发布时间：2023-03-02 15:05:09
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的房屋钢结构设计论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：钢结构，住宅，发展
国务院文件明确提出:发展钢结构住宅,扩大钢结构住宅的市场占有率,将会加速住宅产业化过程,对我国建筑、冶金及相关产业的发展具有重大意义。为推动我国钢结构住宅的快速发展，满足人民群众对钢结构住房的需求,推进住宅产业现代化,中国钢结构协会住宅钢结构分会成立,并陆续召开了多次住宅钢结构研讨会,各地投入大量人力探索我国钢结构住宅的发展途径,并试验性的建造了钢结构住宅。新型的钢结构住宅逐渐展现在人们面前。就我们国家的情况，钢结构住宅必将有一个快速发展。
1.钢结构的特点
钢结构的特点与钢材的特点相联系，那就是强度高,因此,钢结构自重轻,承载力高，钢材的塑性和韧性好,因而钢结构对动荷载的适应性强,使钢结构住宅具有大空间和布置灵活的特点。钢结构和传统的混凝土结构相比较钢材的强度为235N/mm2(A3),是混凝土强度的11倍;钢材材质均匀,而混凝土的材质不均匀;尤其是混凝土的抗拉强度非常低,所以普通混凝土适筋梁的承载力设计阶段均为带裂缝工作阶段;钢材的容重为7850kg/m3,是混凝土容重的3.28倍;钢材的弹性模量为206×103N/mm2,而混凝土,比如C30的混凝土变形模量为29.5×103N/mm2。因此,钢结构住宅自重比传统住宅结构要轻30%,构件小,便于工业化制作、运输、安装和现场装配,大大降低了基础施工的强度,施工场地也大为缩小,工期相对比传统住宅缩短约40%左右,开发商更容易降低市场风险。从建造市场、客户终端市场和外围市场来看,都利于钢结构住宅的未来发展。
2.钢结构的设计原理
住宅建筑中的钢结构一般指的是轻钢结构,大致可分为两类,即:以冷弯薄壁型钢为承重构件的轻钢龙骨建筑体系和以轻型钢梁、钢柱为承重体系的轻钢框架建筑体系。如:取代格构式截面的H型钢和用于楼盖层中可代替模板和抗拉钢筋作用的亚型钢板的应用;结合跨度、高度和结构形式,选用网架、悬索、预应力钢结构的应用;组合梁的应用,混凝土板和钢梁在构造上形成整体,共同抗弯,充分发挥混凝土板的受压和钢梁的受拉作用;钢管混凝土柱,受纵向压力作用时,钢管的应力状态为异号应力场(纵向、径向受压,环向受拉),纵向应力比单向受力时屈服强度低,塑性好;混凝土处于三向受压状态,承载力比单向受压棱柱体强度高,且极限变形大大增加,塑性提高,同时由于钢管的约束又大大提高了混凝土的承载力。相对于其它材料结构,钢结构的实际受力状态符合力学计算的假设状态,计算结果可靠,使用更安全,而且抗震性能好。
3.钢结构在我国的应用
钢结构在我国的应用最早见于上世纪九十年代初，1994年11月建于上海北蔡的8层钢结构住宅,采用的就是冷弯成型矩形钢管砼和U形冷弯薄壁组合梁组成框架,外墙采用稻草板。建造该试验住宅的上海现代房地产公司,1999年还在新疆和上海分别建造了8层和5层钢结构住宅,并试用错列桁架体系的结构形式,使小开间取得了大开间的效果,引起了各界的重视。免费论文。期间较为引人注目的有长沙远大公司,他们在1999年建成了8层H型钢框架、压型钢板组合结构、配合整体浴室、中央空调等先进设备的集成住宅,全部工期为3个月结构,2个月装修,充分体现了预制、集成、装配的特色,展现了钢结构住宅的良好前景。
20世纪80年代中期,随着我国改革开放的深入,工业化的轻钢别墅也进入我国,先后从日本引进几百栋轻钢结构低层别墅。之后几年又从澳洲、加拿大引进了轻钢龙骨住宅体系构件在国内组装。免费论文。随着国家《建设领域推广应用新技术管理规定》和《钢结构住宅建筑产业化技术导则》的出台,鼓励新技术、新体系的应用, 在理论上疏通了对钢结构住宅的发展限制。相关规范和标准的出台,为钢结构住宅在我国的发展奠定了基础。现在中国的钢产量已跃居世界第一位,钢结构在住宅中的应用必将有一个大的发展。
4.钢结构住宅在我国快速发展应解决的问题
钢结构住宅的快速发展，抛弃了原来难以逆转的混凝土,采用可重复利用的建材,减少了对自然的破坏，而且施工场地小,对环境的破坏也少，如果大规模采用钢结构,将很大程度上减少灰尘污染，符合可持续发展战略。但是,我们也要看到到当前存在着几个制约我国钢结构住宅发展的问题。一是价格高的问题。我国的钢产量虽有较大提高,但人均产量仍然较少,钢材在我国国民经济中仍属较贵重材料,相比较而言,混凝土价格要比钢材价格低。二是设计力量薄弱。设计中采用钢结构时,应注意结构的功能要求是否属于钢结构的合理应用范围。较高的承载力使钢结构设计时,要考虑以不适合继续承载的巨大变形为结构设计的极限状态准则。钢结构存在着许多节点,每个垫板、螺丝、焊缝都需要精确计算,各专业必须一次到位。因此,钢结构的设计比混凝土结构设计要复杂,钢结构的图纸量也远多于钢筋混凝土结构。三是钢结构生产体系还未形成,市场比较混乱，只有进行大规模生产,才能体现出钢结构的优越性。免费论文。同时,钢结构住宅采用的复合材料在国内还没有大规模生产,复合材料的选择余地很小。此外,目前进入国内的钢结构生产商很多,产品的标准、价格和质量都不统一,而国家尚没有统一的标准来制约,使得开发商、设计师还很茫然。四是钢结构的使用年限。砖石混凝土号称永不损坏,钢结构不行,一般使用寿命只有50年。一想到自己要买的房子不能住一辈子,这会阻止一部分客户的购买欲望。其实,砖石结构房屋的使用也很少超过50年,而且,随着保险业的发展,房屋寿命问题应该很容易解决。
5.结束语 钢结构住宅与钢筋混泥土等住宅相比具有抗震、环保等诸多优点，是世界各国倡导，我们国家提倡和人们所迫切需要的，这些年经过实际应用也得到了人们的认同，随着现代科学技术的高速发展以及人们对住宅的功能齐全、使用方便、居住舒适、安全节能、有益健康等方面的要求,钢结构住宅在我国必将有一个飞跃式的发展。
参考文献：
[1]建筑科学.
[2]建筑材料研究.
[3]探索.
关键词：方钢管混凝土柱；多层轻钢结构；优点；结构设计；技术难点
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
Abstract: this paper expounds the concrete filled square steel tubes structure system in light of the application of the steel structure housing situation and advantages, introduces the structure of the concrete-filled steel tube column party design analysis method and its future research prospect， and provides light steel structure housing or related design work for the staff technology reference.
