标准化结构设计篇1
钢结构铁塔在通信行业中应用广泛，目前通信行业大规模发展，随着3G，tD项目的不断更新，铁塔的建设需求越来越大。设计中，通信铁塔的大规模应用决定塔型为标准化设计，相应的铁塔的基础也逐渐趋于标准。
〔关键词〕钢结构铁塔基础标准化设计
一：铁塔基础的标准化设计：
笔者在通信行业中工作多年，主要从事通信铁塔的设计。通信铁塔在通信行业中应用广泛，每年仅以安徽省为例，建设量就在上千座以上。因此塔体多为标准化统一定制。相应的基础形式采用标准化设计，有利于加快设计速度，方便施工人员施工。铁塔基础的施工多为小型施工队，相应的读图能力，施工能力也受制约。基础形式相对简单，标准化，有利于施工人员理解，施工中避免差错发生。
在实际施工中，针对不同地质条件采用相应的不同的基础形式。
笔者所在安徽地区主要铁塔基础形式有人工挖孔灌注桩，独立基础，筏板基础等三种形式。现以相同塔型在不同地质条件情况下的三种基础形式为例，做比较分析。
塔型：安徽六安地区一通信铁塔，塔高50米，跟开7580。当地基本风压为0.35kn/m2。一个塔脚的反力基本组合：压力574.9Kn；拉力525.0Kn；剪力76.6Kn(平地)。
工程实例一：地质报告提供土层，一层为耕土，层厚0.5米，二层为强风化砂岩层，Qsik＝100Kpa，层厚2米；三层为砂岩层，Qsik＝160Kpa，Qpk＝9000Kpa，次层未探穿。根据该地质报告，铁塔基础采用人工挖孔灌注桩，桩端置于第3层砂岩层，Qsik＝160Kpa，Qpk＝9000Kpa。桩深5.5米。经复算，满足铁塔的承载力要求和抗拔要求。基础形式见附图：
工程实例二：地质报告提供土层，一层为耕土，层厚1.0米，二层为粉质粘土，地基承载力特征值fak=250kpa，根据地质报告，采用独立基础形式较为合适，基础埋深设计为3米，基础尺寸，单个塔脚3.4米x3.4米。经复算，满足铁塔的承载力要求和抗拔要求。基础形式见附图：
工程实例三：地质报告提供土层，一层为耕土，层厚1.0米，二层为淤泥质粉质粘土，地基承载力特征值fak=100kpa，根据地质报告，采用筏板基础形式较为合适，基础埋深设计为2.5米，基础尺寸10米x10米。经复算，满足铁塔的承载力要求和抗拔要求。基础形式见附图：
以上三个工程实例是针对同一塔型，在笔者所在地区三种不同地质条件下的设计方案。均满足设计施工要求，在以往的设计施工中得以推广使用。这三种基础形式中以造价衡量，人工挖孔桩为造价最低的基础形式，从受力角度，人工挖孔桩利用桩和土体之间的摩擦力抗拔，受力特征对塔架这种高耸结构是十分有利的。因此，在地质条件允许的情况下，尽量采用人工挖孔桩的基础形式。附表为同一种塔的三种不同基础形式的比较.
由上表对比可见，人工挖孔桩造价最低，同时人工挖孔桩施工较易，简单易操作，工期短，因此在适合做人工挖孔桩的地质条件下，首先应推该基础形式，其实为独立基础和筏板基础。
二、地质条件不利情况下的地基处理：
有的地区地质条件很差，筏板基础也不能满足设计要求，就需要对地基进行处理。
工程实例四：某地区，基础持力层为第2层粉质粘土层，Fak=70Kpa。铁塔基础采用筏板基础不能满足承载力要求，需对地基处理提高承载力。目前多采用木桩挤密的办法来适当提高承载力。基础下采用约120根直径100的松木桩（防腐处理）,长4.0米，桩中心间距约900毫米。通过此办法可以适当提高承载力，以达到设计要求，且该方法相对造价较低，以该工程为例，仅提高造价1万元以内。
总结
对于大批量施工的通信铁塔，基础形式的标准化是推行标准化施工，减少施工中出现施工人员因不理解施工图而产生施工错误的有力办法。方便施工，后期服务。
标准化结构设计篇2
关键词:高层建筑;钢结构;施工方案
引言
高层建筑结构分为两种，依照高层建筑层级进行区分，对高层建筑结构进行设计，确定抗震功能标准，确定防火模块水平。分析钢结构模块的施工方案，按照建筑施工使用功能，对建筑高度、抗震性进行设计分析，研究不同建筑结构的设计体系。通过对比分析，对建筑结构施工体系，施工结构进行研究，分析不同建筑工程模块下，施工的方案，从建筑高层结构设计中，分析钢结构施工方法。
一、高层建筑钢结构内部施工方案设计的分析
1．钢结构材料的耐火处理
在建筑施工中，钢结构伴有重要角色。钢结构应用在各种建筑中，但是性能差距不同，实现的建筑作用不同。例如，钢结构因金属性质，具有较高的传导性作用，耐火性价差。对钢结构耐火性质进行加工处理，逐步提高钢结构化学性能，提高钢结构的花型耐性和坚固性，满足高层钢技术结构的需求。对钢结构的耐火性质量的更新，提升高层建筑的应用效率，确保钢结构的整体工作技术效益。
2．高层建筑模块的协同作用
在高层建筑中，各个工作模块相互协同。例如，在土建工作中，钢结构的设备应用安全需要采用各种仪器进行测量，通过技术部的标准值测量，确定工作需求的标准。根据高层建筑的结构特殊性，合理的排定施工周期，确定钢结构施工的开展方案。对施工测量仪器进行准备和微调处理，满足建筑工作的整体需求。在建筑施工中，需要根据建筑统一要求确定钢结构计量标准的应用，切实满足整体经济效益，提高建筑给工程钢结构的施工。
3．钢柱的定位
在建筑钢结构中，对钢柱的定位是重要环节。通过对钢结构轴的定位，确保进场施工的宽窄度，方便建筑施工现场内外材料的装配，保证工程模块的正常开展。在钢柱长段设计中，需要根据钢结构运输模块进行协同作用，满足柱子所需要安全的标准，及时进行轴线定位，确定轴线的可控标准，保证柱子安全模块的有效性，提高柱子安全的应用价值。依照建筑材料规范标准，合理的对高层建筑进行标准验收，对不同模块建筑区域的钢柱长度进行限制。在翻样下料中，制作模块，对焊缝伸缩变形中确定可行负载模块的标准，对模块进行合理的优化，提高压缩变形的应用效益。在钢柱翻样中，需要对不同的设计长度进行控制，这是需要控制设计误差的。为了有效的提高下料长度、确定设计长度，降低设计误差，逐步提供啊上下节刚截面的控制标准，确保钢柱编号，积极配合安装。在钢柱内部进行焊接，确定溶解电渣模块的开展必要性。逐步提升钢柱的应用效益，确保钢结构满足高层建筑的施工需求。通过对钢柱施工标准的高要求，提高建筑高程钢结构施工效益，对不同的模块进行不同标准安全工作，对钢柱长度进行误差控制，对焊缝伸缩模块进行变形控制，对竖向负载荷模块进行优化，逐步提升压缩变形工作的各种效益标准。在建筑施工中，采用柱子偏差处理是必要的。根据不同高层对建筑施工模块的需求，根据设计模块标高及西宁预先安装模块，完成协同作用，切实满足现有高层建筑施工的基础需求，进而提升建筑标高的优化标准，提高建筑设计的需求要求，满足高层钢结构施工标准。
4．钢架的选择
早高层建筑施工中，对框架的选择是极其重要的。通过设计H性钢结构，确保钢柱结构施工的协同性提高框架梁的刚性和韧性。逐步提高框架、梁钢结构施工模块的协同作用，保证框架施工体系的完整。加强框架钢结构设计的编号分析管理，提高钢结构设计顺序的合理效益。为了有效提供啊框架结构、梁柱连接位置的设计，采用悬臂梁的结构设计，将上下翼缘与钢柱结构相互连接，采用透明熔接的方式，对腹板进行贴角焊缝处理。
5．焊接在钢结构施工中的作用
在钢结构施工中，焊接技术对钢结构梁的作用是极其重要的。根据焊接收缩变形标准，对钢结构进行预估分析，经过理论公式计算，确定积极收缩范围，确保加工模块的正常校正，提高翻样下料的精准度，加强对钢结构无缝焊接的准许控制管理。采用全熔透焊接技术，提高工作整体效益，确保和焊接定位的端点，确定另一端焊接定位的距离。对腹板采取高强度螺栓连接处理，充分利用钢结构设计焊接中的摩擦系数，提高高层钢结构承压力，提高螺栓的承压强度，采用摩擦型高强度螺栓系数，合理的配合摩擦适应度确保高强度螺栓的连接效果，保证孔位精准度的合理性。
二、高层建筑设计钢结构的优化
采用计算机电脑技术设计和计算，分析高层建筑结构平面刚性度，利用钢结构施工工作的优势，采用混凝土对楼板厚度进行分析，确定在模块中楼板钢梁协同作用的标准。通过计算平板标准可知，这样的楼板设计不安全，钢梁的使用量较高。因此，需要采用钢料和混凝土协同的楼板进行设计。通过设计计算，确定需要配比的钢筋量，确定栓钉量，保证混凝土钢筋和钢结构的协同作用，节约楼层钢梁的使用量，提高楼宇保温作用，提高楼层钢结构的覆盖面积，实现钢结构施工的优化设计。
结语
综上所述，现代高程建筑施工中，常常使用钢结构施工设计方法，通过优化钢结构设计中的钢梁、钢柱、钢栓、钢架，确定钢结构中的钢焊接标准。分析高层建筑物钢结构优化方式，对钢结构材料的耐热性、保温性进行技术改良，提高钢结构与混凝土之间的楼板灌浇技术，稳定高层建筑结构的施工方案，提高高层建筑施工需要解决的设计问题，提高建筑施工设计人员对高层建筑钢结构施工的认识，确保高层建筑钢结构顺应市场发展需求，逐步提高钢架构施工方案，提高钢结构技术手段，实现对钢结构高层施工的合理应用。
参考文献:
［1］游翔．建筑钢结构典型零部件加工要点探析［J］．武汉船舶职业技术学院学报．2012(01)
［2］刘会玲，丁刚，黄俊，安海峰．施工图深化设计及测量放线技术措施［J］．施工技术．2011(S2)
标准化结构设计篇3
关键词：钢结构，农宅，空间标准化
1背景
钢结构住宅的钢结构构配件，围护结构――轻质墙板，外立面的门窗等完全可以像汽车上的构配件一样进行标准化的工业化生产，而结构构件的标准化需要空间平面的标准化为前提。当前农村地区的钢结构住宅的实践中，建筑的空间平面设计没有考虑到与结构构件的标准化互为表里的关系，忽视了空间平面设计的标准化，本文旨在通过农村住宅空间标准化的对策研究，来填补目前钢结构农村住宅在标准化方面的不足。
