工程结构分析论文范文
前言：我们精心挑选了数篇优质工程结构分析论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。
第1篇
结构安全性是各种作用下结构防止破坏倒塌、保护人员不受伤害的能力,是结构工程夜上海论坛最重要的质量指标。结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关,而这些又与土建工程法规和技术标准(规范、规程、条例等)的合理设置及运用相关联。
1.1我国结构设计规范的安全设置水准。对结构工程的设计而言,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的安全耐久性等几个方面。
夜上海论坛 1.1.1结构构件承载能力的安全性。与结构构件安全水准关系最大的两个因素:一是规范规定结构需要承受多大的荷载(荷载标准值),比如同样是办公楼,我国规范自1959年以来均规定楼板承受的活荷载是1.5KPa（在新修订的规范里已改为2KPa）,而美国、英国则分别为2.4KPa和2.5KPa;二是规范规定的荷载分项系数与材料强度分项系数的大小,前者是计算荷载对结构构件的作用时,将荷载标准值加以放大的一个系数,后者是计算结构构件固有的承载能力时,将构件材料的强度标准值加以缩小的一个系数。这样根据我国原有规范设计办公楼时,所依据的楼层设计荷载(荷载标准值与荷载分项系数的乘积)值大约只有英国、美国的52%(考虑人员和设施等的活载)和85%(对结构自重等的恒载),而设计时据以确定构件能够承受荷载的能力却要比英国、美国规范高,两者都使构件承载力的安全水准下降。这里的问题主要在于设计墨守成规,在结构方案、材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。
1.1.2结构的安全耐久性。我国土建结构的设计与施工规范,重点放在各种荷载作用下的结构强度要求,而对环境因素作用(如干湿、冻融等大气侵蚀以及工程周围水、土中有害化学介质侵蚀)下的耐久性要求则相对考虑较少。混凝土结构因钢筋锈蚀或混凝土腐蚀导致的结构安全事故,其严重程度已远大于因结构构件承载力安全水准设置偏低所带来的危害,所以这个问题必须引起格外重视。我国规范规定的与耐久性有关的一些要求,如保护钢筋免遭锈蚀的混凝土保护层最小厚度和混凝土的最低强度等级,都显著低于国外规范。损害结构承载力的安全性只是耐久性不足的后果之一;而提高结构构件承载能力的安全设置水准,在一些情况下也有利于结构的耐久性与结构使用寿命。
夜上海论坛 1.2调整结构安全设置水准的不同见解。我国结构设计规范的安全设置水准较低,与我国建国后长期处于短缺经济和计划体制的历史条件有关。这种作法能够对土建结构取用较低的安全水准并基本满足了当时的生产与生活需求,并历经了较长时间的考验,这是国内土建科技人员经过巨大努力取得的重大成就。但是,由于安全储备较低,抵御意外作用的能力相对不足。如果能够适当提高安全设置水准,将有利于减少事故的发生频率和提高工程抗御灾害的能力。国内发生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐败和不善以及严重的人为错误所致。现在提出要重新审视结构的安全设置水准,主要是基于客观形势的变化,是由于我们现在从事的基础设施建设要为今后的现代化奠定基础,要满足今后几十年、上百年内人们生产生活水平发展的需要,有些土建结构如商品房屋则更要满足市场经济条件下具备商品属性的需要。
2.土建结构工程的耐久性
夜上海论坛 土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力。这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多地体现在适用性上。
