摘要：基于教育部提出的“新工科”建設(shè)，應(yīng)滿足學(xué)生“求知、增能、成才”的需求。基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)法，以“建筑結(jié)構(gòu)”、“建筑結(jié)構(gòu)課程”為關(guān)鍵詞，獲取建筑結(jié)構(gòu)涉及內(nèi)容和課程改革方向。剖析了傳統(tǒng)工科建筑學(xué)專業(yè)建筑結(jié)構(gòu)課程在教學(xué)過程中存在的問題，主要包括學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺乏、力學(xué)基礎(chǔ)薄弱、教學(xué)手段單一、傳統(tǒng)工程教育模式弊端等。結(jié)合智慧建筑與智能城市，提出了建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革方案，優(yōu)化課程內(nèi)容，豐富教學(xué)手段等，以期為建筑類專業(yè)工程教育教學(xué)改革提供借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科；建筑結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革；教學(xué)方法

2017年，教育部啟動(dòng)了“新工科”發(fā)展研究工作[1-2]，強(qiáng)調(diào)把握人才培養(yǎng)工作新形勢，滿足學(xué)生“求知、增能、成才”需求，增加參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐及高質(zhì)量就業(yè)機(jī)會(huì)。隨著工業(yè)智能新技術(shù)的普及與應(yīng)用，智慧建筑與智能城市引領(lǐng)新的建筑方向、建筑設(shè)計(jì)和建筑理念轉(zhuǎn)變。同時(shí)，伴隨著學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)改變，需培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實(shí)、知識面廣及實(shí)踐能力突出的技術(shù)性人才。建筑學(xué)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，工程實(shí)踐涉及面廣，為培養(yǎng)適應(yīng)新形勢下的技術(shù)人才，建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)教育必不可少。建筑結(jié)構(gòu)是面向建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，對完善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)體系具有重要作用，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，課程知識點(diǎn)作為建筑行業(yè)建造師、注冊結(jié)構(gòu)工程師的考試內(nèi)容，對學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)具有重要意義。建筑結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容涵蓋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)抗震基本知識和結(jié)構(gòu)識圖等，學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件受力特性，研究建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)類型、材料選擇、構(gòu)造要求等問題，使學(xué)生具有方案設(shè)計(jì)和建筑施工圖設(shè)計(jì)的初步能力。建筑結(jié)構(gòu)課程知識點(diǎn)涉及面廣、公式繁雜冗長、工程實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生普遍認(rèn)為課程學(xué)習(xí)難度大，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在重藝術(shù)、輕技術(shù)，重系統(tǒng)知識、輕專業(yè)需要的問題，違背了“新工科”人才培養(yǎng)理念。因此，有必要對建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)方法進(jìn)行改革，課程內(nèi)容應(yīng)以“必需，夠用”為度，密切聯(lián)系工程實(shí)際，學(xué)習(xí)建筑智能技術(shù)，提升工程應(yīng)用能力，使學(xué)生能夠較好地適應(yīng)新形勢下的崗位需求。

一、建筑結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

為對建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及存在問題達(dá)到理性認(rèn)識，采用文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)方法對知網(wǎng)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中公開發(fā)表的論文進(jìn)行檢索，直觀展示所選文獻(xiàn)資料的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、學(xué)科分布和論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)等。以“建筑結(jié)構(gòu)”為關(guān)鍵詞，檢索到期刊論文共66278篇，涉及高層建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、抗震性能與抗震設(shè)計(jì)等方面，論文內(nèi)容大多數(shù)與工程實(shí)際相關(guān)，包括建筑工程施工技術(shù)、多層框架房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、BIM技術(shù)在裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用等。論文研究基礎(chǔ)與建筑結(jié)構(gòu)課程關(guān)聯(lián)度較大，運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)課程知識較多，凸顯了建筑結(jié)構(gòu)課程在建筑工程應(yīng)用的重要性。以“建筑結(jié)構(gòu)課程”為關(guān)鍵詞，檢索到期刊論文共566篇，與建筑結(jié)構(gòu)課程相關(guān)的關(guān)鍵詞涉及教學(xué)改革、項(xiàng)目教學(xué)法、課程設(shè)計(jì)、土木工程專業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)、高職院校等，文獻(xiàn)涵蓋了課程的開設(shè)群體、開設(shè)專業(yè)、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及課程改革方向。其中，與教學(xué)方法及教學(xué)改革相關(guān)聯(lián)的論文占比例較大，反映了“新工科”背景下建筑結(jié)構(gòu)課程改革勢在必行。為了更好地分析建筑結(jié)構(gòu)課程存在的問題及改革方向，基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)法對開設(shè)學(xué)時(shí)、開設(shè)專業(yè)、學(xué)生類別及教學(xué)方法進(jìn)行歸納分析，如表1所示。

