾所周知，工程造價(jià)控制貫穿于工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，一份有效的工程造價(jià)控制應(yīng)該是貫穿于工程建設(shè)始終，并且是針對(duì)工程決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工建設(shè)階段、竣工驗(yàn)收階段的全方位系統(tǒng)性綜合考慮。但處于設(shè)計(jì)階段的工程造價(jià)可控性及效益型明顯高于其他階段，所以可以這樣說(shuō)，建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響整個(gè)工程的造價(jià)預(yù)算。
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的及意義
影響工程造價(jià)的因素有很多，主要包括：建筑主體；水電、通風(fēng)等基礎(chǔ)設(shè)施支出；綠化、景觀等環(huán)境設(shè)施支出。而其中建筑主體結(jié)構(gòu)造價(jià)在建筑整體造價(jià)中所占比例最大，對(duì)于工程整體成本對(duì)于工程造價(jià)的影響尤為關(guān)鍵。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在充分滿足建筑功能性的前提下，綜合考慮建設(shè)成本、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、建筑創(chuàng)造性及建筑生命力等各方面因素的一項(xiàng)綜合性設(shè)計(jì)研究。優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)、節(jié)約工程造價(jià)，其現(xiàn)實(shí)意義絕非一味的降低工程成本，就建筑本身而言：建筑安全性、舒適度、美感度是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要考慮的首要因素，而從城市發(fā)展、投資者經(jīng)濟(jì)效益角度而言，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)則又涉及到了社會(huì)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益等方方面面。因此對(duì)于建筑工程造價(jià)的把控，找到各方影響因素的完美契合點(diǎn)將使得工程建設(shè)的各項(xiàng)利益最大化。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合性因素分析
現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)階段：結(jié)構(gòu)方案階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算階段與施工圖制作階段。而其中，結(jié)構(gòu)方案對(duì)于工程造價(jià)的影響尤為關(guān)鍵。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案成型是基于建筑的重要性、工程地質(zhì)勘查報(bào)告、建筑所在地的抗震設(shè)防烈度、建筑的高度和樓層的層數(shù)以及建筑場(chǎng)地的類別來(lái)確定建筑的結(jié)構(gòu)形式。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期介入及全方位綜合考慮，能很好的避免工程實(shí)行階段的較大規(guī)模修改以及為應(yīng)對(duì)其他各方要求而添加的各種加強(qiáng)、完善措施，并能在工程建設(shè)前期很好的避免工程建設(shè)中可能出現(xiàn)的方案反復(fù)，從而最大程度降低工程實(shí)施過(guò)程中不必要的成本浪費(fèi)。
二、合理選擇建筑結(jié)構(gòu)形式及建筑結(jié)構(gòu)體系
1.建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇
就目前而言，全球范圍內(nèi)普遍采用鋼框架和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為建筑的結(jié)構(gòu)方式。
兩種結(jié)構(gòu)方式都有各自的適用范圍，其整體造價(jià)差異也相對(duì)較大。因此，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程造價(jià)控制，結(jié)構(gòu)方式是首要考慮因素。一般而言，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好，是現(xiàn)代建筑比較理想的材料，但與此同時(shí)，全鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)高昂相對(duì)高昂并在建筑防火性能方面有著明顯的劣勢(shì)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在綜合性能上無(wú)明顯缺陷，并有著鋼結(jié)構(gòu)難以比擬的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，多適用于一般的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。在建筑結(jié)構(gòu)方式選擇上，工程因充分考慮建筑自身的具體情況，從而選擇最為合理的結(jié)構(gòu)方式，從根本上控制工程造價(jià)成本。
2.建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇
就全球范圍內(nèi)而言，目前建筑設(shè)計(jì)所常運(yùn)用的結(jié)構(gòu)體系包括：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。四種結(jié)構(gòu)體系均有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)及適用范圍，其工程造價(jià)成本也不盡相同，因此，綜合考慮建筑特點(diǎn)，選擇最為合理的建筑結(jié)構(gòu)體系對(duì)于工程總體造價(jià)的控制有著至關(guān)重要的作用。而建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇應(yīng)根據(jù)建筑工程的功能要求、建筑高度、抗震等級(jí)、場(chǎng)地地基等實(shí)際情況做綜合考慮。
一般而言，建筑層數(shù)為6到15層的辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)等工程建設(shè)適用于采用框架結(jié)構(gòu)。在這種情況下，框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，建筑立面易于處理，自重輕，造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)將得到最有效的發(fā)揮，并且，框架結(jié)構(gòu)有著較為成熟的計(jì)算理論。