夜上海论坛 2.1土建结构工程的耐久性现状。当今大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题,并非我国所特有,但是这一问题至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工单位的足够重视。长期以来,人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到上世纪70年代末期,发达国家才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境因素影响下出现过早损坏。美国许多城市的混凝土基础设施工程和港口工程建成后不到二三十年甚至在更短的时期内就出现劣化;据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,美国国内基础设施工程中仅为修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需800亿美元,而现在联邦政府每年为此拨款只有50亿～60亿美元。发达国家为混凝土结构耐久性投入了大量科研经费并积极采取应对措施。我国建设部于20世纪80年代的一项调查表明,国内大多数工业建筑物在使用25～30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好,一般可维持50年以上,但室外的阳台、雨篷等露天构件的使用寿命通常仅有30～40年。
2.1.1由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准,导致水泥工业对水泥强度的不适当追求,使水泥细度增加,早强的矿物成分比例提高,这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值,而国外则同时还要求不高于规定的最高值,如果强度超过了也被认为不合格,这一要求还有利于水泥产品质量的均匀性。
2.1.2不适当地加快施工进度,尤其是对工程进度不适当的行政干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证,“早产有损生命健康”的概念同样适用于混凝土。国内一些媒体大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程,很可能就是今后注定要花掉大量资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工工期的工程在国外要被罚款,因为意味着工程质量有遭到损害的可能。
2.1.3环境的不断恶化,如废气、酸雨,我国的酸雨面积已超过国土的30%
2.2土建结构工程使用阶段的正常检测与维护。结构耐久性和使用寿命的概念,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用过程中,应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范,但没有如何使用的规范。有些国家对于结构的损坏可能危及公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程,强制规定必须定期检测;即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件,因其坠落后容易伤及公众,也有强制定期检测的要求。我国由于施工管理水平相对较差,施工操作人员的素质不高,质量控制与质量保证制度不够健全,规范对结构安全与耐久性的设置水准又相对较低,已建的工程中往往存在较多隐患,所以更有必要从法制上确定土建工程的正常使用和定期检测的要求。对于土建结构工程的安全质量,虽然政府已做出了设计与施工的责任单位和个人需对其“终身负责”的规定,但是这种要求执行起来缺乏可操作性。要将结构安全质量事故减少到最低程度,还应以预防为主,通过例行检测及时发现问题。现在国内有大量土建工程因步入老化期需要诊治,也有大量已建的违章工程需要评估,更有许多工程发生病害需要诊断和加固,各地已涌现不少从事土建工程诊断、治理与加固的队伍,并有蓬勃发展成为一种新兴行业的趋势。出现问题和病害以后再来治理固然重要,但是我们应该更加强调预防。