时间：2023-07-30 10:18:01
导语：在大跨度结构建筑工程实例的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：BIM技术；钢结构工程；设计制造
1 BIM技术基本特征
BIM技术是Building Information Modeling技术的简称，该技术通过数字化3D技术对建筑工程中涉及的多种信息进行全面的整合，实现了工程数据模型的构建。该技术综合了建筑工程管理全过程中设计、施工、运营、维护等诸多环节的相关内容，将传统的建筑工程设计与管理的纸质文件转化为数字化文件，并以3D可视化的形式加以展示，提升了工程设计与管理人员提取与处理建筑工程信息的准确性与效率性。
1.1 参数化3D模型
BIM技术建模过程中应用的数据信息直接来源于建筑设计参数，通过参数化建模的形式直接将方案设计信息转化为3D模型，以此实现了建筑设计方案2D向3D的转换。参数化的3D模型完全与设计方案向契合，同时在设计过程中能够通过参数的调整直接进行建筑结构智能化设计，保证建筑设计整体的合理性。
1.2 可视化技术
BIM技术的应用其主要特点在于设计方案与施工管理过程的可视化，以往的2D设计与施工管理方案转变为3D可视化模型，设计与施工人员能够通过直接的观察，实现设计与施工管理判断识别，进而完成相应工作的管理与优化。现阶段，建筑工程的体量不断增大，施工工艺应用也相对复杂，仅仅依据传统的方案数据往往难以从整体上对设计与施工工作进行把控，应用BIM技术在实现方案可视化的基础上，结合工期管理、造价管理等诸多因素对建筑工程进行全方位管理工作。
1.3 统一化的信息标准
当前，数字化信息技术在建筑工程领域中的覆盖范围不断扩大，随之而来的是不同软件平台或管理系统内部信息标准的衔接问题。当前，建筑设计与施工管理工作中应用的BIM软件执行的是IFC标准，也是众多信息处理软件的执行标准，因此BIM软件在使用过程中能够更好的实现信息录入与数据输出，统一化的信息标准有效提升了设计与施工管理方案使用的便捷性。
2 BIM技术在钢结构工程设计制造中的应用
2.1 高度直观的可视设计
在应用BIM技术进行建筑设计的过程中，3D模型能够有效实现建筑设计理解度的提升，能够方便的进行设计方案共享交流，数字化的信息载体有效提升了方案处理效率。同时，高度直观的设计结果为设计人员进行结构调整优化提供了更为便捷的途径。
2.2 高度统一的关联设计
BIM的3D设计结果其基础是设计方案的数据支撑，相应的模型与数据是一一对应的，这种高度统一的关联设计保证了设计方案与实际成果的一致性，同时也有效实现了设计方案调整优化过程的统一性，避免了人为操作失误对设计结果的不利影响。
2.3 高效精确的自动统计
建筑工程设计阶段形成的信息对于工程整体质量与成本造价等要点环节有着直接的影响。借助BIM技术，设计人员能够将工程设计的全部信息录入系统形成工程数据库，借助自动统计功能实现数据的全面收集整理，从而实现全过程施工质量与成本造价控制，获得理想的设计结果。
2.4 高效严谨的协同设计
BIM技术的应用是对建筑工程全过程的优化整合，通过数据信息可视化的形式为建筑设计与施工提供了协同工作的有效途径。在建筑设计过程中，设计人员能够通过BIM技术提供的共享途径，不同部位的设计人员能够进行配合工作，有效避免了因信息传递不畅导致的设计偏差，维持设计方案的一致性。
2.5 快速及时的计算模拟
BIM技术应用优于传统建设设计方法的要点在于信息处理效率的提升，通过BIM软件内置的统计、计算、分析等系列功能模块，能够保证设计分析结果的准确性，实现设计流程的标准化控制，对设计方案与思路进行控制，同时对设计结果进行及时的评估。
3 工程实例分析
3.1 工程概况
某钢结构建筑工程占地面积5680O，总建筑面积118725O，总建筑高度为95.28m。该建筑顶端钢结构由钢桁架及连系梁构件组成，钢结构连接体系部分总高度25.5m，最大跨度55m，最小跨度是25m。该钢结构共有75个水平、斜向杆件安装连接构成。下图1为该建筑钢结构示意图。
3.2 BIM设计分析
本建筑工程钢结构部分设计使用ANSYS有限元分析软件进行建模分析，结合TERLA进行BIM三维放样，从而实现可视化工程设计。
（1）连体钢结构施工虚拟仿真技术
根据本工程实际设计参数通过BIM软件建立计算模型，导出CAD文件，形成TEKLA模型，结合该模型进行本建筑钢结构的整体分析，对施工节点进行细化，确定构件尺寸，对施工方案进行优化处理。
同时，应用BIM技术对TEKLA模型进行模拟施工，对构件提升、安装等施工工序进行模拟施工，通过可视化功能实现制造安装虚拟仿真，对体积碰撞等情况进行预估，为精确定位与顺利安装制定标准化流程。下图2为连体钢结构提升部分设计尺寸。
（2）复杂节点设计分析
作为钢结构体系中重要的载荷部位，梁柱连接点的应力较为集中，设计过程中应以此部位为设计重点。本建筑钢结构体系节点位置的构建类型主要包括梁、柱、斜撑、侧向连接杆等类型，具体设计尺寸为：钢梁截面700mm×300mm，柱和斜撑截面500mm×400mm，节点部位钢板设计为加强板厚度60mm。
根据结构节点应力特性与制作安装施工流程进行节点位置的设计，其基本要点为：（1）桁架平面内部载荷设计标准应强于平面外部设计标准：（2）主桁架载荷设计标准应强于次桁架设计标准；（3）桁架单元载荷设计标准应强于联系杆件设计标准；（4）钢结构体系中的各构件设计应保证结构体系中得整体协调性与稳定。
同时，为了保证各节点施工质量，节点部位在钢结构制作车间内用大型机械制做成整体节点，由于构件截面比较大，在制作过程中需要对每个杆件进行精准定位后安装，本工程采用TEKLA进行深化设计，优化节点设
计，达到精确放样，从而保证了节点制作、安装质量。
4 结语
综上所述，作为建筑工程领域中应用较为广泛的BIM技术，在实际使用过程中因其突出的参数3D化、模型可视化以及信息标准化在建筑工程实际使用中收到了理想的效果，成为了行业工作者们关注与研究应用的热点内容之一。BIM技术在钢结构工程设计制造中的应用，有效提升了设计与施工管理的科学性，为提升建筑工程质量，保证建筑实际使用性能打下了良好的基础。
参考文献：
关键词：施工力学原理；大跨度结构；结构分析方法
大跨度钢结构是在上世纪五十年代开始出现的，并且它的结构形式在紧接着的几十年的发展过程中有着多样化的发展趋势。在当前时期，依靠着其特有的优越性大跨度钢结构已转变成当前我国运用范畴最为广泛的建筑种别。身为现代化大跨度繁杂钢结构的设计人员，其务必要特别重视结构的成型过程、施工程序、最终设计状态、施工方法以及结构的设计状态等。
一、大跨度钢结构施工的力学原理
对于大跨度钢结构施工过程来说，施工分析与施工计算与设计要求的位移间的一致程度、内力目标以及结构施工的最终要求息息相关。除此之外，在挑选结构施工方案的过程中，务必要牢牢依照结构设计状态要求去进行选择，并做好验算并控制施工质量水平的工作，从而有效保证结构施工安全。由于大跨度钢结构施工过程可以向慢速时变过程转化，因此在结构施工力学数值分析上，时间冻结法的运用成效是最好的。
大跨度钢结构施工力学的数值方法涵盖了时变单元法、拓扑变化法以及一般单元法三种。其中时变单元法大致说的是在不使离散网格发生变化的情况下对单元的大小进行更改从而使得求解区域出现变化，然而该法存在着数值积分稳定性不佳这一不足之处；一般单元法主要是为了使求解区域发生改变采用增减单元的方式以达到目的，然而它也有着运算矩阵奇怪、网格不断二次剖分等不足；而拓扑变化法指的是主要采用数值手段在拓扑学原理的基础之上改变时间区域内的时间区域，然而该法的运用有着很大的限制性，也就是说时变次数不可太多，要不然就不能有效保证求算效率的提升。除此之外，拓扑变化法与时变单元法都规定得二次编写程序。
针对描述运动物体来讲，拉格朗日列式的运用比较广泛些，其为大跨度钢结构施工力学分析当中的一个重要特性。在增量的非线性分析上，拉格朗日描述的运用成效相当显著，这主要是因为拉格朗日描述可以将物体各个点在加载全程中的变形状况清晰、精准地体现出来。依靠拉格朗日列式配合虚功原理，可以获取出切线刚度矩阵，此矩阵综合思量了几何非线性后的结构单元：
在此方程式当中， 表示的是非线性刚度矩阵； 表示的是弹性刚度矩阵； 表示的是几何刚度矩阵。从总刚集成单元刚度矩阵 与坐标转换可推导出下面这个函数式：
[K（U）]{U}={F}
在该方程式当中，{U}表示的是结构位移向量，{F}表示的是结构荷载列向量；[K（U）]表示的是整体刚度矩阵，也就是位移向量函数，上面提及的函数式为非线性方程组。
大跨度钢结构的施工过程也是结构构件变化的过程，若增加构件数量，则结构的刚度矩阵势必会发生变化。假设结构刚度的当前状态为N，前一状态为N-1，则：
上述方程式中，[K]N表示因构件增加而改变了的刚度矩阵；{U}N表示的是因构件增加而改变了的节点位移列阵；UA表示的是新增节点的位移列阵；[K]A新增单元的刚度矩阵对总刚度的影响程度；{F}N表示的是因构件增加而改变了的节点力矩阵；FA表示的是新增节点的节点力列阵。由此可得知如下函数式：
