【摘要】針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛度理論的應(yīng)用，以梁構(gòu)件和板式構(gòu)件為例，對(duì)剛度理論的應(yīng)用作用與體現(xiàn)，做了簡(jiǎn)單的論述。從建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際效果來(lái)說(shuō)，剛度理論的運(yùn)用，能夠起到優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用。為達(dá)到上述效果，需要設(shè)計(jì)人員充分運(yùn)用剛度理論知識(shí)，靈活運(yùn)用各類(lèi)設(shè)計(jì)手段。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剛度理論；梁構(gòu)件；板式構(gòu)件

現(xiàn)階段，建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，尤其是結(jié)構(gòu)性能，使得設(shè)計(jì)人員更加注重結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的性能分析。從理論上來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)與構(gòu)件變形協(xié)調(diào)與內(nèi)力，通常是依靠構(gòu)件之間的相對(duì)剛度而實(shí)現(xiàn)，因此若想提高建筑物的抗震性與風(fēng)力承載性能，則必須注重剛度的作用。

1 、剛度理論運(yùn)用的必要性

從建筑性能角度來(lái)說(shuō)，判斷其好壞的標(biāo)準(zhǔn)，主要是從結(jié)構(gòu)剛度和建筑構(gòu)件的相對(duì)剛度角度分析，看其是否合理。在設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置與構(gòu)件截面調(diào)整，主要是為了確保結(jié)構(gòu)剛度能夠達(dá)到相關(guān)要求?；诖耍诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要強(qiáng)化剛度理論運(yùn)用的意識(shí)，按照設(shè)計(jì)概念與規(guī)范，以保障設(shè)計(jì)的效果。

2 、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剛度理論的作用

2.1 提高建筑抗震性能

以高層建筑為例，若為側(cè)向連續(xù)均勻變化，建筑整體曲線(xiàn)較為光滑。如此，建筑各樓層均不會(huì)發(fā)生位移突變問(wèn)題，剛度較為理想，即使是遇到地震情況，也不會(huì)出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。若建筑存在突變情況，則剛度突變點(diǎn)為薄弱點(diǎn)。在薄弱區(qū)域應(yīng)力相對(duì)集中，極易產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)遇到強(qiáng)烈地震時(shí)，極易受損壞，發(fā)生倒塌，造成極大的損失。若高層建筑中設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，要選擇低位轉(zhuǎn)換層。同時(shí)在轉(zhuǎn)換層的上下層內(nèi)，要確保剛度的連續(xù)性。按照相關(guān)規(guī)定，建筑底部的1-2層大空間的剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)，將轉(zhuǎn)換層的剪切剛度給控制在1左右；若為非抗震設(shè)計(jì)，則控制為≤3；若為抗震設(shè)計(jì)，則控制為≤2?？紤]到厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層上下層的變形曲線(xiàn)，受到力的作用，極易發(fā)生突變?；诖?，不建議使用厚板轉(zhuǎn)換層[1]。

2.2 實(shí)現(xiàn)側(cè)向剛度均衡，能夠避免結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)

以結(jié)構(gòu)主軸方向?yàn)槔瑐?cè)向剛度均衡，能夠抑制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。此類(lèi)結(jié)構(gòu)特征較為相似，尤其是兩個(gè)或以上個(gè)數(shù)的方向動(dòng)力特征，若發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，通過(guò)表面判斷，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。若遇到地震或強(qiáng)風(fēng)，結(jié)構(gòu)安全性能較好?；诖?，開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)抗震結(jié)構(gòu)，要求平面長(zhǎng)寬比要小。同時(shí)要保證抗側(cè)力構(gòu)件要均勻、對(duì)稱(chēng)分布，確保建筑的安全性。若能夠保證建筑結(jié)構(gòu)主軸方向側(cè)向剛度平衡，能夠避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)。

2.3 確保構(gòu)件內(nèi)力的精準(zhǔn)性

以剛性高層抗震結(jié)構(gòu)為例，從計(jì)算數(shù)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，豎向構(gòu)件所承受的水平力，要按照抗側(cè)力剛度進(jìn)行分配?；诖死碚?，開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠獲得不錯(cuò)的效果，不僅可保證建筑的安全性，還能夠確保構(gòu)件內(nèi)力的精準(zhǔn)性，避免安全隱患。

3 、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剛度理論作用與具體體現(xiàn)