2设计策略
图1标准化空间单元
对于钢结构农宅的空间标准化来说，就是要将农宅的各个功能空间典型化〔主要是简化和统一化），形成具有典型性的标准空间单元，使得这些典型的标准单元空间能满足不同住户的功能需求；然后将这些标准单元组合成若干个功能空间；最后根据住户的需求，再把这些功能空间组合成住宅平面。
2.1标准空间单元的确定
1.标准化空间单元的分类
根据对农村住宅的基本功能与满足功能所必须的尺寸，可以把农村住宅空间
图2：标准化空间单元的模数
图3：标准单元的空间划分和布置
提取
为以下几个标准单元：1.适用于堂屋，起居室的标准单元2.适用于卧室，书房的标准单元3.适用于卫生间，楼梯，储藏空间的标准单元4.适用于厨房餐厅的标准单元5.适用于外廊和阳台的标准单元。为了配合钢结构住宅的结构特性，保证平面的尽量规整，每个标准单元至少与其他的标准单元有一个边的长度相同，便于标准单元之间的衔接。（如图1所示）
2.标准化空间单元模数的确定
对模数的选择，就是在要满足各种功能空间对开间、进深、层高的需求的情况下，确定出一个最小的标准化单元，然后将这个尺寸作为整个标准化设计的基本模数。使得统一尺寸，从而简化标准单元的设计和组合。
本论文将以上标准单元的尺寸假定为墙体中心的轴线尺寸。
根据调研分析可知a的取值范围为：3600mm-6000mm，b的取值范围为3300mm-3900mm，c的取值范围为：2400mm-3300mm，d的取值范围为：1500mm-1800mm。根据调查农民的住宅基地的面宽通常为10m左右，而农村住宅的标准户型中通常是三大开间，所以开间的模数定为3300mm较为合适，而
图4标准化空间单元的组合
通常其中一开间为卧室空间，所以b可以取3300mm为标准值。起居室和卧室相对来说是属于大进深，标准单元中将他们设为同一个数值，根据前面分析取a=4800mm较为合适。d值可取1500mm既能满足外廊和阳台的基本尺寸，又是a值和b值的差数。另外考虑到住宅中双跑楼梯的设置，c值可取2400mm。（如图2所示）
2.2标准单元的多样化功能空间布置方式
根据以上设定的标准单元，我们在此基础上进一步对每个标准单元进行功能空间的划分和布置，并用图示的方式进行说明。（如图3所示）
2.3标准化空间单元的合
所谓“组合”就是要提炼具有足够典型性的典型，再灵活多样的组合成各种建筑。以上笔者分类出了几种模块单元并且确定了每个模块具体的尺寸，同时赋予了每个模块单元不同的功能和划分方式。本节就是将这些标准单元组合成满足农户需求的住宅空间。如图所示，平面沿袭了传统的陕西关中建筑布局特点，采用围合的平面布局形式。整栋农宅坐北朝南，东西为两侧厢房，北面是农宅正房。将厨房与餐厅布置在东边厢房区域，一方面方便使用，另一方面，东侧厢房在关中地理位置属于下风向，所以不会对民居内部造成烟气影响。正房是民居的核心，所以正房的功能布局形式为：中间客厅两边分别为一间卧室。正房二层是卧室和书房，可以满足人口较多的住户要求。（如图4所示）
3.结论
本文的目的在于提倡钢结构这种整体的、灵活的、可行的新型建筑体系应用于未来的农宅建设中。笔者通过对农村地区的建筑空间进行研究形成标准化的空间模块，为钢结构这种类型的结构型式在未来农村地区的推广尽微薄之力。
参考文献：
[1]张靖静，胡凤庆.村镇小康住宅设计图集[m].南京：东南大学出版社，1999
[2]娄述渝，林夏.法国工业化住宅设计与实践[m].北京：中国建筑工业出版社，1986
[3]R・纳贾拉简.建筑标准化[m].北京：技术标准出版社，1982
[4]朱保良.新世纪农村住宅设计与施工[m].上海：同济大学出版社，2000
标准化结构设计篇4
基于性能的抗震设计首先需要根据地震水准确定性能目标，地震动水准可选用规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用影响最大值，比如当抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度为0.15g时，多遇地震、设防地震和罕遇地震影响系数最大值分别为0.12，0.34，0.72。性能目标依据地震时建筑允许破坏的程度，可不拘泥于计算数值，但不应低于抗震三水准。抗震性能水准根据高规分为5个水准，性能目标1承载力要求最高，延性最低，性能目标5承载力要求最低，延性要求最高。抗震性能通过承载力和变形双重控制，以抗震承载力为主，层间弹塑性变形为辅，可以采用层间位移变形来反应破坏程度，性能化设计寻求在承载力和变形能力中寻找合理平衡点。下面通过抗震性能化设计的实例讲述设计目标实现过程。
2抗震性能化设计的实例
2.1工程概况
本工程位于内蒙古乌海市乌达区经济开发区内，本单项为内蒙古东源科技有限公司年产72万吨/年电石项目3#配料站，建筑高度23.2m，该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速0.2g，建筑物安全等级为二级，建筑物设防类别为标准设防类别，结构抗震等级为二级，设计使用年限为50年，建筑物场地类别为Ⅱ类，基本风压为0.75kn/m2，地面粗糙度为B类。本工程特殊之处在于全厂物料运输枢纽，连接三条钢栈桥，其中一条栈桥在19.1m层楼面处，10.000m-16.200m为石灰和碳材料仓，共约840m3，料仓的跨高比小于2.5，本结构层具有较大质量，收进约30%的情况下仍是下层质量的1.2倍。
2.2本工程超限情况
本工程超限情况如下：
①扭转不规则，在规定水平力下考虑偶然偏心Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值：1.32。
②竖向刚度不规则，局部收进水平尺寸大于相邻下一层的25%。综合判定属于特别不规则结构。
2.3抗震性能目标设定
由于本项目的超限情况和全厂的重要性，除按照规范的要求及目标进行计算和设计外，提出了基于性能的抗震设计。综合考虑抗震设防类别，场地条件和结构的特殊性，震后损失和修复的难易程度，确定结构的性能目标为D级。在多遇地震作用下结构能做到完好无损，不需修理即可继续使用（性能水准1级），在设防烈度地震作用下结构只有中等破坏，修复后可继续使用，（性能水准4），在预估的罕遇地震作用下，结构损坏比较严重，需排险大修，但不倒塌（性能水准5）。具体抗震性能目标。
2.4小震弹性计算结构及分析
小震弹性计算按照正常设计，采用整体建模，考虑偶然偏心，双向地震，扭转耦联，及施工模拟，在抗震规范规定的地震影响系数曲线下，多遇地震标准值作用下楼层最大水平位移与层高之比小于1/550。作用组合的效应设计值按照1.2（DL+0.8LL）+1.3Sehk组合下抗震承载力满足弹性。（本工程重力荷载代表值的可变荷载组合系数0.8）构件配筋无超筋现象，轴压比，梁混凝土的相对受压区高度均能符合我国规范要求。
2.5中震计算结构及分析
按照“中震可修”的原则：和本工程的特点。需要对中震作用下主要抗侧力构件的承载力进行复核，以便确定其能达到设定的性能指标。取其中一个关键构件验算内容及结果如下：由于结构已经进入弹塑性状态，采用pushover推覆分析法，验算在1.0D+0.8L+1.0Sehk工况下的受力情况，其中一个料仓下的框架柱验算正截面结果如表2，其中材料强度取标准值。根据结果显示承载力满足设计要求。在设防地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/170，也在规范要求3~4倍的[Δue]区间内，地震破坏等级可满足要求。
2.6大震计算结果及分析
按照性能化设计，罕遇地震作用下，按照弹塑性分析和Satwe软件对等效弹性计算，取结果较大值，关键构件的抗震承载力不屈服，允许较多竖向构件（40%）进入屈服阶段，关键构件的验算方法与中震验算方法相同，结果宜满足设计要求。性能水准5允许部分框架梁发生严重破坏，钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应符合式VGe+V*eK燮0.15fckbh0。取其中一个关键构件进行斜截面承载力验算结果，其中材料强度取标准值。在预估的罕遇地震标准值作用下，楼层最大水平位移与层高之比最大为1/63，规范要求小于[Δup]，在此范围内，表面结构整体不会倒塌。
2.7工程结论
综上所述，本工程通过性能设计及弹塑性时程分析，计算结果表明本工程各项指标达到预定的抗震性能目标，所选结构体系合理、安全、可靠，能满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计要求。
3结语
标准化结构设计篇5
关键词：风景园林；标准体系；技术规范；行业标准；
作者简介：吴承照，教授，电子邮箱：wuchzhao@vip.sina.com；同济大学建筑与城市规划学院(上海，200092)作者简介：臧亭，硕士研究生；同济大学建筑与城市规划学院(上海，200092)
构建风景园林标准体系是风景园林标准化工作的重要环节，是行业各项标准得以发挥功能的保证。风景园林行业横向和纵向范围不断拓展、分工趋于细化，对风景园林标准化和规范化的要求越来越高。通过构建标准体系，理顺各标准之间的层级关系，进而对行业今后各项标准的制定和实施指明方向，实现整个行业系统的高度协调统一，使管理实现规范化、程序化、科学化，提高我国风景园林标准化水平，促进我国风景园林行业更加规范有序的发展。