Key words: square steel tube concrete column; Multi-layer light steel structure; Advantages; Structure design; Technical difficulties
0 概况
随着人类对住宅要求越来越高，建筑房屋的绝热、抗震及抗压性能越来越理想。这一切都源于人类对房屋质量的舒适感与安全感的追求，钢—混凝土组合的建筑结构就是人类追求建筑房屋舒适与安全的产物。钢—混凝土结构早在19世纪就已开始被人类所注意，并对其展开一系列的研究开发，其综合了钢材的韧性与混凝土材料的较好的抗压性能，更好地发挥了建筑材料的材质特点，而避免各自的缺点。
由于环保意识的不断加强及材料短缺越来越严重，国外很多国家如澳大利亚、日本、美国等，都在在积极研发和设计更多钢管混凝土结构的应用。而我国在近几年内也开始研究开发、设计与制造、施工安装轻钢结构，也取得了很大的成就，如首都博物馆新馆的设计与施工[1]。
1 方钢管混凝土柱结构体系的优点
1.1节约钢材，降低造价
一般情况下，由于方钢管混凝土加入钢结构，降低了建筑物的自重，相当于混凝土结构的一半，而基础荷载相对变小，经济效益明显提高，己成为公认的节材、经济、施工简捷的结构形式。
1.2抗震性能好
由于钢管的材料的存在，提高了整体结构的强度、塑性和韧性，因此在同样的震动条件下，其能更好地克服因超载而发生断裂现象，更好地适应动力荷载的压力，其良好的延展性在抗震性能方面表现得无可挑剔。
1.3防锈蚀和抗火性能优于钢柱
方钢管混凝土柱只是外表面需涂防锈漆，而钢柱全周边皆需防锈蚀，显然，可以大大节省防锈漆。且方钢管混凝土由于其管内设置有混凝土结构，可以吸收大量热量，因而耐火时间比钢柱更长。所用的防火涂料比钢柱更少，造价也比钢柱更低，性价比更高。
1.4抗扭、抗剪性能优越
方钢管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，强度高。建筑物的一些边柱和角柱，在地震作用下，将同时承受轴心压力、弯矩、扭矩和剪力作用。对于方钢管混凝土柱来说，在复杂应力作用下的承载力很高，并且其塑性和延性更好，安全而可靠[2]。
2 方钢管混凝土柱的结构设计
2.1主要计算依据
方钢管混凝土柱的机构设计过程应依据建筑设计单位提供的建筑设计方案、并参考有关的国家建筑设计规程、规范，如《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）等等[3]。
2.2轴向受力构件计算
2.2.1轴心受压构件的强度计算
根据钢管和混凝同工作的机制，参照我国建筑结构设计统一标准的规定，轴心受压构件的强度承载力设值的计算公式为：
Nu=α(fAs+fcAc)
上式中α是与钢管对混凝土的约束效应和混凝土徐变对承载力影响等因素有关的系数，前者对混凝土的强度有所提高，后者则相反。考虑到α的影响因素比较复杂，对轴心受压构件的强度承载力的提高有限，对于管壁较薄的构件更是如此，为方便使用，取α=1，即得到方钢管混凝土轴心受压构件的强度计算公式：
N≤Nu u= fAs+fcAc
2.2.2轴心受压构件的稳定计算
根据试验资料，方钢管混凝土轴心受压构件受力较接近于钢构件，因此采用钢结构类似的计算公式：
公式中的轴心受压稳定系数也近似地采用现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的b曲线：
构件的长细比则按考虑钢管和管内混凝同工作后的影响
2.2.3轴心受拉构件的强度计算
由于混凝土的抗拉强度相对于钢管较小，在计算方钢管混凝土轴心受拉构件时可不计入混凝土的作用，只考虑方钢管抵抗所有拉力，由极限状态即可得到方钢竹混凝土的抗拉承载力计算公式：
N≤Asf
2.3弯、拉弯构件计算
其中包括a、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的强度计算；b、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的稳定计算；c、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土拉弯曲构件计算；d、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的强度计算；e、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的稳定计算。但由于论文章节的安排，在本文就不详细介绍。
2.4节点连接设计
梁-柱连接的性能是影响结构整体性能的关键，合理的连接节点应该有足够的强度和适当的刚度，即满足“强节点、弱杆件”原则。方钢管混凝土柱与H型钢梁的连接，按照连接处相对转动约束作用的大小，可以分为：柔性连接、半刚性连接和刚性连接三种。其中半刚性连接可减少施工现场的焊接工程量，且节点外观简捷、传力明确，钢柱制作与混凝土的浇筑质量不受影响，柱两侧梁高不等构造容易处理，避免了内隔板与外环板由于焊接残余应力影响，而在地震力的反复作用下节点处钢材易发生分层或脆性破坏的缺点。
3方钢管混凝土柱结构设计的研究方向
虽然钢管混凝土住宅具有较多的优势，但在实际中的应用时，还存在一些善待解决的难题。
3.1结构理论研究需进一步完善
对方钢管混凝土构件来说，目前对构件动力性能的研究还是基于试验结果，缺乏理论分析方法，不利于深入全面研究其动力特性，同时不利于对实用抗震设计方法的研究。
3.2设计理论需要进一步完善
目前国内的建筑规程虽然对圆钢管混凝土构件和方钢管混凝土构建的设计做了有关说明，但有些依据还不能非常准确地描述方钢管混凝土柱体构件的性能，相差误差还比较大，设计过程仅仅对混凝土和钢管部分进行简单的叠加，这样降低了该结构的优势。而采用研究理论进行计算时，公式却显得过于烦琐，还需要结合实际的实验数据进行大量简化。
3.3结构形式需要进一步完善
由于钢管混凝上构件的抗弯性能低于抗压性能，因此钢管混凝土框架抗侧力性能比较弱，仅采用框架结构一般不能满足抗震要求，需要增加抗侧力体系，一般为柱间支撑。但是柱间支撑的增加限制了建筑开窗的灵活性。因此，进行该类型住宅设计需要建筑和结构有机结合。
3.4节点的优化设计
梁柱刚接节点，需要传递弯矩。在现场施工时，如果仅对钢管进行节点拼接，由于略去混凝土部分的抗弯承载力，节点强度将低于构件强度，不符合“强节点，弱构件”的设计原则。而考虑节点处混凝土部分的作用，施工时不可避兔混凝土的二次浇注，不符合全装配式住宅施工要求。因此对于梁柱端头和节点均应另行设计，节点的优化设计和试验将成为设计工作中的重要部分。
3.5结构防火处理
虽然钢管混凝土具有较好的抗火灾性能，并且通过理论计算和工程实例验证。但目前的规程仍规定按照钢结构防火要求处理，防火处理将大量增加工程造价，该问题已成为钢管混凝土结构和轻钢结构在工程应用中的瓶预问题。
4 结束语
多层轻钢建筑中采用方钢管混凝土结构可大大增加其结构的承载力和可靠度，提高建筑品位，缩短施工工期，提高了住宅的抗震性能，节省了建筑过程的有关材料费用，具有非常好的经济效益和社会效益。对于目前木材、矿产资源缺乏的国情来说，方钢管混凝土柱体构建是相当具有发展潜力结构形式。但是，由于国内建设设计人员对方钢管混凝土构件的各种性能的研究分析工作才处于比较初级的阶段，在其结构布置、设计方法、施工措施等方面的技术还需要进一步提高。
参考文献
[1] 徐祖元. 首都博物馆新馆钢结构工程施工技术 [J]. 建筑技术，2006，（09）
[2] 宋国涛,高日，刘智敏等. 一种新型钢-混凝土组合桁架的特点及应用 [J]. 建筑技术开发，2005，（03）
关键词：房屋建筑；钢筋混凝土；框架结构；设计措施
Abstract: according to the author in recent years practice, the housing the advantages of the reinforced concrete frame mainly reflects in: flexible space space, it is light weight, saving material, etc. The article to the housing construction steel reinforced concrete frame structure characteristics, the scope of application, this paper expounds the design principle, the combination of case and discuss the specific construction measures.
