古建筑结构设计精选(九篇)
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第1篇：古建筑结构设计范文
关键词：仿古建筑；木结构；混凝土结构
中图分类号：TU318
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2006)04-0121-02
收稿日期：2006-02-25
作者简介：邓晓春(1973-)，女，1995年毕业于华中理工大学工业与民用建筑专业，湖南省建筑设计院内聘高级工程师，一级注册结构工程师。
1 引言
中国古建筑虽然历经了数千年的演变，但其独特的结构方法和布置规模始终没有改变，并且是世界上独具风格的一门建筑学科，是世界建筑艺术宝库中的一颗璀璨明珠。中式传统古建筑以木结构为主，在材料选用、平面处理和艺术造型等方面都有许多自己的特点，但随着社会的发展与进步，传统木结构在防火与防腐方面的缺陷也日益明显，新技术、新材料的运用使仿古建筑的设计和建造成为可能，这也是对中国古建筑文化的继承与发展。现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构，改变了传统中国古建筑以木结构组合为主的受力系统，吸收了传统中国古建筑风格的精华，在钢筋混凝土结构的基础上，将传统古建筑的造型、部件等，作为装饰效果，从而达到建筑上的仿古目的。以下本文将就某工程实例对此种建筑的结构设计谈几点体会，能为同行在设计工作中提供一些参考。
2 中国古代建筑的特点
中国古代建筑是以木构架为主的一种结构方式，平面布局内向含蓄，层次丰富，均衡对称，空间布局灵活，承重与围护结构分工明确；在建筑的设计和施工中很早就实行了模数制和构件的定型化，对于建筑整体到局部的形式、尺度和做法都有相当详细的规定。中国古代建筑还独创了斗拱的结构形式，并充分运用色彩的装饰手段，使建筑物显得庄重而华丽。
中国古代建筑的结构方式有“叠梁式”、“穿斗式”、“井干式”三种，屋顶形式有硬山顶、悬山顶、庑殿顶、歇山顶、攒尖顶和复合顶。
3 仿古建筑的结构设计要求
现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构，为了达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果，与传统的钢筋混凝土结构相比，仿古建筑的结构设计具有以下特殊要求：
3．1模数要求和构件定型化
各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求，传力体系的构成极其各构件的尺度和形体完全仿照古代木结构中柱、梁、枋、檩的相应做法。
3．2屋面造型要求
屋面变化显著，造型要求高，构架体系采用了步架和举架的处理方法，使屋面坡度越往上越陡峻，越往下越平缓，形成了曲线优美、出檐深远的特征，体现了我国古代建筑的造型特点。
3．3建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。
斗拱：斗拱中方型的底座叫做斗，上面错落搭建的船形木块叫做拱。斗拱是中国传统古建筑特有的型制，它位于木结构梁和柱子之间，具有传导屋面荷载、加大屋檐挑出长度、缩短梁枋跨度、吸收地震能量等结构作用和装饰作用，是中国古代建筑中最具特色的部分之一。对于仿古建筑而言，因主体结构为钢筋；昆凝土，装饰常常成为斗拱的主要作用。
雀替：用于额枋(檐枋)与檐柱相交处，近似于三角形，表面有雕刻装饰的构件。可以缩短梁枋的净跨距离，具有辅助拉结和装饰双重功能。
4 工程实例
4．1工程概况
开福寺位于长沙城北，它是一座殿字宏伟、气势非凡的千年古寺，具有“三湘名刹”之称。开福寺始建于五代时期，距今已有一千多年的历史，现有的寺院规模已不能满足佛教事业的发展需要，自2004年开始修复扩建，大悲殿的建设就是其扩建工程子项之一。大悲殿为南方单层双重檐仿古建筑，建筑面积1200m2，总高度25m，面阔七间，共37．8m，进深六间，共30．6m。屋顶形式为歇山顶，黄色琉璃瓦铺盖，飞檐翘角，气魄雄伟，檐下为七踩斗拱。室内采用“露明造”，使空间更高大、更宽敞。该建筑采用了钢筋；昆凝土仿木结构。
4．2大悲殿的结构体系
采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构，用SATWE程序进行整体计算，主受力框架用PK程序复核计算配筋。结构方式按照古建筑中的“叠梁式”，构架体系采用了步架和举架的处理方法，其传力途径也明显不同于传统钢筋混凝土建筑，屋面荷载通过T形屋面板传给屋面檩条梁，再由梁架逐层往下传递，最终通过最底层的梁传给框架柱。主受力框架立面详见图1。由于大殿建成后需供奉大尊佛像，故殿内抽掉了两根里金柱，使相临柱子间跨度分别达到了19．8m和18．6m。建筑平面图详见图2。这么大的跨度在传统古建筑中是罕见的，而为了保持室内“露明造”的完整性，在15．5m标高处设3根断面为400x1200的交叉转换梁(位于4轴、5轴、C轴上)，共同支撑其上的柱子和屋面梁架体系。
4．3屋面板的设计
木结构的屋面木基层是由望板和椽组成的，这就使得仿古建筑的屋面板截面形式为T形，单向受力，板肋之间的距离很近、肋高较小见图3，加上屋面陡峻图4(大悲殿屋脊处为九五举)、造型复杂，屋面一次性全现浇施工难度很大，支模困难，混凝土浇注质量和外观效果均难保证。故将屋面板设计成叠合板，先预制单块的预应力混凝土T形板(或几块T形板组合)作为底模，再在底模上绑扎钢筋网，用细石混凝土浇注叠合层，完成后二者形成整体共同受力。设计时按叠合前和叠合后分阶段对T形板进行强度计算、抗裂验算、挠度验算。分别满足施工阶段和使用阶段的受力要求。
4．4斗拱和雀替的设计
在主体结构为钢筋混凝土的仿古建筑中，斗拱是作为受力构件还是纯装饰构件?采用木结构还是钢筋；昆凝土结构?这就值得探讨了，笔者在考察其他仿古建筑时了解到其斗拱大多是采用钢筋；昆凝土预制构件，各级斗与拱之间通过预埋件焊接连接(尺度较大时)或座浆连接(尺度较小时)，斗拱在结构中为受力构件。这种做法的主要缺点是做工较粗糙、不美观，而且前者由于构件数量太多防腐和维修费用较高，后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木结构，且仅作为装饰构件，不考虑其受力。屋檐荷载通过斗拱上方的现浇；昆凝土桃尖梁以及斗拱中间的现浇混凝土剪力墙传给剪力墙下方的额枋，斗和拱在桃尖梁施工前安装就位。
雀替仅作为装饰部分，不考虑其受力，采用钢筋混凝土预制构件，用定型模板在施工现场制作。主体结构施工时在相应位置留设预埋件，预制的雀替通过预埋件与主体结构的额枋(檐枋)和檐柱焊接连接。
木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为装饰构件，与主体结构不是一起现浇成型，但采取了上述方式与受力构件连接后，再经过油漆彩绘处理，整个建筑物浑然一体，完全达到了传统木结构的艺术效果。建成后的大悲殿入口屋檐照片图4。
5 结束语
钢筋混凝土结构的仿木仿古建筑，因组合形式变化大，构件形状复杂，其空间梁板的形状定型和模板、钢筋施工是最大的难题，给传统的钢筋混凝土结构设计带来了许多挑战，本文探讨了一些新的思路，力求用现代的构造和装饰处理，还原其传统古代建筑的风格。大悲殿于2004年4月完成设计，同年5月开工，2005年年底建筑竣工图50
参考文献：
[1]马炳坚．中国古建筑木作营造技术．(第二版)．科学出版社，2003．
第2篇：古建筑结构设计范文
行分析与阐述。
【关键词】：建筑结构 加固方法 技术手段
中图分类号：G278 文献标识码：A 文章编号：
随着现代经济的飞速发展和生活水平的不断提高，人们对建筑的数量、质量和使用功能提出了越来越多的要求，科学技术的进步也促使各种新型结构、新型材料以及新的施工工艺不断出现。为保证建筑工程的质量，促使建筑业健康发展，我国于1997年通过了《中华人民共和国建筑法 ，明确规定：“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，对已发现的质量缺陷，建筑施工企业应当修复。因此，以严谨的施工态度、科学的加固方法，确保建筑结构稳固性、安全性，具有一定重要的意义。