二、建筑力學(xué)課程教學(xué)存在的問題

建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)質(zhì)量影響因素較多，既有外界因素，又包括教師因素、學(xué)生因素等。本文基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)匯總建筑結(jié)構(gòu)課程教授過程中存在的問題，結(jié)合近兩年面向建筑學(xué)專業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)與管理專業(yè)授課情況，闡述影響建筑結(jié)構(gòu)課程教學(xué)質(zhì)量的因素。

1專著、論文集、學(xué)位論文、報(bào)告

[序號]主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名[文獻(xiàn)標(biāo)識類型].出版地：出版者，出版年.起止頁碼(可選項(xiàng)).

[1]劉長浥，王偉勝，趙海翔，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)[M].北京：中國電力出版社，2009.42-76.

[1]LiuChangyi，WangWeisheng，ZhaoHaixiang，etal.WindDrivenGenerator[M].Beijing：ChinaElectricPowerPress，2009.42-76.

[2]江濤.信息技術(shù)國際研討會(huì)論文集[C].北京：中國社會(huì)科學(xué)出版社，1994.

[2]JiangTao.TheInternationalSymposiumonInformationTechnology[C].Beijing：TheChineseSciencePress，1994.

[3]田苗苗.變風(fēng)載下風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究[D].重慶：重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2010.

一、結(jié)構(gòu)減震的概念和分類

早在上世紀(jì)七十年代，姚治平先生首次明確的提出了土建工程中的結(jié)構(gòu)控制概念，并在論文“土木工程結(jié)構(gòu)減震概念”以及以后的論文中都相應(yīng)的指出了：應(yīng)用結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)是一個(gè)解決土木工程這種安全性問題的可替代的方法，這為結(jié)構(gòu)理論在土木工程中防震問題中提出了全新的方向。在近三十年的發(fā)展歷程中，國內(nèi)外的相關(guān)學(xué)者在土木工程的結(jié)構(gòu)控制的方式、實(shí)驗(yàn)以及工程的應(yīng)用方面都取得良好的研究成果，工程結(jié)構(gòu)控制概念可以解釋為：通過對工程結(jié)構(gòu)施加相應(yīng)的控制體系，通過控制體系和結(jié)構(gòu)來共同承擔(dān)受震的作用，以此來調(diào)節(jié)和降低工程結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)效應(yīng)。

二、隔震控制技術(shù)

（一）隔震控制技術(shù)原理

在土木工程的建設(shè)當(dāng)中，隔震控制技術(shù)就是對由地震所產(chǎn)生的振動(dòng)對建筑的整體結(jié)構(gòu)的隔離作用。工程中的防震體系基本都設(shè)置在工程結(jié)構(gòu)的最底部和基礎(chǔ)工程頂面之間，使得上部的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)相分離。通過隔震體系來隔離地震波所產(chǎn)生的向上沖擊力，延長工程結(jié)構(gòu)的基本周期，從而降低建筑物的地震反應(yīng)，是的工程整體的加速度變下，通過隔震系統(tǒng)來分擔(dān)地震所產(chǎn)生的能量，以此來達(dá)到減震的作用。通過地震的反應(yīng)圖譜可以看出，隨著周期的變大，加速度的反應(yīng)譜慢慢的減小，通常在底層建筑的剛度很大，所以說周期變短，在發(fā)聲振動(dòng)的時(shí)候，輸入其中的加速度很大，要是采用相應(yīng)的措施來增加和延長工程結(jié)構(gòu)的基本自震周期，讓其還禮場地中的卓越周期，讓工程結(jié)構(gòu)的基頻處在地震產(chǎn)生高能量的頻段以外，通過這種方式可以有效的降低建筑物輸入的加速度。通過地震的反應(yīng)譜可以看出，當(dāng)周期變大的時(shí)候，反應(yīng)的位移將會(huì)增加。