Keywords: housing construction; Reinforced concrete; Frame structure; Measures designed
中图分类号：TU375文献标识码： A 文章编号：
0. 概 述
框架结构又统称为构架式结构。目前，房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数可以分有单层、多层；按立面构成可以分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是钢筋混凝土框架，它包括现浇整体式、装配式、装配整体式等。其中这里面的装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好，其余的适合房屋建筑使用。
1. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构特点
根据笔者近年来实践来看，房屋建筑钢筋混凝土框架结构的优点主要体现在：空间分隔灵活，它自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
2. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构应用范围
根据现在建筑的使用性质来看，房屋建筑钢筋混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼等地方，也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度；框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中，如剧场、商场、体育馆等。但总体来说，现在施工框架结构种类比较多，在选择起来应灵活多变。
3.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计原则一般地，房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计应遵循一定的原则，这样方能确保房屋的建筑质量。
3.1遵循有抗震性能的原则。在结构设计中，对框架结构来说有足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。房屋建筑结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。
3.2遵循经济性原则。 在房屋建筑结构体系中，在保障节约资金的情况下确保工程质量是关键。根据笔者工作实践，通过对短肢剪力墙结构、框架一剪力墙结构、大开间剪力墙结构三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算，发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大，框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小，其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%，比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%，大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。
4. 房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计注意事项
房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计是个复杂多变的过程，笔者在此建议在设计中要注意以下几方面：
4.1抗震设计问题。房屋在抗震设计框架结构设计时，一般不要采用单跨框架。如果不可避免的话，建议可设计为框架-剪力墙结构，多层建筑也可仅在单跨方向设置剪力墙。但是，后者框架结构部分的抗震等级应按框架结构选用，而剪力墙部分的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。
4.2框架结构选择。在目前的小高层结构体系里比较适合采用框架结构，笔者建议首先尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝脱开。如果建筑专业不允许，可通过加大端部开间的抗侧刚度达到限制结构扭转效应的目的。具体可将边框架的角柱断面增大，加大框架梁的高度，如条件允许，中间增加框架住，既增加框架的跨数。这些方法可以显著增加结构的抗扭刚度。
5.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计措施
根据笔者实践，结合案例来简单阐述下这方面的措施。某小区工程为6-8层钢筋混凝土框架结构体系，按8度抗震设防，场地土类别为Ⅲ类，各建筑单体设计基准期为70年，建筑安全等级为2级，建筑抗震类别为丙类。根据有关要求，柱混凝土强度等级:一～三层为C25,三层以上为C20;楼面为C20,屋面板、为C25密实性混凝土。
5.1计算分析。根据工程建筑要求，在房屋建筑结构设计时要考虑建筑结构的强度、刚度、稳定性三个基本指标。我们一般采用弹性设计方法，即在正常使用情况下，建筑结构构件处于弹性受力状态中，结构具有较大的刚度，这一点施工人员要做好这方面的计算分析。
5.2防雷主要措施。我们可以采取该工程住宅屋面采用φ12镀锌圆做避雷带，组成不大于20m×20m的网格。所有突出屋面的金属构件均应与避雷带可靠焊接。
这其中引下线利用柱内的两根直径大于φ16的对角主筋通长焊接作为避雷引下线，上端与避雷带连接，下端与地梁两根主筋焊接。
5.3梁、柱节点的设计。我们在房屋设计梁柱节点时，通常出现多根梁交叉在一起的现象，主次梁的负弯矩钢筋多层也会叠加在一起，这样会对梁截面截面造成较大的影响。这也是房屋在建时它的成本很难控制的一方面。在此，笔者建议可采取降低次梁底面的标高和降低主梁底面标高的有关措施来加以控制。
5.4变形的分析。一旦结构产生了过度变形，就会产生对之相对应的裂缝。一般来说，结构的过度变形是结构稳定性不足或者刚度不足的标志，它并没有直接反映出结构强度。导致结构变形的因素有跨度、截面的尺寸、支座的形式、材料的质量和荷载等，结构变形是鉴定房屋安全的重要内容。所以在进行房屋安全鉴定时，需要对房屋的综合情况进行考虑。
参考文献
[1]韩秀女. 钢筋混凝土结构裂缝产生的原因[J]. 民营科技, 2010,(12)
[2] 张楠;朱兴财;;钢筋混凝土框架结构施工中的问题分析[J];民营科技;2010年02期
关键词：钢―混凝土组合结构；钢―混凝土组合梁；抗压性能；抗拉性能
钢―混凝土组合梁是在钢筋混凝土结构和钢结构基础上发展起来的一种组合构件，通过剪力连接件将钢梁和混凝土板连接起来共同工作，它能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，使材料的性能得到充分合理地利用，社会效益和经济效益显著。与钢筋混凝土梁相比，钢―混凝土组合梁高度减小，刚度提高，可节省材料，并可自由地煌接管道线路和固定预埋件，这一优点常用于工业房屋建筑中。与钢梁相比，钢―混凝土组合梁可以减小挠度和位移，提高截面刚度。虽然优点显著，但组合梁也有缺点，如耐火性能较差以及抗剪连接件的制作和连接较为困难等。
1 变形和刚度计算
钢―混凝土组合梁交界面相对滑移是由抗剪连接件的变形引起的。分析表明，由混凝土翼板和钢梁间的相对滑移引起的附加挠度在10%～15%以下，国内的一些实验结果约为9%。界面滑移不但会降低结构的刚度，使组合梁的变形增大，而且会使组合梁截面抗弯承载力减小。影响界面滑移的因素主要有：连接件的性质及周围混凝土变形能力、钢梁与混凝土板交界面上粘结力等。
目前，国内外组合梁的挠度计算方法主要有以下几种：
1.1 换算截面法。我国原《钢结构设计规范》（GBJ17-88）即采用此方法。虽然这种方法计算简便，易于掌握，但其未考虑交界面滑移和组合梁剪切连接程度不同的影响，计算结果偏于不安全。
1.2 基于换算截面法的内插法。这种方法考虑了剪切连接件的抗剪能力对组合梁截面有效抗弯刚度的贡献，可以较方便地计算组合梁的挠度，但是当连接程度较低时存在较大误差。
1.3 解析法。解析方法求解微分方程困难，不易掌握，因此难以获得推广。
1.4 折减刚度法。通过对组合梁的换算截面抗弯刚度EIeq进行折减的方法来考虑滑移效应。该方法既适用于完全抗剪连接组合梁，也适用于部分抗剪连接组合梁和钢梁与压型钢板混凝土组合板构成的组合梁。
总体来说，目前国内外对于钢―混凝土组合梁短期效应研究比较多，而对于长期荷载作用下组合梁效应的研究还不够。对此，我国现行规范是通过降低混凝土弹性模量的方法来考虑荷载的长期效应，即混凝土徐变的影响。鉴于徐变受多种因素的影响，如荷载的大小、龄期、周围环境的湿度、温度等，采用一个统一的弹性模量降低系数来考虑混凝土徐变及收缩的影响并不合理，笔者建议设计人员在进行刚度折减计算时应针对实际情况慎重取值。
2 抗剪连接件设计
抗剪连接件是连接钢梁与混凝土板以使俩者共同工作的关键部件，它传递钢梁和混凝土翼板之间的剪力，抵抗两者连接部位的掀起，抗剪连接件受力复杂且易产生疲劳。栓钉在混凝土中的抗剪机理类似于弹性地基梁，栓钉根部混凝土受到栓钉、钢梁和周围混凝土的约束作用，产生局部承压，其受压强度有所提高。由受力机理可知，影响栓钉抗剪承载力的因素主要有：栓钉的直径、混凝土的弹模及强度等级。
连接件受力复杂，很难用理论方法建立抗剪承载力计算模型，目前一般都是通过实验来确定抗剪性能，常见的试验方法有推出试验与梁式试验两种。一般来说，推出试验得到的承载力偏低，但考虑安全，各国一般都采用推出试验的结果作为设计依据。