上面所说的求解手段都选取了增量迭代法，也就是把增加构件前的结构状态当成起始太，把增加构件的状态当成终态，以把构件增加对于内力与结构变形的影响贯穿于全程。
由于上面所说的大型钢结构施工力学求解手段都有着一定的限制性，那么就需要持续改善上述求解手段。在当前阶段，模拟大跨度钢结构施工过程的数值分析方法主要运用的是有限元分析法，也就是依靠高级分析技术采用拟静力理论分别针对大跨度钢结构施工过程中的有关步骤进行计算，并凭借着图片的形式串联好各个环节的计算结果，从而实现施工全程的图形模拟的目标。因有限元数值分析方法不能将大跨度钢结构施工的时变过程全方位地、精确地体现出来，因此有必要快速构建一整套建筑工程施工专用的软件系统，也就是三维与动态地模拟大跨度钢结构单项工程的施工过程，从而有效保证最终施工成型形态的精确性与施工过程信息反馈的及时性。
二、施工力学分析方法
变边界问题是大跨度钢结构总体吊装施工过程当中经常看到的问题，在这个章节中笔者把变边界问题作为实例，从而进一步说明并解释大跨度钢结构施工力学分析方法。对于变边界问题来说，它的强制约束法与位移法相似，也就是说两者都需要在原先的结构上面添一定数量的附加约束条件。然而，位移法和强制约束法之间都有一些差异性，也就是说在原先结构上强制约束法增添的附加约束条件属于非未知条件，从而把修改好的模型的求算结果与在荷载效用之下的原有结构的计算结果相同。
若在大跨度钢结构的线性屈曲分析时使用强制约束法，则计算模型均应满足如下假设条件：构件属弹性体；构件侧扭变形的程度甚微；弯矩作用平面内构件的刚度甚大，则可不必考虑屈曲前变形对弯扭屈曲的影响；构件扭转或侧向弯曲时，构件截面的形状应保持不变；忽略残余应力的影响。
如果在分析均荷载效用之下变边界梁的线性屈曲问题的时候选取强制约束法，那么久能够得到边界变动之前的荷载q1和边界变化之后的变边界梁可负载的临界荷载q2之间的关系表达式。
上述方程式中，各个参数均满足如下函数式：
上述方程式中，G表示的是材料的剪切模量；IW表示的是截面的翘曲惯性矩；q表示的是均布荷载；E表示的是材料的弹性模量；a表示的是均布荷载作用位置；A表示的是截面面积；MX表示的是截面绕x轴的弯矩；Ik表示的是截面的自由扭转常数；Iy表示的是截面绕y轴的惯性矩。
值得注意的是，基于位移法理论的强制约束法与基于叠加角度的边界转换法都存在一定的限制性，也就是说只对线性分析变边界结构更为适用，然而非线性分析变边界结构的手段还不大成熟。
三、结束语
总而言之，针对大跨度钢结构施工过程开展施工力学分析工作是非常必要的。在本文中笔者在大跨度钢结构的特性的基础上给出了基于位移法理论的强制约束法与基于叠加角度的边界转换法，从而给大跨度钢结构施工过程的力学分析创造出有利条件。
参考文献：
[1]马霖.大跨度空间钢结构施工过程的数值模拟分析及在施工监测中的应用[D].合肥工业大学，2011：
【关键词】建筑结构；设计；问题；对策
一、前言
随着我国市场经济发展以及人们对建筑物功能要求改变，人们对建筑工程产品的要求也日益增高，建筑结构设计是一项系统的、全面的工作，在设计中存在的问题是多种多样的，作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。我们要始终把提高设计质量作为终身奋斗的目标。本文就建筑结构设计中的常见问题进行初步探讨，并进一步提出解决问题的有效对策。
二、建筑结构设计的常见问题
1、剪力墙砌体结构设计
剪力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼，底层为商店，餐厅、邮局等空间房屋，上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
2、楼板变形程度计算不准确
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。
3、屋面梁配筋少
结构建模时，设计人员图方便，屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小，计算结果配筋不多，这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。
三、解决建筑结构设计问题的有效对策
1、箱、筏基础底板的挑板
从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约；出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基；能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜；窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然，此问题也并不是绝对的，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑；当地下水位较高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题；从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。
2、梁、板的跨度计算
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，而在应用的宽扁梁中却是不适用的。
梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用台阶式独立基础变截面处的概念）柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才时有问题的。
3、沉降计算
基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分可以作为安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
4、主梁有次梁处加附加筋
一般应优先加箍筋，附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上，像板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但也不是绝对的。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。总的原则，当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样，所以抗剪满足，集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时，也可满足。
5、设计刚性楼面
为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差，设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。要做到这一点，首先应在建筑设计甚至方案阶段就避免采用楼面有变形的平面比如楼层大开洞、外伸翼块太长、块体之间成“缩颈”连接、凹槽缺口太深等。其次要从结构布置和配筋构造上给予保证，对于使用功能确实必需的，或者建筑效果十分优越的建筑设计，如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定，那么在结构设计时可以通过增设连系梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法，尽量满足刚性楼板的基本假设，或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
四、结束语
综上所述，结构设计是建筑工程的重要组成部分，是建筑安全应用的基础。因此，建筑结构设计人员要从基本的构件算起，，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训，精益求精，只有这样才能做好建筑结构设计工作。
参考文献：
关键词：钢结构 建筑防火保护措施
Abstract: the steel structure material for its excellent mechanical properties are widely used in long-span and high-rise buildings, but the steel structure fireproof ability weakness, fire prone to collapse, threatening people's life and property safety, and therefore the use of fire prevention measures to protect the reasonable construction, improve its limit of fire resistance, it it is particularly important.