对于在役土建工程的检测和评估,要建立相应的法规和标准,要有从业人员的注册和从业机构的资质认证制度,在管理体制上予以规范。从国家对公共工程建设的投资和对工程设计的要求来看,需要有对工程整个使用期限即全寿命费用支出的论证。只注意工程项目建设的一次投资支出,很少考虑工程建成后需要正常维护与修理的长期费用,不但可能损害工程使用寿命和正常使用功能,而且经济上算总账会很不合算。在发达国家,由于新建工程少,用于维修的费用往往更为主要,例如英国1980年的维修费占当年土建费用总支出的2／3。我国虽是发展中国家,现在正大兴土木,可是过去建成的大量工程已经或过早老化。在土建工程的投资上,希望有关部门能增加已建工程维修的费用。为加速路桥等公共工程建设,国家现在鼓励投资公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补偿。如果对重要土建工程有必须进行定期检测与评估的法规,就能保证这些工程在一定期限后归还国家管理和经营时仍具有良好功能,对于设计工作寿命为100年的桥梁,至少还可正常使用70年,而不至于30年到期后国家接收的已是一个破旧待拆的工程。
3.建议
为了改善我国土建结构工程的安全性与耐久性,提出了以下建议。
夜上海论坛 3.1土建工程使用过程中的安全性,应有定期的检测和正常的维护修理加以保证。对于重要土建工程,我国尚无必须进行安全检测的法规。在基础设施工程的投资上有重新建、轻维修的倾向,不利于保证工程寿命和投资效益。建议对桥、隧等重要公共基础设施和重要的公共建筑物,在其使用期内实施强制性的定期安全检测。为此,需要制定法规和编制相应的技术标准;对于土建结构工程的检测与评估,需要建立从业人员的注册制度和从业机构的资质认证与监管体制。凡属已建工程的安全诊断也可一并归入这一行业。建议有关部门在桥、隧、道路等土建基础设施工程投资上,根据需要,加大工程维修费的比例。
夜上海论坛 3.2完善技术标准体系与管理体制,发挥学会、协会在技术标准编制、修订和管理中的作用;逐步淡化技术规范条文的强制性质;鼓励编制地方性规范（标准）和企业标准,以适应不同地区在环境地质和经济、技术水平上的差异,并鼓励科技创新和技术进步。
夜上海论坛 3.3合理设置土建结构设计的安全水准,必须考虑工程失效的风险后果、社会的财富与资源供给乃至公众的意向等多种因素。随着我国经济形势的巨大变化,有必要重新审视现行土建结构工程设计规范的安全设置水准,建议主管部门组织论证。桥梁等交通土建结构的风险后果较大,且由于车流、车载、车速的快速发展,在设计荷载标准值和承载力安全度的设置水准上似乎应比一般的建筑结构有更高的安全储备。在建筑结构的安全设置水准上,建议进一步收集不同意见,包括商品房消费者的意向。我国不同地区的经济发展水平相差悬殊,在建筑物安全性和耐久性的要求上是否需要区别对待也值得探讨。
3.4我国建筑结构设计规范采用可靠度设计方法的经验及问题值得总结。可靠度方法用于不同类型结构的先决条件和难度不一。建议有关部门在推广可靠度方法于各类设计规范时,应广泛征集各种看法,实事求是,稳慎对待。
参考文献
夜上海论坛 ［1］《土建结构工程的安全性》
夜上海论坛 ［2］《土建结构工程的耐久性》
［3］《土建结构工程结构设计规范》
夜上海论坛 ［4］《结构构件承载能力设计规范》
第2篇
在人类发展史上，地震给人类带来相当严重的灾害，人类在其付出了惨痛代价的同时，也从中获取了珍贵的经验。做好预防措施是目前人类抵抗地震灾害的最有效的方法。而合理的结构抗震设计方法作为预防措施的核心，主要是通过加强结构抗震能力，防止房屋倒塌以及损坏过于严重。随着全球经济飞速发展以及技术的的不断更新，结构地震分析理论技术水平大大提升，目前已经形成了一个技术先进以及涉及面极大的的科学领域。在结构地震响应分析结构的方法中，常用以下几种方法：振型分解反应谱法、时程分析法以及Pushover分析法。
2结构地震响应分析常用的方法
夜上海论坛 2.1振型分解反应谱法