我国的《钢结构设计规范GB50017-2003》采用下式计算栓钉的抗剪承载力：
Ncv=0.43As≤0.7Asγf
式中，Ec为混凝土弹性模量；As为圆柱头焊钉（栓钉）钉杆的截面面积；f为圆柱头焊钉（栓钉）钉杆抗拉强度设计值；γ为栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比。当栓钉材料性能等级为4.6级时，取f=215（N/mm2），γ=1.67。
3 抗弯承载力分析
计算组合梁的抗弯承载力时，采用塑性而不是弹性的分析方法进行计算，因为弹性未能充分发挥材料的强度潜力，计算偏于保守，且不符合组合梁实际工作情况。在确定组合梁截面抗弯承载力时，采用以下基本假定：（1）位于塑性中和轴一侧的受拉混凝土因为开裂而不参加工作，板托部分亦不考虑，假定混凝土受压区均匀受压，并达到轴心抗压强度设计值。（2）剪力全部由钢梁承担并按钢梁的塑性抗剪承载力进行验算，不考虑剪力对组合梁抗弯承载力的影响。（3）忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用。（4）不考虑施工过程中有无支撑及混凝土的徐变、收缩与温度应力的影响。
组合梁按塑性中和轴所在位置可分为第一类截面（塑性中和轴在混凝土翼缘板内）和第二类截面（塑性中和轴在钢梁内）。这俩类截面分别采用不同的承载力计算公式。
4 抗剪承载力分析
组合梁的受剪是由钢梁和混凝同承担的，因此它的破坏形态与钢和混凝土都有相似之处，但又有所区别：（1）钢筋混凝土梁的中和轴上面部分受压，下面部分受拉，混凝土处于拉剪和压剪两种状态；（2）普通矩形钢筋混凝土梁在中和轴处的剪应力最大，而组合梁由于是俩种不同材料的组合，其最大剪应力可能在中和轴或靠近中和轴的钢梁腹板处；（3）组合梁的应力状态比普通钢筋混凝土梁要复杂得多。
我国现行《钢结构设计规范GB50017-2003》假定组合梁上的全部剪力由钢梁腹板承受，不考虑混凝土的抗剪作用，计算公式如下：
V≤hwtwfv
式中：hw为腹板高度；tw为腹板厚度；fv为钢材抗剪强度设计值。
上述方法其实是偏于保守的，国内外一些试验表明，组合梁的抗剪承载力要比钢梁腹板高20%以上，原因很有可能是混凝土翼板对抗剪有所贡献，也有可能是钢梁腹板在双向应力作用下抗剪承载力有所提高所致。
5 结论与展望
钢-混凝土组合梁作为一种新型的结构形式，具备钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点，其在大跨楼盖等工程的应用中已渐显优势，具有广阔的应用前景，目前已经大量应用于实际工程，如高层、超高层建筑和桥梁结构等。结合目前国内外已做的试验研究和理论分析，组合梁在很多方面的研究仍不够深入，如反复荷载下的动力性能、耐久性、抗火性、疲劳性、截面的优化、可靠度分析、荷载长期作用下的徐变和收缩效应等，这些问题需要做进一步的研究。不管怎样，相信随着相关研究的深入，组合结构一定具有广阔的应用前景。
参考文献
【关键词】大跨度；工业厂房；悬挂吊车；门式刚架；应用
自我国《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》颁布和实施以来，大跨度的门式刚架结构在众多工业厂房中得到广泛应用。其平面布置灵活多变，不受模数限制，跨度大，自重轻，不仅抗震性能好，而且施工简便，安全度高，有效提高了工业化程度以及企业的综合经济效益。历经多年改革和发展，门式刚架结构也凭借其独有优势，在工业厂房等众多领域得到了广泛运用。然而，在实际使用过程中，由于大多数大跨度厂房建设中悬挂吊车所需的门式刚架跨度超过了传统规程中建议的适宜的最大跨度，超规程大跨度工业厂房建设中的门式钢架如何设计和构建，成为众多企业在建设大跨度厂房时所遇到的难题。因此，研究大跨度工业厂房中悬挂吊车的门式刚架如何应用这个问题是非常有必要的。本论文将从门式刚架的结构选型和布置，结合算例分析，陈列计算结果，以及此结构的节点设计和施工安装方式等几个方面逐一进行以下陈述。
1 结构选型和布置
我国门式刚架结构应用大约从20世纪80年代初期开始，历时二十多发展，门式刚架结构凭借自身显著的适用性与优越性，在众多刚架结构中脱颖而出。在大跨度工业厂房建设中，由于钢屋架要直接承受吊车的荷载，并且跨度一般都较大，因此门式刚架结构的选型非常重要，因为它直接关系到整个结构的安全和稳定，以及企业的综合经济效益。
1.1 结构选型
由于门式刚架结构的空间刚度和整体性能好，在成熟的理论支撑下，其安全度高，在满足抗震要求的同时，空间系统结构还能协调工作。在大跨度工业厂房中建设中，在满足安全构建，经济合理等原则条件外，一般以节约钢材为最主要参考依据。从结构设计方案来讲，一般是采用混凝土柱和短钢柱相结合的设计理念。这种设计方式，可以增强整个结构的刚度，还可以有效减小门式刚架的扰度以及刚截面的高度，从而节省用钢量。同时，因受混凝土柱较高的影响，一般在钢柱脚和混凝土柱间采用铰接方式连接，而在钢梁和钢柱间采用刚接方式连接，从而可以有效节省空间，同时减小柱截面，简化工程。
1.2 结构布置
在结构布置方面，在大跨度工业厂房中采用的门式刚架结构的跨度大，而且梁截面也高，因此为了增强门式钢架平面外的刚度，将吊车产生的水平刹车力等其他水平外力，以最短的途径传给基础，一般在房梁屋脊，钢梁两端以及吊杆处钢梁等位置设置H型钢刚性系杆促进支撑，从而缓解梁上直接承受的动力荷载；钢梁的平面外侧，则利用隅撑作为支撑，从而减小钢梁平面外的计算长度；在屋面、伸缩处、屋脊处设计中，采用封闭式圆钢水平作为支撑，而在屋面以及短钢柱所在的墙面则采用Z型冷弯薄壁型钢檀条的彩色压型钢板体系进行支撑；在边跨以及伸缩缝等地，要设置钢管所制的柱间支撑，来维持整个构架的平衡和稳定。
2 计算和分析
为避免门式刚架结构中的钢梁出现塑性铰，一般情况下，钢柱采用变截面H钢，钢梁采用等截面焊接H钢， 吊车水平力由吊杆之间的纵横垂直的刚架支撑和承受，因此在计算时，主要是考虑吊车产生在竖直方向直接承受吊车的动力荷载，利用SSDD软件进行有限元分析计算以及复核。根据不同柱距时的刚架、檩条、墙梁及支撑的含钢量，可计算得到不同柱距时的结构体系总用钢量，如下图所示：
从上述图表可以看出：随着门式刚架中柱距的增大，整体用钢量比率逐渐呈现递降趋势，并且随着柱距的增加，用钢量下降量幅度逐渐趋向于水平。此外，随着柱距的增加，墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑等方面的用钢量也会增加，并且檀条用钢量增加的幅度是其中最大的一项。
对于整个厂房的门式刚架的钢结构体系来说，柱距的高度还是整个钢结构体系总用钢量的关键因素，当柱距较小时，总用钢量可以得到一等程度的节省，并且这时候包括墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑在内的其他各个方面的用钢量只是相对较少的一部分。对于整个工业厂房的上部结构来说，墙梁、檩条、柱间支撑、屋面支撑等用钢量总体呈现先增加后减少的，而后增加的趋势，因此存在一个最优柱距，从图上可以看出，一般情况下最佳柱距为8M，但是也会根据具体情况以及结构体系要求作相应的调整和改变。
3 节点设计和施工安装
在大跨度厂房中悬挂吊车的大跨度门式刚架的设计过程中，由于扰度控制对整个结构起主导作用，因此在节点设计以及施工安装方面必须考结构形式的刚度以及扰度的大小。
3.1 “强节点，弱构件”的设计原则
节点设计是钢结构设计的重要环节和步骤，门式钢架中各个构件之间的内力是依靠节点来传递的。在整个构架中，节点设计合理性至关重要，因为它关系到整个结构的承载力，可靠性，以及整个刚架结构的可行性，甚至是安全性。
在门式刚架结构中，一般遵从“强节点，弱构件”的设计原则，最常用的节点连接方式为刚接，比如刚架主梁和刚架柱，以及刚架主梁和主梁之间，都是使用高强度的螺栓进行刚接，同时，吊杆与刚架主梁之间的节点连接方式也是一样，只是一般采用摩擦型高强螺栓进行刚接。在连接之前，还需要结合高强螺栓的总体使用数量，验算节点以及刚架结构的承载能力，一般以“四面焊接”的方式来增强节点的承受能力。
除了刚架主梁与刚架和主梁之间采用刚接方式外，在钢柱与混凝土之间则一般采用铰接方式连接，在大跨度工业厂房悬挂吊车门式刚架结构中，因受钢柱和混凝土本身属性和质地等因素影响，需要进一步增强节点的设计，一般采用8M至39M地脚螺栓进行强化连接。这种连接方式不仅使得整个门式刚架结构传力作用明确，结构体系更加安全可靠，而且还使施工更为方便。
3.2 施工安装
在大跨度工业厂房中，由于钢梁的截面高度一般都较高，因此，在门式刚架结构安装时，除保证整个安装过程简便而易于操作外，还需要确保刚架平面外稳定性。在吊装过程中，需要进行多次检查和校正，确保每一步骤的明确度和精准度。
在钢柱吊装完成后，还需要以简易的平面外施工支撑作为整个刚架结构的第二道防护。此外，为了保证整个门式刚架结构形成刚度较大的结构体系，待两榀刚架吊装工作以及校正工作完成之后，需要及时安装柱间支撑，屋面刚性系杆以及水平支撑部分并条，从而进一步保证整个刚架结构中各个部件的稳定以及整个施工过程的质量和安全。
经济的发展促进了我国大跨度工业厂房的发展，作为我国工业建筑中最为主要的结构形式，门式钢架结构体系也凭借其适用性、经济性等优势成为众多大跨度工业厂房中刚架结构应用的首选。总而言之，在大跨度工业厂房悬挂吊车的门式刚架设计中，前期的策划与理论设计是非常有必要的，而合理的结构选型是整个结构体系能否正常发挥其优势的关键。在大跨度门式刚架结构设计过程中，要尽量去减小扰度，在保持平面外稳定的同时，选用刚度较大的结构形式，才能使得整个门式刚架结构发挥其最佳工作状态。
参考文献：
[1]夏汉强.钢结构设计规范[J].中国计划出版社，2003.