Keywords: fire protection measures of steel structure building
中图分类号：S762.3+3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
前言
一般钢结构耐火极限只有十几分钟，所以若用没有防火保护的普通建筑用钢作为建筑特承载的主体，一旦发生火灾，则建筑物会迅速坍塌，对人民的生命和财产安全造成严重的损失。
一、钢结构建筑特点
钢结构材料强度高，材质均匀，抗震抗弯性能好，制造、安装机械化程度高。钢结构在平面布局上也很灵活，非常适用于一些大跨度和高层建筑。现在我国采用钢结构材料的建筑越来越广泛。可以预测，随着城市规模的发展，钢结构在我国建筑业的应用具有广阔的前景。
众所周知，钢结构建筑具有耐火性能差的致命弱点，在未进行防火处理的情况下，虽其本身虽不会起火燃烧，但在火灾发生时，强度会迅速下降。钢结构通常在450~650℃温度中就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，具体地说，这一时间的长短还与构件吸热的速度有关。而一般火场温度可以达到800~1000℃。在这样高的温度下，应力会发生变化，的钢结构会很快出现塑性变形，产生局部破坏，而最终造成建筑物的整体破坏。
二、钢结构建筑的火灾危险性
钢结构的致命缺点是耐火性能差。在未进行防火处理的情况下其本身虽不会起火燃烧，但遇高温强度会迅速下降。一般钢结构温度达到350℃,500℃ ,600℃时，强度分别下降1/3,1/2,
2/3，一般情况下，使钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为550℃左右。普通火场温度达800℃-1000℃，而钢结构的耐火极限仅为0.25h,所以一旦遭遇火灾钢结构建筑将很快垮塌。
1 火势发展快、蔓延迅速。因钢结构建筑跨度大、门窗多、内部空气流通好，一旦发生火灾，蔓延途径多，火势发展快，燃烧猛烈，极易在强大气流的作用下，形成大面积火灾。
2 易变形倒塌，造成群死群伤。钢结构建筑多为人员密集场所，在火灾情况下，极易因慌乱而导致盲目的疏散，从而引起群死群伤。
3 灭火救援难度大，未经防火保护的钢结构耐火极限只有15min，一旦产生火警一报警、消防力量到场，火场已经成灾，不利于初期灭火，而产生的大量的热量和烟雾，又不利于消防人员深人内部去堵截，只能采取水枪喷洒降温。
三、钢结构的火灾危险性防治措施
1钢结构防火的意义
减轻钢结构在火灾中的破坏，避免钢结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散的困难;钢结构的防火保护的目的是尽可能延长钢结构到达临界温度的过程，以争取时间灭火救人。
（2）避免钢结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡;
（3）减少火灾后钢结构的修复费用，缩短灾后结构功能恢复周期，减少间接经济损失。
2 钢结构防火的方法
目前，钢结构的防火保护有多种方法，选择钢结构的防火措施时，应考虑下列因素:钢结构所处部位，需防护的构件性质(如屋架、网架或梁、柱);钢结构采取防护措施后结构增加的重量及占用的空间;防护材料的可靠性;施工难易程度和经济性。
（1） 混凝土防火保护
承重钢结构采取混凝土防火措施，以延长其耐火极限。
a用普通水泥混凝土将钢结构包裹起来，即我们通常意义上说的钢管(筋)混凝土结构。混凝土可参与工作(如劲性混凝土结构)，也可以只起保护作用。厚50mm时，耐火极限可达3h左右。
b用金属网外包砂浆防护，这其中的金属网起到骨架增强的作用。
此外，还可用陶粒混凝土或加气混凝土防护，可预制成砌块或现浇，防火效果亦十分理想。
（2）防火板对钢结构的保护
作为钢结构直接包敷保护法的一种，防火板保护钢结构早已在建筑工程中应用。早期使用的防火保护板材主要有蛙石混凝土板、珍珠岩板、石棉水泥板和石膏板，还有的是采用预制混凝土定型套管。板材通过水泥砂浆灌缝、抹灰与钢构件固定，或以合成树脂粘结，也可采用钉子或螺丝固定。这些传统的防火板材虽能在一定程度上提交钢结构的耐火时间，但存在着明显的不足。由此人们只好把重点投向防火涂料，板材保护因而发展缓慢。
国外一些国家自70年代中期以来，相继研制成功硅酸钙防火板，适用于钢结构的防火保护。日本HC公司1984年即开始生产硅酸钙防火板(KB防火装饰板)，最高使用温度1000℃. 90年代中期德国和丹麦研制成功最高使用温度达1100℃的硅酸钙高温防火板。国内最近自行研制成功了GF和爱特等品牌新型钢结构硅酸钙防火板，最高使用温度可达1100℃，耐火极限可达4h (30mm厚)。作为钢结构防火板材应具备重量轻、强度高、隔热性好、耐高温、耐候性好等特点。
3 柔性卷材防火保护
主要是以硅酸铝、陶瓷棉毯等隔热保温材料以卷材的形式直接包裹到需要进行保护的钢结构上，其施工快捷迅速。国外有相关的报道，国内没有发现应用实例。
4耐火钢
耐火钢也不同于普通得耐热钢，耐热钢对钢的高温性能，如高温持久强度、蠕变强度、疲劳性能等有严格的要求。目前，耐火钢在日本已获得了广泛使用，现在国外已开发出了390~490MPa的耐火钢、耐候耐火钢系列，其主要特点是:600℃的高温下，其高温屈服强度为常温标准值的三分之二以上，常温下的各种性能与普通焊接结构钢相同，焊接性与普通钢相同。我国 耐火钢的应用尚落后，为适应我国现代建筑事业发展的需要，马钢、宝钢等单位都开始开展耐火钢的研究，马钢研制的耐火钢耐火极限可达到27.6min。应用耐火钢后可缩短建造周期，减轻建筑物重量。
5 钢结构防火涂料
对钢结构的防火保护有多种形式和措施，其中使用防火涂料是一种比较理想的方法。钢结构防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面，起防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑特垮塌。早在70年代，国外对钢结构防火涂料的研究和应用就展开了积极的工作并取得了较好的成就，至今仍是方兴未艾。80年代初国外钢结构防火涂料就进人中国市场，在工程上应用。从80年代初，我们国家也开始研制钢结构防火涂料，到现在已有较多优良品种广泛应用于各行各业。
无论用混凝土还是防火板保护钢结构，达到规定的防火要求需要相当厚的保护层，这样必然会增加构件质量和占用较多的室内空间，另外对于轻钢结构、网架结构和异形钢结构等，采用这两种方法也不适合。在这种情况下，采用钢结构防火涂料较为合理。钢结构防火涂料施工简便，无须复杂的工具即可施工、重量轻、造价底，而且不受构件的几何形状和部位的限制。国外自上世纪50年代以来就采用防火涂料施涂钢结构表面，火灾时能形成耐火隔热保护层，以提高钢结构的耐火极限，满足建筑防火设计规范要求，减少建筑物钢结构火灾灾害。从20世纪80年代初期起，在我国兴建的由国外设计的工程开始采用钢结构防火涂料，到1985年左右，国内一些科研单位和厂家开始研究生产钢结构防火涂料。经过近20几年的发展，无论从产品品种、质量还是应用范围，生产厂家都有长足的发展。与此同时，国家也颁布了该产品的相关技术标准和规范，这对发展我国钢结构防火涂料的生产起了极大的推动作用。
结束语