1.加大截面积加固技术
通过加大截面积的方式，实现建筑结构加固，在构件的外部包裹混凝土，以增加构件的配筋量与横面积，实现结构加固目标。在建筑结构施工中，加大截面积的方法较为传统、常用，因此工艺简单、适用范围广，可应用于各种墙体、梁柱等混凝土结构中。结合构件的加固要求、受力特点等区别，可选择单侧加厚、双侧加厚等方式。为了确保后期浇筑混凝土的正常运行，可适当增设构造钢筋；如果工程以加配钢筋为主，则应增加钢筋的截面积，为了确保钢筋加固后的正常工作，还应浇筑一层混凝土保护层。一般情况下，外包材料多是普通混凝土，如果外包层薄弱、钢筋密集，就可利用细石混凝土，除了利用钢筋配筋之外，还可应用钢板或型钢。通过采取加大截面积的技术方法，在设计构造时，应充分考虑原有部分与新加部分的整体受力情况。在产生受力时，加固结构的结合面就会产生各种应力，以剪力和拉力为主。在弹性塑性阶段，结合面的反向拉力、剪应力等，主要通过新旧混凝土粘合的强度来承担。如果裂缝达到极限状态，就通过贯穿结合面的锚固螺栓或者锚固钢筋而产生被动的剪切力、摩擦力。但是这种方法对现场湿作业的工程量较大，养护时间较长，对正常生产与生活造成一定影响。同时，当构件截面增大后，将对建筑结构的外观及房屋净空产生一定影响。
2.预应力加固技术
预应力加固技术主要通过外加预应力撑杆或者钢拉杆的方式，实现结构加固。也就是说，通过施加预应力，使撑杆或者拉杆受力，对原有结构的内力分布产生变化，降低结构的应力水平，提升结构承载力。预应力加固技术的特点是通过预应力手段，强迫提升撑杆受力或者后加拉杆，减少原结构的应力水平。这样，就可避免一般加固结构中的应力应变滞后现象，发挥改变、卸载、加固结构内力的作用，提升结构承载能力。采取预应力加固技术，根据加固对象的具体差别，可分为预应力撑杆加固、预应力拉杆加固两大内容。一方面，预应力撑杆加固技术，主要加固轴心受压力或者小偏心受压柱，根据不同的柱受力状况，又可分为单侧撑杆加固、双侧撑杆加固两种方式；
另一方面，预应力拉杆加固主要应用于一般的框架结构、网架结构、梁板结构、桁架结构等。鉴于加固的要求以及被加固结构的受力情况不同，又可将预应力拉杆加固分为水平式(正截面的受弯承载力不足)、下撑式(斜截面的受剪承载力及正截面的受弯承载力不足)、混合式(正截面的受弯承载力不足及斜截面的受剪承载力稍有不足)三种方式，分别适用于不同的截面中。有关预应力加固技术，一般适用于跨度较大的结构中，或者采取一般方法难以满足加固效果的情况，但是这种方法不适合在高湿度环境下作业，这种环境下的混凝土结构或者混凝土收缩力有所变大，不利于加固效果。
3.外包钢加固技术
应用外包钢加固技术，利用角钢外包在构件的四角位置，在角钢之间采取缀板连接方式。外包钢加固法可分为湿式与干式两种情况。一方面，湿式外包钢法，在原有构件和型钢之间，利用环氧树脂或者乳胶水泥等粘结，将新旧材料之间进行有效协同，确保工作整体性，但是作业强度较大；另一方面，干式外包钢法，即原有构件和型钢之间没有任何粘结作用，虽然有时候以水泥砂浆填补，但是并不能实现结合面拉力与剪力的传递，难以保障原构件和型钢的整体工作，只能实现单独受力。与湿式外包钢方式相比，干式外包钢的施工更加简单，但是提高承载力的能力远不如湿式外包钢；这种方法基本对原结构构件的截面尺寸更改不大，仅是提高构件承载力，增加刚度与延性，一般在屋架、砖窗间墙、梁、混凝土柱等结构构件、构筑物加固中应用广泛。这种外包钢加固技术，尤其应用于不需要增大截面尺寸的工程中，可极大提高承载力的轴心与偏心，施工的工作量小、效率高、质量好，但是用钢量较多，加固成本高。
4.外部粘钢加固技术
外部粘钢加固法，主要利用粘贴剂，与加固设计相符，将钢板粘贴在钢结构或者混凝土表面，共同产生作用力。外部粘钢加固技术的优势在于：施工便捷、效率高，基本不会改变构件外观及使用空间，提高了结构构件承载力。当采取外部粘钢加固技术时，一般将钢板粘贴在梁底的受拉位置，增加梁的承载力，如果在梁的侧端粘贴钢板，也可保障梁的斜截面承载力。当前，外部粘钢加固技术主要应用干受拉构件或受弯构件的补强加固工程中，要求环境温度控制在60℃以内，相对湿度则小于70％，且没有化学腐蚀。如果工作条件不能满足以上条件，则要采取对应的处理措施。另外，外部粘钢加固技术对施工工艺的要求较高，需要确保施工队伍韵专业性，提高施工质量。
5.增设支点技术
增设支点加固技术，主要通过增加支撑点的方式，降低结构的计算跨度，以控制结构内力，提高承载力。这种方法既简单又可靠，但是会对使用空间造成一定影响，一般适用于网架、桁架、板、梁等水平结构的加固施工中。
结合新增加支撑结构的变形特质，应用支点法可分为弹性支点与刚性支点两种方式。弹性支点主要通过支撑结构中的桁架或者受弯力作用等，间接传递荷载力。由于支撑结构变形与被加固结构变形属于同一个数量等级，那么支撑结构应按照弹性支点来考虑，涉及到复杂的内力分析技术；刚性支点通过轴心受拉或者轴心受压等荷载力，直接传递到柱子或者基础构件部分。这种方法的内力计算较为简单。相对来说，采取刚性支点技术加固，可较大提高结构的承载能力，而弹性支点则对空间使用的影响程度较低。
6.结束语
总之，建筑结构加固的技术方法较多，本文介绍了几种常见方法。为了在实际加固工程中选择最合理、最经济的方案，还应加深学习与交流，以应用更多先进加固技术，实现经济效益与社会效益。
【参考文献】：
第3篇：古建筑结构设计范文
关键词：建筑结构；抗震设计；加固
1 建筑结构基于性能的抗震设计概况
（一）基于性能的抗震设计的提出
20世纪90年代初，美国学者首先提出了这项设计理论，以改进基于承载力的传统设计理念，用量化的抗震指标来控制建筑抗震性能，随即被各国所重视。该项设计理论基础是结构性能分析，根据用途和要求确定性能，使建筑物在面对不同的地震等级中达到预期抗震目标。1995年，美国的放眼21世纪委员会提出了基于性能抗震设计的框架，此专项研究得到美国政府大力支持与资助，并进行了有前瞻性的多方面研究。此后，澳大利亚、日本、新西兰、英国、智利等国家也在多方资助下，为推进此专项研究，成立了各类委员会，包括评估、分析、协调、规范等，在对这项理论进行了大量的研究后，均提出和采用了力求达到国际一体化要求的一系列抗震设计理论。
我国在这项理论的研究上起步较晚，为了与国际规范同步，我国在与美国等在这项研究领域取得先进成果的国家进行学术交流、学习中，对这项理论进行专项研究并引入理论，许多中国高校也开展了专项研究，旨在不断发展和完善出符合我国国情的性能抗震设计理论，并取得了一定的研究成果。
（二）性能抗震设计理念的特点
通过对现行抗震设计理论的实践，可以对两者进行对比，以得到性能抗震设计理念的特点。
1．多级设防。相对于现行的三阶段设防目标（小震不坏、中震可修、大震不倒），性能抗震设计注重多级设防，保护非结构件与内部设施，后者的设计理念既保证使用者安全，又减轻业主和社会的经济损失与压力。
2．投资效益准则。性能抗震设计偏重于安全、经济等多方面。在安全与经济之间找到合理、平衡的切入点，确定最佳方案，以优化设计为目的。
3．自由度大。相比较传统抗震设计刻板的被动状态，性能抗震设计可根据业主的要求确定目标，给设计带来新的动力。
（三）性能抗震设计目标
目标为在不同地震等级的作用下，建筑物结构能达到预期所应达到的水平。最大程度的在经济与结构可靠性上找到合理的平衡点。建立设计目标需要考虑场地、结构所需功能、建筑重要性、损失与重建等各方面的因素。
（四）设计设防水准
1．地震设防水准。抗震设计设防对象所选择的地震强度，直接决定建筑物的抗震能力，如何确定设防水准在基于性能抗震设计中有决定性的地位。应取决于优化后的经验基础上来确定并根据地震参数及烈度作设防水准。
2．结构性能水准。地震等级作用下对建筑物预期破坏最大程度。除了对主体结构破坏带的损失有控制力外，还要注重对非主体、内设施的损坏的控制。因此，能兼顾主体、非主体结构破坏程度的结构性能水准才是合理、科学的。
（五）现行抗震设计局限性
1．现行抗震设计很少对建筑结构在地震发生时的性能进行评估，只是按规范标准设计。
2．业主与使用者并不了解所使用的建筑结构的抗震性能。
3．经济评估准则并没有在建筑业中得到广泛应用。