（二）對橡膠支座的運(yùn)用

當(dāng)前用在建筑防震中的橡膠支座是由橡膠片與薄片增強(qiáng)鋼板，通過粘合和硫化加工而成的，通過現(xiàn)代化橡膠的化工技術(shù)的加工制造。它在水平方向上的剛度比較低，而在垂直方向上的剛度很高。這種規(guī)格的橡膠支座最早是在橋梁施工中被應(yīng)用。建筑和橋梁施工所應(yīng)用的橡膠支座在結(jié)構(gòu)上基本是相同的，都有相同的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，也同樣的具有耐久性、穩(wěn)定性以及包含防火在內(nèi)的耐受性等，在地震產(chǎn)生的能量沖擊下，橡膠支座會(huì)隔離建筑體在水平方向的運(yùn)動(dòng)分量，而在垂直方向上基本保持不動(dòng)。通過這種方法不但可以隔離因?yàn)榈罔F或者是公交所產(chǎn)生的高頻率的振動(dòng)，同時(shí)還可以防止工程結(jié)構(gòu)不會(huì)受到地震或者是其他原因產(chǎn)生振動(dòng)的影響。

摘要：推進(jìn)課程思政建設(shè)是高等學(xué)校落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)的重要舉措，是提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)。通過對目前專業(yè)課課程思政存在專業(yè)教師認(rèn)識不夠和能力不強(qiáng)、課程學(xué)時(shí)不足及考核操作性不強(qiáng)等問題的分析，文章以“結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”課程為例，對專業(yè)課程中思政元素的挖掘、思政目標(biāo)與課程目標(biāo)的對標(biāo)設(shè)計(jì)、思政內(nèi)容的融入模式以及思政網(wǎng)絡(luò)第二課堂的構(gòu)建等進(jìn)行了理論研究，為進(jìn)一步落實(shí)課程思政實(shí)踐提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)；土木工程；課程思政；專業(yè)課程

大學(xué)階段是人生發(fā)展的重要時(shí)期，學(xué)生的心理還不夠穩(wěn)定，具體體現(xiàn)在認(rèn)知不成熟、容易受外界環(huán)境影響、自我調(diào)節(jié)能力差等。如何正確引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值與為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)貢獻(xiàn)力量以及實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興聯(lián)系起來是高等學(xué)校思想政治工作的根本任務(wù)。2016年，全國高校思想政治會(huì)議召開，總書記發(fā)表重要講話，他強(qiáng)調(diào)：“高校思想政治工作關(guān)系高校培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人以及為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人。[1]”2020年，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》通知，指出全面推進(jìn)課程思政建設(shè)是落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措，課程思政建設(shè)是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)[2]。因此，高等學(xué)校要落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)、實(shí)現(xiàn)三全育人的新格局，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)整個(gè)高等教育過程中所有課程的思政建設(shè)，這是所有任課教師的職責(zé)，而不能僅依靠思想政治理論課任課教師[3]。“結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”與“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”“高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”等專業(yè)課程聯(lián)系密切，開課學(xué)期為第7學(xué)期，是一門重要的綜合性課程。它主要講述地震的基本知識、地震反應(yīng)分析和地震作用計(jì)算、各種結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等知識點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)又囊括社會(huì)文明進(jìn)步、人類安居樂業(yè)的重要知識，非常適合開展專業(yè)知識與思政教育融合的教學(xué)改革。本文以“結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)”課程為例，結(jié)合課程內(nèi)容找準(zhǔn)切入點(diǎn)滲透思政教育，明確專業(yè)知識目標(biāo)、思政目標(biāo)和思政對標(biāo)設(shè)計(jì)，并在挖掘思政元素，完善融入思政內(nèi)容的知識體系、創(chuàng)新教學(xué)方法等方面，對該課程思政建設(shè)進(jìn)行改革與實(shí)踐探索。

一、土木工程專業(yè)課程思政教育存在的問題

根據(jù)目前查閱到的相關(guān)資料來看，國內(nèi)高校土木工程專業(yè)課程思政的教學(xué)改革均處于起步階段。土木工程專業(yè)課程眾多，課程之間聯(lián)系緊密，但也存在差異。近幾年，蘇州科技大學(xué)、鄭州大學(xué)和東北電力大學(xué)等高校教師分別針對“土建工程基礎(chǔ)”“路基路面工程”“土木工程概論”等課程思政展開了教學(xué)改革與實(shí)踐研究[4]，存在的問題如下。

（一）專業(yè)課教師對課程思政認(rèn)識不夠，能力有待加強(qiáng)