剪力墻結(jié)構(gòu)主要用于提升整個(gè)房屋的抗剪度及剛度，其基本原理為在高層建筑中設(shè)置鋼筋混凝土墻體，由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載，通常情況下，剪力墻呈現(xiàn)為多軸線布置或橫縱正交叉布置。剪力墻結(jié)構(gòu)體系剛度較大，空間整體性能較好，且呈現(xiàn)出良好的抗震性能，因而，剪力墻結(jié)構(gòu)在住宅和旅館客房中被廣泛采用，剪力墻結(jié)構(gòu)體系便于分割，能很好地適應(yīng)多墻體、多房間的建筑工程，且能很好地保證房屋的整體美觀度。
基于框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)各自的特點(diǎn)及優(yōu)劣勢(shì)，一種新的結(jié)構(gòu)體系：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運(yùn)而生，而框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系也是目前最為常用的建筑結(jié)構(gòu)體系。從原理上而言，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系綜合了框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并形成重新組合構(gòu)建，及基本原理為在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，這種結(jié)構(gòu)綜合了框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，更在剛度及抗震能力上有著明顯的提升，因此，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系相較于框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)而言，他能適用于更多樓層，更高高度的建筑施工。目前，該種結(jié)構(gòu)體系多用于高層建筑中的辦公樓及旅館。
隨著現(xiàn)代建筑對(duì)于建筑層數(shù)，建筑高度的需求越來(lái)越高，高層建筑對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系提出了更多更復(fù)雜的要求，這時(shí)候筒體結(jié)構(gòu)體系便很好的滿足了現(xiàn)代建筑這一需求。筒體結(jié)構(gòu)體系的基本原理為：由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，從而增強(qiáng)梁的剛度，并能形成空間整體受力的框筒。
上述四大建筑結(jié)構(gòu)體系為目前現(xiàn)代建筑比較常見(jiàn)的幾種結(jié)構(gòu)體系，而除此之外，世界范圍內(nèi)還有一些其他的結(jié)構(gòu)形式，包括：薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等。這些結(jié)構(gòu)體系也均有著各自的特殊性及適用范圍，因此建筑設(shè)計(jì)體系因地制宜的合理運(yùn)用對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程造價(jià)控制將大有裨益。
三.規(guī)則化立面設(shè)計(jì)對(duì)于工程造價(jià)控制的意義
現(xiàn)代建筑發(fā)展使得建筑在滿足其基本功能性的同時(shí)更加注重建筑風(fēng)格、建筑個(gè)性的體現(xiàn)，建筑作為人類精神文明及物質(zhì)文明的最直觀體現(xiàn)，建筑設(shè)計(jì)在創(chuàng)作上也有著千變?nèi)f化的發(fā)散，建筑實(shí)體立面是設(shè)計(jì)者智慧的結(jié)晶，他在很大程度上體現(xiàn)了建筑的創(chuàng)造性及靈魂。但基于工程造價(jià)控制的建筑體型設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在綜合考慮建筑安全性、可行性的前提下盡量避免建筑體型的不規(guī)則化對(duì)建筑成本的影響。建筑體型的不規(guī)則化會(huì)導(dǎo)致空間關(guān)系復(fù)雜的部位出現(xiàn)多次承力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)部件，這將對(duì)建筑的安全性提出更為復(fù)雜的要求，也勢(shì)必會(huì)造成施工成本的增加，因此，使建筑體型產(chǎn)生規(guī)則的結(jié)構(gòu)效益對(duì)于工程造價(jià)成本的控制也有著至關(guān)重要的作用。
四、工程安全性的把控對(duì)于造價(jià)控制的影響
現(xiàn)代建筑多以高層建筑為主，基于技術(shù)的需求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在材料、工藝上，有著更加嚴(yán)格的要求，這勢(shì)必會(huì)影響到工程造價(jià)的控制。另一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，對(duì)于建筑風(fēng)險(xiǎn)控制，以及施工安全的控制都有著很大的影響，并且這些都會(huì)造成工程成本的額外輸出。因此，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安全度程度，將直接影響工程造價(jià)的控制，以及工程質(zhì)量的控制。所以確定好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度，對(duì)于建筑施工而言，在施工技術(shù)、施工工藝上都有著實(shí)質(zhì)性的價(jià)值。
總而言之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程造價(jià)控制是一個(gè)多方面綜合考慮的過(guò)程。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于工程造價(jià)的控制也并絕非簡(jiǎn)單的越低越好，他應(yīng)該在充分滿足建筑功能性的前提下，對(duì)于工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及環(huán)境效益的多方面把控，并且盡量以創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)思維提升建筑附加值及生命周期。因此，對(duì)于建筑本身而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的各方面綜合把控不僅僅是一個(gè)工程造價(jià)控制的過(guò)程，他更是一個(gè)建筑全面溢價(jià)的過(guò)程。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 黃麗莉. 建設(shè)項(xiàng)目工程造價(jià)控制方法的研究與應(yīng)用[D]. 吉林大學(xué), 2007, (05) .