（六）抗震设计的常见问题
1、建筑体形
由于建筑地形的限制，或为了形成街景，业主常要求设计单位在建筑体形上赋予变化，以求美化。主要表现在：建筑平面因地势需要设计转折；结构平面凹凸不规则，有的凸出或凹进的尺寸大于相应尺寸的30％；．上部砌体总层数不一致，有的层面差达到两层甚至以上；楼板局部不连续或刚度突变，出现楼板错层，或楼板开洞率太大，有效楼板面积不足结构典型平面的50％；为了满足下部大空间的利用，下部框架投影面积大大超过上部砖房面积，质量出现较大偏心，使结构出现较大的不规则扭转；楼层之间大刚度和承载力变化明显，变化率超过20％～30％以上。
2、框架结构
框架的设计问题出现的形式多样：框架柱网不规则，开间不均匀；底部框架梁跨度太大，曾出现9m的跨度，必然导致“强梁弱柱”；框架梁柱截面偏小，表现为“剪压比”和“轴压比”超标；梁、柱的纵向配筋率和体积配筋率小于抗震要求；起转换作用的楼面的次梁设置不合理，有的偏少，有的不便于施工。
3、抗震墙
底框结构没有按要求设置抗震墙，追求经济效益，减少抗震墙数量；强调空间功能分布，抗震墙分布不对称、不均匀；有的工程抗震墙布置过多，使薄弱层上移，由于多层砌体房屋结构变形、耗能能力差，地震时破坏往往更加严重；剪力墙没有注明抗震等级。构造措施不力等。
2 抗震概念设计的重要性
大量的震害表明，结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。概念设计的目的就在于合理地选择结构形式，并通过构造措施来满足“大震不倒”的要求。设计师在提高抗震设计意识和水平的同时，建筑方案的选择不受业主的干扰，避免建筑的形状、尺寸、布局等表现出明显的抗震缺陷；结构方案更不能受业主的经济观念和使用功能的影响，降低下部结构的延性，使抗震墙的数量、形式、布置严重不合理，包括构件的构造措施不力等。
3 基于性能的抗震设计方法
（一）性能抗震设计阶段
1．概念设计。根据用途和业主的要求，合理确定设防目标，通过场地、建筑平面等进行初步设计。
2．计算设计。根据预定的设防目标，计算出能影响各类因素的抗震参数，参数与预定目标不符要及时修改，直至满足参数需求。以基于位移的抗震性能设计为例，主要包括步骤有确定不同强度地震作用下性能目标；根据初步设计，确定结构内的位移的极限值；通过等效阻尼比等各类等效数值，确定等效刚度；设计采用必需的构造措施；评价结构强度要求和变形能力。以严谨、科学、合理的态度进行评估，如计算阶段有不符合，则需重复计算设计步骤，以不断完善结构设计。
3．性能评估。通过各类的分析法得出设计结果来确定该建筑结构的性能。
（二）性能抗震设计方法
目前大致主要有：位移影响系数、能力谱、直接位移设计等方法。
1．位移影响系数法。基于结构性能设计方法，通过分析得出的最大期望位移值，利用等效方法、模态进行确定。以达到此系数的修正作用。此方法还存在着由于它是整体抗震评估方法，无法具体体现主要结构、楼层的损坏情况与抗震水准等问题。
2．能力谱法。1975年被提出，随后不断改进。能力谱设计是将能力谱曲线与地震反应谱转化而来的需求谱，进行比较来评估其抗震性能。此方法侧重对结构的实际性能进行验算、评估。另外，能力谱设计法比较适用于平面结构可简化且分布较均匀的结构，否将会产生不小的误差。
3．直接位移设计法。侧重于结构性能设计，概念简单，根据地震等级来预期位移计算，使结构达到预定位移。此方法也存在着只能从建筑结构材料的极限变化得到数值，而不能考虑到预期以外的强震效应的不足。
4 结语
建筑结构基于性能的抗震设计是比较宽泛的体系，它是现行抗震设计的延续与发展，以结构性能分析作为基础，建筑物的性能目标以全面、科学的因素来确定，使建筑物在面对不同等级的地震时，能达到预期的抗震目标。与传统抗震设计相比，优点明显：基于性能抗震相较于以往更系统化；性能抗震设计的适应性、连贯性更好，应用意义更大；灵活性的加大，使设计人员能发挥创造性，增加对新技术、新材料的推广应用等。性能抗震设计方法也需要解决一些设防水准数据化的划分，合理的参数取值范围介定等问题，才能更好的服务于社会经济建设，达到符合我国国情的设计规范。
参考文献
第4篇：古建筑结构设计范文
关键词：框架结构：加固设计；原则；措施
中图分类号：TU2文献标识码： A
1建筑框架结构的应用范围和特点
框架结构可以设计成无铰框架、超静定的双铰框架或静定的三铰框架。混凝土框架结构可适用于办公楼、学校和民用住宅等；钢结构框架可以用于特殊用途的建筑物、多层工业厂房和跨度较大的公共建筑，如轻工业车间、造船厂、火车站、商场、剧场等。框架结构建筑具有很多优点，自重较轻、空间可以灵活分割，节省建筑材料；可以比较灵活的配合建筑的平面布置，便于安排较大的建筑空间结构；框架结构中使用的柱、梁等构件易于定型化和标准化，缩短建筑施工工期；现浇混凝土框架结构的刚度较强，整体性较好，合理的框架结构设计能起到良好的抗震作用，能根据设计需要将柱或梁的截面浇注成各种形状
2建筑框架结构的设计要求和原则
2.1建筑框架结构设计时应当满足以下要求
（1）梁和柱的截面尺寸
框架结构中梁的截面宽度应≥200mm，截面的宽高比应≤4，截面的高与净跨比应≥4；柱的截面宽度和高度应≥300mm，圆柱的直径应≥350mm。
（2）梁和柱的钢筋配置
梁端纵向受拉钢筋的配筋率应≤2.5%，一级梁端截面的顶面和底面纵向钢筋配筋量的比值应≥0.5，二级或三级应≥0.3。梁端加密区的箍筋肢距一般≤200mm，二级和三级箍筋肢距应≤250mm，四级箍筋肢距应≤300mm。柱端纵向受拉钢筋的配筋率应≥0.2%，二级框架结构中柱的箍筋直径应≥10mm，箍筋肢距应≤200mm。三级框架结构中柱的箍筋直径应为6mm，四级框架结构中柱的箍筋直径应≥8mm。如果剪跨比和支柱比不大于2，箍筋间距应≤100mm。
2.2建筑框架结构的设计时应当遵循以下原则
为了起到良好的抗震效果，建筑框架结构可以设计成双向的梁柱体系，采用刚接连接；大跨度的阳台或雨篷等框架结构设计时，应充分考虑梁的抗扭性；出屋面的楼梯间或电梯间不能采用砖混框架结构；电梯井壁的框架结构以粘土砖砌筑为宜，不能使用砖墙承重的框架结构；电梯井处的柱可做成L型，或将柱外移，柱构件不能向电梯井处伸出。
2.3在进行设计时需要考虑的情况大致有以下几点：
（1）房屋在建造时采用什么样的构造以及其设计的整体造型应该如何；建造房屋的用途，比如是用于学校，用于办公，用于商场、超市还是其他情况等等；建造的房屋可以投入使用的年份是多少，什么时候开始维修；房屋所处的地理位置，如是否处于地震多发区，是否处于洪涝多发区等，根据这些情况需要对房屋进行加固设计；而所需要的材料应该用多大密度，房屋的坚固程度，等等这一系列的需要从结构上进行规划的问题要在这一阶段进行严密的分析，寻找到具体的解决方案。
（2）在设计房屋时，房屋设计需要多少的高度；各类管道的安装和线路的安装应该采用何种方式；房屋所能承受的重量；建造的地基坚固度和高度；是否会由于地表或地下其他一些因素影响房屋建造等的情况都要在地基建造之前考虑清楚。
（3）对于钢筋和混凝土的要求。钢筋要根据国家标准对于不同的建筑采用不同密度的钢筋，充分考虑到建筑物的坚固耐用程度。而混凝土则要根据地域和地理环境的不同在设计和具体施工的过程中对于混凝土的抗压能力，防水能力，坚固程度等等进行分门别类的进行选择，以求建筑物的稳固耐用达到国家规定的同时能够符合人们的使用水平和要求。
（4）在设计建筑物时，火灾也要在考虑范围内。尽量避免使用易于燃烧的材料，提高房屋的耐水性、抗压性的同时也要注意房屋的耐火程度。
（5）设计中，还要对开工建造后的具体实施阶段提出一定的注意情况。比如某些材料应该如何应用，结构中应该如何进行各个工队之间的建造的先后顺序及他们的配合等等。
（6）在设计过程中，任何设计都要留有一定的余地，避免突发状况的发生。
3提高建筑框架结构加固设计水平的技术策略
加固设计方法可以有很多种。其中包括对于混凝土进行加工，对房屋的砌体结构进行加固改造，对所用的钢料进行加固等方面。一般来说，加固的途径有以下几种：
3.1基础平面图和详图的设计
