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節(jié)材與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

發(fā)布時間:2022-06-08 19:20:57
發(fā)布者:華優(yōu)建筑

  一些結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計時,自覺或不自覺的認為,基礎(chǔ)越大、柱子越粗、剪力墻越厚、結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋越多,結(jié)構(gòu)就越安全。其實這是一種不正確的認識和做法。


  當主樓和裙樓高低層間連為一體,加大裙房基礎(chǔ)的尺寸,會使裙房的沉降減小,從而加大了高低層間的沉降差,導致結(jié)構(gòu)不安全。


  梁越大,越不易保證“強柱弱梁”設(shè)計原則的實現(xiàn),形成柱鉸體制,導致地震時柱先于梁破壞,使結(jié)構(gòu)倒塌,這也是四川汶川大地震時,框架結(jié)構(gòu)倒塌的主要設(shè)計原因。


  樓板越厚,樓蓋自重越大,使梁、柱、剪力墻和基礎(chǔ)的安全度下降。


  柱、剪力墻適當增大截面,對提高結(jié)構(gòu)安全度可能是有利的,但也應(yīng)該看它們的位置,柱、剪力墻布置的位置有時比加大斷面更重要、更有效率。次要位置的柱、剪力墻加大截面,帶來的結(jié)果往往是使結(jié)構(gòu)剛度的分布更不合理并增加了結(jié)構(gòu)自重,對提高結(jié)構(gòu)安全度意義不大或降低了結(jié)構(gòu)安全度。


  從結(jié)構(gòu)抗震角度考慮,材料用量越多,結(jié)構(gòu)自重越大,地震作用也越大,如果增加的材料沒有用到必要的地方,那么將導致結(jié)構(gòu)抗震性能的降低。


  合理的選用結(jié)構(gòu)材料是必須的,更重要的另一方面就是經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)形式,以充分發(fā)揮材料的性能與強度潛力,達到用最小用料發(fā)揮最大效能的目的。以下為四條材盡其用的規(guī)律:軸向受力優(yōu)于橫向受彎,軸向受拉優(yōu)于軸向受壓;立體結(jié)構(gòu)優(yōu)于平面結(jié)構(gòu);多向受力(空間結(jié)構(gòu))優(yōu)于單向受力(平面結(jié)構(gòu)與立體結(jié)構(gòu));組合結(jié)構(gòu)優(yōu)于單一結(jié)構(gòu)。


  從延性設(shè)計角度講,如果設(shè)計者不理解規(guī)范的意圖,通過盲目加大材料用量來解決安全問題,以為結(jié)構(gòu)更安全了,實際上起了反作用,使結(jié)構(gòu)變得更不安全了。例如適筋梁超配筋變成超筋梁,使梁失去了應(yīng)有的延性;框架梁端超配筋,破壞強柱弱梁的延性構(gòu)造,地震時容易造成結(jié)構(gòu)倒塌;連梁超配筋,地震時連梁的耗能能力下降,造成墻肢先壞,可能引起結(jié)構(gòu)倒塌;柱子超配筋,可能使大偏壓構(gòu)件變成小偏壓構(gòu)件,柱子喪失延性,在中震時可能提前破壞,使結(jié)構(gòu)倒塌;節(jié)點配筋過多過密,使得節(jié)點澆筑質(zhì)量不良,地震時節(jié)點先破壞,造成結(jié)構(gòu)倒塌。


  因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計正確的思路和方法是,結(jié)構(gòu)材料要用到必要的位置,發(fā)揮材料更高的效率,用量要合適。不加分析判斷,不論構(gòu)件的性質(zhì)和位置,片面增大材料用量。不能保證一定就提高了結(jié)構(gòu)安全度。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,僅靠增大材料用量來保證或提高結(jié)構(gòu)安全的做法,不是一個好的結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該考慮和采取的。結(jié)構(gòu)概念不清的工程師,在結(jié)構(gòu)計算完成、繪圖時,往往會采取再人為的加大一下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面、增大一下配筋量的方法.,來使自己放心、保證結(jié)構(gòu)安全。此時應(yīng)注意,并非增大了材料用量,結(jié)構(gòu)就一定更安全。

結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)認識到節(jié)約投資是設(shè)計的義務(wù)。從某種意義上也可以這樣說,節(jié)材就是結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化.