華南理工大學(xué)教務(wù)處處長項(xiàng)聰博士在“課程思政的三重境界”中指出，“課程是學(xué)校為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)而選擇的教育內(nèi)容及其進(jìn)程的總和，也是實(shí)現(xiàn)國家育人目標(biāo)的重要載體”[5]。因此高校課程思政是正確引導(dǎo)大學(xué)生的價(jià)值觀、全面提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求和唯一捷徑。要想圓滿完成課程思政建設(shè)，高校專業(yè)課教師必須深刻理解什么是課程思政、為什么要進(jìn)行課程思政、如何進(jìn)行課程思政教學(xué)改革等問題，有了理論基礎(chǔ)才能指導(dǎo)實(shí)踐，才能在專業(yè)課的教學(xué)中自覺尋找思政元素，讓思政內(nèi)容和專業(yè)知識無縫銜接，完成課程的思政目標(biāo)，達(dá)到潤物細(xì)無聲的育人目標(biāo)。目前國內(nèi)高校普遍存在的問題是課程思政依賴于思政課教師所講授的內(nèi)容，學(xué)校在晉職稱和人才選拔等方面偏重考查教師是否申請了國家級項(xiàng)目、是否發(fā)表了高水平論文等科研能力的提升，而忽略教師思政素質(zhì)的培養(yǎng)，導(dǎo)致專業(yè)課教師的課程思政認(rèn)識不夠。教師的思政能力是提升課程思政教學(xué)質(zhì)量的決定性要素，要想構(gòu)建全員、全程、全方位育人的新格局，專業(yè)課教師就必須具備一定的思政能力。

【摘要】對比低層建筑，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，并且會(huì)受到更多因素的影響。為保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，需要考慮建筑體型比例關(guān)系的同時(shí)，對地基沉降、溫度、風(fēng)力及地震等因素進(jìn)行全面的考慮。另外，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否科學(xué)，對高層建筑的實(shí)際施工有直接影響，并會(huì)為后期的養(yǎng)護(hù)造成不便。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的難度，如果沒有妥善處理設(shè)計(jì)中存在的一些常見問題，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量將嚴(yán)重降低。據(jù)此，論文在分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題的基礎(chǔ)上，提出了一些優(yōu)化措施，希望可以為改進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；優(yōu)化措施

1引言

盡管我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起步相對較晚，但近年來，我國各大城市高層建筑數(shù)量倍增，甚至出現(xiàn)了很多超高層建筑。在高層建筑中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，對高層建筑的使用質(zhì)量與使用壽命有決定性影響。由于業(yè)主對建筑的設(shè)計(jì)與功能的要求不斷提高，無形中對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員也提出了更高的要求。唯有妥善解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的常見問題，才可以提高高層建筑的建設(shè)質(zhì)量，并為高層建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)與使用安全提供保障。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

2.1扭轉(zhuǎn)問題。建筑“三心”主要指建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、結(jié)構(gòu)重心及剛度中心，“三心合一”時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最強(qiáng)。然而由于受到地基形狀與建筑功能要求等因素的影響，在許多情況下，建筑體型是不規(guī)則的，設(shè)計(jì)中也難以實(shí)現(xiàn)“三心合一”，致使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題，進(jìn)而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

2.2抗風(fēng)問題。因?yàn)楦邔咏ㄖ臉菍虞^多并且高度較高，所以，相對其他建筑，高層建筑更容易改變風(fēng)的流動(dòng)性與空氣的動(dòng)力效應(yīng)。由于建筑的剛架結(jié)構(gòu)以及玻璃幕墻等柔性結(jié)構(gòu)的剛度較小，在風(fēng)荷載較大的情況下，很容易破壞建筑物的墻體、裝飾結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu)，降低建筑物的穩(wěn)定性。因此，進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)，防止建筑物受自然因素的影響而存在隱患[2]。

【摘要】為了改善高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從提升結(jié)構(gòu)抗震性能出發(fā)，以平面調(diào)整、剪力墻布置作為優(yōu)化方向，對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化研究。論文闡述房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題，結(jié)合工程案例，闡述基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震性能改進(jìn)的具體思路和方法。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化；位移比；位移角；剪力墻