虽然钢结构由于其独特的性能被广泛应用于建筑场合，但是由于其固有的不耐火的缺点，我们在应用中，要采取不同的方法手段来解决这个问题，关键是由场合、耐火极限要求、成本等因数综合考虑，可以单独采用一种方法，或采用几种方法配合来达到我们的设计要求。
参考文献
[1] 陈建领.钢结构建筑的火灾危险性和防火涂料保护浅析[J]. 江西化工. 2005(03)
[2] 范会金.钢结构防火涂料的应用技术[J]. 广东化工. 2006(08)
【关键词】建筑结构；设计；问题；对策
【中图分类号】TU684 【文献标识码】【文章编号】1674-3954（2011）03-0183-01
一、前言
随着我国市场经济发展以及人们对建筑物功能要求改变,人们对建筑工程产品的要求也日益增高，建筑结构设计是一项系统的、全面的工作,在设计中存在的问题是多种多样的,作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。我们要始终把提高设计质量作为终身奋斗的目标。本文就建筑结构设计中的常见问题进行初步探讨，并进一步提出解决问题的有效对策。
二、建筑结构设计的常见问题
1、剪力墙砌体结构设计
剪力墙结构,上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼,底层为商店,餐厅、邮局等空间房屋,上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积,将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上,各层设计有挑梁,但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝,该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。
2、楼板变形程度计算不准确
一些设计在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时,采用楼板变形的计算程序。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的,但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”,就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。
3、屋面梁配筋少
结构建模时, 设计人员图方便,屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小,计算结果配筋不多,这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。
三、解决建筑结构设计问题的有效对策
1、箱、筏基础底板的挑板
从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较为节约;出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板,还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然,此问题也并不是绝对的,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑;当地下水位较高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。
2、梁、板的跨度计算
一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才时有问题的。
3、沉降计算
基坑开挖时,摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分可以作为安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。
4、主梁有次梁处加附加筋
一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺,在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。当主梁高度很高,次梁截面很小、荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时,主梁可不加附加筋。梁上集中力,产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时,也可满足。
5、设计刚性楼面
为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差,设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。要做到这一点,首先应在建筑设计甚至方案阶段就避免采用楼面有变形的平面比如楼层大开洞、外伸翼块太长、块体之间成“缩颈”连接、凹槽缺口太深等。其次要从结构布置和配筋构造上给予保证, 对于使用功能确实必需的,或者建筑效果十分优越的建筑设计,如果其平面无法完全符合刚性楼板的假定,那么在结构设计时可以通过增设连系梁板、洞口边加设暗梁边梁、提高连系梁板或暗梁边梁的配筋量、采用斜向配筋或双层配筋形式等方法,尽量满足刚性楼板的基本假设,或者弥补由于不是绝对的刚性楼板假定而产生的计算“误差”。
6、承重墙结构设计
一般房屋为矩形平面,其横向刚度远小于纵向刚度, 因此有足够数量的横墙,是提高结构抗震性能的主要途径。由震害可知,墙体多为剪切破坏,因此,为了提高横墙的抗震能力,必须提高其抗剪强度。主要措施是提高材料的强度等级,增加横墙上的轴压力。为此,应尽量使横墙成为承重和隔断合二为一的墙体。当房间较大时,设有沿进深方向的梁支承于纵墙上,使纵墙承重。楼板沿纵向搁置, 故形成横墙承重,横墙间距不入,一般可满足抗震要求,同时纵墙也因轴压力的存在而提高了抗剪能力。另一方案是纵墙承重与横墙承重沿竖向交替布置,这种方案实际应用不多。混合承重结构体系由两种结构材料弹性模量和动力性能相差很大的两种结构体系组成,因而不是一种良好的抗震结构形式。但因其能满足建筑使用要求,提供较大的使用空间,且结构经济、方便施工,应用较多。总之,选择哪种砌体结构是抗震结构设计中的关键环节,应从抗震的概念设计出发,综合建筑使用功能、技术、经济和施工等方面进行选择。
四、结束语
综上所述,结构设计是建筑工程的重要组成部分,是建筑安全应用的基础。因此,建筑结构设计人员要从基本的构件算起, ,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其他专业来进行设计。在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训，精益求精，只有这样才能做好建筑结构设计工作。
参考文献：
1.1柱网布置
因此刚架间距和跨度可根据工艺要求灵活确定，通过大量工程实例分析比较表明，刚架跨度采用15m～36mm，刚架间距采用6m～9m是比较经济合理的，由于计算风荷载作用下门式刚架工业建筑维护结构构件时边缘带的风荷载体形系数普遍大于中间区风荷载体形系数，为了同一建筑内各柱距的屋面檩条和墙面檩条型号统一，两端边缘带的刚架间距宜适当小于中间区的刚架间距。