地基较软或不均匀的建筑适合选用柱下条基。如果节点基础下有枯井或防空洞时，可以使用较大的厚板跨过。混凝土的节点基础下应当做垫层，如果基础下有防水层，应充分考虑防水层的厚度。如果建筑物的地下室外墙是混凝土，对应楼层的基础梁可以取消。沉降缝两侧的墙体基础必须分开，地面以下的伸缩缝和抗震缝等不能设缝，应加强与地面的连接。如果新建的建筑物周围有建好基础，建筑物的基础应当浅于周围建好基础。基础之间的净距离应当大于两者高差的1.5倍或2倍。
3.2梁详图的设计
如果梁上有挑梁端部或次梁处，应当在梁上附加吊筋和箍筋，优先考虑附加箍筋。梁上的水箱和小柱下，不用加附加箍筋，在结构设计的总说明处画对应的节点。当建筑物的外部梁之间跨度较小是，各个梁高应相等。当建筑梁底与外窗顶部距离较小时，应当将梁高加大至外窗顶部。建筑外部框架的梁外皮应与柱外皮平行，柱与梁之间的偏心应当大于柱宽的1/4，小于柱宽的1/3。
3.3柱详图的设计
如果建筑框架地上结构为圆柱，低下结构应改为方柱，便于施工。圆柱的纵筋数量应多于8根，箍筋采用螺旋箍，并在柱详图中标明柱端部的水平段。方柱的箍筋应选择井字箍，并按照严格的规范要求加密。幼儿园内不能用方柱，防止方柱对儿童造成身体伤害。对于异型柱结构，一排梁纵筋的根数不应过多，柱端部的纵筋不能过密，避免节点处混凝土浇筑出现困难。柱构件应尽量选择强度较高的混凝土，减少断面处的尺寸。
3.4可以添加钢料进行加工。
这种方法就是指在设计的过程中，为了达到加固房屋的目的，对于某些部分的钢料使用或者对于整栋房屋在建造过程中的钢料使用预算增加。或者也可以通过将某些部分用钢料代替，如将铰链接换成用钢链接，或者改变材料原有的长度、宽度、增加受力面等，提高房屋的承载能力和承载水平。
3.5可以加大所使用的物理截面。
如通过对于建筑条件和建筑材料的考虑，使所应用的材料在可加固的范围内应该尽量符合所处的地理环境和地质条件，同时在充分考虑材料的性能等的方面入手，在可利用的范围内对材料进行焊接和其他加工，加大受力面积，同时避免材料在使用过程中出现的变形情况。
3.6提高设计人员专业素质
建筑框架结构设计人员应当结合建筑特点和设计要求，不断提高自身的专业知识和实践能力，满足人们对建筑的要求。嵌固端楼板、嵌固端上下层刚度比和建筑结构抗震缝与嵌固端位置之间的协调性等问题，是技术人员和设计人员工作的难点，设计人员设计时应全面考虑各个环节，以免对日后的施工工作和结构设计造成影响。
4.结构加固类型
加固设计原则上既要满足结构抗震安全性及正常使用的基本要求，又要在加固改造后尽量不增加或少增加荷载，减少对原结构的损伤，同时满足造价、工期、施工难度等的合理性。具体到工程，此工程为全建筑框架的结构，地上为6 层，地下 1 层。因为一些其他的原因此工程施工到第四层的时候停工，期间相隔两年时间，防护措施不到位。现在准备重新开工，业主提出两层西南角增设卫生间、轴外雨棚板面能放置 4 只 3 匹空调室外柜机。二层局部结构如图 1。施工之前进行相关检测发现，混凝土强度基本符合规范要求，然而在 2 层、3 层结构的部分梁底面出现了 0.5～1mm 间距不等的细小裂纹，结构存在着混凝土震捣不实，有胀模和跑模，还有局部钢筋外露，有着锈蚀等现象，配筋也没有严格按照规范要求进行
4.1悬挑梁的加固处理
悬挑梁XL2负载增加，需要加固处理，但加固处理不能采用梁上部的处理方法，因为这会出现超筋的情况。通过进行计算分析，为了改变其受力情况来进行加固，可以采取加腋方法来加固，其中钢筋要与原梁柱进行锚固处理，最适合的方法就是钻孔植筋方法，下图是具体的处理方法及尺寸情况。
4.2柱“烂根”、错位的加固处理
在框架底层中柱 KZ1 的柱脚（±0.00 米）处堆有部分建筑垃圾及杂质，这个部位的混凝土略显酥松，还有部分钢筋外露且出现锈蚀，纵筋不贯通，柱截面还有上下错位的情况。为了能够保证施工的便利性及保证加固质量，需进行柱截面的加固。具体措施是先将柱根周围疏松的混凝土清除掉，在露出主纵筋后配以同原框架柱的钢筋，之后再浇水湿润，构件表面无明水情况下，浇筑高出原混凝土一个强度等级的新混凝土。在新浇筑的混凝土中插入接长的钢筋，柱下端采用化学植筋，上端采用焊接连接，钢筋的锚固长度要符合规定的要求。
4.3粘钢加固处理
在粘钢的选材方面要选择 6mm 厚的钢板，然后采用Q235 钢板进行加固，再用冀研牌 SKY- I 型粘钢结构来将钢板粘结在一起。在用粘钢加固处理的过程中也需要进行卸荷处理，处理的方法与使用碳纤维加固的工艺相同。在卸荷处理后，也需要对黏贴面的平整度进行修整，避免进一步损坏原结构墙体，开凿部位必须要用静力水钻密布切割，再清除掉表面的污垢和杂质，保证平整。
4.4碳纤维加固处理
对于工程中出现的细小裂纹，则灌缝处理后进行局部粘贴碳纤维布。在采用碳纤维进行加固的时候，一般最常用的材料是进口的 30 型碳纤维材料。胶水也要使用与其相配套的胶，对于碳纤维的要求也有相应的规定，宽度大概在 100～200mm 之间。为了保证其加固效果，在进行加固处理的时候还需要进行卸荷处理，这就需要借助数显液压千斤顶来卸除某些荷载。进行处理过后，还需要对构件的表面进行平整和清洁，有必要将构件表面的污垢以及杂质清除干净，对于不平整的地方要进行修补或者打磨，使得结构粘贴面能够保证平整。粘结施工的质量好坏对碳纤维加固的效果有着很直接的影响，其加固处理必须按照一定的流程来进行施工，也就是构件表面处理加固构件卸荷配制粘结剂涂敷结构胶粘贴碳纤维养护固化。
5结语
框架结构设计的加固设计对于提高房屋的抗压能力和抗震能力很有效果，对于我国南方或者一些地震多发区的房屋也十分适用。房屋的坚固度的提升，可以避免人们在遭遇自然灾害时，很多人因为房屋不坚固而被砸死、砸伤，同时给救援队提供更多的救援时间。
6.参考文献
［1］王锏．论述建筑框架结构设计的有效性问题［J］．中国科技纵横，2011(21):218-219．
［2］陈义．浅谈钢筋混凝土框架结构的优化设计［J］．中外建筑，2009(4):178-179．
第5篇：古建筑结构设计范文
关键词：古建筑 木结构 概念设计 结构体系 构造措施木结构古建筑是中华文化传承中一个极为重要的组成部分，中国的木结构建筑在发展的过程中经历着与西方建筑房展过程中完全不同的过程，在几千年的岁月中，古代建筑才定型成为了以木结构建筑为主的建筑体系，我国目前各个地区所至今还留存的木结构建筑已经经历了长时间的风雨侵蚀，但是仍有一部建筑保存完整，几乎是完好无损，整个建筑结构表现出了良好的性能。我国已经有许多著名的专家通过力学的分析以及对建筑整体结构的模型测试等发放对建筑的结构性能进行了研究，并且已经取得了一定的成果。本篇文章主要通过传统古建筑的建筑结构体系、体型、梁架、柱架等方面的构造进行了分析，旨在探析其中的概念设计思想。
1 建筑体型
在建筑的概念设计中，最为重要的就是如何确定建筑的整体结构方案，并且在结构方案中最为主要的一点就是建筑的外形构造，通过历次地震的发生时建筑的反应结果来看，建筑的抗震能力与建筑的外形构造有着直接的关系，通常来说，建筑体型是否均匀、是否对称、是否规则等都会给建筑的抗震性能带来巨大的影响，如果说建筑的体型过于不均匀，不对称，不规则，那么建筑自身结构的抗震能力，必然会在地震中受到破坏，从而增大建筑发生倒塌的几率。
1.1平面结构布置
我国目前的木结构古建筑从平面上的布局来看，大多数都采用的是六边形、八边形、矩形、方形以及圆形来作为建筑中的较为对称的几何结构，并且都极为均匀、对称。一般矩形的房屋长宽之比都不会超过2，这样就极大的防止了建筑由于过长的原因而受到地震的大面积影响，减少了建筑在地震中的扭转力；八边形、六边形等建筑平面绝大多数都是多轴向对称的，由于其结构的原因，其自身能够较好的抵抗来自任何一个力面的阵地影响，拥有更好的抗震能力。同时，较为稳定的建筑结构还能够极大的减少受到的风压影响，可以使得木结构建筑在抗震能力强的同时还能抵抗较大的风力。
我国现存最古老的木塔一建于辽清宁二年（公元1056年）的山西应县佛宫寺释迦塔，就是平面为正八边形的一座建筑，在过去的900多年中，经历了多次地震，仍然屹立如初.建筑平面抗震要求的均匀性主要指的是结构的均匀性，即主要抗侧力构件的布置要均匀，尽量使建筑物的质量中心与抗震结构体系的刚度中心的位置接近。以减小地震作用下产生的偏心扭转的影响.木结构古建筑中的抗侧力构件主要指的是柱子，因此，柱网的布置也就决定了整个结构体系的抗侧刚度的分布.