[关键词]建筑结构工程 未来展望 分析与总结
[中图分类号]U448
[文献标识码]A
[文章编号]1672-5158（2013）05-0200-01
根据我国建筑工程发展现状来看，我国的建筑结构工程主要从事房屋建筑结构、地下建筑结构、桥梁结构设计、施工管理、监理、房地产开发工程和项目管理，以及建筑工程学科的教学、科研等工作。由此可以看出，建筑结构工程牵涉到我国民用住宅建设、城市地下排水工程建设、道路交通桥梁建设、工程管理经营工作、学术研究等各个方面，可以说建筑结构工程在建筑工程里是至关重要的，它是建筑工程的主体，需要建筑工程建设者和管理者共同重视这一问题，严格把关、认真研究、落实到位、检查审验。
1、建筑结构工程自身坚持发展的方面
1.1加强建筑结构工程安全质量
在居民住宅建筑的建造中，建筑结构工程关系到建筑整体安全质量的问题，这是首要问题，是对居住者安全放心居住的必要承诺。建筑结构的设计和实际建造，需要充分运用科学的结构理念、计算方法、合格建材来保证建筑结构的稳定性、安全性。科学的建筑结构设计理念，是基于科学理论和实际经验，在建筑结构的设计上进行经验总结、方法汇总、理念改进和创新，主要目的就是为了保证建筑结构设计上的准确、科学；建筑结构的设计图纸和实际建造过程中，要使用诸多专业化的计算公式和方法，从而使建筑结构的每一部分都能做到安全可靠、科学合理，所以强化建筑结构工程中计算方法的准确度和先进性，是今后建筑结构工程领域必须不断学习、改进的内容；建筑结构工程所使用的建材也是影响建筑安全质量的重要因素，我们经常谈及豆腐渣工程，说明现今建筑行业在建材的把关上还有所欠缺，总会出现因为各种、省钱省料而出现的偷工减料、以次充好的现象，所以说建筑结构工程中对建材的合格性检验是必须重点做好的工作。
1.2优化建筑结构的合理布局
不论是民用住房建筑、公用办公建筑，还是道路桥梁建筑、地下排水通道建筑，都需要对其进行合理的布局设计、建造。在人用房屋建筑上，建筑结构设计师，要通过专业的结构设计眼光、想法，进行房屋结构的设计，合理安排建筑的内部空间，尽可能的做到建筑空间利用的最大化。当然，同时也要参照人们的实际需求进行设计、布局，两方面结合的做到建筑结构优化。在道路桥梁建筑这一方面，一是要考虑到桥梁结构的稳定性、承重能力，二是要考虑到桥梁结构的实用性、外部结构构造，像很多地方在桥梁设计和建造上，都采用了高低层模式，在同一路线空间上，上下通行汽车和火车，做到了工程节约。在城市地下排水建筑结构的布局上，主要是对下水道的路线、空间进行设计和建造，尽可能的减少下水道的迂回拥堵缺陷，使城市的地下排水网正常顺利的工作。
2、建筑结构工程人才培养、交流合作以及4.20雅安地震反思
2.1建筑结构工程人才队伍建设
我国在建筑结构工程这方面的人才培养，主要还是在校教育的培养为基础，建筑工程类专业院校和建筑工程专业单位对人才的培养目标如下：培养适应社会主义现代化建设和科学技术高速发展的需要，从德、智、体、美等全面发展，获得工程师基本培训，掌握扎实的数学和力学基本理论和基础知识，具有建筑结构工程的项目规划、设计、施工、监理、科研及管理能力，能适应房屋建筑结构、地下建筑结构、桥梁结构等领域的要求，具有较强的外语和计算机应用能力，综合素质较高，工程实践能力较强的高级专门人才。开设的主要课程有：高等数学、英语、画法几何及工程制图、理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、工程测量、工程地质、土力学与基础工程、结构设计原理、有限元法应用、钢结构、房屋结构工程、桥梁工程、道路工程、技术经济学、建筑工程施工、高层建筑结构等。就业的方向是：具有广泛的适应性，可到各工程设计研究单位、建筑企业、工程管理部门、对外工程承包公司、交通工程部门与房地产行业等单位工作。在我国今后的建筑结构工程中，对于打造具有专业化知识水平的建筑结构人才队伍，应该放在建筑工程建设工作的显要位置。
2.2建筑结构工程理念、方法、经验的交流与合作
建筑结构工程在未来的发展道路上，必须进一步加强建筑工程行业与行业间、学校教育研究间、国内与国外间的交流合作。建筑行业在建筑的实际建造过程中，积累了相当丰富的建筑结构方面的经验和方式，因此有必要加强我国建筑行业间关于建筑结构方面的经验交流和合作，不要因为经济利益上的问题始终保守自己的技术和经验，才能加速我国建筑行业的发展；在不同高校的建筑工程专业研究工作团队间，必须要加强相互间的交流和合作，将各自的经验和成果分享，互相学习和进步，从而完善我国建筑结构工程的理论体系；国内与国外在建筑理念和建筑风格上有很多不同之处，我国的建筑结构研究工作者，要注意中外建筑结构方面的学习和融合，壮大自身建筑结构方面的知识、理论基础，创新出具有中国特色和实际建造的建筑结构模式。
2.3雅安地震后关于建筑结构工程的反思
2013年4月20日早8点，中国四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，造成众多房屋倒塌，人员伤亡渗重。在这场自然灾难中，我们发现芦山县老城区99%的房屋倒塌，但新建房屋相对保存完好，这是一个值得反思的问题。我们知道，自2008年“5.12”大地震发生后，国家对新建建筑的抗震要求明确规定，就是为了以防万一。通过这场灾难，我们的建筑结构工程研究专家们，应该更加积极努力的根据实际情况，制定和规划建筑结构，可以向地震高发的日本在建筑结构方面进行学习和交流，尽可能的通过建筑结构的改良来减少不必要的人员伤亡。国家在统一规划市县以下建筑建设的工作中，需要明确提出建筑结构的设计要求和建造要求。在民用居住的房屋中，是否可以设计地震发生时，可以进行躲避的防震空间，这点想法是因为很多较高层的人在地震发生逃跑中，确实不知道躲在何处，为什么不能在家中就建造保留一个可避难的空间？希望我国的建筑结构研究者，重视这方面的问题，国家政策也对此大力支持，这样的话，地震损失才能尽可能的减少。
3、总结
我国的建筑结构工程的发展方向，必须建立在保证安全质量的要求上，通过对建筑结构的合理布局，增加建筑空间的利用率。在建筑结构研究工作的人才队伍建设上，要大力培养专业化人才，要积极对内对外交流合作。在国家政策的扶持下，要有统一的明文规定，要形成科学的建筑结构理论体系。相信做好以上几点工作，我国建筑结构工程在未来的发展道路上，能走的更平稳，发展的速度和效率也能大大提高，我国的建筑结构专业化人才也会越来越多。
参考文献
[1]薛高社，关于建筑结构工程的安全性与耐久性的探讨[c]；河南省建筑业行业优秀论文集，2008
[2]胥传喜，钱若军，建筑结构工程的未来发展[J]；河海科技进展，1992.（2）
从本世纪初开始，我国建设工程的设计文件中开始标注“设计使用年限”。这一概念起源于1997年4月1日我国颁布的《中华人民共和国建筑法》的第六十条：“建筑物在合理使用寿命内，必须确保地基基础工程和主体结构的质量”。第六十二条关于建筑工程实行质量保修制度的规定：“建筑工程的保修范围应当包括地基基础工程、主体结构工程、屋面防水工程和其他土建工程，以及电气管线、上下水管线的安装工程，供热、供冷系统工程等项目。保修的期限应当按照保证建筑物合理寿命年限内正常使用，维护使用者合法权益的原则确定。具体的保修范围和最低保修期限由国务院规定。”根据该法的规定，国务院2000年颁布了《建设工程质量管理条例》(以下简称为《条例》)，在第四十条中明确规定：“在正常使用条件下建设工程最低保修期限为：
(一)基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的最低保修期为设计文件规定的该工程的合理使用年限；
(二)屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏，为5年；
(三)供热与供冷系统，为2个采暖期、供冷期；
(四)电气管线、给排水管道、设备安装和装修工程，为2年。
其他项目的保修期限由发包方与承包方约定。建设工程的保修期，自竣工验收合格之日起计算。”