1.2支撑体系
单层轻钢结构工业建筑钢排架侧向刚度相对较弱，为了抵抗水平风荷载、吊车刹车荷载和地震作用，应在设置柱间支撑的开间同时设置屋盖横向支撑，以组成几何不变体系，柱间支撑最好设置在温度区段端部的第一个开间内。柱间支撑的间距应根据建筑的柱距、吊车情况和安装条件确定，一般无吊车的工业建筑柱间支撑间距不宜超过45m，有吊车的工业建筑柱间支撑间距不宜超过60m。
1.3围护体系
轻钢结构工业建筑的维护体系由最外侧的压型彩钢板和内侧主刚架、山墙抗风柱、屋面檩条、墙面檩条等主次结构组成。屋面压型彩钢板均宜采取沿着垂直刚梁的方向排板，墙面压型彩钢板大多采取沿着垂直刚柱的方向排板。屋面檩条、墙面檩条的间距主要由各种外部荷载作用时其自身强度、稳定性、刚度和外侧压型钢板的面外刚度决定。当屋面双檩条兼作屋面支撑之间的刚性系杆时，应结合山墙抗风柱的位置考虑屋面檩托的设置，其目的是使各抗风柱顶部的刚架梁上翼缘相对应处存在檩托，以便于设置屋面双檩条，墙面檩条的间距还受门窗洞口的尺寸影响，当门窗洞口太大时应采取加强墙面檩条或增设墙柱等措施保证墙架的结构安全。
2门式刚架轻钢结构工业建筑结构设计要点
2.1钢材种类的选择
虽然我国生产的碳素钢有一百多种，合金钢有三百多种，但由于受到轻钢结构对钢材较高的强度、足够的变形能力、良好的加工性能等要求的影响，真正适合用于轻钢结构的只有碳素钢和合金钢中少数几种钢材，当采用设计规范还未推荐的其它钢材时，应有可靠的依据，以确保轻钢结构安全。大量工程实践经验表明，素钢中的Q235钢以及合金钢中的Q345钢是最适合用于轻钢结构的钢材。刚架、吊车梁等存在大量焊接工艺的主要结构构件应采用Q235B级钢或Q345B级钢，根据当前市场上的钢材价格，若刚架跨度、间距较小、荷载不大、吊车吨位较小时，刚架、吊车梁采用Q235B级钢，否则采用Q345B级钢，檩条、支撑、抗风柱等焊接工艺量不大的次要结构构件均可采用Q235A级钢，都能获得较好的经济效益。
2.2承重柱
轻钢结构工业建筑的承重柱一般多采用焊接工字形截面柱或热轧H形截面柱，无吊车的较低工业建筑宜采用柱脚小、柱顶大的楔形变截面柱，有较大吨位吊车的工业建筑宜采用等截面柱，当由于刚架高度、跨度、风荷载很大同时又带有很大吨位的吊车时宜采用阶梯形柱，肩梁或牛腿以下的为较大的等截面字工形柱或格构式柱，肩梁或牛腿以上的上段为较小等截面工字形柱。上、下段柱是通过肩梁或牛腿连为一体的。上段柱内翼缘应当以开槽口的形式直插到肩梁或牛腿的下翼缘并与之全熔透焊接。
2.3承重梁
轻钢结构工业建筑的承重梁也多为焊接工字形截面柱或热轧H形截面，截面尺寸除满足强度、稳定、挠度、翼缘宽厚比、腹班板高厚比等要求外，还应通过合理的截面变化和分段以达到经济合理、运输安装方便的要求，例如弯距变化幅度较大的梁段可采用楔形变截面工字形截面，弯距变化幅度不大的梁段宜采用等截面工字形截面。
2.4吊车梁
考虑到钢材的强度高而钢构件稳定性差得特点，吊车梁一般都设计成上翼缘较宽且厚、下翼较窄且薄的单轴对称焊接工字形截面，当吊车梁跨度较大时，也可将吊车梁设计成两端向跨中逐渐变高的鱼腹型梁，同时宜采用制动梁或制动桁架作为吊车梁上翼缘的侧向支撑。吊车梁由于受到竖向、横向、纵向三个方向荷载的作用，所以设计时应采取良好的连接方式来传递三向荷载，例如吊车梁与牛腿采用一对间距较小的高强度螺栓来连接时不但传力安全可靠，又不改变其简支梁的特性。
2.5屋盖横向支撑
屋盖横向支撑一般均可采用带张紧装置的十字交叉圆钢，交叉夹角应在30°～60°范围内，接近45°为宜。同一开间内两相临横向支撑之间应设置刚性系杆，屋面檩条（单檩条或双檩条）若能满足对压弯构件的刚度和承载力要求，屋面檩条则可兼作刚性系杆。
2.6柱间支撑
轻钢工业建筑的主要承重结构门式刚架侧向刚度相对于面内刚度而言要小得多，但承受的面外的水平力并不小，因此柱间支撑的截面大小及连接方式均应由计算确定。如果无吊车或吊车吨位较小，同时风荷载、雪荷载不大的轻钢建筑可采用带张紧装置的十字交叉圆钢作柱间支撑，否则应采用角钢或槽钢等热轧型钢作柱间支撑。若柱间支撑为十字交叉形，则交叉夹角应在35°～55°范围内，接近45°为宜。阶梯形下段柱截面较大时柱间支撑一般宜设计成双片，双片支撑之间采用单角钢的缀条相连。上段柱柱间支撑一般可设计成单片。当上、下段柱柱高相对于柱距较大时，上、下段柱的柱间支撑应分层设置，同时上、下层柱间支撑之间必须设置经过计算的刚性系杆，牛腿或肩梁上、下两侧的柱间支撑之间的刚性系杆可由吊车梁代替。支撑的连接宜采用焊接或高强度螺栓连接。大量的分析研究表明，许多钢结构建筑工程事故的主要原因都不是因为构件强度不足，而是构件丧失了整体稳定，因此支撑、刚性系杆等侧向构件的计算与构造是轻钢结构工业建筑设计的一大重点。
2.7檩条与抗风柱
屋面檩条和墙面檩条的跨度和荷载不大时一般多采用C型或Z型冷弯薄壁型钢，屋面檩条的力学计算模型是双向受弯的简直梁或连续梁，当屋面双檩条兼作刚性系杆时，还应具备作为压弯构件所必须的刚度和承载力，否则应采用钢管、型钢或其它截面的杆件作刚性系杆。为达到轻钢建筑整体美观、压型彩钢板防腐蚀、抗碰撞的效果，室内地面以上一定高度范围内的墙体多采用砖墙或砌块墙，墙面压型彩钢板底部可固定在砖墙或砌块墙顶的钢筋混凝土压顶上，同时考虑到压型彩钢板自身在面内也具备较大的刚度，墙面檩条的力学计算模型可视为仅承受水平风荷载而不承受竖向荷载的单向受弯的简直梁或连续梁。屋面檩条和墙面檩条还应按相关规范设置拉条、撑杆和隅撑。屋面檩条和墙面檩条当跨度和荷载较大时宜采用轻型槽钢、工字钢，屋面檩条也可采用由角钢制成的桁架。抗风柱由于所受的竖向力远小于水平力，因此力学计算模型可近视的简化成单向受弯的简直梁，抗风柱可采用热轧H型钢截面。
2.8节点构造
单层轻钢结构工业建筑梁、柱多采用焊接工字形截面或热轧H形截面。在弱轴方向钢柱与侧向构件的连接多采用铰接，而强轴方向钢柱与钢梁的连接多采用刚接；无吊车或吊车吨位较小时钢柱柱脚与基础多采用铰接，吊车吨位较大时钢柱柱脚与基础多采用刚接。为了解决钢柱柱脚防腐的问题，通常将钢柱柱脚用较低标号的细石混凝土包裹（保护层的厚度不宜小于50mm），并使包裹的混凝土高出室内地面100mm～150mm，并宜在包裹柱脚的混凝土中配置少量的水平环形箍筋和竖向架立筋以避免出现裂纹。3．9地基基础如果场地地质条件比较好，轻钢结构工业建筑的基础一般采用柱下独立基础，由于室内地面以上一定范围内的墙体或一层窗窗台以下的墙体多采用砌体墙，因此墙下一般多采用现浇钢筋砼基础梁来承受砌体墙并能有限的抵抗基础不均匀沉降，同时由于室内外高差的存在，基础梁还起到挡土的作用。如果场地地质条件较差但没有较大吨位的吊车荷载作用于刚架柱上，可优先采用合适的地基处理方法来抵抗基础较小的不均匀陈降现象。如果场地地质条件很差而且又存在较大吨位的吊车荷载作用于刚架柱上，通过地基处理的方法已经无法解决由于基础不均匀沉降引起的吊车爬坡导致不能正常工作的问题时，可采用现浇钢筋砼条形基础或桩基础，当采用桩基础时应根据当地的实际情况选用经济合理、安全可靠的桩种类，比如在条件允许时可优先采用钢筋混凝土预制管桩，考虑到轻钢结构工业建筑钢柱柱脚轴力较小而弯矩较大的特点，将承台底刚架平面内方向上的基桩间距设计得较大一些，一般可取得经济合理、安全可靠的效果。
3使用软件计算时建模技巧和计算图文的分析
