結構設計論文
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結構設計論文范文第1篇
(1)能源站的主要熱力設備是內燃機、溴化鋰余熱機、直燃機。通過散熱設備完成冷卻系統的循環。散熱設備需要布置于室外，而室外地坪主要用于綠化，因此散熱設備只能放置于相鄰的樓宇C、D座屋面。C、D座高約50米，冷卻水管從地下負三層側墻穿出，通過C、D座豎井直通屋面小間，管路出小間后分配到各個散熱設備。管道豎井為框架結構，管道支撐點通過H型鋼梁簡支在豎井框架梁上，豎井總高約65m，管道支撐點分別設在0、5、9.2、13.2、17.2、21.2、25.2、29.2、33.2、37.2、41.2、45.2m等地方，單根鋼梁最大總荷載為36t。通過計算H型鋼梁的強度和穩定，截面定為HM550X300。(2)冷卻水管出了屋面小間，通過屋面管架輸送到各個散熱設備。管架之間的距離是由管道的最小支撐點距離所決定的。管架選用門型支架，管道支撐點直接設在支架梁上。門架兩柱基礎相連做成一個整體性、剛度較好的整體條形基礎，在柱頂用通長鋼梁連接，加強了管架上部結構的整體剛度。型鋼選用軋制H型鋼，因為軋制H型鋼質量向翼緣分布，在同等用鋼量的情況下，比工字鋼具有更大的抗彎模量。(3)管架宜采用1-2層的低層支架，主要原因為：①散熱設備回水靠重力自流，管路標高直接決定散熱設備的基礎設計高度，過高的管架會造成散熱設備的基礎加高，不僅增加基礎土建工程量，且加大了屋面荷載，勢必造成結構設計的浪費。②相同數量、相同管徑的管路，低層管架相對高層管架，受風荷載與地震荷載的影響小，按2層布置管架，與按5層布置管架傳到屋面板最大荷載對比如表1所示。
2屋面設備基礎
屋面散熱設備及管道總荷載達到約650t，屋面梁采用井字梁結構，梁間距3m，屋面板厚為200mm。考慮冷塔等散熱設備屬于帶轉動振動設備，為提高樓頂住戶的舒適度，設計時增加了散熱設備基礎的剛度和配重，采用條形基礎，若設備設計安裝標高大于條基高度，采用鋼筋混凝土短柱支撐設備地腳。
3結語
結構設計論文范文第2篇
單孔箱涵在數軸對稱荷載作用下，其內力計算方法主要有力矩分配法、轉角位移法和查表法三種[2]，由于查表法簡單直觀，并且便于程序化，因此本文采用查表法進行箱涵內力計算。用查表法計算箱涵內力的步驟如下：a.選取計算簡圖，采用重心軸線作為計算簡圖的尺寸；b.計算剛度比K；c.按箱涵計算內力表計算箱涵在各種單獨荷載作用下的桿端內力，箱涵內力計算表可參見有關手冊；d.將各種單獨荷載作用下的桿端內力進行疊加。根據以上步驟計算各種荷載作用下的桿端內力，將計算結果按照《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60—2004)第4.1.6條進行承載能力極限狀態效應組合，其結果如表1。表中跨中截面內力根據桿端內力計算結果由受力分析得到。
2強度及配筋計算
箱涵的各部分構件受彎矩、剪力和軸力三種內力作用，在進行配筋計算時根據不同部位所受上述三種內力的大小采用不同的公式進行配筋計算。根據受力分析，本文箱涵各構件按偏心受壓構件計算。偏心受壓構件計算方法參見《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62—2004)及參考文獻[2]。本文根據內力計算結果，分別對箱涵各構件跨中及端點進行強度及配筋計算，經計算箱涵頂板、底板和側壁受力鋼筋采用16@150均可滿足要求，其余鋼筋按構造配置即可。
3基底應力計算