1现代风景园林行业实践范畴
风景园林行业的实践范畴随着社会需求的变化呈现多样化和细分化的发展趋势。在服务对象方面，从为少数人服务拓展到为人类及其栖息的生态系统服务；在价值观方面，从较为单一的游憩审美价值取向拓展为生态和文化综合价值取向；在实践尺度方面，从中微观尺度拓展为大至全球小至庭院景观的全尺度。michaelLaurie(1986)认为风景园林(Landscapearchitecture)应当包括景观评估和规划、场地规划、景观细部设计和城市设计四种实践类型。目前，我国对于风景园林行业的实践范畴没有明确的界定，丁绍刚(2009)将风景园林行业实践分为规划、场地设计、要素设计、工程和管理五个部分，较为详实完整的概括了国内风景园林行业的实践范畴。从景观持续发展的角度来看，园林工程、养护与管理是紧密联系的整体，因此，本文依据不同类型和尺度的实践对象将国内风景园林的实践范围划分为区域景观与绿地系统规划、场地规划设计、景观要素设计、工程与管理四个方面。
区域景观与绿地系统规划主要是在区域范围内进行的景观规划，包括城乡与自然地。具体可划分为城市绿地系统规划、乡村景观环境规划、风景名胜区规划、自然保护区规划、旅游度假区规划等。
场地规划设计是结合场地特征，针对该项目方案的用途需求做出的综合性创作过程[1]。主要是对城市中的开放空间、附属绿地、道路进行的景观规划设计。具体包括城市设计、废弃地景观改造、城市公园规划设计、郊野公园规划设计、滨水区景观设计、古典园林及历史遗迹保护设计、宗教及纪念性景观设计、道路及附属绿地景观设计、康体游憩专类场地设计等。
景观要素设计是在各类场地规划设计的基础上，针对景观要素进行的更为详尽的设计。包括专项设计和具体设施的设计。具体可分为种植设计、环境设计、建筑与小品设计、游憩设施设计、服务设施设计等。
园林工程与管理主要负责园林的实际工程建设、建成后的管理与服务以及后期的维护与更新。具体表现为园林材料、园林工程技术、施工建设与管理、养护与管理、管理与服务等方面。
上述四个风景园林的实践方向同时也是从大区域的规划到具体的设计再到实施的景观规划设计一套完整的操作流程，这四个方向既各自独立又相互关联，共同组成完整的风景园林实践范畴。
2国内风景园林标准现状特征与问题
2.1研究现状
我国风景园林标准的研究起于20世纪80年代。卓国祥[2](1986)将城市规划视角下对环境噪声标准的研究延伸至风景区，结合杭州西湖实际案例，探讨风景旅游区环境噪声的允许标准，为我国风景园林行业各项标准的制定提供了内容和方法上的参考。从近30年的研究来看，风寒园林的标准研究主要呈现出以下研究趋势。从研究的实际范畴来看，上世纪末对于风景园林标准的研究以对各项制定实施的标准进行说明为主。潘家莹[3](1994)和刘载芳等[4](1992)分别对《城市用地分类与规划建设用地标准》GBJ137-90中公共绿地和城市绿地总量的数据来源和《景观娱乐用水水质标准》GB12941-91进行说明，以确保方法和数据的科学性。进入21世纪尤其是近几年，国内风景园林标准的研究已经逐步向规划设计方面拓展，包含评价、规划、设计、设施、工程图纸等多方面的研究内容。从研究的对象来看，从起初笼统的绿地绿化标准研究发展到现在的风景名胜区、森林公园、地质公园、公路绿化、城市公园、园林标志等不同对象的标准制定与实施研究。袁振国[5](2001)结合麦积山风景名胜区的实际情况，阐述《风景名胜区规划规范》GB50298-1999标准对风景名胜区保护、开发细化的具体措施。殷云龙、王双生[6](2004)结合江苏实际，提出以交通量为主要依据，结合土地资源和政策等制约因素，综合制定公路绿化建设标准的方法。王菊萍等[7](2010)从深圳公园建设与发展战略出发，根据实际情况提出制定深圳综合公园建设标准的相关建议，为今后综合公园的建设提供借鉴。爱新觉罗毓宇[8](2012)通过分析风景园林标志系统设计中的解读，阐述了风景园林标志标准的应用对策。从研究的层级来看，近年来越来越多的学者提出制定各类风景园林地方性标准的必要性与建议[9]。在标准体系研究方面，周向频、任婷婷[10](2012)尝试从风景园林行业、工程制图标准2个领域着手，构建出风景园林制图标准体系。张凯旋[11](2007)对国际标准体系以及美、日、德等发达国家风景园林的标准体系进行了初步分析，初步构建了我国风景园林标准体系框架，该框架突出园林行业的纵向层次，对风景园林所涉及的众多领域(横向层次)关注不够，实际上不同领域由于其关注问题与内涵不同，相应标准要求也不相同。风景园林标准的研究现状与趋势在一定程度上可以反映出我国目前风景园林行业标准化工作的进展情况，由此可见，我国下一阶段的风景园林标准化工作的重点是构建完善的标准体系框架，依照这个框架逐步制定出具有针对性与可行性的相关标准。
2.2标准制定起步晚发展快
我国风景园林标准化工作起步较晚，我国第一本风景园林专业的技术标准是1986年颁布实施的。早期标准主要有《动物园动物管理技术规程》(CJ12—1986)、《城市园林苗圃育苗技术规程》(CJ14—1986)、《城市容貌标准》(CJ16—1986)等。
根据风景园林行业的实践范畴，笔者对我国现行的国家和行业标准以及部分地方标准进行筛选和归纳。上述两图分别显示的是自1986年我国第一部风景园林专业的标准颁布至今我国风景园林专业相关标准逐年制定的情况。进入2000年后，我国风景园林行业每年出台的标准数量较之前相比有显著增加。其中，图2显示的是部级(包括国家标准和行业标准)和地方级标准制定的情况1)。可以看出，部级标准的出台数在2000年到2005年达到峰值，其后略有下降的趋势。而相较之下的地方级标准却发展迅猛，尤其是近五年的统计数据显示，地方标准的出台数量已明显高于部级标准。从各类标准的制定情况(图3)来看，工程管理类的标准出台的时间早、数量大，其次是细部设计类。而景观规划类和场地设计类的标准虽然起步略晚、数量较少，每年出台的数量相对稳定。
2.3标准制定快更新慢
一般情况下，标准出台实施后每隔3-5年需要对其进行重新审核以判断是否需要对该标准进行修订或重新制定。我国风景园林行业目前的标准更新较为缓慢(图4)，现行的217项标准中，更新过1次的标准有16项，更新过2次的标准有5项。
2.4园林工程与管理类标准多，规划设计类标准少
由于风景园林综合交叉的特点，涉及众多行业和部门，某些标准难以界定，因此风景园林标准的数量难以准确统计。截至2014年1月1日，我国共颁布涉及资源环境、规划设计、设施设备、工程技术、园林机械、植物、管理等风景园林相关标准159项，其中国家标准93项，行业标准66项2)。此外，现行的可查询到的地方标准有57项。
按风景园林行业的实践类型划分来看，园林工程与管理类的标准较多，而规划设计类的标准较少。
总体而言，目前国内风景园林标准相对滞后，标准数量少，内容宽泛，远没有形成系列，加之更新缓慢，难以覆盖行业整体、指导具体操作。
2.5标准体系不健全
建设部标准定额司2003年出版的《工程建设标准体系：城市规划、城镇建设、房屋建设部分》中在城镇建设部分对风景园林标准体系结构进行了归纳(图8)。该标准体系含有技术标准26项，分为城镇园林、风景名胜区、风景园林综合三个部分。该标准体系明确了风景园林涵盖领域，协调城市建设中风景园林规划、设计标准与城市规划专业、信息技术应用专业中相关标准的关系。但将城市绿地系统规划标准归入城市规划标准体系，风景园林信息化建设标准归入信息技术应用专业，园林工程主体标准归入风景园林技术标准体系，不适用于构建完整系统的风景园林标准体系，加之近10年来风景园林专业实践领域不断拓展、专业分类更加细致化，使得该体系结构显得过于粗放。新的标准体系框架应当基于当前以及未来风景园林的实践范畴对其进行重新分类。
(1)标准所涵盖的范围不足
从统计数据来看，目前我国风景园林现行标准所涉及的领域仅有21类(详见表3)，而对2013年发表在《中国园林》和《风景园林》上的文章所涉及的实践范畴进行分类统计发现，《中国园林》(2013年1-12期)共涉及45类，《风景园林》(双月刊2013年1-5期)共涉及31类，现有的标准无法满足整个风景园林实践的需要4)。因此，今后风景园林标准的编制工作的重点之一应当是尽快建立各专业方向的标准。
(2)标准的种类过于单一
从现有的标准种类来看，规划设计类的标准类型过于单一。以城市公园规划设计的相关标准为例，国内现行的标准仅有《公园设计规范(CJJ48—1992)》一项标准，其内容难以顾及整个规划设计内容。而国外发达国家涉及的有关城市公园规划设计的标准种类丰富、关系明确、各有特色。以美国城市公园的规划设计相关标准为例，其包含的标准种类从规划到设计再到建设管理、从整体到专项、从国家到地方、从游憩到设施和安全等，使得标准内容更加具体、更具有可操作性。因此，我国风景园林未来的标准编制工作的另一重点是尽快健全各系统下的各类标准。
2.6风景园林标准多头管理
我国标准化工作实行统一管理与分工负责相结合的管理体制。《标准化法》及其《实施条例》规定了我国各级标准化管理机构和各自的职责范围。以政府各级有关主管部门为管理机构，以科研院所、大专院校、检验机构和企业为依托机构，以全国专业标准化技术委员会为组织形式，实行自上而下的计划性管理模式，是我国标准化管理体制的特征。
