浅析土木工程专业毕业设计常见结构计算问题论文

时间：2023-03-21 06:41:29 土木工程毕业论文我要投稿

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　　【论文关键词】土木工程毕业设计混凝土框架结构计算

浅析土木工程专业毕业设计常见结构计算问题论文

　　【论文摘要】从荷载及荷载效应的计算和构件截面设计两个方面，分析了多层钢筋混凝土框架结构类毕业设计计算过程中存在的一些问题，并指出了正确的做法及其理论依据。

　　笔者的毕业设计是包钢一中新建教学楼：8度设防烈度、近震、主体结构为五层的框架结构。多层框架结构设计完整的设计内容主要包括：①根据建筑物的用途进行建筑方案设计和建筑施工图的绘制；②进行结构布置和结构计算(先手算后电算)；③绘制结构施工图。其中结构计算的内容较多，存在的问题也较多，特别是抗震设计。本文就结构设计中的常见问题进行简单分析。

　　1.荷载及其效应计算中常见问题分析

　　1.1.活荷载的折算与折减

　　对于单向板肋梁楼盖中的连续梁板，往往忽略次梁对板、主梁对次梁的约束作用而采铰支座确定其计算简图，当考虑楼面活荷载的最不利布置时，支座实际的转动将减小连续梁板的内力使得计算误差较大。此时应考虑活荷载的折算，即在保持总荷载不变的前提下，将部分活载折算为恒载进行内力计算，减小计算简图带来的误差。这在用活荷载最不利布置进行楼板及次梁内力计算时一定要考虑，但本人的设计按照活载满布方式求内力，所以不需考虑活载折算，用弹性法只需将跨中弯矩扩大1.1～1.2倍进行调整，笔者用1.2倍。

　　在计算楼面梁和柱、基础时,考虑到楼面活荷载不可能以荷载规范给出的标准值同时满布在所有楼屋面上,需考虑活荷载的折减。对于教室、实验室、阅览室、会议室、医院门诊室等建筑，其楼面梁、柱和基础各自的从属面积超过50m2时，折减系数均为0.9。

　　1.2.地震作用计算时结构自振周期的计算

　　笔者的设计是质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构，手算地震作用时采用底部剪力法，底部总剪力等于结构基本自振周期对应的地震影响系数与等效重力荷载代表值的乘积。《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于底部剪力法的规定明确指出基本周期应按照顶点位移法计算(B.0.2条)。

　　1.3.抗震组合中不考虑屋面活荷载

　　在进行竖向荷载统计时，考虑到屋面活荷与雪荷载标准值同时出现的概率极小，《建筑结构荷载规范》4.3.1条规定：屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合,所以二者中只取较

　　大值进行计算。在进行内力组合时，非抗震组合中的活载内力应是根据屋面活载与雪荷载较大值计算出的，而抗震组合中的活载内力应是取屋面雪荷载计算出的。

　　1.4.每榀框架上的层间剪力计算

　　有些同学只针对一榀框架进行重力荷载代表值的统计，从而求出地震作用和层间剪力，用于内力计算。这样简化计算其实概念上非常不明确，是将结构问题简化成了力学问题。笔者按照结构单元进行每层的重力荷载代表值统计，计算结构单元的自振周期、结构单元上作用的地震作用和层间剪力，然后根据侧移刚度的比例将层间剪力分配到所选的框架上再计算内力。

　　1.5.梁弯矩调幅中跨中弯矩的处理

　　在计算竖向荷载作用下的框架内力时，需要考虑梁端负弯矩调幅。在进行框架梁设计时，可以主动考虑塑性内力重分布，对梁端负弯矩进行适当调幅，达到调整配筋分布、节约材料、方便施工的目的。当降低梁端负弯矩后，塑性内力重分布就会提前出现，梁的最终承载能力主要取决于跨中截面的弹性承载能力，所以跨中弯矩需要按照平衡条件相应增大，才能保证框架梁的总体承载能力不变。

　　1.6.内力组合中的“有利”问题

　　构件截面内力组合中出错最多的是某种荷载效应对组合目标内力来说是“有利”的，但仍然按照“不利”时的分项系数计算，特别是以“轴力最小”为目标进行柱截面内力组合时最容易出错。《建筑结构可靠度设计统一标准》中7.0.4条规定当荷载效应对结构构件承载力“有利”时，永久荷载的分项系数取1.0，不考虑可变荷载。在进行内力组合时，必须进行组合目标内力与竖向荷载内力之间的符号关系判别（水平荷载内力左右均考虑，选取不利值即可），若二者符号一致，此竖向内力应对结构不利，若二者符号相反，则此竖向内力应对结构“有利”再区分此竖向内力是由永久荷还是可变荷引起的，正确选取分项系数进行内力组合。

　　2.结构截面设计中的常见问题分析

　　2.1.场地类别对抗震等级的影响

　　抗震等级对于框架截面设计的影响很大。一般情况下根据房屋高度和设防裂度从抗震规范中直接查出抗震等级，但对于“场地类别为Ⅰ类时，除6度外，可按表内降低1度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低”。当采用Ⅰ类场地时，抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样，而笔者的毕业设计的场地类别为二类，按照原先的抗震构造措施。

　　2.2.框架柱的计算长度

　　确定框架结构计算简图时取框架柱的长度为结构的层高，但实际上梁柱纵筋相互交叉形成的节点连接是介于刚接与铰接之间的,更接近于刚接。所以《混凝土结构设计规范》7.3.11条规定了各种柱的计算长度,对于现浇框架的底层柱取l0=1.0H0，其余各层柱取l0=1.25H0

　　3.结束语

　　土木工程专业毕业设计的实施过程，归根结底就是一个结构概念的分析过程，一定要注意力学方法在结构计算中应用的近似性及结构设计规范对这种“近似”带来的误差的调整

　　方法，学会分析结构问题，尽快熟悉土木相关规范，建立良好的工程习惯。

　　【参考文献】

　　[1]中华人民共和国建设部.GB5001022002混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

　　[2]中华人民共和国建设部.JGJ322002高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

　　[3]中华人民共和国建设部.GB5001122001建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.

　　[4]尚守平.结构抗震设计[M].北京:高等教育出版社,2003.

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