地基反力的分布與箱涵的跨徑及地基等條件有關，本涵洞尺寸較小，為簡化計算，假定地基反力按均勻分布。式中，N為短期效應組合在基底產生的豎向力，M為作用短期效應組合產生的水平力和豎向力對基底重心軸的彎距，W為基礎底面偏心方向面積抵抗矩，A為1m箱帶基底面積。由計算結果可知箱涵的地基承載力滿足要求。
4排水設計
結構設計論文范文第3篇
工程中結構基礎的投資約占結構整體造價的30％左右，而且基礎屬于隱蔽工程，一旦施工結束后將進行掩埋，在設計階段如若考慮不周將會給整體結構留下很大的隱患，使用階段進行修復或改造很困難，會增加很大的費用和成本?，F以應用較為普遍的樁基為例，樁基礎的設計主要優化環節在于樁型和樁長的選擇上：1.現階段常用樁型主要有：人工挖孔灌注樁、預制樁、沉管灌注樁和鉆孔灌注樁等，設計人員設計時要綜合考慮荷載、土層、環境及工期等因素，任何一個環節除了問題都將導致后期成本較大變動。2.樁長的選擇除了考慮樁自身的承載力外，設計初期就應從概念設計的角度上把握后期使用效果，樁基礎要能起到減小差異變形、降低承臺內力和上部結構次內力，提高建筑物使用壽命的作用，如目前中高層建筑由于設計有電梯，多數采用框架-核心筒結構，針對此種結構采用變剛度調平原則，不同部位采用不同樁長、不同樁距布置，即將樁相對集中布置于核心筒和柱下，對于框架區應適當弱化，最終能節省投資約30％左右。在樁長選擇上概念設計也非常重要。
二、設計軟件缺陷修正與參數選取
目前設計院結構設計軟件以PKPM為主，由于軟件的使用，導致多數設計人員的基本設計理論知識淡化，過度依賴于軟件設計，而對軟件設計的基本原理關注較少，所設計圖紙中多以軟件結果為主，很少進行較為深入的修正。
1.軟件固有的不足與缺陷
在繪制施工圖時，多數設計人員會直接把梁端下部鋼筋全部錨固于節點處或全部貫通節點，沒有進行必要的截斷修正處理，這種做法一會導致結構的配筋量增多費用加大，二會使結構在地震時處于危險的狀態，主要是因為在結構設計時要用“強柱弱梁”的理念來引導設計，規范也有相關規定，但是在設計時，軟件的處理方式卻跟我們想要的結果有一定的差異，設計軟件會選取柱中心點的彎矩作為梁端彎矩的計算值，而實際梁端彎矩為柱內側彎矩值，軟件選擇裂縫控制配筋會對計算值進行一次放大，軟件系統自動配筋時又會對計算值進行一次放大(1.1倍)，根據《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)11.4.1-11.4.5條規定柱端彎矩設計值為梁端彎矩乘大于1的倍數，而此處的梁端彎矩為計算值，并非實際的配筋值，軟件給出的結果是梁端部的配筋偏大，這樣就導致了實際配筋時無法達到“強柱弱梁”的設計效果，抗震結構早就引入了“強柱弱梁”的延性理念，但是實際效果卻差強人意，如汶川地震框架結構破壞，該破壞模式很大一部分原因就是設計缺陷——梁端部配筋上沒有處理好。設計人員應該利用自己的專業理論知識去彌補軟件的不足和缺陷。
2.計算參數的選取
PKPM結構分析需補充的SATWE參數有10項：總信息、風荷載信息、地震信息、活荷載信息、調整信息、設計信息、配筋信息、荷載組合、地下室信息和砌體結構，每一項都對應一些參數的設置，這些參數都會在一定程度上影響結構的造價和安全儲備，設計時應該綜合在安全儲備和經濟性上做一些對比分析，才能取得較好的綜合效益。結構截面配筋圖繪制前也有參數設置，這些參數的選取對結構造價也不可忽略，如：樓層梁、柱歸并系數等。
三、結語
結構設計論文范文第4篇
關鍵詞：輕型門式剛架結構設計計算