摘要: 本文主要分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，并針對(duì)問(wèn)題提出了相應(yīng)的控制措施，供參考。
關(guān)鍵詞: 高層建筑; 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題; 分析
Abstract: this paper mainly analyzes the high-rise buildings in the process of structure design of common problems, and proposes the corresponding control measures, for reference.
Keywords: high building; Structure design; Problem; analysis
1引言
在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中, 通常采用鋼和鋼筋混凝土兩種材料。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造價(jià)低, 材料來(lái)源豐富, 能澆注成各種復(fù)雜斷面形狀, 可組成多種結(jié)構(gòu)體系, 并可節(jié)省鋼材, 耐久性、耐火性好, 承載能力也不低, 經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì), 可獲得較好的抗震性能。它的主要缺點(diǎn)是構(gòu)件斷面大,自重大, 費(fèi)模費(fèi)工。而鋼材強(qiáng)度高, 韌性大, 易于加工。高層鋼結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)斷面小, 自重輕, 抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)。
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可在工廠加工, 能縮短現(xiàn)場(chǎng)施工工期, 施工方便。但是高層鋼結(jié)構(gòu)用鋼量大, 造價(jià)很高, 而且耐火性能不好, 需要用大量防火涂料, 增加了工期和造價(jià)。在發(fā)達(dá)國(guó)家, 大多數(shù)高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)。在我國(guó),隨著建筑物高度的增加, 也有采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑。由于鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)各有所長(zhǎng), 又各有所短, 所以更為合理的結(jié)構(gòu)是同時(shí)采用鋼和鋼筋混凝土材料的組合結(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)可以使兩種材料互相取長(zhǎng)補(bǔ)短, 取得經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)性能優(yōu)良的效果?，F(xiàn)就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題及其對(duì)策與同行商榷。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題及其對(duì)策
2.1高度問(wèn)題
按我國(guó)現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定, 綜合考慮經(jīng)濟(jì)與適用的原則, 給出了各種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度, 詳見(jiàn)表1。
表1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高樓的最大適用高度(m)
這個(gè)高度是在我國(guó)目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下, 較為穩(wěn)妥的, 也是與目前整個(gè)土木工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的?？蓪?shí)際上, 已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過(guò)了這個(gè)限制, 如: 采用組合結(jié)構(gòu)體系的金茂大廈, 高達(dá)420.15 m (建筑高度) ; 采用混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場(chǎng), 也高達(dá)322 m (建筑高度) 。對(duì)于超高限建筑物, 應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟?超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加, 許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變, 即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍, 如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。
2.2材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問(wèn)題
在地震多發(fā)區(qū), 采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理是工程技術(shù)人員非常重視的問(wèn)題。我國(guó)150 m以上的建筑, 采用了三種主要結(jié)構(gòu)體系: 框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國(guó)家高層建筑經(jīng)常采用的主要結(jié)構(gòu)體系。但國(guó)外在地震區(qū), 多是以鋼結(jié)構(gòu)為主, 而在我國(guó), 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90 %。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu), 在國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高達(dá)90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主, 變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大, 靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移, 不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān), 而且效果不大, 有時(shí)不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu),形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。此外, 在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí), 需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變, 常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大, 且加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時(shí), 要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式, 盡量降低其本身剛度, 以減少不利影響。
