结构设计建筑结构设计计算步骤参数确定

【摘要】近年来，城市对建筑的结构要求越来越高，从新的建筑结构设计规范中，我们可以看到，不管是对结构可靠性、设计计算，还是配筋构造方面都有了很大的补充和更新，尤其是对抗震及结构的整体性、规则性都有了更严格的要求，因此使建筑结构设计需经过多次修改才能通过，很多设计人士都开始关心，怎样正确使用设计软件进行有关结构设计的计算，才能满足日益严苛的要求。从PKPM软件中我们可以看到，对一个具有典型性的设计工程来说，在使用结构软件进行设计时，按四步进行是比较科学的。
【关键词】建筑，结构设计，计算步骤，参数，优化设计

一、前言
建筑结构设计是一个要求很高的工作，设计者不仅要有丰富的理论知识，更要拥有较高的创造性思维，和严谨认真的工作态度。设计者应用结构软件，通过计算机进行精确计算，能够优化设计，降低成本造价，达到最好的设计效果，符合现代建筑的要求。本文通过对结构设计计算步骤进行讨论，合理论证了在使用结构软件进行结构设计计算时，是比较合理科学的，也是值得借鉴推广的。

二、在进行计算之前，对以前的参数进行正确设定是必须的

1、我们知道，最大地震力作用方向指的是，地震可以按照不同的方向作用，因此，地震结构反映的大小也并不相同，可想而知，在所有角度中，肯定存在某一角度使得结构地震的反应值达到最大，同时也是最不利的地震作用方向。现在研发出的设计软件，可以轻易计算出最大地震力的作用方向，并能够输出具体结果，按照要求，如果设计者发现最大地震力的作用方向绝对值大于15度，必须将数据重新填到软件中的”水平与整体坐标夹角这一选项”里，进行重新计算，从而避免最不利的地震作用方向的带来的影响。
2、众所周知，计算风荷载的重要指标之

一、就是结构的基本周期。如果设

计者提前并不知道结构基本周期的准确值，那么就需要按照先验计算公式，代入软件进行计算，即T1=0.25+0.35×10-3H2/3√B，同时也可以保留软件中的缺省值，计算结束后，可以直接读取数值，然后再输入软件的“结构基本周期”这一选项中，重新进行计算就可以了。

三、对整体结构的科学性和整体性进行确定是必须的

1、设计者都知道，刚重比指的是结构刚度和重力载荷的比值。刚重比对控制结构整体稳定性有重要影响，同时也是影响重力二阶效应(P—△效应)的主要参数。我们在考虑结构的重力二阶效应时，一般都使用增大系数的方法，一般我们在考虑重力二阶效应的结构位移时，都会相应的使用没有考虑的P—△效应的计算结果乘以位移增大系数这种计算方式，同时要保证位移的限制条件不发生改变，即框架结构层间位移角≤1/550，那么，我们在考虑结构构件重力二阶效应的端部弯矩和剪力值时，就可以选择P—△效应的计算结果乘以内力增大系数，在普通情况下来说，如果框架结构若满足:Dj≥20∑Gj/hj(j=1,2,…n)结构，我们可以不考虑重力二阶效应带来的影响。在结构的刚重比增大P—△的同时，效应也会减小，因此，当我们把P—△效应控制在20%以时，,结构的稳定可以达到适宜的安全储备。如果这一数值得不到满足，就会导致结构的稳定性变差，甚至引起倒塌，对此，设计者必须慎重。
2、从研究我们可以知道，控制结构竖向不规则的一个指标，就是刚度比和层间受剪承载力的比值。其中，剪切刚度主要是针对底部空间较大的为一层的转换结构建筑和对地下室嵌固的条件来进行判定；而剪弯刚度针对的是底部空间充足，并且有多层的转换结构式的建筑；地震力与层间位移比等必须按照《抗震规范》第342条和《高规》435等相关规定实施，对大部分工程来说，设计者都可以用这种方法来计算刚度比，对设计者来说，这种软件的缺省方式是非常便利的。
3、而控制结构平面不规则性的一个必须指标，就是层间位移比。关于层间位移比的限值，在我国的在《建筑抗震设计规范》和《高规》中，都作出了明确而严格的规定。我们需要知道的是，在新规范中所规定的位移比限值是完全按刚性板而检测设作出的，检测设在结构模型中提前设定弹性板部分，那么我们必须在进行关于软件参数的设置时，选择“对所有楼层强制采用刚性楼板检测定”这一栏，才能准确计算出所需的位移比，之后，如果位移比满足要求，我们可以取消“对所有楼层强制采用刚性楼板检测定”这一选择，然后后续配筋的计算，可以按照弹性楼板的设定来进行。
4、在设计中另一个重要的参数，也就是剪重比。在新规范中，对剪重比作出严格规定，也是因为，如果在长时间的作用下，地震的影响系数反而会很快下降，在这种情况下得到的，关于水平地震作用下的结构效应应该会偏小。但对长周期的建筑结构来说，在地震的动态作用下，地面的加速度和位移比，反而对建筑结构的破坏会更严重，如果剪重比小于0.02的话，虽然结构刚度满足了水平位移的限制要求，即框架结构层间位移角≤1/550，却又无法满足结构整体稳定性所需要的要求，设计者应该在设计的过程中更多的考虑刚重比与剪重比的合理取值这些方面。