标准化技术委员会是由企业、地方归口单位批准设立的标准化专业技术委员会。主要负责特定领域或范围的标准化归口工作，包括跟踪对应世界主要标准化机构的标准化动向和我国的有关标准进程，受委托起草相应标准，解释、宣贯重要的技术标准，开展相应级别有关专业技术标准化的课题研究等。2009年5月20日，国家标准化管理委员会的《关于成立全国建筑幕墙门窗标准化技术委员会，(SaC/tC448)等10个全国专业标准化技术委员会的复函》(国标委综合函[2009]30号)文件，正式批准成立全国城镇风景园林标准化技术委员会。2009年10月16日，风景园林标委会在北京成立。主要负责城镇风景园林设施的分类、评定、保护、监测和管理(不含旅游服务)国家标准的编制修订工作。
目前，城镇风景园林标准化技术委员会工作正处于起步阶段，至今还没有出台或归口任何一部关于国内风景园林行业的标准。现有各类风景园林行业标准的归口单位主要有：国家交通运输部(交通部科技教育司)、国家林业局(林业局森林公园管理办公室、国家林业局植树造林司、国家林业局野生动植物保护与自然保护区管理司)、住建部(建设部城市规划技术标准、建设部城镇建设技术标准、建设部给排水产品标准化技术委员会、建设部城市建设研究院、建设部地产标准技术委员会)，中国工程建设标准化协会，国家水利部，全国畜牧业标准化技术委员会，全国服务标准化技术委员会(SaC/tC264)，全国休闲标准化技术委员会(SaC/tC498)、全国旅游标准化技术委员会等。
3基于风景园林实践范畴的标准体系架构
3.1基于标准制定的风景园林分类系统
风景园林是一门结合了多学科理论与技术的综合性科学，涉及的领域广泛、操作方法多样，其实践范畴的分类也呈现多样化的特点。从标准的体系方面看，建立一套科学合理的技术与管理标准体系的实质是构建每项标准使用范围之间的关系。随着标准的使用范围的缩小，其内容也应当更加详实、更加具有针对性。风景园林按照实践范畴分为4个方向：区域景观与绿地系统规划、场地规划设计、景观要素设计、园林工程与管理。4个方向可再细分出24个类型，每个类型又可根据以下4种情况再进行细分：
(1)根据上一级对象不同构成元素划分
这种分类方法主要适用于子系统之间差异较大的类型，如村镇景观与环境规划、宗教及纪念性景观设计等。
(2)根据不同资源属性划分
资源属性在风景园林的实践中占有不可忽视的地位。场地中资源类型的不同、资源重要程度的差异通常也是操作者选择不同操作方法与流程的依据。如不同资源类型的风景名胜区、度假区和森林公园，不同资源的废弃地等。
(3)根据不同地域或气候特征划分
园林中的植被对气候、地理等自然条件的要求较高。风景园林中的建筑和人工环境也受到自然条件与地域文化的共同影响。我国幅员辽阔，气候差异较大，历史久远，文化底蕴深厚。因此，不同地理位置的气候差异、不同民族和地区的文化差异也是分类的标准之一。
(4)根据特例或专项划分
这种划分方法适用于通用的管理或技术类别，需要在某些领域进行加强或特别说明时采取的划分方法。
3.2工程建设类标准体系结构
《工程建设标准体系：城市规划、城镇建设、房屋建设部分》中将标准之间的关系抽象为基础标准、通用标准、专用标准三层关系，将标准的性质以及适用范围进行了层级上的划分，上层标准的内容包括了其以下各层标准的某个或某些方面的共性技术要求，并指导其下各层标准，共同成为综合标准的技术支撑。
这种划分的方法适用于所有工程建设类的标准体系结构。因此，根据工程建设标准体系的层级划分方法和风景园林专业的实践范畴可以构建出风景园林标准体系的三维坐标系。
基础标准是指在某一专业范围内作为其它标准的基础并普遍使用，具有广泛指导意义的术语、符号、计量单位、图形、模数、基本分类、基本原则等的标准。如城市规划术语标准、建筑结构术语和符号标准等。
通用标准是指针对某一类标准化对象制订的覆盖面较大的共性标准。它可作为制订专用标准的依据。如通用的安全、卫生与环保要求，通用的质量要求，通用的设计、施工要求与试验方法，以及通用的管理技术等。
专用标准是指针对某一具体标准化对象或作为通用标准的补充、延伸制订的专项标准。它的覆盖面一般不大。如某种工程的勘察、规划、设计、施工、安装及质量验收的要求和方法，某个范围的安全、卫生、环保要求等。
通用标准和专用标准都是相对而言的。在某一层级的专业标准同时也是其下一层级的通用标准。
3.3部级标准与地方级标准的结构关系
部级的标准包括国家标准与行业标准两大类。地方标准是在部级别标准的基础之上，针对具体地方的实际情况制定出的更加详实的标准。整体而言，地方标准是部级标准的专用标准，但同时，各地的地方级标准也应当自成系统(图11)。工程建设的标准体系的三层结构中，基础标准所包含的术语、制图和分类等方面的内容是制定后续各项通用和专用标准的基础，为了国家的统一管理以及为了便于风景园林行业的统一规范操作，笔者建议各地方不需要在部级基础标准的基础之上再制定一套术语、制图或分类标准，地方标准编制的重点应当在于研究具有地方特色的通用和专用标准。
3.4风景园林各类型下标准的种类
一套完整的风景园林标准系统从范围上应当包含整个实践领域，从类型上来说应当囊括该范围下的各类操作，从内容上应当包括整个实践操作的流程。为了构建出完整的风景园林标准体系框架，势必要探讨各标准结构所需包含的标准种类。
基础标准主要是对使用范围内的基本术语、类型、图纸等做出规定，因而基础标准一般分为术语标准、图形标准和分类标准三种类型。专用标准是针对通用标准而制定出的在某一方面或几方面更为具体的标准规范，因而较之通用标准，专用标准所应当包含的种类也较为灵活。在实践环节中，不同的对象与类型的主要问题和解决方法不尽相同，因此，不同的风景园林类型所对应的通用标准所包含的种类各异。
(1)区域景观与绿地系统规划
在规划层面上通常的实践操作是对对象进行总体或详细规划。由于这一层级的研究对象尺度较大，资源种类丰富且对生态与环境考量较多，应当制定出有关的环境与资源的评估、评价标准。此外，对于这类规模较大的场地，某些要素的系统规划对于其风貌、管理与服务上的统一协调也是必要的，如游径规划、游憩规划、设施规划等标准。因此，区域景观与绿地系统规划范畴下的标准应当包含：环境或资源评价标准、总体规划标准、控制性详细规划标准、修建性详细规划标准、游径规划标准、游憩规划标准、各类设施规划标准等。
(2)场地规划设计
这一层级的操作内容较上一类型更为具体，并且与人类活动更加密切相关，因此，除了制定出各自规划设计的标准外，游憩规划设计、各类设施规划设计以及景观风貌、安全和无障碍等方面的规划设计也是标准编制的方向。此外，对于某些特殊对象如废弃地、古迹等，对其场地本身环境和资源的评估和分类标准以及后期的管理维护方面也应当制定相应的规范标准。
(3)景观要素设计
细部设计的对象通常较为明确，因此一般情况下编制出各自的设计规范即可。但随着社会的进步发展，经济、低碳、乡土、智能、安全的设计是此类型的发展趋势，因此，对于景观要素设计尤其是硬件设施类，标准化、产品化是其发展的方向。
(4)园林工程与管理
在园林工程方面，除了通用的施工建设、安全操作等方面的规范外，对于特殊地质、建筑、环境等对象，应当根据实际情况另行编制规范。在后期的维护、管理和服务方面，除了制定出通用的管理维护措施标准、园林质量评定标准、服务质量标准等外，对于重点对象如保护地和古城古迹的管理者的操作规程，公园等的质量监管工作，风景区和度假区的服务管理等，可编制专门的管理标准。
3.5风景园林现行标准体系结构与差距
风景园林的分类是标准分类的依据；工程建设标准结构和国家与地方的标准关系共同构建出标准的层级框架；依据不同对象的实际操作内容确定了各层级下标准所应当包含的种类。依据上述分类和层级关系构建出风景园林的现状标准体系，从中可以发现我国风景园林现行标准体系的差距(表3，表4，与表2可以做对应分析)。将表3、表4与表2进行对应分析可发现，我国风景园林行业现有的标准涉及的实践范畴不全，对于设施产品、材料、工程、管理等方面的标准较多，而对于行业主体的规划设计类的标准存在大量空白。同时，现有的标准不够深入，大量缺乏针对具体对象的专用标准。由于部级标准体系的不完善，导致各级地方为了能够更好的实施各项标准而自行编制部级空白的标准类型，这在一定程度上可以有效帮助地方各项标准得以系统化运作，但也存在着各地地方级标准雷同，缺乏地方特色等问题。建议逐步完善部级标准，具体化、特色化地方标准内容。
标准化结构设计篇6
关键词：新形势；建筑结构；抗震设计
abstract:withthedevelopmentofsociety,rapideconomicgrowth,buildingconstructionismoreandmore,moreandmorequickpace,overtheearthquakehasbroughtpeopleofgreatdisaster,seismicdesigndemandmoreandmore.Underthenewsituationtheseismicdesignnotonlytopreventbuildingcollapseddestructionalsoneedaccordingtothepurposesandimportancebuildingeffectivecontrolofitsdestructionstate.thistotheseismicfortificationtargetputsforwardthemeansrequirements.thispaperintroducestheseismicdesignmore,andthesedesignarecompared.