3.1 柱構(gòu)件

框架結(jié)構(gòu)中，對(duì)于柱構(gòu)件的布置，其截面高度與寬度比值差異，在柱子方向的擺向，剛度差異角度。除此之外，梁界面尺寸對(duì)側(cè)向剛度，也有著不同程度的影響?；诖耍_(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可運(yùn)用此特性，實(shí)現(xiàn)上兩項(xiàng)剛度的均衡。以某工程為例，其為辦公建筑，總計(jì)5層，采用大開(kāi)間?；趧偠壤碚摚瑸榇_保結(jié)構(gòu)剛度，樓面與屋面等，采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1）通過(guò)框架梁截面尺寸估算與框架柱截面尺寸估算，柱截面尺寸選為500×500mm。2）框架梁柱的線(xiàn)剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示，底層柱線(xiàn)剛度為3.26×104kN·m；其它層柱線(xiàn)剛度為4.34×104kN·m。3）柱自重為6.25kN/m。從建筑質(zhì)量檢測(cè)情況來(lái)說(shuō)，能夠達(dá)到抗震要求。從使用情況來(lái)看，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能較好。總體來(lái)說(shuō)，為確保框架結(jié)構(gòu)的剛度合理性，要結(jié)合實(shí)際情況，按照抗震性能要求，精準(zhǔn)計(jì)算。

3.2 梁構(gòu)件

總體來(lái)說(shuō)，剛度理論在建筑結(jié)構(gòu)中的梁構(gòu)件中的作用體現(xiàn)如下：

1）利用多跨次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖，如上述圖1所示，能夠使得支座主梁剛度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。樓蓋中，需要明確次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖，則需要分項(xiàng)分析支座。因?yàn)橹ё料輹r(shí)，其受力會(huì)減小，因此除了要注重計(jì)算結(jié)果外，還需要做好配筋量分析。

2）若樓層封口梁剛度能夠達(dá)到要求，則可以改變傳力路徑。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以將樓層封口梁支承在框架懸臂梁中，不同的懸臂梁會(huì)分走荷載。但由于封口梁的剛度較大，樓層懸臂梁的剛度比框架懸臂梁小。如此，極易造成封口梁的荷載全部傳遞框架懸臂梁。基于此，由于框架懸臂梁的配筋少，所以可能會(huì)增加安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。

3）基于剛度理論，平衡交叉梁傳力關(guān)系，進(jìn)而保障建筑性能。交叉梁也有荷載，荷載的傳遞，要按照方向梁的線(xiàn)剛度比，若兩項(xiàng)梁跨度值相同，則二者共同承擔(dān)荷載。若跨度值差距較大，則剛度差別也會(huì)比較大，荷載則由剛度大的梁承擔(dān)，使得交叉梁的傳力關(guān)系，轉(zhuǎn)變了主次梁關(guān)系。

4）基于剛度值，由角部相交邊梁來(lái)承擔(dān)荷載。通常情況下，建筑物中角部相交邊梁截面積相同，若剛度值接近，則變?yōu)殡p向雙懸臂梁關(guān)系，此時(shí)能夠平分荷載。若剛度不同，則可看作為主次梁關(guān)系。若剛度相差不大，則由長(zhǎng)跨度梁承受力。需要注意的是，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，從安全角度考慮，要按照支承關(guān)系來(lái)計(jì)算，并且配筋。對(duì)雙懸臂，則可適當(dāng)?shù)脑黾娱L(zhǎng)向梁的底筋數(shù)量。對(duì)主次梁，則可適當(dāng)?shù)脑黾娱L(zhǎng)向梁面筋數(shù)量。

3.3 墻構(gòu)件

剛度理論在建筑結(jié)構(gòu)墻構(gòu)件中有所體現(xiàn)。豎向構(gòu)件平面內(nèi)，剪力墻剛度一般大于柱的剛度?；诖?，在進(jìn)行布置時(shí)，若存在剪力墻結(jié)構(gòu)，則需要融合剛度理念，來(lái)提升設(shè)計(jì)質(zhì)量?？偟膩?lái)說(shuō)，剛度理論的運(yùn)用，要貫穿建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，做好全面分析與把控，以保障建筑結(jié)構(gòu)的性能[3]。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，實(shí)現(xiàn)側(cè)向剛度均衡，能夠避免結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)；運(yùn)用剛度理念，能夠確保構(gòu)件內(nèi)力的精準(zhǔn)性，提高建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量。剛度理論的應(yīng)用，發(fā)揮著積極的作用，從墻構(gòu)件、梁構(gòu)件、柱構(gòu)件等方面，做了簡(jiǎn)單的論述。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐鐵山，劉華麗.剛度理論在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用和體現(xiàn)[J/OL].工程技術(shù)研究，2017（09）：232-233.

[2]徐鐵山，劉華麗.剛度理論在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用和體現(xiàn)[J/OL].工程技術(shù)研究，2017（09）：232-233.

[3]鄭瓛.分析剛度理論在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用和體現(xiàn)[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017（24）：164.

作者簡(jiǎn)介：

劉波（1982.10--）男，湖南長(zhǎng)沙，工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審核方面。