1引言

在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的時(shí)代背景下，人們對房屋建筑實(shí)用性、功能性等要求越來越高[1]，高層住宅成為當(dāng)代人們關(guān)注的重點(diǎn)。為了提高住宅的品質(zhì)，滿足當(dāng)代人們對房屋建筑品質(zhì)的追求，住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求越來越高。如果結(jié)構(gòu)布置不合理，尤其是作為關(guān)鍵構(gòu)件的剪力墻，如果布置不當(dāng)，受風(fēng)荷載或者受到地震等自然災(zāi)害影響時(shí)，結(jié)構(gòu)位移很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。地震災(zāi)害對建筑結(jié)構(gòu)的影響相對較大，在高烈度地區(qū)尤為明顯。所以，急需探究基于提升抗震性能的高層房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。目前，針對高層房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化的研究比較多，本文嘗試引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化思想，從不同的視角提出新的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化思路。

2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

高層房屋建筑對抗震性能的要求更高，為了滿足此項(xiàng)要求，目前很多設(shè)計(jì)方案從墻體長度、厚度出發(fā)來提高結(jié)構(gòu)整體支撐力及抗側(cè)力能力，以此改善建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能[3]。然而這種設(shè)計(jì)方案在模擬分析和實(shí)踐操作中體現(xiàn)出的性能都較差，未能達(dá)到高層建筑抗震規(guī)范要求。所以，當(dāng)前許多高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然布置了較多的剪力墻，但計(jì)算結(jié)果顯示仍存在嚴(yán)重的抗震性能不足的問題。

3基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震性能改進(jìn)

摘要:某高層建筑，結(jié)構(gòu)形式為鋼框架(鋼管混凝土柱)—支撐體系，通過荷載的精細(xì)化取值、梁規(guī)格的合理選型及計(jì)算參數(shù)的調(diào)整等方面，對原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，并對優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、側(cè)移、自振周期及振型等整體指標(biāo)進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明，通過本次優(yōu)化，用鋼量降低了12%，同時(shí)并未降低原結(jié)構(gòu)的安全儲備。結(jié)合實(shí)際工程，對優(yōu)化及抗震設(shè)計(jì)過程中的要點(diǎn)進(jìn)行了分析，期望能夠?yàn)楦邔咏ㄖ摻Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有益的參考。

關(guān)鍵詞:高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式

1概述

近年來，裝配式建筑得到了政府的大力推廣，其中鋼結(jié)構(gòu)工程主要是通過工廠化的形式生產(chǎn)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)全生命周期的設(shè)計(jì)，包括生產(chǎn)、施工和安裝等環(huán)節(jié)，具有節(jié)能環(huán)保的社會(huì)效益，在裝配式建筑中具有明顯的優(yōu)勢。因此在高層住宅、公寓等建筑中，鋼結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)主體的應(yīng)用得到了較大規(guī)模的普及。而經(jīng)濟(jì)性能是影響其應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵問題，如何控制工程造價(jià)，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的綜合優(yōu)勢，工程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要和關(guān)鍵的階段。

2工程概況

2．1工程簡介。本工程地上10層，地下2層，其中地上部分使用功能為公寓和辦公，地下部分為車庫。地上部分總建筑面積為135525m2，分為A座、B座兩部分，層高為48．72m，每部分通過抗震縫分為四個(gè)單體，平面布置如圖1所示。結(jié)構(gòu)層高見圖2。該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年，安全等級二級，抗震設(shè)防烈度8度，地震分組第二組，場地類別三類，抗震設(shè)防分類為丙類。適用的主要鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范為GB50017—2017鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［1］及JGJ99—2015高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［2］。

2．2原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評價(jià)。1)每部分通過防震縫劃分為4個(gè)結(jié)構(gòu)單元，各單元功能單一且有單獨(dú)的疏散出入口，獨(dú)立承擔(dān)地震作用，彼此之間沒有相互作用，地震發(fā)生時(shí)人流疏散較容易。并且結(jié)構(gòu)分析模型較簡單，容易估計(jì)其地震作用及抗震措施，但需考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)。2)結(jié)構(gòu)體系為鋼框架—中心支撐，支撐起到如同剪力墻的作用，有效提高了抗側(cè)剛度。框架柱選用鋼管混凝土柱，可以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)良好的抗側(cè)能力和優(yōu)越的承壓性能，且寬厚比構(gòu)造要求寬松，柱的用鋼量較為節(jié)省。3)公寓部分的LOFT夾層作為面荷載施加于下層梁板處，未考慮夾層結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，且易存在豎向荷載傳遞不準(zhǔn)確問題［3］，部分荷載取值較大。4)鋼梁多為熱軋H型鋼，焊接H型鋼也多為中翼緣，承載力富余較多，截面利用率偏低。