Keywords:newsituation;Buildingstructure;Seismicdesign
中图分类号:tU973+.31文献标识码：a文章编号：
一、新形势下建筑结构抗震设计方法
1.1基于承载力的结构抗震设计
基于承载力的抗震设计，建立在静力分析理论之上，以惯性力的形式来反映地震作用，并按弹性方法来计算结构地震作用效应的大小、进行结构弹性位移验算，把结构构件的强度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则。
1.1.1设计地震作用的确定
在基于承载力的结构抗震设计方法中，设计地震作用取值由设防烈度的地面运动有效峰值加速度考虑放大效应和地震作用效应降低系数的综合影响后得来的，可以用如下公式表示：F=kβiG/R
式中：F—建筑结构总水平地震作用；
k—地震系数(不同地震分区所取的相当于设防烈度水准的地面运动有效峰值加速度或地面运动峰值加速度与重力加速度的比值，它反映了不同地区设防烈度地震的强弱)；
β—动力放大系数(对应于不同周期的结构反应峰值加速度与地面运动有效峰值加速度或峰值加速度比值的拟合值，它反映了不同周期体系对地震作用的动力放大效应)；
i—建筑重要性系数；
R—地震作用降低系数；
G—结构重力荷载代表值（取恒载和可能与设计地震作用同时出现的活载之和）地震系数k反映的是不同地区设防烈度地震的强弱，根据各地区不同的地震危险性将其细分为不同地震区域，并对每个地区根据统计结果按475年重现期给出其地震系数。动力放大系数β反映了不同周期弹性单自由度体系的动力放大效应，它通常是从相对于地面运动有效峰值加速度作归一化处理后的多条弹性加速度反应谱曲线中经归纳和简化后得到的。加速度反应谱是确定的地面运动通过一组阻尼比相同自振周期不同的单自由度体系所引起的各体系最大加速度反应与相应体系自振周期间的关系曲线。
1.1.2基于承载力结构抗震设计方法的研究现状
基于承载力的抗震设计法作为产生较早的方法，从50年代中期开始广泛应用，经过多年的研究发展较之其他抗震设计方法相对成熟。目前加速度反应谱的短周期段的精度已基本满足工程使用要求，研究主要关注反应谱的不合理性。随着高层、超高层等长周期结构的发展，对反应谱长周期的研究也逐渐开展。考虑到现有的科技水平及设计习惯，弹性加速度反应谱仍是现阶段结构抗震设计计算的最基本依据，研究工作主要集中在结合场地影响、强震观测改进及结构时程分析对加速度反应谱的长周期段进行修正，以求使地震作用计算更加合理准确。另外对设计地震力—延性联合控制准则的核心内容R−μ关系相关问题也展开了更广泛的研究：如把R−μ关系与周期t联系起来，全面考虑震级、震中距和场地条件以及滞回性能的分析结果，提出针对不同延性水准和各类结构模型且与周期相关的R−μ−t关系。考虑结构中存在的材料超强和整体超强效应，在某种程度上提高了结构的屈服水准或相当于减小了R值，寻找其对R−μ规律的定量影响程度。
1.2基于能量的结构抗震设计
1.2.1基于能量的抗震设计方法概述
基于能量的抗震设计理论是从能量的角度考虑地震地面运动对于结构的作用，概念明确，能够较好的反映地震动强度、频谱、持时对结构破坏的综合影响，从输入能量和耗散能量的角度捕捉到结构在强烈地震作用下的非弹性变形历程。由于能量分析的复杂性，基于能量的结构抗震设计方法还处在理论研究阶段，能实际运用到工程设计中的能量设计法至今还未完整的建立起来。能量概念和破坏模型一直是抗震研究中的两个论题，特别是目前基于性能的抗震设计思路的提出，又对抗震结构的耗能能力及性能的研究提出了新的要求。基于能量抗震设计方法能够考虑结构滞回变形对结构破坏影响的这一特点对于实现基于性能的抗震设计理念很有意义，因此基于能量的抗震设计方法的研究对实现基于性能的抗震设计理念的进一步发展非常重要，成为了改进传统抗震设计方法的重要发展方向。
1.3基于损伤的结构抗震设计
1.3.1基于损伤的结构抗震设计的方法概述
近年来地震害经验和各国学者的研究表明：由于地震是一种往复运动，并且地震动持时一般较短，因此地震作用下的损伤不仅与最大变形有关，还与结构的低周疲劳效应所造成的累积损伤有关。用能够反映结构的变形和累积损伤效应的损伤性能参数可以更好地描述结构的非弹性性能，通过选取适当的地震损伤模型、按照结构在未来地震作用下的损伤允许值来进行抗震设计更为经济合理，由此产生了基于损伤性能的抗震设计思想。由于损伤指数的计算以结构累积滞回耗能的计算为基础，而累积滞回耗能计算正是结构能量分析中的重点，所以也可以将基于损伤的设计方法视为能量法结合了性能设计思想的延伸应用方法。基于损伤的抗震设计就是反映结构损伤程度的损伤指数作为设计指标，选取适当的地震损伤模型计算出结构的损伤指数，验算其是否满足预定的损伤性能目标。
1.3.2基于损伤的结构抗震设计的特点与研究趋势
采用基于地震损伤理论的损伤指数能够定量的描述结构在地震作用下的倒塌破坏情况，而且损伤指数物理意义明确。结构损伤的“三水准”性能目标反映了抗震设防水准和结构功能失效与倒塌限值，区别了不同重要性结构的性能目标，同时提高了结构抗震的功能要求。而且在基于损伤的抗震设计中用到等效位移延性系数，可以不需了解结构在动力荷载作用的时程反应而考虑结构往复弹塑性变形和累积耗能的影响。并从设计开始阶段就引入损伤指标，使损伤指标在设计过程中真正起到控制作用，体现了其方法上的先进性。由于结构的损伤机理较为复杂，许多问题还没有得到很好的解决，如结构的非弹性变形和积累滞回耗能指标确定和计算，损伤指数计算的进一步简化、准确化，结构损伤模型与结构的强度、刚度、延性等设计参数的关系分析，结构损伤谱的确定等。因此，尽管基于损伤的抗震设计方法在理论上有其合理之处，但直接采用损伤指标作为设计指标并不易为广大工程设计人员采用。
1.4基于位移的结构抗震设计
1.4.1基于位移的结构抗震设计概述
根据设计思路的不同，基于位移的结构抗震设计大致可分为三种方法：按延性系数设计方法、能力谱法、直接基于位移的设计方法。他们之间的差别在于：直接位移法和控制延性方法是依据位移目标进行结构设计的方法，而能力谱法则更多的是一种位移验算方法。
1.4.2基于位移的结构抗震设计有待进一步解决的问题
①按延性要求设计的方法、能力谱法和直接基于位移的方法都是用静力方法去解决在地震作用下的结构设计问题，没有考虑诸如地震持续时间、结构往复弹塑性变形和累积耗能等因素的影响。
②更深入地研究表征结构性能状态的破损指标与结构位移的关系，有可能为确定结构的目标位移提供更完善和简便的方法。
③对能够应用于实际工程抗震设计的位移反应谱尤其是弹塑性位移反应谱的研究还有大量工作要做。
④基于位移的抗震设计中采用的静力弹塑性分析方法存在着如何选取合适的水平力分布模式和位移分布模式等问题。
1.5基于性能的结构抗震设计
1.5.1基于性能的抗震设计概念
美国SeaoC组织对基于性能抗震设计的描述是“性能设计应该是选择一定的设计标准，恰当的结构形式、合理的规划和结构比例，保证建筑物的结构与非结构的细部构造设计，控制建造质量和长期维护水平，使得建筑物在遭受一定水平地震作用下，结构的破坏不超过一个特定的极限状态”。atC组织对基于性能抗震设计的描述为“基于性能抗震设计是指结构的设计标准由一系列可以取得的结构性能目标来表示，主要针对混凝土结构并且采用基于能力的设计原理”。Fema对基于性能抗震设计的描述为“基于不同强度地震作用，得出不同的性能目标。
1.5.2基于结构性能抗震设计的研究现状和应用前景
基于结构性能的抗震设计理论尚不成熟，要广泛应用于设计还存在一定的困难，尚需对以下问题展开研究：
①在地震危险性方面，要实现由烈度向地震动参数区划的过渡，按重现期或超越概率重新定义地震危险性水平。
②在结构性能方面，以结构性能为基础提出抗震设防水准，定义不同结构的性能目标。对于结构“不坏”、“可修”、“不倒”等模糊的定义，采用量化数据或具体化的定性数据来描述，例如对结构和非结构构件破坏的数量和程度等。
③研究和建立结构功能失效标准和结构破坏标准，将目前的以分项系数表述的极限状态表达式过渡到以可靠度指标来描述。基于结构性能的抗震设计理论是以结构抗震性能分析为基础的结构设计，是设计理念上的一次变革，涉及结构抗震设计的各个方面，对工程结构的设计和发展具有重大意义。利用该理论进行结构抗震设计，可充分发挥工程师的主动性，满足人们对结构性能的不同要求。从各国抗震设计规范修订动向来看，可以说基于性能的结构设计是21世纪抗震设计规范的趋势。
二、比较结构抗震的设计方法
2.1抗震抗震性能水平