輕型門式剛架房屋結構在我國的應用大約始于20世紀80年代初期。近十多年來得到迅速的發展，目前國內每年有上千萬平方米的輕鋼建筑工程，主要用于輕型的廠房、倉庫、體育館、展覽廳及活動房屋、加層建筑等。
單層輕型門式剛架結構是指以輕型焊接H形鋼（等截面或變截面）、熱軋H形鋼（等截面）或冷彎薄壁型鋼等構成的實腹式門式剛架或格構式門式剛架作為主要承重骨架，用冷彎薄壁型鋼（槽形、Z形等）做檁條、墻梁；以壓型金屬板（壓型鋼板、壓型鋁板）做屋面、墻面；采用聚苯乙烯泡沫塑料、硬質聚氨酯泡沫塑料、巖棉、礦棉、玻璃棉等作為保溫隔熱材料并適當設置支撐的一種輕型房屋結構體系。
在目前的工程實踐中，門式剛架的梁、柱多采用焊接H形變截面構件，單跨剛架的梁柱節點采用剛接，多跨者大多剛接和鉸接并用；柱腳可與基礎剛接或鉸接；圍護結構多采用壓型鋼板；保溫隔熱材料多采用玻璃棉。
1單層輕型門式剛架結構的特點和設計中的注意事項
1.1單層輕型門式剛架結構相對于鋼筋混凝土結構具有以下特點：
(1)質量輕
圍護結構采用壓型金屬板、玻璃棉及冷彎薄壁型鋼等材料組成，屋面、墻面的質量都很輕。根據國內工程實例統計，單層輕型門式剛架房屋承重結構的用鋼量一般為10~30kg/m2，在相同跨度和荷載情況下自重僅約為鋼筋混凝土結構的1/20~1/30。由于結構質量輕，相應地基礎可以做得較小，地基處理費用也較低。同時在相同地震烈度下結構的地震反應小。但當風荷載較大或房屋較高時，風荷載可能成為單層輕型門式剛架結構的控制荷載。
(2)工業化程度高，施工周期短
門式剛架結構的主要構件和配件多為工廠制作，質量易于保證，工地安裝方便；除基礎施工外，基本沒有濕作業；構件之間的連接多采用高強度螺栓連接，安裝迅速。
(3)綜合經濟效益高
門式剛架結構通常采用計算機輔助設計，設計周期短；原材料種類單一；構件采用先進自動化設備制造；運輸方便等。所以門式剛架結構的工程周期短，資金回報快，投資效益相對較高。
(4)柱網布置比較靈活
傳統鋼筋混凝土結構形式由于受屋面板、墻板尺寸的限制，柱距多為6米，當采用12米柱距時，需設置托架及墻架柱。而門式剛架結構的圍護體系采用金屬壓型板，所以柱網布置不受模數限制，柱距大小主要根據使用要求和用鋼量最省的原則來確定。
1.2設計中的注意事項
(1)由于門式剛架結構構件的抗彎剛度、抗扭剛度較小，結構的整體剛度較弱，因此設計時應考慮運輸和安裝過程中要采取的必要措施，防止構件發生彎曲和扭轉變形。
(2)要重視支撐體系和隅撐的布置，重視屋面板、墻面板與構件的連接構造，使其能參與結構的整體工作。
(3)組成構件的桿件較薄，設計中應考慮對制作、安裝、運輸的要求。
(4)設計中應充分考慮銹蝕對結構構件截面削弱的影響。
(5)門式剛架的梁柱多采用變截面桿件，梁柱腹板在設計時考慮利用屈曲后的強度，所以塑性設計不再適用。
(6)設計中對輕型化帶來的后果必須注意和正確處理，比如風力可使輕型屋面的荷載反向等。
2結構形式和結構布置
2.1結構形式
門式剛架的結構形式按跨度可分為單跨、雙跨和多跨，按屋面坡脊數可分為單脊單坡、單脊雙坡、多脊多坡。屋面坡度宜取1/20~1/8。單脊雙坡多跨剛架，用于無橋式吊車的房屋時，當剛架柱不是特別高且風荷載也不是很大時，依據“材料集中使用的原則”，中柱宜采用兩端鉸接的搖擺柱方案。門式剛架的柱腳多按鉸接設計，當用于工業廠房且有橋式吊車時，宜將柱腳設計成剛接。門式剛架上可設置起重量不大于3t的懸掛吊車和起重量不大于20t的輕、中級工作制的單梁或雙梁橋式吊車。
2.2結構布置
2.2.1剛架的建筑尺寸和布置。