【摘要】多孔材料是一種新興的材料，制備較易，成本較低。相對于一般連續(xù)介質(zhì)材料而言，多孔材料具有比強(qiáng)度高、比表面積高、相對密度低、重量輕、隔音、隔熱等優(yōu)點(diǎn)。它最大的特點(diǎn)是具有排列規(guī)則、大小可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)，在建筑材料中也有很多的應(yīng)用。因此，對非均勻孔洞與均勻孔洞建筑材料力學(xué)性能的研究是很重要的課題。論文通過建立非均勻孔洞和均勻孔洞的有限元模型，對比分析兩種模型的受力性能，更好地進(jìn)行多孔建筑材料的推廣和使用。

【關(guān)鍵詞】多孔建筑材料；非均勻孔洞；均勻孔洞；力學(xué)性能

1引言

多孔材料內(nèi)部有一系列相互連通或封閉的孔洞，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。多孔材料性能優(yōu)良，具有較高的孔隙率和比面積、良好的化學(xué)性能、物理性能、吸附性能和滲透性能。目前已經(jīng)成為重要的功能結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、建筑材料、過濾分離等領(lǐng)域，并作為催化劑、超級電容器、吸附劑和過濾裝置等使用[1]。但是多孔材料在制作工藝上也存在一定的困難，在制作材料時(shí)，孔洞要與承壓面垂直，這就對原材料的要求比較高，在多孔材料的制備技術(shù)研發(fā)上能力不足，生產(chǎn)效率低下。此外，在制備過程中，對材料中的孔徑及孔隙度等微觀結(jié)構(gòu)仍不能進(jìn)行很好的控制與調(diào)控。近年來，我國也在不斷推進(jìn)對多孔材料的制備及應(yīng)用研究，并且取得了很大進(jìn)展。多孔結(jié)構(gòu)材料在建筑材料中的應(yīng)用很多，主要集中在砌筑材料和混凝土材料，如焦渣空心磚、水泥空心磚、小型混凝土砌塊、空心粘土磚、加氣混凝土砌塊等以及加氣混凝土、大孔性混凝土、粉煤灰加氣混凝土等。多孔材料中非均勻孔洞與均勻孔洞對材料性能的影響是不同的。本文基于ABAQUS軟件，通過建立非均勻孔洞模型和均勻孔洞模型，分析研究其對材料性能產(chǎn)生的不同影響。

2多孔材料的特性

多孔材料是一種特殊的結(jié)構(gòu)，可以看作材料與空氣的復(fù)合材料，這樣不僅可以減輕材料的質(zhì)量，又可以很好地實(shí)現(xiàn)各種功能。由于具備很多優(yōu)異性能，多孔材料在航空航天、石油化工以及建筑工程等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。①質(zhì)量輕，強(qiáng)度高。多孔材料內(nèi)部有很多孔隙，或分布均勻，或分布不均與，比強(qiáng)度和比模量高。例如，泡沫鋁的表觀密度為200～500kg/m3，屈服強(qiáng)度為20～60MPa，比強(qiáng)度在0.04～0.3MPa·kg/m3，遠(yuǎn)高于普通混凝土0.012MPa·kg/m3和低碳鋼0.053MPa·kg/m3的數(shù)值[2]。輕質(zhì)高強(qiáng)材料應(yīng)用于新型墻體中，既能確保材料輕質(zhì)環(huán)保又能滿足高層建筑墻體要求，促進(jìn)了我國建筑材料行業(yè)的發(fā)展。②吸聲性能好。多孔材料由于具有大量內(nèi)外連通的孔洞和孔隙，當(dāng)聲波射入內(nèi)部時(shí)，會(huì)引起空隙中空氣的振動(dòng)。孔隙內(nèi)空氣的黏滯效應(yīng)導(dǎo)致曳力引起空氣表面產(chǎn)生剪應(yīng)力，從而產(chǎn)生聲阻尼，使聲能轉(zhuǎn)換為熱能[3]。在材料進(jìn)行安裝時(shí)，多孔材料背后留有空腔，低頻的吸聲系數(shù)會(huì)有所提高。例如，無機(jī)高強(qiáng)隔聲板是一種既可以隔聲又能夠防潮防腐的板材。當(dāng)室內(nèi)濕度偏高時(shí)，多孔結(jié)構(gòu)可以吸收濕氣，調(diào)節(jié)濕度，使它具有良好的透氣性能。

3非均勻孔洞與均勻孔洞對材料性能的影響