结构抗震性能水准表示结构在特定的某一地震设计水准下预期破坏的最大程度，结构和非结构构件破坏以及因它们破坏引起的后果，主要用结构易损性、结构功能性和人员安全性来表达。对于不同等级的抗震性能，都应根据结构类型、结构体系、竖向和横向承载构件、结构变形、设备与装修、修复使用等方面加以定义，应该表达为量化指标，以便工程设计和评估。我国规范中的提法“不坏”、“可修”、“不倒”其实就是对结构在地震作用下的性能水平的描述，具体叙述为“小震”对应一般不受损坏或不需修理可继续使用水平；“中震”对应可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；“大震”对应不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。这一提法已经包含了一定的性能设计思想，只是对性能水平的描述比较模糊，水平之间的界定不明确，在实际设计中很难实现对结构性能的有效控制。
2.2结构的抗震性能目标
结构的抗震性能目标是指建筑物在各设计地震水准下期望达到的相应性态水准集合，应依据建筑物的重要性分类，结合社会、经济因素和业主意愿综合确定。三级性能目标与按重要性划分的三类建筑一一对应，取每级地震作用水准下的最低性能要求组合作为该类结构的规定最低性能水准目标。并且设计师也可以根据实际情况和业主要求提高目标性能水平进行结构设计，在一个或多个设计地震作用水准上选择更高的性能目标，虽然在一定程度上会提高建筑造价，却能减免以后可能会产生的损失。这种性能目标的制定方式充分体现了基于性能抗震设计的自主性和灵活性。
2.3两种方法的设计过程
建筑结构基于性能要求的抗震设计多了以下几个步骤：性能目标的确定、抗震措施与计算分析方法的选择及目标评价等。性能目标的确定因素中多了业主决策和非结构构件分级性能水准。选择抗震设计（分析）方法也是基于承载力力的抗震设计过程中所没有的，通过不同的抗震性能水准量化数值对应了不同的结构反应参数和抗震设计准则，因此可以选择基于不同的结构反应参数的抗震分析方法。并且在设计完成后，基于承载力的抗震设计只对结构进行层间位移验算是否满足限值，而性能设计则需要对结构的地震反应性能水平进行全方位的检验和评估。
2.4抗震措施比较
现行规范规定的构件截面的抗震构造措施，主要是根据结构类型和重要性、房屋高度、地震烈度、场地类别等因素确定，是对结构抗震性能水准的宏观定性控制，而不是对具体的结构性能和震害损失的定量描述。设计人员只需要按照规范采取对应的抗震构造措施，而在采取了这些措施以后结构在地震时的性能状态具体如何，设计人员并不能准确把握。这种做法的经济性和合理性都不足。基于性能的抗震设计是把结构在一定强度地震作用下的变形需求与抗震措施对应了起来，通过对构件截面进行变形能力设计，使结构具备与预期性能水平相符的变形和耗能能力，从而达到目标性能水平。这样使得结构的性能目标要求与抗震措施联系起来，是一种具体对应的定量的抗震措施。由于通过设计人员主动选择抗震措施来保证结构达到预期的抗震性能，因此对结构在未来地震时的整个反应过程比较清楚。这样制定抗震措施成为性能设计的重要组成部分，需要在设计的一开始确定性能目标时就考虑进去。
三、展望
抗震设计方法理论是一个非常庞大和复杂的课题，涉及面非常广泛，本文对这一理论的研究由于时间和能力的有限还不够深入和细致。在未来的研究中，还有许多方面需要进一步的探讨：
①在对不同抗震设计方法里设计地震作用水准的确定和划分的进行比较时还应该对其所采用的地震危险性分析方法和地震动参数分区划分情况等方面进行分析和比较。
标准化结构设计篇7
相较传统建筑，装配式建筑有着突出优势。(1)保证工程质量。传统的现场施工受限于工人素质参差不齐，质量事故时有发生。而装配式建筑构件在预制工厂生产，生产过程中可对温度、湿度等条件进行控制，构件的质量更容易得到保证。(2)降低安全隐患。传统施工大部分是在露天作业、高空作业，存在极大的安全隐患。装配式建筑的构件运输到现场后，由专业安装队伍严格遵循流程进行装配，大大提高了工程质量并降低了安全隐患。(3)提高生产效率。装配式建筑的构件由预制工厂批量采用钢模生产，减少脚手架和模板数量，因此生产成本相对较低，尤其是生产形式较复杂的构件时，优势更为明显;同时省掉了相应的施工流程，大大提高了时间利用率。(4)降低人力成本。目前我国建筑行业劳动力不足、技术人员缺乏、工人整体年龄偏大、成本攀升，导致传统施工方式难以为继。装配式建筑由于采用预制工厂施工，现场装配施工，机械化程度高，减少现场施工及管理人员数量近10倍。节省了可观的人工费，提高了劳动生产率。(5)节能环保，减少污染。装配式建筑循环经济特征显著，由于采用的钢模板可循环使用，节省了大量脚手架和模板作业，节约了木材资源。此外，由于构件在工厂生产，现场湿作业少，大大减少了噪音和烟尘，对环境影响较小。(6)模数化设计，延长建筑寿命。装配式建筑进行建筑设计时，首先对户型进行优选，在选定户型的基础上进行模数化设计和生产。这种设计方式大大提高生产效率，对大规模标准化建设尤为适合。此外，由于采用灵活的结构形式，住宅内部空间可进一步改造，延长了住宅使用寿命。
2国内外研究现状
2.1标准、规范研究进展
国外全面和系统的研究了预制混凝土结构。在工程设计中，制定了相关的设计规范。如日本的JaSS14《混凝土幕墙》和JaSS10《预制混凝土工程》，欧洲的《预制混凝土工程标准和应用手册》以及北美的《预制混凝土结构抗震设计》［1］。国内也制定了部分关于预制装配式建筑的规范［2］:《CL结构设计规程》(2006年)、《预制混凝土外墙挂板》(2008年);《预制装配整体式钢筋混凝土技术规范》(2009年)、《装配式混凝土结构技术规程》(2010年)、《装配混凝土住宅体系设计规程》(2010年)、《装配整体式混凝土结构技术规程》(2011年)。2014年，国家住房和城乡建设部出台了行业标准《装配式混凝土结构技术规程》，于2014年10月1日正式实施。《规程》是在全面总结我国预制混凝土结构的研究成果和工程实践经验的基础上制定的，并参考借鉴了外国的先进技术，涵盖了设计、施工、预制构件生产、验收等环节，主要技术指标设置合理，能满足当前工程建设的需要，实施后将结束我国在装配式混凝土领域没有国家标准遵循的局面，在我国装配式建筑的发展中具有重要意义。目前国家部委正在起草的文件还包括《建筑产业化标准体系》、《“十三五”住宅产业现代化发展规划》、《推进建筑产业现代化的指导意见》等。与此同时，另一个重要的国家行业标准《工业化建筑评价标准》正处于草案阶段，正向多方征求意见。同时，国家住房和城乡建设部正在研究完善建筑产业化的建设标准体系和实施机制。标准体系针对现有的标准进行梳理;实施机制致力于研究传统设计和工业化设计的差异、图纸表达和审批制度的变化以及设计工作转移到施工现场后的转变。综上可知，我国装配式建筑正逐步向标准化建设发展。
2.2国内外研究现状
上世纪90年代美国联合日本开展了pReSSS(precastSeismicStructuralSystem)［3］项目的研究。pReSSS项目对预制混凝土结构的抗震性能进行研究，研究目的是建立计算模型，为相关规范的制定提供依据，研究、开发预制混凝土结构的新材料、新技术和新概念，为预制装配式混凝土建筑提供系统科学的设计方案，以满足不同地震设防区的要求。2003年，欧洲eLSa实验室开展了预制混凝土框架结构拟动力试验研究。eLSa实验室对单跨双榀、双跨双榀及不同楼板铺设方向的预制框架结构进行了拟动力试验研究。梁柱节点采用螺栓连接节点，部分节点的梁柱间放有橡胶垫。动力试验显示:预制框架结构的抗震能力与现浇结构相当;橡胶垫缓冲作用强，有利于节点保持完整。2004年，同济大学对预制混凝土框架结构进行了拟动力试验研究［4］。2005年，同济大学课题组对三跨三层预制混凝土框架结构1/5缩尺模型进行振动台试验研究。东南大学对装配整体式钢筋混凝土框架柱榫式接头进行了试验［5］。天津大学对足尺节点试件进行了低周反复荷载试验和分析［6］。清华大学的钱稼茹等对钢筋混凝土剪力墙试件进行了拟静力试验［7］。西安建筑科技大学对新型生态复合墙结构体系进行了开发研究［8］。上海大学参与成立了城建集团预制装配式建筑研发中心。上海大学智慧城市研究院积极开展了Bim技术与装配式建筑研究。
3国内应用情况
上海城建集团于2011年成立了预制装配式建筑研发中心。城建集团以高预制率的”框剪结构”及”剪力墙结构”为主，拥有“预制装配住宅设计与建造技术体系”、“全生命周期虚拟仿真建造与信息化管理体系”和“预制装配式住宅检测及质量安全控制体系”三大核心技术体系。城建集团建立国内首个“装配式建筑标准化部件库”。城建集团实行Blm信息化集成管理，已实现了利用RFiD芯片，以pC构件为主线的预制装配式建筑Bim应用构架的建设工作，并在构件生产制造环节进行了全面的应用实施。目前企业已制定的标准有:《上海城建pC工程技术体系手册》(设计篇、构件制造篇、施工篇)、上海市《装配整体式混凝土住宅体系施工、质量验收规程》、上海市《预制装配式保障房标准户型》。中南npC成立了部级“可装配式关键部品产业化技术研究与示范”生产基地，npC技术(全预制装配楼宇技术)是一种新型混凝土结构预制装配技术。该技术用于解决装配式混凝土结构上下层竖向预制构件之间的钢筋连接。即将颁布实施的JGJ1－2014《国家行业标准》将之定义为装配式混凝土结构钢筋浆锚连接技术。在已完工程中经院士专家鉴定测算，整体预制装配率达到90%以上，每平方米木模板使用量减少87%，耗水量减少63%，垃圾产生量减少91%并避免了传统施工产生的噪音，技术达到国内领先水平。远大住宅工业有限公司是国内第一家以“住宅工业”行业类别核准成立的新型住宅制造企业，是我国唯一一家综合性的“住宅整体解决方案”制造商。远大住工pC(预制混凝土构件)的全生命周期绿色建筑，与传统建筑相比，具有节水、节能、节时、节材、节地、环保的五节一环保特点。2012年推出第五代集成住宅(BH5)，先进的第五代集成建筑体系，运用当今世界最前沿的pC(预制混凝土构件)、应用开放的Bim技术平台，建立健全并丰富和发展了工业化研发体系、设计体系、制造体系、施工体系、材料体系与产品体系，具有质量可控、成本可控、进度可控等多项技术优势。