建筑物寿命是指从规划、实施到使用、毁坏的全部时间。建筑物的合理使用寿命是指地基基础、主体结构、建筑附件、建筑设备等不同类别的使用寿命期。在《条例》第四十条保修期的具体规定，我们不难看出，建筑附件、建筑设备的保修期限均在3-5年，说明它们的合理使用寿命较短，而基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的合理使用年限应由设计文件规定。因为此类工程结构的使用寿命是其质量得以量化的集中表现，工程结构的实际使用年限或者说设计使用寿命应该是工程结构设计使用年限的预期目标。根据《混凝土耐久性设计规范》条文说明，建筑物的主体结构设计使用年限在量值上与建筑物的合理使用年限相同。建筑结构的设计使用年限虽然与合理使用年限源于相同的概念，但数值并不相同，合理使用年限是一个确定的期望值，而设计使用年限则必须考虑环境作用、材料性能等因素的变异性对于结构耐久性的影响，需要有足够的保证率，这样才能使所设计的建筑结构满足《建筑法》中规定的“确保质量”要求。对于工程结构的设计使用年限的确定，设计人员应在工程设计前首先听取业主和使用者对于工程合理使用寿命的要求，然后以合理寿命为目标，确定主体结构的设计使用年限。
2003年建设部修订并颁布的《建筑设计文件编制深度规定》第3.5.2条中，要求建设结构设计文件必须明确“建筑结构的安全等级和设计使用年限、建筑抗震设防烈度和设防类别”。这是我国自1949年解放以后，第一次以部颁文件的形式对建筑工程清晰地提出了“设计使用年限”这一概念。
同时，相关的法律法规明确了在工程的“设计使用年限”内各方责任主体对工程质量应承担的法律责任。《条例》第八十条：“在建筑物的合理使用寿命内，因建筑工程质量不合格受到损害的，有权向责任者要求赔偿”。第四十一条中强调“建设工程在保修范围和保修期限内发生质量问题的，施工单位应当履行保修义务，并对造成的损失承担赔偿责任。”第十九条中规定：“勘察、设计单位必须按照工程建设强制性标准进行勘察、设计，并对其勘察、设计的质量负责。”受过去计划经济年代长期影响，我国设计人员不太关注工程合理使用寿命，仅局限于照搬技术标准中的相关规定。自本世纪以来，我国开始重视建筑结构的合理使用寿命，在2001年版的《建筑结构可靠度设计统一标准》第1.0.5条以强制性条文的形式明确结构的设计使用年限(如下表)。
从法律法规和技术法规中的这些条文规定，建筑结构在“设计使用年限”内若达不到工程质量要求或非正常使用维护而造成的工程事故，与工程相关的人员是应当承担起经济赔偿和法律责任的。
2 设计使用年限与设计基准期的区别
在我们的一些建筑工程设计中，采用上世纪80年代的相关技术规范，而在设计文件中表示的使用年限为50年，更有甚者将“设计使用年限”定为100年。假若在设计计算和设计构造中，按照《建筑结构可靠度统一标准》GB50068-2001(以下简称为《可靠度标准》)进行了调整，这种表述无可非议，但在不做任何调整的情况下采用这种表述，说明这些工程技术人员对“设计使用年限”与“设计基准期”这两个概念的区别不清晰。
20世纪70年代，我国对建筑工程的使用寿命没有提出具体规定，只有在相关标准中提到了设计基准期的概念，而且其基准期仅为30年。随着我国市场经济的发展和法律法规的不断完善，建筑市场迫切需要明确建筑工程的使用年限。在我国2001版《可靠度标准》的修订中，借鉴国际标准ISO 2394：1998《结构可靠度总原则》，提出了各种建筑结构的“设计使用年限”的概念，并明确了“设计使用年限”是设计规定的一个时期，在这一规定的时期内，只需进行正常的维护而不需要进行大修就能按预期目的使用，完成预定的功能。根据该定义，“设计使用年限”是结构在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所达到的使用年限。
设计基准期则是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。建筑结构作用效应或荷载效应的设计参数，即施加在结构上的直接作用或者引起结构外加变形、约束变形的间接作用，如结构承受的人群、设备、车辆，以及施加于结构的风、雪、冰、土压力、水压力、温度作用等。我国现行《建筑结构荷载规范》将荷载或作用分为三类，即永久荷载(恒载)、可变荷载(活载)和偶然荷载(特殊荷载)。其中，永久荷载在结构使用期间，其值不会随时间变化而变化，但可变荷载和偶然荷载在结构使用期间，其值随时间变化，特别是因自然条件引起的可变荷载和偶然荷载的标准值，它涉及到出现荷载最大值的时域问题，这个时域就是设计基准值。我国1987年版《荷载规范》所提供的可变荷载标准值设计基准期为30年，2001年版《荷载规范》所提供的可变荷载标准值为50年。一般情况下，基准期越长，发生最不利情况的概率就越大，可变荷载标准值必然提高。若按30年设计基准期的标准荷载取值作为设计依据，工程设计文件中标注的“设计使用年限”远超过基准期，又未提高荷载取值，必然造成安全储备降低。同时，“设计使用年限”远超过设计基准期，不是结构不能使用，但结构构件的失效概率将快速增大。
同时，我国规范对荷载组合的处理上，由于理论分析上的困难，一般假定抗力为随机变量，同时将多个荷载的组合效应近似简化为极值随机变量，这样可使可靠度的计算最终归结为随机变量函数的概率计算，而且荷载效应组合也可作为独立的问题进行研究。在这种情况下，假如荷载取值的安全储备不高，甚至不在基准期内，那么必将导致组合后的荷载效应脱离实际效应，根据该组合得到的计算结果可能是错误的，甚
至在“设计使用年限”内存在安全隐患。上述采用30年一遇的最不利荷载取值，而其设计目标使用期却为50年甚至100年，在“设计使用年限”内一旦遇上某种最不利情况下的自然灾害，也可能破坏或倒塌。
随着世界气候的变化，近几年来各种自然灾害频繁出现，导致房屋倒塌和破坏的事故时有发生。在我国被暴风吹垮、冰雪压垮的房屋也不计其数。以2008年的南方冰灾为例，当时的实际冰雪荷载远超过《荷载规范》提供的标准值，有些甚至高达2倍以上。冰雪灾害压垮了数以万计的房屋，但同一地区，有些房屋仍保持完好，而有些房屋遭到破坏和倒塌。在这些破坏和垮塌的房屋中，轻钢结构最多，而轻钢结构中，拱壳结构居多。这说明了一个问题，即建筑结构安全储备的作用。混凝土结构和砌体结构自重大，在计算时自重乘以荷载分项系数后的安全储备可以平衡一部分超出的冰雪荷载，而轻钢结构自重轻，即使乘以荷载系数也难以平衡所超出的冰雪荷载，故造成结构构件的倒塌破坏。这些罕遇灾害造成房屋的倒塌，说明设计基准期内的设计参数是一个十分复杂的问题，存在较大的不确定性和不确知性，我国目前缺乏此类罕遇灾害的数据记录和积累。
因此现行规范中所提供的荷载标准值只是设计应用中必须把握的最低值，实际工程更需要设计人员结合工程的实际情况进行分析判断，才能确保建筑结构在设计使用年限内的正常使用。在冰灾中轻钢结构破坏和倒塌严重的事实，更能告诫我们每一个从事建设工程的设计人员、施工人员应树立起对建筑物全生命周期的安全度的考虑，熟悉和了解我国现行技术规范中条文的真正含义和所要达到的目标。
3 使用年限内的耐久性
上世纪80年代以前，无论我国的标准规范，还是设计、施工、使用各方都把重点放在了为满足各种荷载作用下的结构强度要求上，而对环境因素作用下的耐久性考虑甚少。随着我国经济建设的飞速发展和以往工程建设因忽视耐久性问题而造成的惨痛教训，特别是建筑工程中“设计使用年限”概念的提出。建筑结构与构件的耐久性问题，已是一个不可回避的事实。建筑结构的耐久性是“设计使用年限”内结构保持正常功能的重要因素之一，它与工程的使用寿命紧密相连。
本世纪以来，建筑界开始关注和重视建筑结构的耐久性问题。2008年颁布了我国第一部《混凝土结构耐久性设计规范》(GB／T 504762008)，同时，现行有关建筑结构的技术标准均增加了结构构件耐久性的内容，例如，2001年版的《混凝土结构设计规范》增加了耐久性要求的章节，并根据各类建筑结构“设计使用年限”作出了相应的规定。2001年版的《砌体结构设计规范》的修订中，为提高砌体结构的耐久性，上调了砌体结构材料的最低强度等级。2008年版的《工业建筑防腐蚀设计规范》对建筑结构构件的防腐蚀措施要求更加严格。