1.2竖向结构布置
在建筑的抗震性能中，建筑自身竖向的宽高比是否恰当，能够直接影响到整个建筑性能，这也是建筑物体衡量其自身抗倾覆能力的一个标准。通过目前调查的众多工程实践情况来看，建筑的框架结构最适宜的宽高比就是3-4，若是建筑并非处在地震区范围内，那么其宽高比在5以内就是极为合适的。我国目前仍然存世的木结构古建筑中，最高的就是某县的木塔，它整个建筑结构的高度相当于现代社会23层的混凝土结构建筑，但是它的宽高之比仅仅只有2：3。在传统的建筑建造古书中就明确的对建筑结构宽高比尺寸进行了限定，也就是：柱体虽高不越间之广。这种说法实际上就是对建筑的宽高之比进行了明确的限制。
2 结构体系
建筑的结构体系对于整个建筑的力学结构影响极大，一个能够具有良好抗震能力的建筑结构体系必须要有极高的荷载、抗拉能力，尤其需要具有的就是整体结构的稳定性，这样才能够更好的抵抗地震对建筑产生的作用力。我国的传统木结构建筑通常来说所运用的结构体系与现代建筑的结构体系是相差无几的，都是通过柱体和枋并良好的运用榫卯结合技术使得整个建筑各个部分都能够较为稳定的连接在一起，从而使得建筑结构拥有了多层减震、抗震的结构体系，其中的关键部分就是建筑的柱体脚与柱体的基石这两者之间的连接层、辅助层以及榫卯所构造的结构。
柱子是浮搁平置于础石之上的，连接特性类似于铰接，而现代结构中的连接方式为刚接.结构的竖向力由柱子传递给基础，然后分散到地基之上.如果说现代结构中柱与基础连接的刚性节点是依靠“抗”来承受水平荷载的话，那么木结构则是“抗”与“放”的结合.在风荷载及较小的地震作用下，结构利用柱与础石之间的摩擦力来抵抗水平荷载，但当水平荷载超过础石所能提供的摩擦力的时候，柱就开始在础石表面滑动，使结构底部剪力始终保持为常数――柱与础石之间的滑动摩擦力，有效地减小了地震的影响，达到了隔震的效果.殿堂式建筑中的铺作层是由安置在额枋或柱头之上并由梁枋纵横相连的多组斗棋组成的.
3 承重木构架的构造措施
古建筑的承重体系是由柱子和额枋通过榫卯连接而成的柱架系统以及由梁袱层层相叠而成的抬梁
式梁架系统组成的.
3.1柱架系统
柱架中的柱子不但外观形式上做了形式优美的卷杀处理，而且还有生起和侧脚等特殊做法，这些做法具有的很强结构意义.古建筑物的正立面上，每个开间的柱高并不相同，而是自当心间的平柱向两侧的角柱逐渐增高，这就是柱的“生起”。《法式》对用柱之制的描述：“凡用柱之制，至角则随间数生起角柱.”又对生起的尺寸做了具体规定：“三闻生起二寸，五间生起四寸，七间生起六寸，九间生起八寸，十一间生起一尺，十三间生起一尺二寸”.图2所示的为五间生起四寸.角柱“生起”只在殿堂式建筑中使用，不但造就了这种形制地位最高的古建筑从心间到尽间曲面上扬的优美的弧形立面效果，而且具有深刻的力学及结构意义。
3.2粱架系统
历史资料记载的最大跨度的梁袱为十椽袱，若用单梁直接承受上部屋盖重荷，则梁的截面高度要120份高，转换成现在的尺寸单位为2 m以上，如此粗大的木材很难找到.叠梁的出现，解决了这一问题。
4 结语
综上所述，古代建筑中的结构设计观念能够良好的融合到现代建筑的设计过程中，能够使得现代建筑拥有更为良好的结构特性，促进建筑设计行业的发展。
参考文献
[1]赵鸿铁，张海彦，薛建阳，等.古建筑木结构燕尾榫节点刚度分析[J].西安建筑科技大学学报：自然科学版。2009，41
第6篇：古建筑结构设计范文
关键词：建筑结构；抗扭；加固；优化
中图分类号：TU74 文献标识码：A文章编号：
建筑结构是由各种建筑材料建造的建筑受力骨架体系，它决定建筑的安全性能，并影响其它建筑功能。结构设计原理是利用相关学科的知识，研究如何保证结构安全性的理论和设计方法。结构优化设计并不是单独针对薄弱环节进行修改，而是面向整个设计过程，合理利用材料性能，并使各个构件之间协调连接。不仅使得建筑更加稳定安全，同时也能够保证它的功用最大化利用，实现最大优化。
1、建筑结构的优化途径
1.1合理的结构方案
合理的结构方案应该遵循以下原则：一是构思要建立在整体的概念上，处理好局部与整体的关系，使结构受力状态达到最佳状态，提高结构整体性能；二是传力途径尽量简单化。复杂的传力途径计算分析复杂，容易出现错误，而且也会提高造价。三是保持整体结构的协调一致性。把每个构件都放在总体架构环境中考虑，使每个构件和其他构件都合理连接，达到规范规定的设计标准，实现结构的最大效能；四是尽量使平面上的抗侧力刚度中心与外力作用重心接近或重合；五是加强和建筑设计师的交流，提出结构设计的意见。
1.2正确计算结构设计
一是不能盲目取用计算机的运行结果。计算机进行结构计算所运用的程序是人工编写的，在编写过程中很多概念性的东西可能与规范存在差异，所以在进行计算之前要搞明白程序的理论基础和应用条件。二是认真核对输入的数据。结构计算需要的数据很多，如果输入的数据出现错误不仅会导致某一构件的受力出现问题，也会影响整个结构的受力情况，其后果是无法估计的。三是合理选取计算参数。不同的计算参数会得出不同的计算结果，要根据建筑要求和建筑环境合理选取。四是考虑计算模型和实际结构的差异。计算模型都是实际结构的简化，只考虑普遍情况，不考虑实际结构中的特殊状况。而实际结构中的受力状况千差万别，如果单纯地依赖运算结果进行结构分析会导致较大的分析偏差，给建筑物留下设计隐患。
1.3提高材料的利用率
结构优化设计的目标就是提高建筑物的性价比，这就要求结构设计中要根据构件在结构中的受力情况和建筑材料的力学特性，合理选用材料。在钢筋混凝土结构中，混凝土的抗压性能好，钢筋的抗拉性能好。以受压为主的柱子可以采用高标号的混凝土，以受弯为主的梁板可以选用高强度的钢筋，同时要注意钢筋和混凝土强度匹配，这样可以减小构件的横截面积，减轻构件自重，不浪费材料的性能。实际中，很多工程项目因为材料选用不合理导致不必要浪费的案例很多，比如，钢筋混凝土现浇板经常选用高强度混凝土，为了控制高强度混凝土的收缩变形需要加大配筋量，这样不仅仅使高强度的混凝土未能充分发挥效能，而且还增大了钢筋用量，导致经济浪费。
2、建筑结构的主要加固方法
2.1加大截面法
加大截面加固法是在构件外部外包混凝土,增大构件截面面积和配筋量的一种加固方法,从而达到提高构件承载能力的目的。在我国加大截面法是一种传统的加固方法,工艺简单,适用面广,可广泛用于梁、板、柱、墙等混凝土结构的加固。根据构件的受力特点和加固要求不同,可选用单侧加厚、双侧加厚、三面和四面外包等。在以加大混凝土截面为主的结构中,为了保证后浇混凝土的正常工作,需适当配置构造钢筋;在以加配钢筋为主的加固方法中,即增加钢筋截面积,为保证加固钢筋的正常工作,需按构造要求浇灌混凝土保护层。外包材料一般以普通混凝土为主,当外包层较薄、钢筋较密时,可用细石混凝土,配筋除采用钢筋外,也常用型钢和钢板。
2.2外包钢法
外包钢加固法是以型钢(一般为角钢)外包于构件四角(或两角)以加强其受力性能的加固方法。外包钢加固法分湿式和干式两种情况。湿式外包钢加固:外包型钢与构件之间是采用乳胶水泥粘贴或环氧树脂化学灌浆等方法粘结,以使型钢与原构件能整体工作共同受力;干式外包钢加固:原构件与外包型钢之间无任何粘结,有时虽填有水泥砂浆,但彼此只能单独受力,承载力提高不如湿式外包钢加固有效。该方法施工简便,现场工作量较小,受力较为可靠,适用于在使用上不允许增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度地提高截面承载能力的混凝土结构,主要用于钢筋混凝土柱、梁、桁架弦杆和腹杆的加固。
2.3增设支点加固法
增设支点加固法是通过增设支承点来减小结构计算跨度,改变结构内力分布并提高其承载能力的加固方法。梁、板在跨中增设支点后,减小了跨度,从而能较大幅度地提高承载能力,并能减小和限制梁、板的挠曲变形。适用于房屋净空不受限制的大跨度结构中梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。增设支点加固法优点是简单可靠,缺点是使用空间会受到一定影响。
2.4预应力法
预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆或撑杆对结构进行加固的方法,即通过施加预应力使拉杆或撑杆受力,影响并改变原结构内力分布,从而降低结构原有应力水平并提高结构的承载能力。特点是通过预应力手段强迫后加拉杆或撑杆受力,改变原结构的内力分布,降低原结构的应力水平,使一般加固结构中所特有的应力应变滞后现象得以完全消除,具有加固、卸载和改变结构内力的三重效果,后加拉杆或撑杆和原有结构能够较好地共同工作,结构承载能力能够得到较大的提高。