振型分解反应谱法的原理：该方法分解其结构单自由度体系的振型以及反应谱。根据此法，地震效应中的多自由度体系特性得到了求解。该法把结构的动力效应数值化，通过地震反应谱来推算出结构在地震作用下的行为。反应谱曲线反映的是周期及反应的关系曲线。我国现行的抗震规范中，计算单向水平地震响应时，采用的是振型分解反应谱法。规范中对两个主轴方向均施加地震作用，同时组合双向水平地震的响应（即是组合其中一个方向百分之一百的值与另一方向百分之八十五值的平方根）。从此可知，抗震性能的要求在规范中越来越高。振型分解反应谱法广泛的应用在实际工程中，下面介绍一下其优缺点。优点：⑴振型分解反应谱法的优点在于其结合广义地震的强度、动力特征、场地以及震中距一起考虑，研究相互之间的关系。自1950年开始，该方法就广泛应用于各国建筑抗震规范中，同时也是我国结构抗震设计规范中地震作用所采用的分析方法以及计算理论基础。⑵该方法的反应谱的绘制是由国内外大量的记录最大地震响应在结构单质点体系中的行为计算而来的。从统计理论角度来说，该方法能够较为准确的算出结构在其使用期内收到地震的最大反应，在定量角度而言上较为准确可靠。这就是反应谱法尤为突出的优点。缺点：尽管反应谱法的理论比较成熟而且简单易懂。然而，局限性来源于其本质，使其有着如下不足之处：⑴尽管反应谱法综合考虑了结构动力特征所产生的共振效应，但目前的设计工作中依然将地震的惯性力当做是静力来处理，因此，反应谱理论在目前来说是准动力理论而非准确的动力理论；⑵振幅、频谱和持续时间作为地震动力效应的三要素，在利用振型分解反应谱法作分析的过程中仅仅考虑了振幅和频谱，未能真实的反映地震动力效应持续的时间对结构破坏程度的影响，而这种影响恰恰是至关重要的；⑶反应谱理论的适用范围是结构在弹性阶段的地震效应。结构整体最不利的地震效应在弹塑性阶段中的体现能够用该法粗略地推算出，结构在整个地震过程的效应则无法体现。同时地震过程中各关键构件在弹塑性变形阶段的应力以及变形状态也无法反映出来，因而也无法找出地震作用下结构的薄弱环节。因此学者们可以把寻找弥补该法缺陷的方法作为今后的研究方向。
2.2时程分析法
时程分析法作为新型的抗震分析方法，开始于1960年，并逐步发展起来。其主要用于研究高层以及超高层建筑的抗震性能分析。该方法作为有效的分析方法，在1980已广泛应用于抗震设计规范或规程中。地震波利用时程分析法，按照时间段进行数值化后，再在整个结构体系的振动微分方程中将其带入，采用逐步积分法对结构在弹塑阶段的动力反应进行分析，求解结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态全过程，得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出现塑性铰的顺序。地震动相关参数需要输入到时程分析法中，该参数是能反映场地的真实情况以及具有统计意义的加速度时程曲线。结构体系的动力模型综合考虑了结构的非线性恢复力特征。与振型分解反应谱法相比较，时程分析方法更加接近实际情况。因而时程分析方法具有如下特点：⑴将地震力数值化，转化为地震动加速度时程曲线输入，对结构进行地震反应效应的分析，能较为全面地考虑了强震作用的三要素；⑵结构的动力性质是利用结构在弹塑阶段的整个过程恢复力特征曲线来体现，从而能够比较准确地体现结构地震响应；⑶能够得到结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态全过程，得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出现塑性铰的顺序，从而可判定结构的屈服机制。
2.3静力弹塑性（Pushover）分析
静力弹塑性（Pushover）分析主要研究方向是研究罕遇地震力作用下，结构体系的地震效应。该法是基于抗震性能设计方法，评价结构体系在大震作用下，是否满足“结构不倒塌，重要构件不严重受损”的抗震性能目标。本文根据Pushover的基本计算原理进行简要的介绍，并就其在工程实例中的应用展开讨论。对高层建筑结构来说，该法是一种可行的简化分析方法。其计算过程如下：⑴建立模型、内力分析和配筋。利用程序，求出结构构件在我国现行规范中规定的荷载工况下的内力并配筋。内力分析时，梁、柱利用框架单元进行模拟,现浇板用壳单元进行模拟,模拟框架的计算简图如图1所示。⑵塑性铰的定义和设置。SAP2000可以在任意构件的任意部位布置任意数量的塑性铰（弯矩、剪力以及轴力）。各种塑性铰的本构模型如图2所示。⑶侧向加载模式以及输出模型结果。