在高層建筑中, 根據(jù)現(xiàn)在我國(guó)建筑鋼材的類型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力, 建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱) 結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu), 以減小柱斷面尺寸,并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過(guò)一定高度后, 為減小風(fēng)振,鋼骨(鋼管) 混凝土通常作為首選。采用格構(gòu)式的型鋼時(shí),震害嚴(yán)重, 采用實(shí)腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的, 則震害要減少許多。
2.3軸壓比與短柱問(wèn)題
在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中, 往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大, 而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土, 柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài), 防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小, 則結(jié)構(gòu)的延性就差, 當(dāng)遭遇地震時(shí), 耗散和吸收地震能量少, 結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì), 且梁具有良好延性, 則柱子進(jìn)入屈服的可能性就大大減少,此時(shí)可放松軸壓比限值。另外, 許多高層建筑底幾層柱的長(zhǎng)細(xì)比雖然小于4, 但并不一定是短柱。因?yàn)榇_定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2的柱才是短柱。
有專家學(xué)者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值, 柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。
2.4在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構(gòu)造措施現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出, 現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度己不能適應(yīng)國(guó)情的需要, 認(rèn)為我國(guó)“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。此外, 對(duì)于“小震不壞, 中震可修, 大震不倒”這個(gè)抗震設(shè)計(jì)原則, 在新形勢(shì)下也有重新審核的必要。我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)比較低, 當(dāng)取50年為分析年限時(shí), 小震烈度對(duì)應(yīng)的被超越概率為63.2% , 重現(xiàn)期為50年, 中震烈度對(duì)應(yīng)的被超越的概率為10% , 重現(xiàn)期為475年, 大震對(duì)應(yīng)的超越的概率為2%左右, 重現(xiàn)期為2000年左右, 同時(shí)規(guī)定抗震設(shè)防烈度與設(shè)計(jì)基本地震加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低的根本原因在于國(guó)家財(cái)力物力有限。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)除了設(shè)防烈度較低外, 具體抗震計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國(guó)外; 在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上, 與外國(guó)相比, 也有異同, 其中的8度區(qū), 我國(guó)就明顯不如外國(guó)嚴(yán)格。隨著社會(huì)財(cái)富的增長(zhǎng), 結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)的損失愈來(lái)愈大,加之結(jié)構(gòu)造價(jià)在整個(gè)投資中的比例下降, 因而結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計(jì), 特別是高烈度區(qū)要有嚴(yán)格的抗震措施與抗震構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)分析；常見(jiàn)問(wèn)題探討；
一． 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.1 水平荷載成為決定因素
一方面，因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對(duì)一定高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。
1.2 軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整；另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。
1.3 側(cè)移成為控制指標(biāo)
與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
1.4 結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)
相對(duì)于較低樓房而言, 高層建筑結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
二．高層建筑結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)