3、建筑结构抗扭设计的具体措施
3.1 预先介入
建筑师为追求建筑外观效果，建筑方案平面、立面均比较复杂，为避免出现严重不规则的平面布置，结构工程师应预先介入，与建筑师配合协调，使建筑平面尽量规则简单，符合抗震概念设计。首先要控制平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心。对L形、H形、T形、十字形、Y 形平面突出部分长度进行控制，使之符合《高层建筑混凝土结构技术规程》表4.3.3的要求；其次是控制建筑平面的长宽比。当建筑物长宽比较大时，不符合楼板在平面内无限刚性的假定。在地震作用下，采用楼板在自身平面内无限刚假定进行计算的结果不符合地震反映的结果，容易产生扭转破坏。在风力作用下，也会出现因风力不均匀及风向紊乱变化而引起的结构扭转、楼板平面挠曲等现象。
3.2 严格执行位移比
在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。其中位移比限制结构平面布置不规则性，避免过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，周期比限制结构的抗扭刚度不能太弱。结构设计过程中可从以下7个方面着手，使结构抗扭能力符合规范要求。
3.3均衡布置抗侧力构件。
使结构的刚度中心和质量中心尽量重合，避免过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，使结构的位移比满足规范要求。抗侧力构件应按“均匀、分散、对称、周边”的原则，使平面刚度分布均匀，并使平面刚心和质心尽可能地接近。借助材料力学抗扭刚度概念，高层建筑结构从整体分析角度出发，剪力墙按“均匀、分散、对称、周边”的原则布置外还应符合以下要求，在抗扭刚度角度上，剪力墙分量(主要是长度)从外到里逐步减少，从抗侧移刚度角度上，剪力墙分量直线上均匀分布。
4、结语
扭转是地震作用下导致结构破坏的重要原因，所以结构设计必须重视结构的抗扭设计。除应满足规范控制结构扭转的两个量化指标外，还应加强概念设计。结构刚度均匀，刚心与质心应尽量重合，尚应具有一定的抗扭转能力。
参考文献
[1] 秦晓芳、赵艳敏.建筑结构加固技术及发展趋势[J].山西建筑.2007(11)
第7篇：古建筑结构设计范文
关键词：办公楼；砖混结构；加固设计；设计方法
中图分类号: TU746．3文献标识码:A
1．工程概况
某办公楼于1963年建成,该建筑由中部6层、东西两侧4层(局部5层,以下简称4层部分)、北侧3层阶梯办公室及东西两翼的实验室和阅览室组成,东西两侧2层部分设有地下室。各部分由变形缝分为独立的结构单元,6层部分建筑总高度24.70m,4层部为16.10m,总建筑面积约23000m2,全部为砖混结构。楼、屋盖体系-中厅部分、阶梯部分为现浇钢筋混凝土梁板结构;其余部分均为预制梁、槽板结构,无圈梁。基础为浆砌毛石条基,持力层为强风化板岩。该地区抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g,设计地震分组为第1组;基本风压值为0.65kN/m2;场地类别为Ⅰ类。
2．结构现状及加固原则
2.1．结构现状、检测情况。加固前检测单位对主楼进行了检测。经检测,红砖强度等级达到MU10,但经近50年的使用,砂浆强度严重退化,强度等级为1.0～3.5MPa,大幅度地低于原设计的50#～100#混合砂浆的强度值。纵横墙砌筑咬槎良好。设计人员现场查勘发现,有部分承重窗间墙几何尺寸与原设计不符,且相差很大,因此对所有承重墙的几何尺寸进行了现场测量。办公部分梁板未发现受力裂缝,阶梯教室梁、板混凝土强度等级均在C15左右。
抗震横墙最大间距15m(4层部分),房屋总高度24.7m(6层部分),无圈梁,不符合GB50023-2009《建筑抗震鉴定标准》的要求;抗震横墙间距亦不符合第一级鉴定要求的限值。检测结论为应采取加固补强措施。
2.2．加固原则及范围
在业主要求下,办公楼完全保持既有的建筑风格,对主楼的承载力和抗震能力进行补强加固、内部升级改造,外饰面尽量不破坏,以保持一致的外观效果;加固后续设计使用年限为30年。加固分两期进行,现阶段只对办公部分和阶梯教室进行补强加固。
3．加固方案的选择
3.1．承载力及抗震验算。在确定加固方案之前,以检测结果作为基本依据,对原墙体承载力及抗震进行了计算分析。
(1)承载力验算:对所有承重墙体进行的抗压验算结果表明,两侧4层部分满足承载力要求;中部6层部分的窗间墙、内纵墙和中厅横墙以及阶梯教室的承重外墙均不满足承载力要求,最不利墙段的计算承载力仅达到设计要求的50%～60%。(2)抗震验算:在7度区,如以后续设计使用年限30年为标准,运用地震危险性分析的研究成果,地震作用取重现期30年,按相应可接受超越概率为10%确定设防烈度,并采取相应的抗震措施,加固后的结构在后续使用年限内,其抗震设防安全可靠性可达到新建工程要求的概率水准。经计算,设防烈度约为6.7度,设计基本地震加速度为0.08g,相应多遇地震的影响系数最大值αmax=0.064,地震作用相当于7度(0.1g)时的80%。抗震构造可执行GB 50023-2009《建筑抗震鉴定标准》的相关规定。
按上述原则,经验算4层部分满足抗震验算要求(最不利部位为所需承载力的1.1倍),6层部分和阶梯教室墙体不满足抗震验算要求。
3.2．加固方案比选
根据抗压承载力和抗震验算结果,6层部分和阶梯教室墙体应进行全面补强加固;阶梯办公室大梁混凝土强度较低应进行加固;4层部分,只需按抗震构造要求进行加固。对于墙体抗压承载力不足,一般可采取面层加固或板墙加固法。考虑到主楼6层部分、阶梯办公室原砌体的砂浆强度较低,砌体抗压承载力严重不足,采取板墙加固法进行补强比较适合,并在每层楼板下纵横墙的加固板墙内设4
对阶梯办公室大梁采用外粘钢加固法,以满足承载力要求。
4层部分,主要是针对刚性体系要求的抗震横墙最大间距和圈梁设置不符合鉴定标准的要求的情况,加固设计应增设抗震横墙和圈梁。增设抗震横墙,一般可采用设置基础的砖砌体墙或钢筋混凝土墙,只要与原墙体进行可靠的锚拉即可。但主楼在该位置设有局部地下室,有一道横墙至地下室顶板,底板置于毛石基础上。经复核,原基础仅考虑了地下室底板和顶板的荷载,故不能承受新增抗震墙及楼面荷载重分布后所分担的荷载,需对基础进行加固。但这样做将破坏底板,并很难解决防水问题,极易造成隐患。另外,施工期间还要进行降水,既不安全,也不经济。因此不宜采用增设实体抗震墙的方案。考虑到地下室基础及底板虽不能再承受竖向荷载,却能很好地传递地震作用下的水平剪力。经研究,采用了以钢支撑替代抗震横墙的方案,通过支撑将水平地震作用传至基础。增设圈梁,目前通常作法是在外墙上外贴钢筋混凝圈梁或型钢,内横墙采用钢拉杆与圈梁拉结,圈梁断面常采用180mm×240mm。但业主要求加固不能改变主楼的既有风格,这样,外贴圈梁的方案显然不可行。经反复研究,采取了将钢筋混凝土圈梁一分为二并置入墙体内外两侧的"嵌入式组合圈梁"方案,保证了原建筑立面不受影响。
4．加固设计
4.1．板墙加固设计。6层部分、阶梯办公室采用C20喷射混凝土板墙,内配
4.2．嵌入式组合圈梁及拉结设计
对无圈梁的4层部分,每层外墙设嵌入式组合圈梁,详见图2,组合圈梁每隔开间用钢拉杆拉结或与进深梁锚拉。单侧走廊整体性差,是抗震的薄弱部位,该部位采用钢筋混凝土现浇拉梁(300mm×180mm)将外墙与内横墙拉杆或进深梁拉结的方式予以加强,使每层形成封闭的环箍体系,拉梁采用C20混凝土浇筑。
图2嵌入式组合圈梁
4.3．钢支撑设计
在原15m间距的内横墙间增设一道钢支撑,钢支撑设计应满足作为刚性计算方案房屋横墙的刚度要求,根据《砌体结构设计规范》(GB 50011-2001),钢支撑在风荷载和地震作用情况下,其最大位移值应满足:Umax≤H /4000(H为房屋总高度),以此为控制条件对钢支撑进行设计,详见图3,并进行了"中震"不屈服验算(地震参数参照有关文献)。
图3钢支撑简图
4.4．阶梯教室混凝土梁加固
阶梯教室钢筋混凝土大梁,采用梁底及支座粘钢加固的方法,以满足抗弯承载力要求;梁端设钢板箍加锚栓解决抗剪问题,同时可使端部混凝土处于多向约束状态,改善其受力性能,详见图4。