3结论
第3篇
【摘要】潜流工程是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程，制作截渗墙和布置集水渗渠，是潜流工程设计中的重要内容。土工膜料选择、厚度确定、结构设计、膜料连接及渗渠布置形式等关系到取水量的大小。
【关键词】截潜流；土工膜料；渗渠布置
夜上海论坛 潜流工程是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程，采用新型防渗技术土工膜料制作截渗墙和科学布置集水渗渠，是潜流工程设计中的重要内容。土工膜料选择、厚度确定、结构设计、膜料连接及渗渠布置形式等关系到取水量的大小。
1.土工膜料
1.1土工膜料选择根据土工膜具体参数指标和工程实际情况，结合防渗工程的工作条件、施工条件，考虑各种膜料性能、单价、产品质量等因素，比较后确定。主要有：聚乙稀薄膜、聚氯乙稀薄膜、PVC复合膜等。
1.2土工膜厚度的确定土工膜厚度与垫层平整度、材料允许拉应力及弹性模量等有关。公式较多，垫层土体粒径d<22mm时，一般采用前苏联水利科学院公式：δ=0.006E1/2Hd1.03［σ］3/2式中：δ——土工膜厚度(mm)；H——铺设薄膜范围内的最大水头(m)；d——垫层土壤最大粒径(mm)；［σ］——膜的允许拉应力(KPa)；E——膜的弹性模量(KPa)。
1.3结构设计。土工膜防渗量以薄膜防渗、上下垫层保护的组合防渗体，它由垫层——防渗层——垫层——保护层——反滤过渡层共同组成防护体系。一定要作为整体性防渗处理，土工膜要与不透水层岸坡严密结合。垫层5~10cm，最大粒径不超过5mm，保护层土质：粘壤土或砂壤土，干容重15KN/m3，含水量约为20%，厚度0.2~0.3m左右。
1.4薄膜连接。土工膜的连接是施工的关键工序，现场连接防渗的方法主要有粘接法、热焊接法。塑料PVC复合膜一般有粘接法，PE复合膜一般用恒温电熨斗加热处理，接缝宽度10cm。
夜上海论坛 1.5土工膜铺设。土工膜一般不易张拉太紧，预留5%的伸缩长度成波纹状折皱，以适应基本变形。两层膜间不得夹带泥土、杂物，不得有充气现象。从土工膜铺设到上垫层及保护层回填，应避免石块、重物、尖锐物直接砸击和接触土工膜，以免薄膜刺穿破坏。
2.渗渠布置
2.1渗渠作用。渗渠主要用以截取河流渗透水和潜流水其出水量多具有季节性变化的特点，一般枯水期出水量小，富水期出水量大。在计算渗渠的出水量时，应考虑枯水期内的最低流速大于不淤流速，当截取河流渗漏水时，渗渠有一定的净化作用，其净化效果与河水浊度及人工滤层结构有关，一般可除去悬浮物70%以上，除去细菌70~95%，除去大肠菌70%以上。
夜上海论坛 2.2适用条件。含水层厚度大于2m，最大4-6m，透水性较好，一般渗透系数大于10~20m/d，地下水位埋深不大且变化幅度较小，枯水期地下水位埋深不低于5m，在严寒地区间歇河谷中含水层较薄的地带，靠近岸边的渗渠应布置在河岸稳定、河水较清、水流较急且有一定冲刷力的直线段或凹岸。2.3工程实例
夜上海论坛 2.3.1总体布置。截潜流工程布置在细河干流上游101国道杨家荒大桥下575m处,采用非完整式集水管型式，采用土工膜做为截渗墙材料，铺设完整式截渗墙260m。土工膜伸入基岩下0.5m，上部距离河床面0.5m。在截渗墙上游设集水管，集水管垂直于主河道方向布置，集水管长度为120m，集水管两端设集水井。每40m设一个检查井。集水管除底面外均设三层反滤层，集水管坡度2‰。
2.3.2截渗墙。截渗墙采用完整式土工膜截渗墙，防渗土工膜按1:1坡度铺设，土工膜上垫层用20cm厚细砂、下垫层用10cm厚细砂做保护层，土工膜垂直下基岩0.5m后，再水平铺设0.5m；为加强锚固和防止底边渗漏，在土工膜上、下水平伸入的0.5m，土工膜上下垫层采用0.25m厚的粘土做隔渗和压实保护。
2.3.3集水管