但在我们实际工程的设计、施工中，对建筑结构耐久性问题的严重性和迫切性认识并非深刻。以民用建筑为例，如岩土勘察忽视土壤、地下水等腐蚀性的分析。即使岩土勘察做出了土壤、地下水对结构构件存在腐蚀作用的结论，而设计人仍未采取相应防腐措施。又如，混凝土结构的钢筋保护层不按“设计使用年限”和使用环境的规定进行设计和施工，不到几年，混凝土炭化、钢筋锈蚀，更令人费解的是有不少的混凝土结构工程，结构构件出现可见裂缝的现象十分突出，特别是某些露天结构、地下结构修建不到几年，裂缝四处可见，钢材锈迹斑斑。但人们都在用一句“混凝土结构是带缝工作的”的话搪塞着。工程院院士陈肇元教授在《完善标准、法规，确保建筑物的合理使用寿命》中提到“保护层与寿命的关系是平方的关系，保护层厚度减小1／2，钢筋的寿命就会减小1／4”。保护层厚度对钢筋寿命的影响如此之大。更不用说混凝土结构构件产生了超过一定宽度的裂缝，使得钢筋寿命大幅度缩短，甚至可能导致结构丧失承载能力。再如，目前建筑节能的外墙保温体系，不少人靠低标价承接工程项目，而采用偷工减料的方法施工，这必然导致保温层的使用周期与建筑物全生命周期不一致等问题，从而影响建筑结构的耐久性安全。如此种种降低建筑结构耐久性的现象，使人不无忧虑。有专家估计，我国“大干”建设的浪潮还可延续10多年，由于忽视耐久性，迎接我们的还有“大修”20年的浪潮，这个浪潮可能不用很久时间就将到来，其耗费等同于当时工程建设的投资。
随着世界气候环境的恶化，我国遭受酸雨侵蚀的面积已超过国土面积的30％，废气、废水在四处排放，下雪、冰冻无处不在对建筑结构产生腐蚀作用。同时，我们又处在住宅建筑私有化，人们法律意识不断增强的大背景下，
“设计使用年限”内因耐久性问题引发的各种法律责任的追究终究会表露出来。我们工程设计人员应对建筑结构的耐久性引起高度关注，不要成为“买单者”。
4 “设计使用年限”内的适用性
在“设计使用年限”内，建筑结构保持正常工作能力，除它的安全性、耐久性外更多的应体现在它的适用性上。但当人们谈到其适用性时，总认为是建筑的平面功能、交通功能、舒适功能等，却忽视了建筑结构的适用性问题，当人们以专业的视觉去观察我们现已使用的房屋建筑时，就不难寻找到因建筑结构的质量问题给房屋功能带来的危害。以下将通过几个例子加以说明。
例1 某商住楼，设计耐火等级为二级，《防火规范》要求楼面板耐火极限为1.0h，而设计的楼面板采用了预应力空心板，其耐火极限值仅为0.5h，在一次火灾中，楼面板在很短时间被大火烧断。造成房屋整体倒塌，伤亡惨重。
随着我国城镇化的推进，城市建筑在不断的发展，火灾也在频繁地发生，严重威胁着人民的生命财产安全。我国现行的《防火规范》的指导思想十分明确，在火灾发生时，一是要能保证受灾人员在一定时间内逃离火灾现场，二是保证消防人员可以进行有效的救援措施。因此在我国现行的设计防火规范中，将房屋建筑分为厂房(仓库)、液体和气体储存库、可燃材料堆场，民用建筑(多层建筑、高层建筑)几大类，按建筑物重要性又将建筑分为四个耐火等级，即一级、二级、三级和四级。在我们的设计文件中一般要标注建筑物的耐火等级。在正常设计情况下，结构构件的燃烧性能和耐火极限应与其整个工程的耐火等级相匹配，这样才能使房屋结构在火灾情况下提供可靠的支撑空间。假若房屋发生火灾后，房屋的主体结构在很短时间内就破坏倒塌，就没有一定可供受灾人员疏散和消防人员施救的时间。这说明该建筑不能达到预期的极端情况下的正常使用要求，同样也不满足在“设计使用年限”内的适用性要求。
在上述问题中，有不少二级耐火等级的商住楼采用了预应力空心板，其预应力板的保护层厚度仅为10mm，其耐火极限为0.4h，即使加上顶部抹灰20mm，其保护层厚度算30mm，耐火极限还只有0.85h，而规范规定的耐火极限为1.00h，两者应有较大差距。水火无情，应引起我们每一位结构工程师的重视。
例2，楼梯梯口梁碰头现象在不少公共建筑、住宅建筑中时有发生。由于作者个头较高的原因，经常被同行所“害”，碰得晕头转向。倘若有一天，因此而造成人员伤亡的事故，设计者是应该承担法律责任的。在我国现行的《民用建筑设计通则》第6.7.5条中规定：“楼梯平台上部及下部过道处的净高不应小于2m，梯段净高不宜小于2.2m”。该条款列入了2003年版的强制性条文。虽然在2005年版的《通则》中没有列入强制性条文，但规范条文中以不小于2m作为强制规定。我们的设计人员应从适用性角度去严格遵守。
例3 屋面、地下室的漏水现象突出。市面上有不少大篇幅、多视角的论述防水问题的专业著作、杂志论文，它们都说明了屋面、地下室等渗漏水现象会严重影响房屋建筑的正常使用功能。究其原因，不是我们现有技术不能解决，而是那些渗漏水的建筑工程在设计、施工或维护使用中的某个环节出现了质量问题。但凡渗漏水的混凝土结构工程，其结构或者构件一般存在可见裂缝，且裂缝的宽度和深度已超出了我们现行规范的规定。这些裂缝是质量问题的表现，应由相关责任方承担其责任。
【关键词】抗震 概念设计 整体稳定性
中图分类号：S611 文献标识码： A
建筑物结构的概念设计一般来说有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计，它们之间相互影响、相互协调、相互结合。结构概念设计就是以工程概念为依据从有利于提高结构抗震力的概念上，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象做宏观的控制，目的就是在初步设计前为所这几的工程项目设计一个概念性的总体方案和宏观的控制。近年来，结构工程师将概念设计应用于实际工程中取得了很好的效果。同时随着建筑业的发展，建筑的体型、功能的日新月异 的变化与要求，我们发现 89抗震规范中规定的概念设计内容不够全面。2010年 1月实施的 GB50 0 1 1 - 2 0 10《建筑抗震设计规范》 （以下简称新抗震规范 ）对概念设计的要求作了更全 面、更符合实际的规定，尤其是增加了“不规则建筑结构的概念设计”，使得概念设计在工 程中的应用更具体更明确地落到实处，切实提高了结构的抗震能力。“概念设计”愈来愈受 到国内外工程界的普遍重视。
地震具有随机性、不确定性和复杂性，要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数，目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统，在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，也存在着不确定性。因此，结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念，从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应，按照结构的破坏过程，灵活运用抗震设计准则，全面合理地解决结构设计中的基本问题，既注意总体布置上的大原则，又顾及到关键部位的细节构造，从根本上提高结构的抗震能力。
一、概念设计的主要内容
1.选择有利场地。造成建筑物震害的原因是多方面的，场地条件是其中之一。由于场地因素引起的震害往往特别严重，而且有些情况仅仅依靠工程措施来弥补是很困难的。因此，选择工程场址时，应进行详细勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑抗震有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段，任何情况下均不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
2.对建筑抗震有利的地段，一般是指位于开阔平坦地带的坚硬场地土或密实均匀中硬场地土。建造于这类场地上的建筑一般不会发生由于地基失效导致的震害，从而可从根本上减轻地震对建筑物的影响。对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般是指条状突出的山嘴、孤立的山包和山梁的顶部、高差较大的台地边缘、非岩质的陡坡、河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土、故河道、断层破碎带、暗埋塘浜沟谷或半挖半填地基等，以及在平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的地段。采用合理的建筑平立面。建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。