图4阶梯办公室梁加固详图
4.5．施工要求
嵌入式组合圈梁在施工时会削弱墙体,应采取分段、分面渐近式施工方式,必要时应采取支撑措施,以保证施工期间的安全。凹槽可采用机械切割方式形成,采用喷射混凝土施工。钢支撑应与原墙体及进深梁结合紧密、连结可靠,以保证有效地传递水平力,达到抗震墙的效果。
结语
(1)对于建造年代较早的老建筑,由于使用时间较长、技术资料不全,不应只对材料强度、整体及构件外观表征进行检测,设计人员还应对重要承重构件的几何尺寸进行现场勘测。以便全面、准确地反映结构现状。
(2)根据加固后的预期设计使用年限,合理确定抗震设防目标及地震作用基本参数,并按相应的标准采取抗震措施,在后续使用年限内其抗震设防安全可靠性可达到新建工程要求的安全保证概率,加固的成本相对经济。
(3)对砖混结构抗震加固时采用"嵌入式组合圈梁"可满足此类建筑的特殊要求,且效果明显。增设抗震横墙若受条件限制时,可采用符合刚性计算方案要求的其他构件替代,并加强连结,也可取得与实体墙同样的效果。
该建筑目前使用情况表明,通过采取本文所述的设计方法对其进行全面、系统的加固补强,达到了提高承载力水平、改善抗震性能和内部升级改造的目的,使这座老建筑得以重新恢复甚至超越其往日的风采。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ116-98建筑抗震加固技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[3]中国建筑科学研究院.GB 50011-2001建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
第8篇：古建筑结构设计范文
【关键词】房屋建筑；结构加固；设计；施工技术
引言：房子建造关系到大家平时日子的方方面面，它的质量会影响使用的安全性，因此在建筑工程过程中，房子建筑构造加固规划和施工技术变得越来越重要，为了进一步建加强筑物的构造加固性，削减人员伤亡和财产损失，应在必定程度上不断的加强房子建筑构造加固技术的规划，改善施工技术。
1.结构加固方法以及相关的技术分析
进行加固施工时，其加固施工及加固计划的拟定尤为重要，对于需要加固的构筑物，应根据构筑物的不一样状况拟定不一样的加固计划。
加固工程方案的优劣，在一定程度上是房屋建筑结构加固技术顺利实施的为要前提，没有良好的施工方案是阻碍加固工程施工重要因素。有的加固方案固然具有解决问题的可行性，但是，因为其方案在施工过程中增加了一定的施工难度，而造成施工工期长、劳动用工大、安全系数低的弊端，结果必将影响到加固质量。
2.房屋建筑结构的常用加固技术
2.1直接加固的一般方法
（1）增加钢筋截面法类似于混凝土的加固办法，以增加了截面积的办法来加强房屋的巩固度，此运用己经非常老练，习惯规模广，建造起来也对比简单，更换混凝土加固办法，操作需要很长的时刻，所以影响修建物的运用此外，这种加固办法后，修建物内的净空面积会有所减小，此办法合适用于通常混凝土构造的修建。
（2）有粘结外包型钢加固法，该方法具有良好的加固作用，建筑的有点就是施工的环节相对较少，但是这种方法需要大量的钢筋，导致更高的本钱，因此不适合使用在加固一般的建筑物上，主要用于结构强度高的建筑物，同时需要被加强的区域不能扩展等的建筑上。使用钢板的缘故，这种方法并不合用于加固高温场所的建筑结构。
（3）粘贴钢板加固法。在该过程中使用粘贴板，对于建筑钢筋结构来说，不需要加湿，并有一个相对短的时间来施工，这将不会对用户和工作的日常生活产生明显影响，除此之外，该方法不会导致建筑物外观的损害，也不会导致降低使用的空间。这种方法的最大缺点是粘合加固来加强效果，因此粘合的水平对加固效果有直接的影响，从而不易控制加固效果因此，这种方法主要用于补强加固静态前提下的构件。
（4）张贴纤维增强塑料加固法钢筋加固法，望文生义与张贴有关，类似于张贴钢板加固的办法，但也存在一些区别，主要是资料方面用于进一步加固资料是塑料的，所以不必忧虑相对湿度和侵蚀性，由于资料自身重量比较轻，并且本钱比钢低得多，但是，塑料资料具有明显的缺陷，温度不能太高，容易泛起火灾因而，使用过程中这个办法应当使构造巩固并妥善处理高温易燃的问题。
2.2与混凝土结构加固改造配套使用的技术
（1）关于托换技能。系托梁拆柱、托梁接柱和托梁换柱等技能的概称属于一种综合性技能，由有关构造加固、上部构造顶升与复位以及抛弃构件撤除等技能构成。合用于己有建筑物的加固改造。
（2）关于植筋技能。系一项对混凝土结构较简捷、有效的衔接与锚固技能。可植入一般钢筋，也可植入螺栓式锚筋；己广泛应用于己有建筑物的加固改造工程中。
（3）关于外包钢加固技能。外包钢加固法分为湿式与干式两种状况湿式外包钢法，在原有构件和型钢之间，使用环氧树脂或许乳胶水泥等粘结，将新旧资料之间进行有用协同，保证工作全体性，可是具有着比较大的工作强度，干式外包钢法，即原有构件和型钢之间没有任何粘结效果，当然有时候以水泥砂浆添补，可是并不能完成联系面拉力与剪力的传递，难以保障原构件和型钢的全体工作，只能完成独自受力这种方法根本对原构造构件的截面尺度更改不大，仅是前进构件承载力，添加刚度与延性，一般在屋架、砖窗间墙、梁、混凝土柱等构造构件、构筑物加固中使用广泛。
3.实施中的施工技术
做好前期的设计和预备工作后，进入正规的实施阶段，工程实施中也要有良多的留意点，要把握技术要点和施工方法
（1）对原有旧钢结构考察、取样、实验、评定，这些工作看起来简朴，实在非常的重要，所以这个工作一定要当真的对待，尽量做的细致一些。而且必需要有专业的实验室对原旧钢结构以及加固用的新钢材进行取样实验，出具权势巨子评定讲演，明确出符合前提的原料、需采购新钢材、焊条规格型号、焊接连接工艺的技术。
（2）对原旧钢结构进行喷砂除锈，清除表面笼盖的所有侵蚀的氧化层及渣物，然后根据这些钢结构的使用年限和损毁程度，与设计一起研究，通过一系列专业的计算和讨沦，确定实用可靠的处理、加固、改造方案。
（3）原有旧钢结构只需生锈或者有必定的残渣等就会逐步的被破坏下去，所以必定要将钢锈、外表笼盖的腐蚀氧化层及渣物完全铲除，用空压机连接专用的喷砂除锈机来进行完全的铲除作业，单个腐蚀严峻的部位要前进警惕，必要的话能够投入相应的劳动力，人工用钢凿、榔头、砂轮机来进行凿、磨作业。喷砂除锈的砂子选用中细黄砂，必定要提早晾干。
4.房屋建筑结构加固施工时应留意的问题
（1）尽量削减破坏原有构造，充分利用原有构造的承载才能。在建造工程设计制作时应充分考虑钢筋目前的状况，断定钢筋加固计划，尽量留存修建的原有构造，以尽量削减损失和损伤，尽量削减乃至取消撤除，这更适合原配的即是最佳的这一原则应当确实剖析和探究现有的构造应，经由恰当的测验和构造可靠性剖析测验，准确断定原有房子的构造和承载才能，以尽可能坚持原貌或许留存它不应当健忘的当地，尽量依照本来的工程设定加固的特色，不要使得新旧之间有很大距离。
（2）加强改造过程中，常常使用的加固连接技术的是植筋和锚栓技术，这种技术对于混凝土结构的建筑来说简朴而有效的。现行《混凝土结构加固设计规范》与《混凝土结构后锚固技术规程》关于锚固长度区别很大，而且按照《混凝土结构加固设计规范》的划定，对于常规的梁柱等构件，难以满足的锚所需要的厚度宽度长度，在一定程度上采用植筋锚栓技术时需要留意最小边距和最小间隔，特别需要留意原有构件钢筋密集部位钻孔和定位的可能性，尽量小心，不要损坏原来的截断和构件。
（3）在房屋建筑结构加固和施工的前期，需要当真调查，检测，分析工程设计的细节，并与施工单位积极协调和配合，共同设计出经济，安全，公道，可行的和适当的加固方案，并选择可行的替换品，以避免重复设计，在一定程度上加强监视检查工程，加强执行力度，进一步消除风险，在一定程度上确保项目的顺利进行。
总结：总而言之，在正常情况下会老化建筑物，自然灾害的影响下会致使更高程度的损坏，尤其是在开展我国家，很多地震，因而，加强了房子和其他建筑物的稳定性在必定程度上是非常重要的。加强房子结构，需求高技术，只要在稳定性好房子内进行寓居，才能够进一步的保证房子建造的安全，才能在必定程度上真正推进我国建筑行业的健康以及可持续的开展。
参考文献：
[1]牛鸣非，张颖. 房屋建筑结构加固设计及施工技术应用研究[J]. 科技创业家，2014，03：48.