門式剛架的跨度宜為9~36m，當柱寬度不等時，其外側應對齊。高度應根據使用要求的室內凈高確定，宜取4.5~9m。門式剛架的合理間距應綜合考慮剛架跨度、荷載條件及使用要求等因素，一般宜取6m、7.5m、9m?？v向溫度區段小于300m，橫向溫度區段小于150m（當有計算依據時，溫度區段可適當放大）。
2.2.2檁條和墻梁的布置
檁條間距的確定應綜合考慮天窗、通風屋脊、采光帶、屋面材料、檁條規格等因素按計算確定，一般應等間距布置，但在屋脊處應沿屋脊兩側各布置一道，在天溝附近布置一道。側墻墻梁的布置應考慮門窗、挑檐、雨蓬等構件的設置和圍護材料的要求確定。
2.2.3支撐和剛性系桿的布置
(1)在每個溫度區段或分期建設的區段中，應分別設置能獨立構成空間穩定結構的支撐體系。
(2)在設置柱間支撐的開間，應同時設置屋蓋橫向支撐，以構成幾何不變體系。
(3)端部支撐宜設在溫度區段端部的第一或第二個開間。柱間支撐的間距應根據房屋縱向受力情況及安裝條件確定，一般取30~45m，有吊車時不宜大于60m。
(4)當房屋高度較大時，柱間支撐應分層設置；當房屋寬度大于60m時，內柱列宜適當設置支撐。
(5)當端部支撐設在端部第二個開間時，在第一個開間的相應位置應設置剛性系桿。
(6)在剛架的轉折處（邊柱柱頂、屋脊及多跨剛架的中柱柱頂）應沿房屋全長設置剛性系桿。
(7)由支撐斜桿等組成的水平桁架，其直腹桿宜按剛性系桿考慮。
(8)剛性系桿可由檁條兼做，此時檁條應滿足壓彎構件的承載力和剛度要求，當不滿足時可在剛架斜梁間設置鋼管、H型鋼或其他截面形式的桿件。
(9)當房屋內設有不小于5t的吊車時，柱間支撐宜用型鋼；當房屋中不允許設置柱間支撐時，應設置縱向剛架。
3剛架設計
3.1荷載及荷載組合
3.1.1永久荷載
永久荷載包括結構構件的自重和懸掛在結構上的非結構構件的重力荷載，如屋面、檁條、支撐、吊頂、墻面構件和剛架自重等。
3.1.2可變荷載
可變荷載包括屋面活荷載（設計屋面板和檁條時應考慮施工和檢修集中荷載，其標準值為1KN）、屋面雪荷載和積灰荷載、吊車荷載、地震作用、風荷載等。
3.1.3荷載組合
荷載組合一般應遵從《建筑結構荷載設計規范》GB50009-2002的規定，針對門式剛架的特點，《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程》CECS102:98給出下列組合原則：
(1)屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮，應取兩者中較大值。
(2)積灰荷載應與雪荷載或屋面均布活荷載中的較大值同時考慮。
(3)施工或檢修集中荷載不與屋面材料或檁條自重以外的其他荷載同時考慮。
(4)多臺吊車的組合應符合《建筑結構荷載設計規范》的規定。
(5)當需要考慮地震作用時，風荷載不與地震作用同時考慮。
3.2剛架內力和側移計算
3.2.1內力計算
對于變截面門式剛架，應采用彈性分析方法確定各種內力，只有當剛架的梁柱全部為等截面時才允許采用塑性分析方法。變截面門式剛架的內力通常采用桿系單元的有限元法（直接剛度法）編制程序上機計算。地震作用的效應可采用底部剪力法分析確定。
根據不同荷載組合下的內力分析結果，找出控制截面的內力組合，控制截面的位置一般在柱底、柱頂、柱牛腿連接處及梁端、梁跨中等截面?？刂平孛娴膬攘M合主要有：
(1)最大軸壓力Nmax和同時出現的M及V的較大值。
(2)最大彎矩Mmax和同時出現的N及V的較大值。
(3)最小軸壓力Nmin和相應的M及V，出現在永久荷載和風荷載共同作用下，當柱腳鉸接時M=0。
