淺析土木工程專業畢業設計常見結構計算問題

朱凡

論文關鍵詞：土木工程畢業設計混凝土框架結構計算

【論文摘要】從荷載及荷載效應的計算和構件截面設計兩個方面，分析了多層鋼筋混凝土框架結構類畢業設計計算過程中存在的一些問題，并指出了正確的做法及其理論依據。

筆者的畢業設計是包鋼一中新建教學樓：8度設防烈度、近震、主體結構為五層的框架結構。多層框架結構設計完整的設計內容主要包括：①根據建筑物的用途進行建筑方案設計和建筑施工圖的繪制；②進行結構布置和結構計算(先手算后電算)；③繪制結構施工圖。其中結構計算的內容較多，存在的問題也較多，特別是抗震設計。本文就結構設計中的常見問題進行簡單分析。

1.荷載及其效應計算中常見問題分析

1. 1 .活荷載的折算與折減

對于單向板肋梁樓蓋中的連續梁板，往往忽略次梁對板、主梁對次梁的約束作用而采鉸支座確定其計算簡圖，當考慮樓面活荷載的最不利布置時，支座實際的轉動將減小連續梁板的內力使得計算誤差較大。此時應考慮活荷載的折算，即在保持總荷載不變的前提下，將部分活載折算為恒載進行內力計算，減小計算簡圖帶來的誤差。這在用活荷載最不利布置進行樓板及次梁內力計算時一定要考慮，但本人的設計按照活載滿布方式求內力，所以不需考慮活載折算，用彈性法只需將跨中彎矩擴大 1.1～1.2 倍進行調整，筆者用1.2倍。

在計算樓面梁和柱、基礎時 ,考慮到樓面活荷載不可能以荷載規范給出的標準值同時滿布在所有樓屋面上 ,需考慮活荷載的折減。對于教室、實驗室、閱覽室、會議室、醫院門診室等建筑，其樓面梁、柱和基礎各自的從屬面積超過50m2時，折減系數均為0.9。

1. 2 .地震作用計算時結構自振周期的計算

筆者的設計是質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構，手算地震作用時采用底部剪力法，底部總剪力等于結構基本自振周期對應的地震影響系數與等效重力荷載代表值的乘積。《高層建筑混凝土結構技術規程》中關于底部剪力法的規定明確指出基本周期應按 照頂點位移法計算(B. 0. 2 條) 。

1. 3 . 抗震組合中不考慮屋面活荷載

在進行豎向荷載統計時，考慮到屋面活荷與雪荷載標準值同時出現的概率極小，《建筑結構荷載規范》4.3.1條規定：屋面均布活荷載不應與雪荷載同時組合,所以二者中只取較

大值進行計算。在進行內力組合時，非抗震組合中的活載內力應是根據屋面活載與雪荷載較大值計算出的，而抗震組合中的活載內力應是取屋面雪荷載計算出的。

1. 4 . 每榀框架上的層間剪力計算

有些同學只針對一榀框架進行重力荷載代表值的統計，從而求出地震作用和層間剪力，用于內力計算。這樣簡化計算其實概念上非常不明確，是將結構問題簡化成了力學問題。筆者按照結構單元進行每層的重力荷載代表值統計，計算結構單元的自振周期、結構單元上作用的地震作用和層間剪力，然后根據側移剛度的比例將層間剪力分配到所選的框架上再計算內力。

1. 5 .梁彎矩調幅中跨中彎矩的處理

在計算豎向荷載作用下的框架內力時，需要考慮梁端負彎矩調幅。在進行框架梁設計時，可以主動考慮塑性內力重分布，對梁端負彎矩進行適當調幅，達到調整配筋分布、節約材料、方便施工的目的。當降低梁端負彎矩后，塑性內力重分布就會提前出現，梁的最終承載能力主要取決于跨中截面的彈性承載能力，所以跨中彎矩需要按照平衡條件相應增大，才能保證框架梁的總體承載能力不變。

1. 6.內力組合中的“有利”問題

構件截面內力組合中出錯最多的是某種荷載效應對組合目標內力來說是“有利”的，但仍然按照“不利”時的分項系數計算，特別是以“軸力最小”為目標進行柱截面內力組合時最容易出錯。《建筑結構可靠度設計統一標準》中7.0.4條規定當荷載效應對結構構件承載力 “有利”時，永久荷載的分項系數取1.0，不考慮可變荷載。在進行內力組合時，必須進行組合目標內力與豎向荷載內力之間的符號關系判別（水平荷載內力左右均考慮，選取不利值即可），若二者符號一致，此豎向內力應對結構不利，若二者符號相反，則此豎向內力應對結構“有利”再區分此豎向內力是由永久荷還是可變荷引起的，正確選取分項系數進行內力組合。

2 .結構截面設計中的常見問題分析

2. 1 .場地類別對抗震等級的影響

抗震等級對于框架截面設計的影響很大。一般情況下根據房屋高度和設防裂度從抗震規范中直接查出抗震等級，但對于“場地類別為Ⅰ類時，除6度外，可按表內降低1度所對應的抗震等級采取抗震構造措施，但相應的計算要求不應降低”。當采用Ⅰ類場地時，抗震計算的抗震等級與采取抗震構造措施的抗震等級不一樣，而筆者的畢業設計的場地類別為二類，按照原先的抗震構造措施。

2. 2 .框架柱的計算長度

確定框架結構計算簡圖時取框架柱的長度為結構的層高，但實際上梁柱縱筋相互交叉形成的節點連接是介于剛接與鉸接之間的,更接近于剛接。所以《混凝土結構設計規范》7.3.11條規定了各種柱的計算長度,對于現澆框架的底層柱取l0= 1. 0 H0，其余各層柱取l0= 1. 25 H0

3 .結束語

土木工程專業畢業設計的實施過程，歸根結底就是一個結構概念的分析過程，一定要注意力學方法在結構計算中應用的近似性及結構設計規范對這種“近似”帶來的誤差的調整

方法，學會分析結構問題，盡快熟悉土木相關規范，建立良好的工程習慣。

【參考文獻】

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