第9篇：古建筑结构设计范文
关键词:建筑结构设计；处理措施；验算
Abstract: in this paper the structure of the building reinforcement design, building structure load stress and treatment measures, structural calculation, analysis and research as reference for other similar projects.
Keywords: building structure design; Processing measures; checking
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
一、引言
该多层建筑大楼工程地上7层,框架结构,独立柱基,一层为地下室,作停车场用,建筑物总高21.5m,总建筑面积12500m2,工程按7级设防,框架抗震等级为三级。工程主体通过验收不久,建设方接主管部门通知,将原来的底部三层的大开间办公室改为小开间以便安排更多的人员办公。开间变小使分隔墙体增多,许多新增墙体布置在原来板的位置上。最简单的解决方法是用轻质材料作为分隔墙,然后验算板的承载力是否有富余,但建设方考虑到隔音、防水以及其它的原因,坚持要求采用多孔砖,建筑相应结构部分的加固与改造也就在所难免。
二、建筑结构荷载受力分析
由于大部分现浇板无法承受约3m高的空心砖墙,将板的相应位置拆除后在墙下加梁显然不可取,大面积加固板工作量太大。经与建设方反复协商,设计者决定每开间的主要隔墙采用粘土空心砖,而室内的局部墙体改为双层轻质石膏板墙,石膏板墙下部考虑防水砌了5匹粘土实心砖,总的线荷载为取值为1.5kN/m。经验算大多数板块均满足要求,对于粘土空心砖墙采用的是直接在墙下加预制混凝土梁,梁底距楼面30mm,这样墙体荷载可以直接传至主框架梁上,原主要传力体系不受影响,在最大程度地减少了次梁和板的加固处理。经过计算分析,结构的基础、柱、梁、板均有不同程度的不足,需要加固处理。
三、建筑结构加固与处理措施
3.1建筑基础受力分析
原地基承载力设计值为300kPa,基础底面平均设计压力为292kPa,经核算现基础底面平均压力最大值约为316kPa,比地基承载力设计值大5.3%,根据《建筑抗震加固技术规程》规定,基底压力设计值超过地基承载力设计值不足10%时,可采用提高上部结构抵抗不均匀沉降能力的措施。本工程地基为厚度均匀的硬塑状粉质粘土,再下为中风化岩层。设计时作如下考虑:①预计的基础沉降绝对值较小且上部荷载分布较均匀;②原基础设计时留有一定的余量,经上部荷载调整后基础的抗弯、抗剪、抗冲切均满足要求(局部抗弯承载力不足的在柱加固后也可满足要求);虽然还不能考虑地基长期压密对地基承载力的提高,但由于基底压力超出限值不多、地基较好、结构本身刚度较大(地下室侧墙为混凝土墙)、荷载较均匀,因此决定基础部分暂时不予加固处理,观察使用,仅对上部填充墙砌体增设了部分圈梁和构造柱,并在首层和顶层的窗下设通长钢筋混凝土窗台板加强处理。
3.2柱的结构设计与验算
经核算发现有5根柱承载力不足,主要表现为轴压比偏高和配筋不足。从分布来看主要是中柱较多,边柱仅一根,其原因应该是边柱原本轴压比不大,属偏心受压构件,在轴力增加不太多的情况下对承载力是有利的。设计者对于中柱的加固经全面分析比较,决定采用“加大截面法”处理,理由是:①对于柱轴压比的提高用加大截面的方法是最直接的;②加大截面可以提高柱的刚度,符合“强柱弱梁”的结构设计原则;③目前填充墙尚未砌筑,框架承受的荷载仅为最终荷载的40%,有利于新旧混凝土的协同受力;④柱截面加大后基础的板弯矩计算减小,对基础有利;对框架梁而言,由于支座宽度加大使其净跨度减小,这也是有利的;⑤施工单位有过类似的施工经验,质量有保证。取一根中柱计算,设计截面为500×600、配12Φ20,Lo/b=5.2/0.5=10.4,取Φ=8.7,其承载力:
Nu=Φ(fcAc+fyAs)=0.87(14.3×300000+300×3770)/1000=4716kN。在不考虑弯矩的情况下,该柱最终承受的轴力设计值为4572kN,轴压比N=0.97,超出规范规定的0.9的限值。对该柱初步考虑截面加大为630×730,配筋为16Φ20,根据柱的实际受力分析,柱在加固施工时,由于荷载未完全卸除,存在着一定的压缩变形,此外混凝土的收缩和徐变也有一定的发展,新加部分的应力、应变滞后于原柱的应力、应变,新旧混凝土不能协同工作,新混凝土作用被降低,降低的幅度随原柱在加固时的应力有关,应力越高,降低的幅度越大。保障新旧混凝土协同工作是加固的一个重要环节,这主要靠新旧混凝土紧密结合。为此,在施工中要注意以下几点:①施工前应对加固构件设临时支撑卸荷;②将需外包的梁的棱角敲掉,并除去浮渣、尘土及疏松部分;③新旧混凝土结合部位表面应凿毛,表面凹凸不平度不小于6mm,间距不大于箍筋的间距;④新旧混凝土结合部位表面应冲洗干净,去除油污,用钢丝刷刷毛,喷水湿润,浇混凝土前除去浮水并涂混凝土界面处理剂一遍。此外对个别轴力及弯矩均较大的柱子,参照规范的做法沿柱长度方向加植Φ12间距300的短钢筋,这可以提高结合面的抗剪强度,有利于协同工作。
3.3梁的结构设计与验算
经核算梁有11根的承载力不足,其中8根是抗弯承载力不足,2根是抗剪承载力不足,1根是抗弯承载力和抗剪承载力均不足。在确定加固方法时,考虑了多种方案:由于有大量的设备管道,尽管层高达到3.9m,但净高并不大,业主一再要求净高不得减少,此外部分边框梁因立面要求也无法将截面加宽,因此排除了“截面加大法”;在选择“粘贴钢板加固”还是“碳纤维布粘贴加固”时,本着施工快速方便、对原结构影响小的原则,我们推荐了后者,虽然造价略高于粘钢包钢加固法,但由于施工快捷且不增加自重和不减少层高,经与业主协商最终同意此方法。由于在梁柱交接处碳纤维布无法穿过框架柱,因此对于框架梁负弯矩不足的情况,采用了弯矩调幅法,将多出的负弯矩调整到梁底,此外在梁柱交接处,梁上部紧邻板下处按计算差值的一半补贴了碳纤维布以作为负弯矩的安全储备,因为框架梁较高所以补贴的碳纤维布仍位于梁上部1/4范围内。取一根框架梁计算:截面为300×600mm2,跨度为7200m,原设计弯矩为175kN/m,计算配筋值1567mm2,实配梁上筋2Φ20,梁下筋5Φ20。改造后设计弯矩为213kN/m,计算配筋值1941mm2,初选碳纤维截面尺寸0.167×200mm。根据极限状态应力应变关系,由平衡条件可得:
fcbx=fyAs-fy″As″+EcfεcfAcf
x=0.8εcuh/(εcu+εcf+εi)
求得混凝土受压区高度x=89.6mm.εcfbh=104.9mm加固后的抗弯承载力:
Mu=fyAs(h0–0.5εcfbh)+Ecf[εcf]·Acf(1-0.5εcfb)
=303kN/m.213kN/m满足要求。
式中:Ecf为碳纤维布的弹性模量;
εcf为碳纤维布的拉应变;
Acf为碳纤维布的截面积;
εcfb为碳纤维布达到允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限相对受压区高度。
碳纤维布的粘贴长度原则上按梁的弯矩包络图定,应延伸至不需要该碳纤维布的部位之外,且不小于粘接延伸长度1d,(1d是一个与碳纤维布的弹性模量、实际拉应变和截面有关的参数),在构造上一般对梁正弯矩区碳纤维延伸至支座,对负弯矩区碳纤维伸出支座的距离不小于1/3梁跨度。另外为了加强梁底碳纤维布的锚固及增加梁的抗剪能力,在梁端每侧粘贴100mm宽U型箍2道,在主次梁相交处每侧粘贴100mm宽U型箍两道,具体做法如图1所示,关于梁的抗剪计算本文从略。此外板的计算和处理基本同梁。为确保施工质量,在施工中应注意以下几点:
图 1碳纤维加固处理示意图
1)混凝土与碳纤维布之间界面处理很重要。因此在梁的两侧连接处应反复打磨平整,去除混凝土表面缺陷,角部应切圆角。
2)粘贴碳纤维布时应密切配合,一人拉紧碳纤维布,一人用刮板从一侧边刮边贴,保证粘贴紧密不空。