3.2.2側移計算
變截面門式剛架的柱頂側移應采用彈性分析方法確定，計算時荷載取標準值，不考慮荷載分項系數。如果最后驗算時剛架的側移剛度不滿足要求，需采用下列措施之一進行調整：放大柱或（和）梁的截面尺寸，改鉸接柱腳為剛接柱腳；把多跨框架中的個別搖擺柱改為上端和梁剛接。
3.3剛架柱和梁的設計
(1)梁柱板件的寬厚比限值和腹板屈曲后的強度利用。（主要包括梁柱板件的寬厚比限值驗算、腹板屈曲后強度利用驗算、腹板的有效寬度驗算等內容）
(2)剛架梁柱構件的強度驗算。
(3)梁腹板加勁肋的配置。（梁腹板應在中柱連接處、較大固定集中荷載作用處和翼緣轉折處設置橫向加勁肋）
(4)變截面柱在剛架平面內的計算長度確定。
(5)變截面柱在剛架平面內的整體穩定計算。
(6)變截面柱在剛架平面外的整體穩定計算。
(7)斜梁和隅撐的強度和穩定性計算。
(8)節點設計。（包括斜梁與柱的連接及斜梁拼接、柱腳設計、牛腿設計、搖擺柱與斜梁的連接構造等內容）
4輔屬結構構件設計
4.1壓型鋼板設計
(1)壓型鋼板材料的選擇可根據建筑功能、使用條件、使用年限和結構形式等因素考慮，鋼板基板的材料有Q215鋼和Q235鋼，工程中多用Q235-A鋼。
(2)壓型鋼板的截面形式較多，根據波高的不同，一般分為低波板、中波板和高波板。波高越高，截面的抗彎剛度就越大，承受的荷載也就越大。
(3)壓型鋼板的強度和撓度可取單槽口的有效截面按受彎構件計算。計算內容包括壓型鋼板腹板的剪應力計算、支座處腹板的局部受壓承載力計算、撓度限值驗算等。
(4)壓型鋼板尚應滿足其他相關構造規定。
4.2檁條設計
(1)檁條的截面形式可分為實腹式和格構式兩種。當檁條跨度不大于9m時，應優先選用實腹式檁條。
(2)檁條屬于雙向受彎構件，在進行內力分析時應沿截面兩個形心主軸方向計算彎矩。
(3)檁條應進行強度計算、整體穩定計算、變形計算。
(4)檁條尚應滿足其他相關構造規定。
4.3墻梁、支撐設計
(1)墻梁一般采用冷彎卷邊槽鋼，有時也可采用卷邊Z形鋼。
(2)墻梁在其自重、墻體材料和水平風荷載作用下，也是雙向受彎構件。
(3)墻梁應盡量等間距設置，在墻面的上沿、下沿及窗框的上沿、下沿處應設置一道墻梁。為減少豎向荷載作用下墻梁的豎向撓度，可在墻梁上設置拉條，并在最上層墻梁處設斜拉條將拉力傳至剛架柱。
(4)墻梁可根據柱距的大小做成跨越一個柱距的簡支梁或兩個柱距的連續梁。
(5)門式剛架結構中的交叉支撐和柔性系桿可按拉桿設計，非交叉支撐中的受壓桿件及剛性系桿按壓桿設計。
(6)剛架斜梁上橫向水平支撐的內力，根據縱向風荷載按支承于柱頂的水平桁架計算，并計入支撐對斜梁起減少計算長度作用而承受的力，對于交叉支撐可不計入壓桿的受力。
(7)剛架柱間支撐的內力，應根據該柱列所受縱向風荷載按支承于柱腳的豎向懸臂桁架計算，并計入支撐對柱起減少計算長度而應承受的力，對于交叉支撐可不計壓桿的受力。當同一柱列設有多道柱間支撐時，縱向力在支撐間可平均分配。
5小結
綜上所述，輕型門式剛架結構設計應遵守以下原則：
(1)保證結構的整體性。門式剛架屬于平面結構，它們在縱向構件、支撐和圍護結構的聯系下形成空間的穩定體系，結構只有組成空間穩定整體，才能承擔各種荷載和其他外在效應。
結構設計論文范文第5篇