目前门式刚架电算软件以中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件的中STS模块在实际设计工作中应用较为广泛，因此本文按STS模块中门式刚架二维设计来介绍门式刚架的建模技巧和计算图文件分析。
3.1模型建立
门式刚架的轴线既可采用网格生成中各种工具栏绘制，也可采用模块化输入跨数、跨度、单双坡、坡度、柱顶标高、牛腿标高、屋面坡度等信息快速建模生成轴线省时省力、既快又准，钢梁分段时宜尽量将梁段拼接节点设置在弯矩较小的部位，并根据刚架梁上内力图特点、加工、运输、吊装能力等综合因素确定梁段的长度和段数，楔形钢梁、钢柱楔率不宜过大，通常每延米变化幅度不大于60mm时腹板可取得较大的高厚比，在满足腹板高厚比和翼缘宽厚比的前提下，将梁、柱设计成“薄而大”的截面因能以较少的钢材获得较大的截面抵抗矩，故既能达到控制住结构变形又能取得较好的经济性。
由于门式刚架结构变形以及强度受荷载影响敏感，因此实事求是的输入竖向荷载也是取得经济合理效果的关键因素，钢梁上的竖向恒荷载主要是屋面维护体系的自重，实际工程中屋面多采用内夹轻质保温材料的夹芯板，内外带彩色防腐涂层的压型钢板厚度一般多在0．6mm以下，内夹聚氨酯、玻璃棉等轻质保温材料厚度一般都不超过100mm，包括屋面冷弯薄壁型钢檩条、屋面水平支撑、拉条、撑杆、隅撑、刚性系杆等在内的屋面体系自重一般每平米仅0．22～0．30KN，采用不保温的单层压型彩涂板的仓库，屋面体系自重更小，一般每平米仅0．19～0．25KN，因此不建议无根据的在钢梁上输入较大的恒荷载；钢梁上的竖向可变荷载主要有两类，一是钢梁上的设备吊挂荷载，二是屋面集灰荷载和雪荷载，设备吊挂荷载按实际情况输入到钢梁上，至于集灰荷载仅在设计诸如水泥生产、金属冶炼等粉尘污染较大或位于沙尘暴频发地区的工业建筑才考虑其对结构的影响，除此之外的绝大对数轻钢结构工业建筑的屋面可变荷载可仅考虑雪荷载对结构的影响，对于单榀刚架的水平受荷投影面积大于60平米时，可变荷载无须按《建筑荷载设计规范》中不上人屋面去取值，合理的可变荷载取值应该是当雪荷载每平米大于0．30KN时，可变荷载可按实际的雪荷载取值，当雪荷载每平米小于0．30KN时，可变荷载每平米可按0．30KN取值，对于单榀刚架的水平受荷投影面积不大于60平米时，则应按《建筑荷载设计规范》中不上人屋面取每平米0．50KN；输入风荷载时，应正确判断地面粗糙度类别，如果采用自动布置方式输入风荷载，需要注意的是对于自绘轴线建成的刚架，应检查柱脚标高是否为0．000；吊车荷载输入时除应准确输入由吊车参数导算出的吊车最大轮压传至柱牛腿的反力、吊车最小轮压传至柱牛腿的反力、吊车横向荷载传至两侧柱上的水平力，还应考虑吊车梁自重在牛腿除产生的附加竖向荷载和附加弯矩对刚架的影响。
钢构件计算长度对稳定计算结果的主要影响因素，刚架梁、柱平面外计算长度一般取侧向支撑点之间的间距，满足计算和构造要求的屋面隅撑和柱间通长刚性系杆可分别作为刚架梁、柱侧向支撑点，同时施工图中控制隅撑和刚性系杆间距不得大于模型中刚架梁、柱平面外计算长度；除无吊车或吊车吨位较小以及个别摇摆柱以外，不宜大量设置铰接节点；计算参数输入主要是合理选择结构类型和设计规范，对于高度不超过12m、吊车吨位不大于20t的门式刚架的结构类型都可选择为门式刚架轻型房屋钢结构按《门式刚架轻房屋钢结构技型术规程》去计算，根据大量的工程实践表明，高度在12～15m之间、吊车吨位在20～32t之间的门式刚架的结构类型还可选择为门式刚架轻型房屋钢结构按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》去计算、按《钢结构设计规范》去验算，刚架梁宜按压弯构件验算平面内的整体稳定性，活荷载应考虑不利布置对结构的影响。
3.2计算图文的分析
对计算结果的分析是模型纠错、优化设计的主要依据，因此设计者应对计算图文进行仔细比对分析。模型纠错主要是通过分析计算图文是否有异常状况从而逆向判断模型的正确性。例如如果发现钢柱牛腿位置轴力包络图无大的突变，则很可能是模型中漏掉了吊车荷载；应力比图中要是仅平面外应力比远远超标，则应首先检查模型中平面外计算长度取值是否正确；计算超限信息中变截面构件腹板高厚比控制远远严于《门式刚架轻房屋钢结构技型术规程》的要求，则很可能是因为变截面构件的楔率过大。
优化设计主要是根据应力比图、挠度图、位移图去调整刚架梁柱截面尺寸以取得最佳的经济效果，抗弯承载力比值超限时调整截面高度远比加大翼缘、腹板厚度更有效，平面外稳定应力比超限时调整翼缘宽度远比加厚翼缘厚度更有效，不受强度控制的刚架宜采用低强度的碳素钢钢材，主要受强度控制的刚架宜采用高强度的合金钢材，解决翼缘宽厚比和腹板高厚比超限时采用低强度钢材比采用高强度钢材更有效，将刚架柱脚、粱柱节点设计成刚接比设计成铰接更能减小刚架的变形，对于30m以上大跨度的刚架，出于观瞻的考虑，更应高于轻钢规范的要求去从严控制钢梁的挠度。刚架优化设计实质就是在模型与实际工程相符、荷载输入不遗漏、计算参数选取合理的前提下，以试算结果为依据，通过不断调整构件截面规格使各项计算指标同时接近相关规范规定的控制值并留有适当的安全储备裕量的一个过程。
【关键词】：高层建筑；结构选型；
中图分类号：TS958文献标识码： A
1、引言
近年来,随着经济实力、建筑技术的快速发展和对土地资源的合理、高效利用的迫切需求,我国高层建筑发展相当迅速。高层建筑的高度不断增加,功能和类型愈来愈复杂,结构体系趋于多样化,地区分布也更加广泛。高层建筑一般是承担较多功能,且工程造价较大的重要建筑物,所以从安全和经济的角度,高层建筑的概念设计就相当重要。高层建筑结构的选型在结构抗震概念设计中占有极其重要的地位,它们直接影响着结构的安全性与经济性。因此我们必须建立合理有效的研究体系,综合考虑各种条件和制约因素,为结构选型的科学决策提供依据。
2 高层建筑结构选型的重要性
高层建筑与城市社会发展的关系密切我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源,减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费,提高城市社会吸纳能力及其综合效益,缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长,且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。
高层建筑结构复杂性提高现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂,高度、规模、投资日益增大,要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:需求多元化、功能综合化的趋势,必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化,为增大建筑净空高度,很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现,对结构系统形式的要求提高。随着高度与规模等增大,高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化,首先是其形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变,选型需要的知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素的影响也将增大。