四、关于梁、柱轴压比计算，以及构件截面优化等相关设计

1、在三种情况下，软件会显示混凝土梁计算超筋：第一，如果梁的弯矩设计值M大于梁的极限承载弯矩Mu，软件会提示超筋；第二，在新规范中，明确对混凝土受压区的高度作出了明确限制：四级框架及非抗震框架：ξ≤ξb二、框架::ξ≤0.35( 计算时取AS ’=0.3 AS)；一级框架：ξ≤0.25( 计算时取AS ’=0.5 AS)。 如果ξ不满足上面所说的要求，软件程序同样会提示超筋；第三，在《抗震规范》中明确要求，对于梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率来说是2.5%，如果实际值超过这个数值，软件会显示超筋；第四，新规定中对混凝土梁斜截面的计算也作出了明确要求，如果不满足最小截面的条件，软件同样会提示超筋。如果软件显示这些超筋信息，设计者还可以运用下面这些方法做一些调整：一是想办法增加梁的截面，从而提高所用混凝土的强度等级。二是增加双筋梁的受压区的钢筋面积，如果受拉区的钢筋面积不改变，进而会使梁受压区的高度减小，因此ξ也会减小。
2、关于柱轴压比的计算：首先，我们知道柱轴压比越小，同时表示结构的延性越优越，相同的，如果柱轴压比率越大，也就证明结构的刚度越大，相同情况下如果结构的侧移越大的话，柱轴的抗震性也越差。但是关于柱轴压比的计算，在我国的《高规》和《抗震规范》中又有不一样的规定，比如在《抗震规范》第637条规定，计算轴压比的柱轴力设计值不但包括地震组合，同时也包括非地震组合，但是在《高规》第642条中却规定，计算轴压比的柱轴力设计值时，只需考虑在地震作用组合下的柱轴力。因此软件在计算所需的柱轴压比时，如果工程需要考虑地震作用的话，程序仅接受在地震作用组合下的关于柱轴力设计值的计算，另一种状况下，该工程如果不考虑关于地震作用的话，程序会自动启用另一种设计值计算的计算方法，即非地震作用组合下的柱轴力。因而设计者就可以发现，相对于同一个工程来说，计算地震力和不计算地震力这两种情况，得到的柱轴压比结果是会不一样。如果轴压比不能满足所需要求的话，一般情况下是可以增大柱截面，从而提高柱混凝土的强度等级系数，或者可以增加地震作用折减系数从而改善情况。 3、关于构件截面的优化设计：即使计算结构不超筋，但这并不能说明构件初始设置的截面和形状就是合理

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的，设计者还应该进行相应的构件优化设计，即使要合理设计截面的大小和形状，也需要在受力要求得到保证的情况下进行，才能并节省材料。我们需要注意的是，在我们进行截面优化设计时，应以保证整体结构合理性为前提，不能盲目减小构件截面尺寸，这样会使结构整体安全性降低，从而影响安全性。

五、设计时应该满足相关条文的要求

1、在运用相关软件进行计算时，要输入正确的数据，选用正确的计算方式，比如归并系数、制作方式、钢筋选金库等。

2、在施工图完成以前，要输入正确的相关参数，才能做出符合要求的施工图。

3、施工图完成之后，设计者还要认真检查各部分是否符合规定的要求，在相关规定中，这些是属于强制执行条文的，必须重视。
4、设计者不能盲目相信计算机，在得到结果之后，还应该进行审核。

六、结束语

建筑结构设计，不仅可以得到最合理的施工图，还可以最大化的节省用料，符合现代人节能环保的要求，因而，建筑结构设计计算步骤参数的确定就更加重要，只有严密的计算，合理的选用适应条件的计算方法，才能得到最优化的设计。本文通过对计算步骤参数的确定进行分析，找出最合适的确定参数的方法，才能为建筑施工提供最完整、详细的信息，从而贡献社会。
参考文献：
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[4] 钱江涛 亓树生 冯安波 《防范住宅设计施工通病的要点[A]》 《建设工程理论与实践(第二辑)[C]》 2005