在豎向荷載作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)的變形主要是豎向構(gòu)件的壓縮變形。由于各豎向構(gòu)件的應(yīng)力大小不同，因而其壓縮變形大小也不同。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于在施工過(guò)程中的找平，同時(shí)由于各豎向構(gòu)件的基底軸力大小不同，若不對(duì)基底應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，也可能導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。在水平荷載作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)最大的頂點(diǎn)位移為：水平均布荷載 max=qH4/8EI，倒三角形水平荷載max=11qH4/120EI，式中EI 為結(jié)構(gòu)，從以上可看出，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移與其總高度的四次方成正比。則又比水平荷載作用下的內(nèi)力累積效應(yīng)增加更快，這就說(shuō)明，高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)的水平側(cè)移是相當(dāng)敏感的。水平荷載作用下所引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素。所以結(jié)構(gòu)應(yīng)具備較大的抗側(cè)度，而不僅僅滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定要求。
三． 高層建筑結(jié)構(gòu)分析
3.1 高層建筑結(jié)構(gòu)分析的基本假定
高層建筑結(jié)構(gòu)是由豎向抗側(cè)力構(gòu)件（框架、剪力墻、筒體等）通過(guò)水平樓板連接構(gòu)成的大型空間結(jié)構(gòu)體系，要想完全精確地按照三維空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析是十分困難的。各種實(shí)用的分析方法都需要對(duì)計(jì)算模型引入不同程度的簡(jiǎn)化。以下是常見(jiàn)的一些基本假定：
（1 ）彈性假定：目前，工程上使用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法均采用彈性的計(jì)算方法。在垂直荷載或一般風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況。但是，在遭受地震或強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生較大的位移而出現(xiàn)裂縫，進(jìn)入到彈塑性工作階段。如果此時(shí)仍按彈性方法計(jì)算內(nèi)力和位移，則不能反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)工作狀態(tài)，而應(yīng)按彈塑性動(dòng)力分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（2 ）小變形假定：小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。有不少研究人員對(duì)幾何非線性問(wèn)題（P -Δ效應(yīng)）進(jìn)行了研究。一般認(rèn)為，當(dāng)頂點(diǎn)水平位移Δ與建筑物高度H 的比值Δ/H > 1 /500時(shí)，則P -Δ效應(yīng)的影響就不能忽視。
（3 ）剛性樓板假定：許多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法均假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無(wú)限大，而平面外的剛度則忽略不計(jì)。這一假定大大減少了結(jié)構(gòu)位移的自由度，簡(jiǎn)化了計(jì)算方法，并為采用空間薄壁桿件理論計(jì)算筒體結(jié)構(gòu)提供了條件。一般來(lái)講，對(duì)于框架體系和剪力墻體系，采用這一假定是完全可以的。但是，對(duì)于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu)，如樓板剛度較小、主要抗側(cè)力構(gòu)件間距過(guò)大或是層數(shù)較少等情況，則樓板變形的影響較大，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)底部和頂部各層內(nèi)力和位移的影響更為明顯?？蓪?duì)這些樓層的剪力作適當(dāng)調(diào)整來(lái)考慮這種影響。
（4 ）計(jì)算圖形的假定：高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計(jì)算圖形主要是三維空間分析。二維協(xié)同分析并未考慮抗側(cè)力構(gòu)件的公共節(jié)點(diǎn)在樓面外的位移協(xié)調(diào)（豎向位移和轉(zhuǎn)角的協(xié)調(diào)），而且忽略了抗側(cè)力構(gòu)件平面外的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，對(duì)于具有明顯空間工作性能的筒體結(jié)構(gòu)也是不妥的。三維空間分析的普通桿單元每一節(jié)點(diǎn)有6 個(gè)自由度；按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點(diǎn)還應(yīng)考慮截面翹曲。
3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法
（1）框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)：框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算的方法很多，大多采用連梁連續(xù)化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉(zhuǎn)角相等的位移協(xié)調(diào)條件，可以建立位移與外荷載之間的微分方程來(lái)求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式也不相同?？蚣? 剪力墻的機(jī)算方法，通常是將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為等效壁式框架，采用桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法求解。
（2）剪力墻結(jié)構(gòu)：剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻的開(kāi)洞情況。按受力特性的不同，單片剪力墻可分為單肢墻、小開(kāi)口整體墻、聯(lián)肢墻、特殊開(kāi)洞墻、框支墻等各種類型。剪力墻的類型不同，其截面應(yīng)力分布也不同，計(jì)算內(nèi)力與位移時(shí)需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。剪力墻結(jié)構(gòu)的機(jī)算方法是平面有限單元法，此法較為精確，而且適用于各類剪力墻。但由于其自由度較多, 機(jī)時(shí)耗費(fèi)較大，目前一般只用于特殊開(kāi)洞墻、框支墻的過(guò)渡層等應(yīng)力分布復(fù)雜的情況。