工程項目的建設，施工過程中為了節約建材或者抱有僥幸心理的建設單位常常會忽視抗震烈度設計要求。比方說，在某些抗震烈度要求為7的地區，普通的氣體結構建筑從地下室開始算的話第一層可以設為車庫，地面以上的部分為5層為居住房，當上部居住建筑的承重墻與地下室的承重墻不在一條直線上的時候，并且地面的居住建筑可以看作是沒有基礎。集中荷載作用在地下室的稱重墻上，荷載不能有效的傳遞給基礎。還有一個例子,某7層氣體結構商品樓,一樓因為要保證商業門面的整體性以及流動性，是不設縱向承重墻的，這樣就使得一層建筑只有水平承重墻，這樣的結構抗震效果顯然會比較低下。上面的兩個例子在層數以及高度上都滿足了設計規范的要求，但是沒有能夠聯系到實際的結構特性，在建筑的選型方面就出現了較大的失誤，因此最終的產品抗震性能很差。建筑物抗震設計主要由概念設計、構造設計和結構計算三個方面的設計。地震是無法預測的，出現之后往往會具有較大的破壞性，而抗爭計算只能算作是保證建筑物抗震性能做有效的方式。
2使用PKPM軟件在設計準確性中應注意的問題
2.1結構平面輔助設計軟件PMCAD的應用1)交互式結構模型的建立。結構模型中的全部數據都可以參數的形式輸入到軟件中，并且還可以在三維模式中顯示其構件的尺寸以及構件所承受的荷載。在輸入過程中一定要保證每一項數據的正確性，滿足結構力學、材料力學的模型，確保數據的合理性。值得重視的是:不同的作用荷載以及材料的尺寸應設置在不同的層面，荷載偏心的形式應當尤為注意要在軟件上顯示，重視在偏心距出現后對于承重墻以及圈梁等梁式結構連續性的影響。在操作過程中，若是已經出現了兩個以上的層面，此時在對某一層面的編輯過程中就要注意禁止對任何一個層面進行整體上的移動，因為所有的偏心設置坐標都是以原點為基礎，某一層面的移動會是圖紙上反映的層面出現整體偏差。在軟件上進行建筑結構的組裝時必須是要按照自下而上的順序進行。填充墻在輸的過程中要注意只能按照梁的輸入形式進行，并且該填充墻的輸入只能以梁上荷載形式來進行。并且輸入的數據必須是標準值。2)PK文件的生成。就氣體結構而言,需要由梁的數據輸入之后形成墻梁的連續PK數據文件,氣體結構墻體在沒有進行抗震驗算時梁上是不需要輸入荷載的。而底框磚房與氣體結構存在很大的差異，不能利用框架梁生成連梁的PK數據文件,不然框架上荷載的生成過程中會出現遺漏的問題。此時軟件中出現的pk數據文件還需要在一定的程度上盡心操作，并經調整系數換算，不然文件打開后會使得梁上荷載會與標準值出現較大的偏差，導致在結構配筋的過程中出現支座鋼筋偏大而跨中鋼筋偏小的問題。
2.2平面框排架計算及繪圖軟件PK的應用1)框架繪圖。在計算的過程中往往會出現結果表明梁柱屬于超筋，在這個時候可以選擇繪圖，但是要注意在這樣的數據下做出的圖紙是不正確的，此時圖紙顯示的配筋可能與計算的結果存在較大的差異，原本的超筋在此時說不定就是適筋甚至少筋。此時文件數據都需要做出相應的調整才能繪出正確的圖紙。2)柱的軸心壓力荷載是輸入柱的信息時一個十分重要的部分，PK軟件是以柱的最大配筋率來確定柱是否超筋，因此軟件顯示的數據并不能確保所選柱的截面一定就是適合的。
2.3獨立基礎及條形基礎設計軟件JCCAD的應用在利用軟件進行地基計算的過程中，相關的設計工作者不能忽視兩個方面的問題:1)基礎的反作用力分布和基礎徐變的改善方式；2)基礎以上結構剛度的確保問題。有關的建筑法規以及建筑章程明確指出，基礎反作用理想化為直線分布時，計算的過程中應當乘以一定的調整系數。若將地基看作是彈性介質并理想化為彈性模型時，此時上部結構的剛度就是計算過程中應當首要考慮的因素。1)對于氣體結構:磚混荷載是經過PMCAD按照設計規范計算出來的荷載值為主要依據。2)對于框架結構:一般以PK荷載為基礎,并與經TAT、SATWE計算后的組合荷載作為分析依據進行確定。
3結語
