正確運(yùn)用軟件 確保工程結(jié)構(gòu)安全

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  正確運(yùn)用軟件 確保工程結(jié)構(gòu)安全

安全性、經(jīng)濟(jì)性、適用性是評價(jià)建筑工程合理性的三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中結(jié)構(gòu)安全性是首要的，也是最根本的標(biāo)準(zhǔn)。由此可見建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作責(zé)任重大，它與國家、人民的生命財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)。現(xiàn)階段在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算的程序化，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件得到廣泛應(yīng)用。但是，在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用計(jì)算機(jī)時(shí)，如果不知道如何選擇適合于具體結(jié)構(gòu)的程序，不知道如何判斷程序計(jì)算過程是否正確，該設(shè)計(jì)就會變成只能聽命于機(jī)器操作的“架空設(shè)計(jì)”。 
    有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員面對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)分析，出現(xiàn)不問程序應(yīng)用范圍隨意套用，不加分析選擇計(jì)算簡圖、輸入?yún)?shù)但物理意義不明而任意選用、對輸出結(jié)果不進(jìn)行合理性分析就盲目采用等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)質(zhì)量和工程的安全。如果不給予足夠重視，則由于程序使用不當(dāng)而造成工程事故的出現(xiàn)將是難免的。針對這一現(xiàn)象，本文就結(jié)構(gòu)分析軟件應(yīng)用的有關(guān)問題提出一些看法，供大空商榷。 
    1.程序應(yīng)用中應(yīng)注意的問題 
    1.1各種結(jié)構(gòu)的計(jì)算程序可以為計(jì)算提供很好的手段，要想得到正確的計(jì)算結(jié)果，并在施工圖中應(yīng)用，除了程序的準(zhǔn)確性外，還與輸入數(shù)據(jù)的正確性和結(jié)構(gòu)簡化的合理性，程序選用的正確性，都有很大的關(guān)系，因此必須根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析、判斷，根據(jù)其正確與否作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。 
    1.2每一種結(jié)構(gòu)計(jì)算程序都有一定的應(yīng)用范圍，都是建立在一定的力學(xué)假定模型上，程序應(yīng)用時(shí)一定要熟識了解編制的技術(shù)條件和使用要求，嚴(yán)格按照程序的數(shù)據(jù)要求正確輸入結(jié)構(gòu)幾何數(shù)據(jù)和荷載數(shù)據(jù)，同時(shí)給定正確的計(jì)算參數(shù)，經(jīng)校對、審核無誤后才能進(jìn)行計(jì)算。 
    1.3根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，正確地確定各種參數(shù)的取值，如梁端調(diào)幅系數(shù)、梁跨中彎矩增加系數(shù)、梁剛度放大系數(shù)、梁扭矩折減系數(shù)，以及周期折減系數(shù)、地震力調(diào)整系數(shù)等等，以滿足設(shè)計(jì)要求。 
    1.4結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件設(shè)計(jì)在程序中往往考慮得不全，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和單項(xiàng)工程結(jié)構(gòu)特性及規(guī)范規(guī)定進(jìn)行必要的調(diào)整才能應(yīng)用到施工圖中去，切不可盲目應(yīng)用配筋結(jié)果，比如對于交叉框架梁以及實(shí)配鋼筋為雙排筋時(shí)，實(shí)配鋼筋面積應(yīng)按電算配筋面積乘以1.1～1.2的系數(shù)。 
    2.結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算結(jié)果正確性的大致判斷 
    2.1自振周期判斷： 
    對于比較正常的工程設(shè)計(jì)，不考慮折減的計(jì)算自振周期大概在下列范圍內(nèi)： 
    框架結(jié)構(gòu)：T1=（0.08～0.10）n 