3 高层建筑选型主要内容
结构选型主要包括以下内容:(1)选择合适的基础结构; (2)选择合适的竖向承重结构;(3)选择合适的水平承重结构。高层建筑的基础结构有独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等多种形式;竖向承重结构有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体等多种形式;水平承重结构有无梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖、单向板肋形楼盖、双向板肋形楼盖等多种形式。高层建筑的初步设计中,为选择合适的结构形式,要求对各种结构的受力特点及适用范围有较好的了解。选定的结构体系应符合以下要求:
(1)建筑场地宜选有利地段,避开不利地段,远离危险地段,避免土质液化及地基土不均匀沉陷灾害;
(2)平面和立面形式简单、对称、规则,减小偏心;
(3)抗侧力构件和质量分布在同层平面内宜基本对称,相邻层刚度和质量变化宜缓慢;
(4)地震区的高层建筑应具备多道抗震防线,有足够的承载力、刚度和延性;
(5)结构型式尽可能的与建筑型式相一致;
(6)施工简便可行,经济合理且与周边环境和谐。
4 高层建筑选型影响因素
高层建筑选型是工程项目的重要环节，由于其规模庞大，投资额大，功能要求多，所以其选型受多种因素的影响。
4.1所处环境影响
进行高层建筑物选型，首先调查其所在环境的因素，高层建筑所在位置的环境资料是进行结构选型的基本资料，并且所处的环境决定了建筑的基础结构、竖向承重结构和水平承重结构。高层建筑结构选型中，要考虑融合周边环境与建筑外形空间艺术的和谐，来设计高层建筑结构体系外部的部分。掌握高层建筑所处区域的情况，再融合专家的设计知识、经验以及工程实例发挥合理的想象，进行高层建筑选型设计。
4.2建筑功能要求会影响高层建筑的选型
高层建筑更能充分体现建筑的功能实现，因此建筑功能要求是高层建筑选型设计的首要考虑因素。任何建筑都要与客观空间和地质环境相匹配，高层建筑更是要符合土地资源高效开发利用的要求。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的各类结构体系的最大适合高度，以及对使用功能的要求，可以大体确定高层建筑的规模、高度和功能空间的分配。在高层建筑结构选型时要考虑提高建筑空间的利用效率，并且节省维护结构的费用，降低建筑物的总成本，这就要求所选择的结构式剖面要与建筑物使用的空间相适应。
4.3结构材料对结构选型的影响
结构材料在近年来的建筑中应用越来越多，结构材料的应用加速了建筑结构形式的变革，同时也给高层建筑结构选型带来了显著的影响。高层建筑的发展源于19世纪后期钢铁结构作为承重结构材料。20世纪中期以来，新型的结构材料不断涌现，轻质高强的结构材料在高层建筑中被广泛应用，这些结构材料的出现为高层建筑的发展提供了有利条件。在高层建筑结构选型时，可以密切结合结构材料的选用，结构选型设计应充分发挥材料性能的结构形式，创新高层建筑结构形式。
4.4工程施工技术
随着科技的发展，新的施工机械和施工技术在建筑工程中也广泛应用，这使得高层建筑以及大跨度建筑的各种结构形式都能够实现。传统的深基坑支护、桩基施工、大体积混凝土浇筑、深层降水等施工技术都进行了逐步改善，组合模板、大模板、爬升模板和滑升模板工艺逐渐趋于成熟，这些技术的进步保证了先进的建筑结构形式的实现。
4.5建筑结构设计理论发展的影响
随着创新理论的延伸，建筑结构设计理论也取得了显著的进步，为高层建筑的复杂结构设计和问题优化提供了理论基础。在新的结构理论研究中，重点研究了抗震设计对高层建筑结构外形的影响。由于高层建筑受所在区域地质条件和地震运动随机性的影响，会产生不同程度的损坏，这样难以确定抗震设防烈度，会给结构选型带来困难。针对上述问题结合我国对地震规律的认识程度和经济条件，结构选型设计提出了三个水准(小震不坏，中震可修，大震不倒)和两个阶段(承载力计算和构造措设计阶段、弹塑性变形验算阶段)作为建筑抗震设计的总思路。
5 结束语
近年来，随着高层建筑的不断涌现，高层建筑结构选型已成为国内外相当一部分专家和学者研究的重要内容，在理论研究和方法应用上尚未充分。综上所述，结构选型受多种因素的影响，是一个复杂的综合的决策过程，包含了多项不确定性。这就要求高层建筑结构选型要重视结构形式的创新与智能化，最终构建集成的智能形式高层建筑设计。
参考文献
[1]黄辉亮.浅析当前我国高层建筑结构设计与选型[J].知识经济. 2011(10).
关键词：土木工程；道桥方向；课程体系；实际工程；整合优化
中图分类号：TU-4 文献标志码：A 文章编号：
10052909（2015）04008103
1996年国家教委进行改革，把建筑工程、桥梁与隧道工程、岩土工程、道路与铁路工程4个专业合并成为一个大专业，称为“土木工程专业”。一般高校在土木工程专业上设置建筑工程和道桥两个方向。如何保证学生在学习了大量为拓宽就业口径而设置的专业基础课程后，还能保质保量完成主攻方向的专业课程，既对大土木“通”又对小方向“精”，是许多高校力争解决的一个难题。如何根据学校的人才培养目标并结合社会需求制定适合的课程体系，是高校在制定专业教学计划时需解决的另一个难题。土木工程专业平台课程的拓宽是可能的，但拓宽的方向和步伐需考虑国内目前
的情况，取决于社会需求的迫切感和校内条件的创造[1]。土木工程专业道桥方向的实践性极强，与实际应用联系紧密，然而多数院校仍然沿用传统的教学手段和方法，偏重理论轻实践，不利于学生对知识的理解和应用。
文章立足于面向实际工程的课程体系建设思想，以道桥工程课程体系作为对象，着力于研究实际工程与课程体系的有机结合；对毕业设计、课程设计等实践环节进行统一规划，力争提高学生的实践能力和创新能力，以期培养适应社会需求的高素质应用型专业人才。
一、 道桥工程课程体系设置情况
不同高校相同专业课程设置略有不同，不同教学目标下的课程教学内容也有一定差异。华中科技大学武昌分校土木工程专业下的道桥专业课程体系包含8门课程，即桥梁工程、预应力混凝土桥梁结构、桥梁施工、桥梁电算、路基路面工程、道路CAD、道路施工和道路勘测设计。8门课程之间联系紧密，均属于知识链上不可缺少的组成部分。
课程体系实践环节包含桥梁工程课程设计、道路勘测设计课程设计、路基路面工程课程设计以及桥梁方向毕业设计、道路方向毕业设计。
二、道桥工程课程体系改革措施
文章列举部分主干课程的改革措施，研究其与土木工程专业其他方向课程及专业基础课程的相互关联和渗透关系。
（一）桥梁工程、预应力混凝土桥梁结构课程改革措施
1.桥梁工程、预应力混凝土桥梁结构课程特点
桥梁工程作为土木工程专业道路桥梁方向的一门专业必修课程，在教学中占有非常重要的地位。桥梁工程是预应力混凝土桥梁结构、桥梁施工、桥梁电算等课程的基础，具有知识点多、教学难度大的特点[2]；还需兼顾由于大土木平台课未顾及到的相关桥梁知识点，如桥梁设计荷载等课程本身需要在知识点设置上结合工程实际来安排；还需要考虑与混凝土结构设计原理及力学等专业基础课程相关知识点的回顾、搭接和深化。
