浅析混凝土结构设计中软件应用对设计的影响

所属栏目:软件开发论文 发布日期:2013-02-20 09:24 热度:

  摘要: 在科技发展迅速的二十一世纪,计算机硬件技术的不断发展和建筑结构分析理论的不断完善,计算机辅助设计软件在建筑工程设计领域中也得到了广泛的应用。工程设计通过合理的应用软件使工程做到优化,但不能完全依赖软件设计,本文就近几年来发现一些工程问题及其原因,结合软件的应用作一些简单的分析探讨。

  关键词:结构设计,软件合理利用

  1.结构设计的现状

  我国结构计算理论经历了经验估算,容许应力法,破损阶段计算,极限状态计算,到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段,经过多年大量的工程实践与验证,人们积累了很多经验,并将他们体现在规范、图集等等,但随着计算机技术的发展,我们在设计的过程中发现,虽然合理的利用软件使设计时间大大缩短,但是过分相信计算机分析结果往往就会出现结构计算模型与实际建筑物的较大差别,影响设计结果;或者由于对软件技术条件认识不清而导致错误的计算结果,这些将会影响施工图出现一些非常不必要的错误,有些错误可能会导致严重的后果。

  2.合理利用软件设计的特点

  2.1 设计人员应在结构设计中认真思考怎样合理的利用设计软件进行结构设计,而不是一味的依赖计算机,举个简单的例子,对于弹性搂板:(必需以房间为单元进行定义,与板厚有关)来说,在软件设计程序中真实考虑楼板平面内、外刚度对结构的影响,采用壳单元,原则上适用于所有结构,但是规范中规定:a、弹性搂板仅适用于高层钢筋混凝土结构。b、不适用于多层钢筋混凝土结构及钢结构建筑。c、多层钢筋混凝土结构及钢结构建筑中存在有弹性搂板时,可近似的按开洞处理,但要注意人工将荷载分配到周边梁上。这些程序中往往是忽略的,就需要设计人员自己思考修改,并且程序在采用弹性搂板6计算时,楼板和梁共同承担平面外弯矩,其结果梁的配筋偏小,楼版承担的平面外弯矩计算配又未考虑,这就需要我们认识到软件给我们带来一些方便的同时也要注意到他的陷阱。

  2.2 设计工作并是单一产品而且没有唯一答案,在进行结构设计的同时,这就需要设计人员反复进行计算,并且通过调整结构平面和竖向布置、构件尺寸、材料强度等级等因素、比较材料用量的差别、结构受力的合理性等,使我们观察到计算结果(位移、裂缝等)是否符合规范,各工况下的荷载图是否正确,结构平面和竖向布置是否规则对称,最终为所做项目选择确定一种合理的方案,从而进一步将设计做到最优化水平。但是计算机不能代替我们判断的实例也有许多,规范中难以确定的文题,依据整体结构体系与各个体系之间力学关系、结构破坏机理,试验结果以及长期工作积累经验的设计原则,考虑建筑总体布置等等, 例如,6 层砖混结构,其中第6 层为大空间会议室,而且第6 层沿纵墙外挑1200 mm。也就是说,第6 层的屋面、墙体等荷载最终传于5层的外跳梁上,而挑梁向内的平衡长度不够或挑梁上的平衡荷载不足,显然挑梁的抗倾覆能力不足。而对于设计人员来说,往往认为挑梁的计算数据是由PMCAD 软件生成的,其配筋是经过PK软件计算的,计算结果没有问题。其实,由于设计者对软件技术条件不明,在操作时有荷载漏项,导致计算结果错误。

  3.对设计人员的几点建议

  3.1 每个工程开始以前都需要做好充分的准备工作,要正确认识到软件对结构设计来说,哪些它能解决,而哪些是不能解决的。一些对结构概念不很清楚的设计人员可能会过分地相信计算机或者盲目过度依赖,就可能会出现严重的设计错误,并且将其应用到工程中就会造成严重的后果。我们举个简单例子,一个梁在竖向荷载作用下,梁端弯距可以调幅,不仅可以减少梁端配筋数量,达到方便施工的目的,而且还可以提高柱的安全储备,满足“强柱弱梁”的设计原则,考虑梁端由于塑性变形而产生的内力重分布。对于现浇框架,大家对不同情跨下调幅系数0.8~0.9怎么取值?PKPM里面默认的选项0.85,其实大家要是总结一下就会发现,实际工程中,梁的裂缝大部分都出现在跨中底部,很少出现在支座处。为什么会出现这种情况,因为大家在计算梁的时候,往往忽略了板的作用。板在支座处往往配有钢筋,这部分钢筋也应该考虑进去,但是现在的程序却没有办法考虑这部分钢筋的影响,所以在设计中,就应该把这部分影响考虑到弯矩调幅系数里面。

  3.2在工程设计中, 每一种计算理论都有它的假定条件,每一个软件的编制都符合特定的技术条件,我们熟悉的PKPM系列软件也不例外,如果没有很好地理解软件技术条件,便不能很好地利用软件来解决实际问题。即从模型、荷载、结构计算到施工图绘制的全过程中,我们应认真的考虑设计的每一环节,尽量不要遗漏任何环节,反复调整系数来对比计算结果,保证计算模型的简化与工程实际相符 ,并且注意设计软件的适用条件及其技术条件 ,保证计算结果准确;更要加强规范的学习,加强概念设计,保证结构满足各项构造措施的要求,使建筑结构能够承受可能出现的各种作用,保证结构具有良好的工作性能和耐久性能。

  4.结束语

  勘察设计市场的竞争,将是质量和人才的竞争、品牌的竞争。因此,勘察设计单位,要在市场竞争中求生存、求发展,建筑设计就必须要有创新,我们只有树立质量意识,强化质量意识,才能不断地提高工程设计质量和设计水平,只要我们积极发挥人的因素和计算机的优势,各取所长,就一定能把设计的工作质量提到更好的水平。

  [1] GB50010-2002 混凝土结构设计规范.

  [2] GB50017-2003 钢结构设计规范

  [3] 中国建筑科学研究院PMCAD 结构平面CAD 软件用户手册及技术条件[D].

文章标题:浅析混凝土结构设计中软件应用对设计的影响

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