（3）筒體結(jié)構(gòu)：按照對(duì)計(jì)算模型處理手法的不同，筒體結(jié)構(gòu)的分析方法可分為3 類：等效連續(xù)化方法、等效離散化方法和三維空間分析。等效連續(xù)化方法是將結(jié)構(gòu)中的離散桿件作等效連續(xù)化處理。一種是只進(jìn)行幾何分布上的連續(xù)化，以便應(yīng)用連續(xù)函數(shù)描述其內(nèi)力；另一種是作幾何和物理上來(lái)分析。這類方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子結(jié)構(gòu)法等。比等效連續(xù)化和等效離散化更為精確的計(jì)算模型, 是完全按三維空間結(jié)構(gòu)來(lái)分析筒體結(jié)構(gòu)體系，其中應(yīng)用最廣的是空間桿薄壁桿系矩陣位移法。這種方法是將高層結(jié)構(gòu)體系視為由空間梁元、空間柱元和薄壁柱元組合而成的空間桿系結(jié)構(gòu)，空間梁柱每端節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度。核心筒或剪力墻的墻肢采用符拉索夫薄壁桿件理論分析，每端節(jié)點(diǎn)有7個(gè)自由度, 比空間桿增加了1個(gè)翹曲自由度，對(duì)應(yīng)的內(nèi)力是雙彎矩。三維空間分析的精度較高，但其未知量較多, 計(jì)算量較大，在不引入其他假定時(shí)，每一樓層的總自由度數(shù)為6Nc +7Nw（N c、Nw 為柱及墻肢數(shù)目）。通常均引入剛性樓板假定，并假定同一樓面上各薄壁柱的翹曲角相等，這樣每一樓層的總自由度數(shù)降為3 （N c+Nw）+ 4，這是目前工程上采用最多的計(jì)算模型。
四．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題及其對(duì)策
4.1 高度問(wèn)題
按我國(guó)現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》( JGJ3 -2010) 規(guī)定, 綜合考慮經(jīng)濟(jì)與適用的原則, 給出了各種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度。這個(gè)高度是在我國(guó)目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平下, 較為穩(wěn)妥的, 也是與目前整個(gè)土木工程規(guī)范體系相協(xié)調(diào)的。可實(shí)際上, 已有許多混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的高度超過(guò)了這個(gè)限制, 如: 采用組合結(jié)構(gòu)體系的金茂大廈, 高達(dá)340m (建筑高度) ; 采用混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場(chǎng), 也高達(dá)322 m (建筑高度) 。對(duì)于超高限建筑物, 應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟?超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加, 許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變, 即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍, 如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。
4.2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問(wèn)題
在地震多發(fā)區(qū), 采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理是工程技術(shù)人員非常重視的問(wèn)題。我國(guó)150 m以上的建筑, 采用了三種主要結(jié)構(gòu)體系: 框一筒、筒中筒和框架一支撐。這些也是其他國(guó)家高層建筑經(jīng)常采用的主要結(jié)構(gòu)體系。但國(guó)外在地震區(qū), 多是以鋼結(jié)構(gòu)為主, 而在我國(guó), 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)占了90%。如此高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu), 在國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有經(jīng)受較大地震作用的考驗(yàn)?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高達(dá)90%以上。由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主, 變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大, 靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移, 不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān), 而且效果不大, 有時(shí)不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu),形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。此外, 在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí), 需要設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層都在本層形成大剛度而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變, 常常會(huì)使與加強(qiáng)層或轉(zhuǎn)換層相鄰的柱構(gòu)件剪力突然加大, 且加強(qiáng)層伸臂構(gòu)件或轉(zhuǎn)換層構(gòu)件與外框架柱連接處很難實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。此在需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層時(shí), 要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式, 盡量降低其本身剛度, 以減少不利影響。在高層建筑中, 根據(jù)現(xiàn)在我國(guó)建筑鋼材的類型、品種和鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力, 建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土(柱) 結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu), 以減小柱斷面尺寸,并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過(guò)一定高度后, 為減小風(fēng)振,鋼骨(鋼管) 混凝土通常作為首選。采用格構(gòu)式的型鋼時(shí),震害嚴(yán)重, 采用實(shí)腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的, 則震害要減少許多。