4未来发展和重点研究方向
4.1基于Bim的一体化项目实施(ipD)应用研究
2007年，加州委员会和美国建筑师学会联合的ipD(integratedprojectDelivery———一体化项目实施)指南，对ipD进行了定义:通过协作平台，对体系、人力、实践和企业结构进行整合，充分利用所有参与方的见解和才能，通过设计、建造以及运营各阶段的共同努力，使建设项目达到最大效益，减少不必要的浪费。ipD模式贯穿项目建设的全部阶段，包括规划设计阶段和施工建造阶段，施工单位、建设单位、设计院等各方高度协调合作，保证项目目标的顺利实现。ipD模式适用于大规模项目，有利于项目成本的节约。因此，尽管当前建设项目的交付模式种类繁多，ipD却已经在行业内得到大力推广。当前国外实践ipD与Bim协同管理的项目越来越多。利用Bim软件建立的建筑模型可视性强，交互性高，数字化程度高，同时具备开放的数据标准，有利于信息及数据的共享。在ipD模式下的项目，Bim的应用主要集中于设计协同、可视化、估价、施工重难点模拟、碰撞检测、设备管理、场地分析等方面［9］。目前由于受国内建筑发展模式的制约，建筑业在ipD模式下缺乏相关法律体系及合同范本，应用环境也还处于培养期，Bim技术全面推广还有待政府和企业的努力。
4.2预制构件的模数化及标准化研究
模数化及标准化研究包含两个方向:第一要对全产业链资源进行整合，全产业内推行模数协调;第二要实现统一价值导向，建立技术标准。住宅模数协调准则是建设者、施工方、设计者在装配式建筑的建设中共同遵循的统一准则，是建筑标准化的依据，因此要大力推行住宅模数协调准则研究，要加强构配件尺寸与建筑的配合、协调、定位。目前我国已制定GBt50100－2001《住宅建筑模数协调标准》，同时要进一步加强部品模数与建筑协调体系的完善，加强预制构件尺寸统一协调，开展构件通用性及接口技术研究。目前，装配式建筑标准化研究已有了重要进展，中国第一个“装配式建筑标准化部件库”已由上海城建集团初步完成建设。第一批标准化预制构件数据库共90余个，目前已应用于万科、保利等项目。为全面覆盖市场现有房屋类型，今后应加强标准化部件多样化组合的研究。
4.3装配式建筑抗震性能研究
与传统建筑相比，装配式建筑抗震研究的研究仍较少。目前国内装配式建筑抗震研究的重点在节点，装配式建筑节点的抗震性能与现浇节点存在差异，其力学特性对建筑整体抗震性能影响较大，因此对装配式建筑节点抗震性能仍需进一步研究。同时，要加强各类型装配式建筑的整体抗震性能研究，应及时依据最新且成熟的装配式建筑抗震性能研究成果，对现有预制混凝土结构体系的设计规范及设计条文应及时更新。
5结语
标准化结构设计篇8
【关键词】钢结构住宅建设体系化开发模式
体系化的钢结构住宅开发模式是实现住宅产业现代化的关键环节。以住宅为导向,实现钢结构住宅开发规模化、配套化,设计多样化、标准化,生产工厂化,施工机械化、装配化,是研究体系化钢结构住宅开发模式的核心。
一、钢结构住宅合理化设计建造
钢结构住宅的合理化设计就是同时考虑项目条件、材料供应条件、加工安装条件,选择的结构体系要尽可能适合户型特点。这种设计模式不可能真正成为标准化、系列化的设计,但作为满足个体工程需要或作为工程试点却是一种合理的设计方式,目前国内各地试点的钢结构住宅工程设计均属于这一类。
对钢结构住宅项目而言,特别是选用了轻质墙体材料或复合墙体材料的设计项目,因没有通用做法,故必须安排技术设计阶段,以协调各专业的诸多关联问题,而且应同时纳入住宅设计中的一些新方法、新系统和新规定。
钢结构住宅合理化设计的设计方法可分为:
主动式设计应在取得具体工程之前完成若干设计研究,预备一定数量的户型模块,在项目设计方案阶段套用和调整户型及模块组合。
1、户型目标式设计
在符合基本规则的柱网条件下完成户型设计,以此作为优先的设计,设计流程如图1。
2、结构体系主题式设计
以发展既定结构体系为目标,如钢框架、钢框剪、钢框撑、钢框架―混凝土核心筒、交错桁架、劲性混凝土、管形柱内灌混凝土等,以及不同的楼板方案,在其中选定一种(含楼板)体系,然后完成其他环节,流程如图2。
3、墙板系统主题式设计
某种既定宽度的功能性外墙排(横用或竖用),其尺寸作为优先尺寸的设计,设计流程如图3。
4、项目目标式设计
当建设范围和户型要求被业主基本确定后的委托设计项目,技术选用具有多选性,应以优化为结论,流程如图4。
二、钢结构住宅体系的开发
用“体系”来建造房屋是建筑工业化的基本原则,在这个基础上才可能发展产品标准化、系列化、生产工厂化,也就符合了产业化方向。体系分为专用体系和通用体系,专用体系在企业产品内实现标准化和主要部品互换性,通用体系在社会范围内实现标准化和主要部品互换性。钢结构住宅开发为专用体系比较容易,企业把一种(或一类)住宅的设计、部件(部品)制造、现场施工以至销售和服务看成一个整体来策划,各环节服从一个总目标,并由此建立一个订货、生产、承建、技术支持和售后服务为一体的实体组织。在我国现阶段,应首先推动一些企业大力开发专用钢结构住宅体系。
专用体系的开发深度是不同的,最简单的是具备一套按体系方法完成的住宅系列设计,关键部品详图设计以及加工这些部品的协议就可构成一个住宅建造专用体系,而这个体系是很优秀的。这样的体系可以以很少投资做到大量建造,在钢结构住宅开发初期值得一试并积累经验,但这样操作很难做到真正意义上的工业化生产和由此带来的成本大幅度降低。
建立工业化生产的专用体系是在一个预定投资条件下,完成体系的策划、可研、设计和开发如图5。
三、目标体系及任务的优化
根据上述研究,应优化主要业务目标的目标体系,按产业化基地建设、技术开发体系建设、示范工程建设组成目标体系。
1、产业化示范基地项目
围绕设定为开发多层和小高层的带有剪力单元的普通住宅,先进行带有体系目标的合理化设计建造,同时着手开发2―3种主要部品可互换的钢结构住宅专用体系,结合住宅产业化示范基地的建设,最终形成年产百万平米以上的生产配套能力。产业化基地项目建设内容应包括一个基地,三个网络和四个中心,即住宅产业化生产示范基地;信息网络、研究网络、产业网络;钢结构制作加工中心,外墙板加工中心,综合部品组装中心,物流配送与流通中心。
2、设定技术开发体系
内容包括:建立以标准化生产为目的的建筑模数体系;确定基于模数体系的建筑设计方法;在结构设计上建立标准化结构构件序列;进行基于模数化思想的结构设计可行性研究;研究符合模数化思想的半刚性节点设计在钢结构住宅中的应用问题。并注意在推广中解决如下问题:多层及中高层钢结构束柱住宅体系的建筑设计方法;建筑和结构模数的优选及协调;主体结构体系的建立及优化布置,剪力墙和支撑构件的优化布置;结构受力性能分析,包括结构的抗风及抗震性能研究;体系中主体结构构件的优选及其连接构造的确定;配套墙体的研究;实用结构设计方法研究。
3、示范工程项目目标体系
可围绕目前在我国正在实施的钢结构住宅项目的建设进行,在示范工程中完善体系化钢结构住宅开发模式。
四、发展钢结构住宅建造技术
1、推行分段组装法
结合技术改造,配置专门的分段组装制造场地,配备大吨位的起吊设备,实施分段组装钢结构构件,扩大组装数量和重量,减少加工平台中分段搭载工作量,最大限度发挥构件加工平台核心生产资源的作用。
2、发展单元组装、预制组装和模块化技术
大力推广采用型钢构件,数控群组钻孔技术等先进钢结构制作技术,缩短钢结构构件加工平台安装时间。按照安装作业前移的原则,积极推广分段、预装技术,提高分段、构件进现场前的安装完整性。
3、发展精度制造和先进涂装技术
大力推广钢结构住宅结构构件制造精度管理与控制技术,以补偿量代替余量,实现构件加工平台无余量搭载。通过提高钢材预处理生产线的作业质量及跟踪补涂等手段,减少分段二次除锈工程量,提高涂装效率。
4、加强钢结构住宅施工现场装配工艺方法研究
围绕快速安装、分段立体交叉作业、脚手架、工装设备、密性试验、高效焊接等关键环节,开发和应用能够提高生产效率的钢结构住宅建造的新工艺、新方法。
【参考文献】
[1]叶玲:我国住宅产业化存在的问题及对策[J].中国房地产,2005(1).