经验表明，简单、规则、对称的建筑抗震能力强，在地震时不易破坏；反之，如果房屋体形不规则，平面上凸出凹进，立面上高低错落，在地震时容易产生震害。而且，简单、规则、对称结构容易准确计算其地震反应，可以保证地震作用具有明确直接的传递途径，容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
3.选择合理的结构形式。抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题。按结构材料分类，目前主要应用的结构体系有砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土结构等；按结构形式分类，目前常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、简体结构等。结构体系的确定受到抗震设防烈度、建筑高度、场地条件以及建筑材料、施工条件、经济条件等诸多因素影响，是一个综合的技术经济问题，需进行周密考虑确定。抗震规范对建筑结构体系主要有以下规定：①结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；②结构体系宜具有多道抗震防线，应避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力；③结构体系应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和耗能能力；④结构体系宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中，对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；⑤结构在两个主轴方向的动力特性宜相近，在结构布置时，应遵循平面布置对称、立面布置均匀的原则，以避免质心和刚心不重合而造成扭转振动和产生薄弱层。
4.提高结构的延性。结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结构的延性反映了结构的变形能力，是防止在地震作用下倒塌的关键因素之一。结构良好的延性有助于减小地震作用，吸收与耗散地震能量，避免结构倒塌。而结构延性和耗能的大小，取决于构件的破坏形态及其塑化过程，弯曲构件的延性远远大于剪切构件，构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量，也远远高于构件剪切破坏所消耗的能量。因此，结构设计应力求避免构件的剪切破坏，争取更多的构件实现弯曲破坏。始终遵循“强柱弱梁，强煎弱弯、强节点、弱锚固”原则。构件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系，致使结构的周期发生变化，以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
5.确保结构的整体性。结构是由许多构件连接组合而成的一个整体，并通过各个构件的协调工作来有效地抵抗地震作用。若结构在地震作用下丧失了整体性，则结构各构件的抗震能力不能充分发挥，这样容易使结构成为机动体而倒塌。因此，结构的整体性是保证结构各个部分在地震作用下协调工作的重要条件，确保结构的整体性是抗震概念设计的重要内容。为了充分发挥各构件的抗震能力，确保结构的整体性，在设计的过程中应遵循以下原则：①结构应具有连续性。结构的连续性是使结构在地震作用时能够保持整体的重要手段之一。②保证构件间的可靠连接。提高建筑物的抗震性能，保证各个构件充分发挥承载力，关键的是加强构件间的连接，使之能满足传递地震力时的强度要求和适应地震时大变形的延性要求。③增强房屋的竖向刚度。在设计时，应使结构沿纵、横2个方向具有足够的整体竖向刚度，并使房屋基础具有较强的整体性，以抵抗地震时可能发生的地基不均匀沉降及地面裂隙穿过房屋时所造成的危害。
6、计算结果的校核。一般来说，在结构设计中，我们通常计算软件来进行结构分析，这就需要设计人员对自己简化的结构模型要进行合理性的分析，是否和实际受力模型一致，而最初的概念设计就显得尤为重要，只有这样，在进行准确分析判断之后，方可用于实际工程
7、抗震构造措施。可以说，合理的抗震概念设计会简化抗震计算过程，而构造措施则是对概念设计的补充。“强柱弱梁”“强剪弱弯”都是抗震概念概念设计的精髓。所以无论是什么结构类型，规范中都明确了在不同的抗震等级中，所应满足的构造措施，这些都是一个结构是否安全的有力保障。
二、抗震概念与设计计算的具体规定
新抗震规范已将设计中常出现的问题做出了具体规定。
1．体形复杂的建筑不一概提倡设防震缝。
2．对规则结构与不规则结构做出了定量的划分。并用强制性条文对建筑师的建 筑设计方案提出了限制。如第 3 . 4. 1条规定，“建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的方案”。
3．予应力混凝土的抗侧力构件，应配有足够的非予应力钢筋。
4．非结构构件与其结构主体的连接，应进行抗震设计，如幕墙、附属机械、电气设备系统 支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。
5．投资方愿意通过增加投资来提高安全要求的抗震建筑，采用隔震和消能减震设计。
6．结构材料的选用应减少材料的脆性，优先采 用延性、韧性和可焊性较好的钢筋和规定强度等级范围内的混凝土。
通过执行新抗震规范中的各项规定，来保证抗震概念设计的完成 ；通过遵循抗震概念设计的原则，使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能，如果概念设计不适宜于抗震，那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然，在做好概念设计的基础上也要认真计算做好定量分忻。
三、对自己将来工作的要求
了解未来抗震新思路. 如前所述，目前为减轻灾害所采取的措施都偏重于提高结构自身的承载能力和变形能力，从而耗散地震能量避免建筑的倒塌。这种做法可以说一种比较被动的的办法，存在着造价高、构造复杂，施工难度大等特点。既然破坏能力来自于地面，通过基础向上部结构传递，那么若在基础和上部结构之间增加一个“能量耗散层”以阻隔或减少地震能量向上传递，就能大大减轻地震队建筑物的损坏程度。我国的地震实例也印证了是可行的，1996年邢台地震，大量民屋倒塌，但其中几栋土坯房几乎没有被破坏，经过考察，原因在于基础墙体里铺设厚约30mm的芦苇杆防潮层，起到了减震效果。为避免它给人类带来大的灾难，要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计。做到 :1 .结构功能与外部条件一致 ;2 .充分发展 先进的设计理念 ;3 .发挥结构的功能并取得与经济的协调 ;4.更好地解决构造处理 ;5. 利用定量的计算进行抗震分忻 ;6.用概念来判断计算的合理性。客观事物是多种多样的,而且都是在不断地变化，因此对不同的客观事物有不同的概 念，随着事物认识的不断发展，概念也在不断的发展变化，做好工程结构概念设计，有着很重要的意义。
结语：汶川大地震，玉树大地震以及近年来全国各地频发的一系列地震，对建筑物的抗震敲响了警钟，建筑抗震必须再次引起我们的高度重视。本文对建筑抗震的概念设计进行了研究分析。对建筑抗震概念设计的重要性进行了阐述并提出了一系列相应的措施。在提高结构整体的抗震性能分析时，又融入了新的抗震设计思路，为工程设计人员在今后的工程设计中提供了一些思路，仅同行参考。
参考文献：
【1】孙柏锋 隔震结构设计方法研究 昆明理工大学硕士学位论文 2007
【2】GB50011-2010 建筑抗震设计规范
【3】李卫红 加强建筑抗震设计的重要性