4.3 軸壓比與短柱問(wèn)題
在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中, 往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大, 而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土, 柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài), 防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小, 則結(jié)構(gòu)的延性就差, 當(dāng)遭遇地震時(shí), 耗散和吸收地震能量少,結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì), 且梁具有良好延性, 則柱子進(jìn)入屈服的可能性就大大減少,此時(shí)可放松軸壓比值。另外, 許多高層建筑底幾層柱的長(zhǎng)細(xì)比雖然小于4, 但并不一定是短柱。因?yàn)榇_定是不是短柱的參數(shù)是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2的柱才是短柱。有專家學(xué)者提出現(xiàn)行抗震規(guī)范應(yīng)采用較高軸壓比。但是即使能調(diào)整軸壓比限值, 柱斷面并不能由于略微增大軸壓比限值而顯著減小。因此在抗震的超高層建筑中采用鋼筋混凝土是否合理值得商榷。
4.4 在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構(gòu)造措施
現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出, 現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度己不能適應(yīng)國(guó)情的需要, 認(rèn)為我國(guó)“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。此外, 對(duì)于“小震不壞, 中震可修, 大震不倒”這個(gè)抗震設(shè)計(jì)原則, 在新形勢(shì)下也有重新審核的必要。我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)比較低, 當(dāng)取50年為分析年限時(shí), 小震烈度對(duì)應(yīng)的被超越概率為6312% , 重現(xiàn)期為50年, 中震烈度對(duì)應(yīng)的被超越的概率為10% , 重現(xiàn)期為475年, 大震對(duì)應(yīng)的超越的概率為2%左右, 重現(xiàn)期為2000年左右, 同時(shí)規(guī)定抗震設(shè)防烈度與設(shè)計(jì)基本地震加速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低的根本原因在于國(guó)家財(cái)力物力有限。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)除了設(shè)防烈度較低外, 具體抗震計(jì)算方法和構(gòu)造規(guī)定的安全度也不如國(guó)外; 在配筋率、軸壓比、梁柱承載力匹配等一系列保證抗震延性的要求上, 與外國(guó)相比,也有異同, 其中的8度區(qū), 我國(guó)就明顯不如外國(guó)嚴(yán)格。隨著社會(huì)財(cái)富的增長(zhǎng), 結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)的損失愈來(lái)愈大,加之結(jié)構(gòu)造價(jià)在整個(gè)投資中的比例下降, 因而結(jié)構(gòu)在設(shè)防烈度下應(yīng)該采用彈性設(shè)計(jì), 特別是高烈度區(qū)要有嚴(yán)格的抗震措施與抗震構(gòu)造措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)的安全。
五.結(jié)語(yǔ)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做好結(jié)構(gòu)分析，多做方案比較，根據(jù)使用功能和受力的合理性確定好結(jié)構(gòu)的體系，是用剪力墻結(jié)構(gòu)還是框架結(jié)構(gòu)等，再?gòu)慕Y(jié)構(gòu)的整體去分析它的剛度比、周期比、剪重比、位移比、是否考慮P-Δ效應(yīng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算等。高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)體系從上到下一層層地傳遞累積著重力荷載, 因此要求較大的柱或墻截面來(lái)承受這些荷載。同時(shí), 這些豎向結(jié)構(gòu)體系還必須把風(fēng)荷載或地震作用等側(cè)向荷載傳給基礎(chǔ)?？墒? 與豎向荷載相比, 側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性的, 而是隨建筑物的增高而迅速增大。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有如下一些特點(diǎn): 水平荷載起控制作用, 側(cè)面位移必須加以限制, 軸向變形在側(cè)移中占有很大的份額, 所以在結(jié)構(gòu)體系選型時(shí)應(yīng)充分考慮這幾個(gè)特點(diǎn)。對(duì)于低層、多層或高層建筑, 其豎向和水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本原理是相同的。但隨著高度的增加, 由于以下兩個(gè)原因, 豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素: 一個(gè)是較大的豎向荷要求有較大的柱、墻和井筒; 另一個(gè)更重要的是,側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多, 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須以精心設(shè)計(jì)來(lái)保證。
參考文獻(xiàn)：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB50010 -2010)