对于预应力混凝土桥梁结构，一方面，随着人们对大跨度桥梁的追求，预应力的应用越来越普及，课程内容就显得十分重要；另一方面，该课程有其独立的知识体系，然而在其知识构成里，部分内容与混凝土结构设计原理（基础专业课程）重复，课程安排上与桥梁工程产生矛盾：预应力混凝土桥梁结构应在桥梁工程之后开设，桥梁工程课程设计却需要预应力
混凝土桥梁结构的知识才能完成，而学生进行课程设计时，预应力混凝土桥梁结构可能由于受到教学学时安排限制并未开设或未学完。
因此，需要对以上课程进行系统的内容整合，在遵循科学的专业教学体系完整性和连贯性的同时，提高教学效率，减少不必要的重复，形成完善的适应社会需求的教学体系。
2.教学内容改革措施
为提高教学效率，在有限的课堂教学课时内教授更多的专业知识，避免出现多门课程教学内容的交叉和重复，学校在新版人才培养计划中，将预应力混凝土桥梁结构并入桥梁工程，课时由“56+32”并为72学时，使其在教学内容和学时分布上更合理，不同课程分工明确，形成稳定的教学体系。
同时，对桥梁工程的教学内容进行整合优化，增加课内实践环节，如在简支梁桥相关内容介绍完后，增加简支梁桥施工图识图环节，为学生提供工程实际案例的施工图纸或标准图集，使其能够看懂图纸，提高识图能力，并了解施工图的规范布局和制图标准；在连续梁桥理论知识讲解完后，增加连续梁施工图识图环节，向学生展示不同施工方法下的连续梁桥施工图纸，使其熟悉不同施工方法下的连续梁钢筋构造的区别，通过识图的训练提高实践能力，增加实践经验，以适应现代社会对应用型人才的需求。
3.教学方法改革措施
在教学方法和手段上，改变传统教学模式，突出实践性，通过引入实际工程案例教学、事故案例教学、多媒体教学、课堂教学+现场教学等丰富的教学手段，使专业知识立体化呈现给学生。
为增强学生工程意识、提高学生工程实践能力，在新构建的教学体系中加大实践教学的比重，以提高学生综合实践能力，使应用型人才培养真正实现知识结构、实践能力和综合素质的协调发展[3]。除认识实习、生产实习、毕业设计等实践环节外，为增强学生实践能力，在理论知识的讲授过程中，穿行课堂外教学，例如结合学校“卓越土木工程师实践教学基地”的桥梁结构实体模型进行现场讲解，结合施工图纸让学生了解连续梁桥采用悬臂施工法的构造和配筋特点、熟悉预应力材料及设备等，甚至让学生亲自体验绑扎钢筋、浇筑混凝土等，
有如亲临施工现场，有助于其对理论知识的理解。
当前一些国家级、省级及高校组织举办的结构模型竞赛活动对专业课教学有促进作用，可以作为桥梁工程教学中一种开放的实践环节[4]。学校每年定期举办结构模型设计竞赛，并多次组织学生参加省级、中南地区结构设计竞赛。在2015年举办的“中辰杯”中南地区第四届大学生结构设计竞赛中，由学生独立设计计算并制作的桥梁结构模型承受住了荷载考验，获得二等奖。类似的活动对学生的学习积极性和实践能力的提高有促进作用，对教师的实践教学水平的提高亦有促进作用。
（二）路基路面工程课程改革措施
路基路面工程是土木工程专业路桥方向的一门专业必修课。设有理论教学、实验和上机三大环节，特点是知识点繁杂、难度大，与前期多门专业基础课联系紧密，同时对后期的施工课程有重要影响。
对于该课程的教学改革，除了对理论教学环节进行知识点梳理以外，重点对实验环节进行改革，以实验室为基地，加强实验大纲要求中的基础实验部分教学，并通过增加新型演示性实验内容，丰富学生的工程实践观。研究该课程的考试环节，建立适应课程需要的新型考试形式。
该课程理论教学与实践教学相结合，尤其重视学生工程实践能力和创新能力的培养。大多数院校将教学内容体系分为理论教学与实践教学两部分，制作可视化操作模型，并辅之以图片、视频等教学手段，在有限的课时中尽可能地增加课堂教学的信息量，提高学生学习兴趣，让其有一定的感性认识[5]。然而看似立体的图片和视频展示，却不能完全达到路基路面实体结构带给学生的视觉冲击。为此，学校在土木工程专业 “专业综合改革试点”项目下的“卓越土木工程师实践教学基地”建设时，特开辟路基路面工程专区，设置一批与施工现场高度一致的路基路面模型和材料设备，提供给学生参观学习。
（三）桥梁施工、道路施工和桥梁电算、道路CAD课程改革措施
这些课程分别为以施工企业和设计企业为就业去向的学生设置，致力于提高其专业核心能力中的“设计基本能力”和“施工基本能力”。前者偏重施工，仅靠课堂上的理论教学不足以满足学生对施工知识的学习要求，需进行教学方法、手段上的改进。施工类课程在教学内容上以工程实例和施工图纸为载体，理论知识由实际案例引出，加强学生识图能力培养的同时，让其积累工程经验，提高就业竞争力。后者以纬地、桥梁博士和MIDAS等市场上常用的设计软件为工具，以建成的各类型道路、桥梁实际设计案例为向导，使学生具备常规道桥设计软件应用能力。
（四） 课程设计、毕业设计改革措施
本科毕业设计是本科教学计划的重要组成部分，然而由于种种原因，这一教学环节仅流于形式，毕业设计质量急剧下滑，学生未能通过毕业设计真正提高实践能力，严重影响了人才培养的质量[6]。
为解决这一共性问题，利用学校所在城市拥有多家大型设计、施工企业这一有利条件，将企业的实际工程引入设计环节，真题真做，突出面向工程实际的主旨。
同时，本环节还致力于使课程设计与毕业设计形成由浅入深、循序渐进的关联体，改变原来实践环节独立分离的局面。以桥梁方向为例，课程设计、毕业设计按“钢筋混凝土结构―预应力混凝土结构”或“简支体系―连续体系”两种方案进行关联性规划。
另外，学生在毕业设计期间还要忙于考研或就业实习等工作，难以专心做设计。若能将课程设计作为毕业设计的演练，按毕业设计的深度来要求课程设计，则学生在进行毕业设计时，由于对设计内容已十分熟悉，论文质量上有所保障，不至于因时间不足而降低标准。
为提供更好的毕业设计指导，2013年初，学校已建成功能全面的土木工程专业毕业设计网站，涵盖结构工程、道路工程、桥梁工程三方向。网站内容包括相关专业技术规范、设计指导书、优秀范例等，并设置互动师生平台、网上答疑等功能。该网站已用于学校近两届学生的毕业设计，符合毕业阶段学生的学习特点，效果良好。
三、 结语
通过一系列的整合优化措施，优化教学内容和教学手段，建立面向工程实际的道桥课程体系，使其与社会需求和就业趋势挂钩；优化实践环节，在实践中加强理论基础教学，围绕土木工程专业的核心能力中的“设计基本能力”和“施工基本能力”，提高学生的实践和创新能力；优化专业结构、加强专业内涵建设、创新人才培养模式、提升人才培养水平，一方面顺应国家“大土木”的方针和“卓越工程师”培养计划，另一方面培养和锻炼专业教师队伍，提高其专业素养，适应高校对“双师型”人才的需求。参考文献：
[1]陈以一.需要与可能：土木工程专业平台课程的宽度[J].高等工程教育研究，2002（2）：19-22.
[2]汪时机，李贤，蒋运忠.《桥梁工程》课程教学存在的问题与对策[J].西南师范大学学报：自然科学版，2010，35（2）：273-276.
[3] 金生吉，白泉，徐金花，鲍文博.地方院校土木工程专业实践教学培养方案改革与实践[J].高等建筑教育，2013，22（2）：109-113.
[4] 林春姣.浅谈桥梁结构模型竞赛对桥梁工程教学的促进[J].广西大学学报：自然科学版，2006（31）：34-35.
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