    框架一剪力墻結(jié)構(gòu)和框架一筒體結(jié)構(gòu)：T1=（0.06～0.08）n 
    剪力墻結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)：T1=（0.04～0.05）n 
    式中n為建筑物層數(shù) 
    第二及第三振型的周期近似為： 
    T2=（1/5～1/3）T1 
    T3=（1/7～1/5）T1 
    如果計(jì)算結(jié)果偏離上述數(shù)值太遠(yuǎn)，應(yīng)考慮工程中構(gòu)件截面是否太大、太小，剪力墻數(shù)量是否合理，應(yīng)適當(dāng)予以調(diào)整。反之，如果截面尺寸、結(jié)構(gòu)布置都正常，無特殊情況而偏離太遠(yuǎn)，則應(yīng)檢查輸入數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤。以上判斷是根據(jù)平移振動振型分解方法來提出的。當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦連振動時(shí)，情況復(fù)雜得多。首先應(yīng)挑出與平移振動對應(yīng)的振型來進(jìn)行上述比較，至于扭轉(zhuǎn)周期的合理數(shù)值，由于經(jīng)驗(yàn)不多，目前尚難提出合理的周期數(shù)值。 
    2.2地震力大小判斷： 
    根據(jù)許多工程的計(jì)算結(jié)果，截面尺寸、結(jié)構(gòu)布置都比較正常的結(jié)構(gòu)，其底部剪力大約在下述范圍內(nèi)： 
    8度：Ⅱ類場地土：FEK=（0.03～0.06）G 
    7度：Ⅱ類場地土：F EK=（0.015～0.03）G 
    式中F EK為底部地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值：G為結(jié)構(gòu)總重量。 
    層數(shù)多，剛度小時(shí)，偏于較小值；層數(shù)少，剛度大時(shí)，偏于較大值。當(dāng)為其他烈度和場地類型時(shí)，相應(yīng)調(diào)整此數(shù)值。當(dāng)計(jì)算的底部剪力小于上述數(shù)值時(shí)，宜適當(dāng)加大截面，提高剛度，適當(dāng)增大地震力以保證結(jié)構(gòu)安全，反之，地震力過大宜適當(dāng)降低剛度以求得合適的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 
    2.3利用對稱性判斷： 
    對稱結(jié)構(gòu)在對稱外力作用下，對稱點(diǎn)的內(nèi)力和位移必然對稱。如有反?，F(xiàn)象檢查輸入數(shù)據(jù)是否正確。 
    2.4結(jié)構(gòu)漸變性判斷： 
    豎向剛度、質(zhì)量變化較均勻的結(jié)構(gòu)，在較均勻變化的外力作用下，其內(nèi)力、位移等計(jì)算結(jié)果自上而下也均勻變化，不應(yīng)有大正大負(fù)，大出大進(jìn)等突變。 
    2.5結(jié)構(gòu)合理性判斷 
    設(shè)計(jì)較正常的結(jié)構(gòu)，一般而言不應(yīng)有太多的超限截面，基本上應(yīng)符合以下規(guī)律： 
    （1） 柱、墻的軸力設(shè)計(jì)值絕大部分為壓力 
    （2） 柱、墻大部分為構(gòu)造配筋 
    （3） 梁基本上無超筋 
    （4） 除個(gè)別墻段外，剪力墻符合截面抗剪要求 
    （5） 梁截面抗剪不滿足要求、抗扭超限截面不多 
    3.結(jié)束語 
    由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的迅速發(fā)展，大大解放了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員從準(zhǔn)備大量數(shù)據(jù)、寫計(jì)算書、畫圖中走出來，有時(shí)間考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如概念設(shè)計(jì)、不同模型計(jì)算比較等問題，明顯提高了設(shè)計(jì)效率，改變了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)拖后腿的狀況，結(jié)構(gòu)軟件功不可沒。但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件畢竟是一個(gè)輔助設(shè)計(jì)工具，智能化功能很弱，在概念設(shè)計(jì)、不同模型選擇、結(jié)果分析等方面必須由設(shè)計(jì)人員來做。而且，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件也會有漏洞、出錯(cuò)，用軟件工程理論來說這是不可避免的，因而還需要校審把關(guān)。總之，好的軟件不等于計(jì)算結(jié)果必然正確，正確的計(jì)算結(jié)果也不等于設(shè)計(jì)必然合理。使兩者成立的條件是結(jié)構(gòu)工程師對軟件的正確使用和對計(jì)算結(jié)果的正確判斷。