大型公共建筑结构论文

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1大型公共建筑的设计理念

随着我国经济的高速发展，我国的能源和资源压力日益增大，为了解决这一问题，国家大力倡导“环保节约”的理念。而大型公共建筑的建设作为政府服务人民的具体落实，其在建设过程中必须最大限度地减少资源的浪费，从而落实我国政府的相关号召，为我国社会主义事业的发展作出贡献。由于大型公共建筑是一种公共型建筑，其还必须具备足够的观赏性。比如许多地区的剧院、体育馆等大型公共建筑其外形十分有特色，观赏性较强，逐渐成为当地的地标性建筑，成为其所在城市的标签，提升城市的知名度。此外，大型公共建筑的最终目的是要服务民众的，因此，在进行大型公共建筑的设计时，应从实际功能需求的角度考虑出发，保证建筑能充分发挥其功能，具有足够的实用性，以此来满足人民群众公共活动的实际需求。

2大型公共建筑的结构设计要点解析

2.1基础结构的设计

大型公共建筑由于其面积较大，因此对其地基的结构形式有较高要求。在设计前，需要对其地基础部分的地质条件进行勘测，比如看其土层为黏性土还是粉土。确定好基础部分的地质条件之后，还需要采取一定的抗浮措施。比如可通过增加埋深、增加多层部分的自重等措施来抗浮。基础结构的设计还要防止不均匀沉降的出现，可通过复合地基、沉降后浇带以及减小荷载等方式来进行。

2.2承重结构的设计

大型公共建筑如体育馆、健身中心等，其空间结构十分复杂，受力分析也较为困难，若是对承重结构的设计存在问题，则很容易出现安全事故。因此，在设计时，一定要保证重要承重构件具有足够的弹性，这样在遇见如地震等突发情况时，整个结构还能处于弹性状态，这可大大提升大型公共建筑的安全性。在实际设计过程中，还要考虑到建筑上部的屋盖和底部的混凝土的协同作用，建立相应的整体模型进行分析和计算。协同作用是指大型公共建筑的混凝土和上部网架之间存在一定联系，即混凝土对网架或膜结构的变形和受力起到一定的“帮助”作用。在实际设计中，要协同好两者之间的关系，使得混凝土发挥承载作用，可在保留传统网架结构的同时，将其杆件和空心球节点安装构造来进行处理，从而来降低用钢量；而且还要使得面板的外伸钢筋与底部混凝土形成一个整体，依靠内力的传递来达到共同变形，从而实现两者之间的协同作用。具体来说，需要将整体模型中大型公共建筑上部网架结构支座的反力荷载作用到建筑下部的混凝土结构柱顶部分，然后利用相关软件来计算大型公共建筑底部的混凝土结构并反复校检，同时还要进行中震弹性验算，一般采用forten软件结合SAP2000软件来进行计算。在体育馆的整个混凝土框架结构中，看台部分占有很大比重，看台的框架柱以及斜梁是主结构的抗侧力构件，而整个大型公共建筑的布置会使得结构的刚度中心稍微偏移。在实际设计过程中，可通过在支撑建筑上部网结构的框架柱柱顶和中间位置设置多道联系环梁等方式来降低看台柱的计算长度，以此来最大限度地减小结构刚度中心位置偏移带来的影响，提升整个结构的刚度。

2.3后张预应力混凝土梁的设计

在一些较为特殊的大型公共建筑设计中，往往要考虑其实际使用情况。比如体育馆经常会有跳动，而若此区域梁的跨度较大，则很可能会引起较为强烈的竖向振动。根据我国《城市人行天桥与人行地道技术规范》中的有关规定，为了消除人们的不安全感、避免共振的发生，建筑结构的竖向自振频率应当大于3Hz。此外，体育馆的训练厅等区域上空的大跨度混凝土应当施加预应力，要均匀布置预应力梁。预应力筋的张拉系统应当在0.76左右，其直径应当在15.54mm左右。在设计时还应当注意，要根据计算结果的不同对建筑的不同部位进行预应力分类，控制预应力梁的挠度和裂缝，以此来保证结构的安全。

2.4建筑顶部的设计

2.4.1计算模型的设置

在进行建筑顶部的设计前，需要设置相关的计算模型。一般来说，要对大型公共建筑的顶部进行单独计算，顶部与下部混凝土的框架连接则要进行建模计算，这在前面已经详细分析过。总之，要根据计算模型来对整个建筑顶部的整体协同工作进行分析。

2.4.2荷载分析

在分析大型公共建筑顶部的荷载作用时，应当综合考虑风荷载、恒荷载、活荷载以及地震荷载的作用。比如计算活荷载LL、恒荷载DL（包含半跨作用的活荷载LL2）、温度荷载（±15℃）、风荷载和雪荷载等多种组合工况；若是建筑处于多地震带，则还应当考虑双向地震作用Exy、水平地震作用Ey、Ex和竖向地震作用EZ等多种作用的组合工况。

2.4.3次结构的设计

建筑顶部的支架结构主要包括天窗支架结构、天沟支架结构等。而从实际情况来看，由于大型公共建筑的顶部支架与外界环境的接触较多，其很容易受到外界温度的影响，以致出现漏水或天沟拉裂等情况。檩条的结构主要蜂窝式结构、实腹式结构等，其中应用最为广泛就是实腹式结构。在实际设计过程中，还要考虑到实际局部风荷载系数，进行局部的加强，以保证结构的问题。

2.5抗震结构的设计

抗震结构作为结构设计的一部分，其直接影响着整个建筑的安全。目前来看，钢结构是最常用的抗震建筑材料，因为其很容易形成大构件，这可以提升建筑的整体性，提升建筑的抗震性能。而若钢材料的强度较高，但发生地震时，其可以承受较大的能量，只发生变形而很难出现断裂等情况。在进行抗震结构的设计时要应当要注意避免出现不连续等情况，因为这可能会导致应力过于集中，从而影响建筑的抗震性能。尤其要注意剪力墙、梁和柱的接头等位置，这些位置若不牢固，则会使得作用力的传接不够顺畅，从而对整个建筑的抗震性能造成不良影响。

3结语

大型公共建筑主要用途是公共服务，其结构设计的好坏直接影响着使用的舒适度，因此十分有必要对其设计要点进行探讨。大型公共建筑在设计时必须遵循实用性、经济性、节约性以及美观性等原则。本文从大型公共建筑建设规模的确立、基础结构的设计、承重结构的设计、后张预应力混凝土墙的设计、建筑顶部的设计以及围护系统的设计等多个方面进行了分析，希望对相关设计人员有所启示，从而提升我国大型公共建筑结构设计水平。

作者：苏蔚蔚单位：云南省设计院集团