标准化结构设计篇9
【关键字】装配式轻钢结构建筑；高原油气田；标准化场站建设
引言
装配式轻钢结构建筑具有强度高、自重轻、环境污染轻、施工周期短及抗震性能好等物理力学性能及良好的经济效益，且面对建筑技术的发展、设计方法的改进及轻质材料的应用，此种钢结构的综合经济效益越发明显。在高寒环境下，高原油气田需应对施工工序多、质量保障差、安全隐患多、施工工期长、施工成本高等问题，而装配式轻钢结构的应用可充分发挥油气田标准化场站的造价低廉、坚固耐用的优点。总之，在高原油气田的地面建设中，装配式轻钢结构建筑技术表现出适应性强、工程造价低及综合效益高的优点。为此，本文就轻钢结构标准化场站建筑安装技术的引进进行分析研究。
二、轻钢结构建筑的设计理念
与传统建筑相比，轻钢结构建筑的项目周期更长、投资规模更大；传统建筑会受到环境与经济因素的影响，而轻钢结构却表现出美观大方、构件截面小、自重轻及抗震性能好的特点。在油气田地面建筑的施工中，表现出施工周期短、环境因素影响小的优点，因此轻钢结构亦被称作绿色建材。为此，本章节简单从下列三方面介绍轻钢结构建筑的设计理念：
（一）概念设计理念。在轻钢结构设计中，特别是在轻钢结构选型与布置阶段，需引入概念设计理念，即针对不易精确分析的难题，可从全局出发，根据其与结构体系之间的关系及相应的破坏机理进行有效处理。实践证实，概念设计理念的应用可使工程师的构思与选择效率更高，如此以操作性强的方案及正确的定性来取代复杂的计算，由此判断计算机输出数据的可靠性。
（二）一体化设计理念。一体化设计理念由整体建筑系统与配件系统一体化、主体结构与围护系统一体化、建筑结构一体化三部分组成。与传统钢结构相比，轻钢结构的件数理念是将结构与建筑结合起来同步推进。
（三）截面优化设计理念。轻钢结构的截面优化是由穷举法及最优化理念来实现的。最优化理念是将所有问题均总结为一个单目标规划，以尽可能地降低建设成本及用钢量，同时利用数学规划理念来实现轻钢结构的最优化。穷举法是计算及比较所有合理的构件截面形式，以挑选出与设计要求最符的截面尺寸，从而降低建设成本及用钢量。在实际应用中，穷举法的应用更为有效。
二、装配式轻钢结构标准化场站建筑安装项目的可行性分析
在地面建设方面，油气田企业的投资额为4亿元左右，除去市政维修与矿区建设的2亿元左右外，另又有2亿余元投在油气田企业的地面建设中，场站建设的工作量约为5000m2，特别是各大型油气田的开发建设更是推动着油气田地面建设技术的发展，从而为场站建设创造更加富足的市场空间。本项目的目标市场有：油气田地面建设及油气田内部办公区与油田区的厂站建设；厂站+房屋建设的建设；选型后，先对厂站实施工厂化预制，再进行现场装配。实践证实，自然环境因素不会对此种加工方式产生影响，且完全满足油气田生产一条线及高寒环境下厂站建设的要求。据有关资料显示，在高原油气田盆地中，砖混结构的建设成本为3200元/m2左右，而钢结构（厂内预制+现场安装）的建设成本为2200元/m2左右。两者相比可知，砖混结构单位面积的建设成本比钢结构节省约30%左右。若按油气田厂站建设10000m2/每年进行计算，则钢结构的使用可使投资费用降低约96万元。
由此可见，装配式轻钢结构标准化场站建筑安装技术的引进极具可行性，且与砖混结构相比，本项目可为企业节省约96万元，同时也能有效解决高寒地区油气田施工工序多、质量保障差、安全隐患多、施工工期长、施工成本高等问题。
三、装配式轻钢结构标准化建筑安装的技术方案分析
（一）生产能力分析
装配式轻钢结构标准化建筑用到的材料有H型钢、C型钢、彩钢夹芯板及压型板。H型钢具有力学性能优越、重量轻、承重力强、安装便捷及造价低廉的优点，常用作钢结构建筑的行车梁、梁及柱。C型钢具有力学性能优越、重量轻、承重力强及造价低廉的优点，常用作钢结构的墙面及屋面檩条。记录仪系泡沫板夹芯板的表层、芯材分别由彩色、闭孔自熄型聚苯乙烯泡沫制作而成，具体为彩色钢板经自动化连续成型机压型后，用高强度的粘合剂粘贴起来，因此属于高效的新型复合建材。彩钢夹芯板具有经久耐用、施工周期短、防水一次性完成、保温及美观大方的优点，常用于楼房结构、工厂厂房、公共建筑等。彩色压型板具有强度高、质量强及免维护的优点，常用于大跨度钢结构、仓库、工民建及外墙装饰。可见，装配式轻钢结构标准化建筑的生产能力相当强，非常适应高寒油气田场站建设的环境要求。
图2-1厂房的总平面图
（二）厂址选择与生产组织
本项目直接利用原有的旧厂房，占地面积约3200m2。装配式轻钢结构标准化场站建筑的安装工序为：下料拼装焊接矫正二次下料制孔焊装矫正打磨油漆清洗吊装出场。
（三）投资估算
本项目总投资约为400万元，其中设备采购费用估价250万元左右；生产厂房除直接利用旧厂房外，再建设面积为（15*80）m的生产厂房，估价约为700元/m2；旧厂房改造估价约为40万元。图2-1为厂房的总平面图。本项目建设的实施计划为：首先投资300万元左右建设厂房，待厂房建成后（约3个月），再投资100万元建设彩钢板房生产流水线。第二阶段的建设工期为4个月左右。
四、讨论
分析结果表明，本项目的建设完全满足国家产生政策的相关规定，同时也符合国家相关产业的发展要求，因此对推动产业经济效益的增长及优化生产劳动力配置具有重要意义。面对高原油气田企业的发展壮大，油气田的地面建设规模持续扩大，因此本项目的实施具有良好的市场前景。总体来讲，本项目的实施能够实现多快好省的理想效果，因此综合效益（经济效益与社会效益）可观。
参考文献：
[1]马琴.浅析轻型钢结构在工业建筑中的设计与应用[J].科技创新与应用，2014，34：249-250.
[2]陆刚.建筑节能住宅彰显优势轻钢结构材料撑起一片绿荫[J].居业，2013，05：74-81.
[3]綦秀金.概述建筑工程中轻钢钢结构安装技术[J].科技致富向导，2013，12：365.
[4]王钰.轻钢农宅的标准化设计与多样化应用研究[D].清华大学，2012.
标准化结构设计篇10
【关键词】桥梁结构；结构可靠度；结构设计
【中图分类号】U448.14文献标识码：B文章编号：1673-8500（2013）03-0028-02
桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法，目的是追求一个满足设计规范条件下的最低水平设计，其既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素，也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标，更无法科学地协调它们之间的矛盾，使它们达到合理的平衡。且由于一直以来我国在桥梁设计过程中，存在着考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态；重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护，使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏（如结构开裂、变形过大等）所导致，从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。因此，为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性，减少早期桥梁病害，从而节约后期桥梁的维修费用，加强对桥梁结构可靠性研究及可靠性在公路桥梁结构设计中的应用已迫在眉睫。
1结构可靠度的定义
结构的可靠性是指结构的安全性、适用性和耐久性的统称。一般情况下，总是将影响结构可靠性的因素归纳为结构构建的荷载效应的R和抗力s。荷载在设计基准期内有不同的组合和效应，抗力在材料性能、几何参数和计算模式下均具有不定性，因此在现实情况下，我们只能从概率学上用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立。
根据当前国际上的一致看法，结构可靠度是指工程结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。“规定时间”是指结构进行可靠度分析时，结合结构使用期，考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间；“规定的条件”是指结构在正常设计、施工和使用的条件下，即不考虑人为过失的影响；“预定功能”是指正常施工和使用时，结构能承受可能出现的各种作用，同时具有良好的工作性能，有足够的耐久性能，以及在设计规定的偶然事件发生时和发生后，结构能够保持必需的整体稳定性。
可靠度概念中的“规定时间”是指结构设计基准期，一般大多数国家是50年，且有一个关系就是：“规定的时间越长，结构可靠度就越低”。目前，根据我国《公路桥涵设计通用规范》（JtJD60-2004）中规定，公路桥梁结构的设计基准期为100年。
2可靠度理论下公路桥梁结构设计要求
可靠度理论下公路桥梁结构设计的总要求是：结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应s，即Rs。
在公路桥梁结构可靠性设计中，即规定的条件就是在正常情况下的施工，则将截面承载力的安全指标B作为结构的可靠指标；将结构在失效状态时的概率称为失效概率。但由于实际中抗力和荷载效应均为随机量，因此上式并不能绝对满足，而只能在一定概率意义下满足。即p{RS}=pr。
其中，pr为结构的概率可靠度。因此，结构设计更明确的要求是：在一定的可靠度pr或失效概率pj条件下，进行结构设计，使得结构的抗力大于或等于结构的综合荷载效应。
而在公路桥梁结构设计中，一般需要确定结构的失效标准和失效模型；确定结构的目标可靠指标；推求设计表达式。
3公路桥梁结构目标可靠度
目标可靠指标是结构设计的依据，是结构设计所要预期达到的安全水平指标。而度量结构可靠性的指标就是可靠度。其优点是目标可靠指标与失效概率或目标可靠度（可靠概率）有一一对应关系。因此，要将概率极限状态设计法用于公路桥梁结构设计，首先需要设计者确定以多大的失效概率作为设计目标，即目标可靠指标应选多大（其以结构的重要性、失效后果、破坏性质、经济指标等因素分析确定）。当所设计的结构构件失效概率小，即可靠指标大，结构的可靠程度提高，相应的工程造价高，而维护费用降低，投资风险及给社会带来的后果就小；反之，失效概率大，即可靠指标小，结构的可靠程度低，工程造价低，维护费用高，投资风险及给社会带来的后果等问题就多。
目前，根据我国现行公路桥梁设计规范条件下桥梁结构构件可靠度校准的结果，经综合分析，并参考国内外各种结构构件目标可靠指标的建议值，《公路工程结构可靠度设计统一标准》（CB/t50283—1999）建议我国公路桥梁二级结构构件在设计基准期内的目标可靠指标为：
主要组合（汽车、人群、结构自重和土引起的或其中部分引起的效应组合）：
延性破坏构件Bt=4.2
脆性破坏构件Bt=4.7
附加组合（在主要组合的基础上再加上其他作用效应的组合）：
延性破坏构件Bt=3.7
脆性破坏构件Bt=4.2
上述建议值分别相应于现行公路桥梁结构设计规范延性破坏构件和脆性破坏构件可靠指标的下限值。
对于一级和三级公路桥梁结构构件，相应的目标可靠指标可根据我国《工程结构可靠度设计统一标准》（CB50253—1999）的要求，在已确定的二级结构构件目标可靠指标的基础上各分别增减0.5，这个要求依然是工程经验性的要求。
4基于可靠度的公路桥梁结构优化设计
4.1结构优化模型
基于可靠度的桥梁结构优化模型可以决策出各个构件的最优可靠度，各个构件的优化设计就是以最小的造价实现它的最优可靠度，这就将结构整体优化设计方法分成以下三个方面：
4.1.1选择设计变量
一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数（结构造价C1和损失期望C2）和约束控制参数（结构的可靠度ps）；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量。
4.1.2确定目标函数
一般用全桥所设计的梁结构造价之和作为目标函数进行优化。首先，假设所设计的梁在使用期内失效概率为pF，其失效以达到或超过极限状态为标志，一旦结构损坏必须考虑重建。因此，桥梁结构的可靠度优化设计问题就归结为寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率pF，从而使总费用c最小。
minC=C1+C2pF
式中，c：目标函数；
C1：结构造价；
C2：结构的损失期望，失效概率为pF时可能造成的失效结构的恢复费用。结构失效概率为pF。
4.1.3确定约束条件
公路桥梁结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际桥梁工程，则是将公路桥梁设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。
4.2选择优化设计计算方法
桥梁结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、powen法等。
4.3进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
4.4结果分析