非杆件系统,非杆件体系结构设计方法与案例分析

非杆件系统：揭秘那些不按常理出牌的建筑“奇才”

亲爱的读者们，你是否曾好奇过，那些看似普通却又不那么普通的建筑，它们是如何在设计师的笔下变得如此独特和引人注目的呢？今天，就让我们一起揭开非杆件系统的神秘面纱，探索那些不按常理出牌的建筑“奇才”吧！

一、非杆件系统：什么是它？

非杆件系统，顾名思义，就是指那些不能用传统杆件（如梁、柱、轴、杆等）进行概化的结构。它们往往具有复杂的几何形状和独特的受力特性，如水利工程中的混凝土重力坝、水电站的蜗壳、尾水管，桥梁工程中的重力式桥墩，土木工程中的重力式挡土墙，港航工程中的重力式码头，地下工程中的隧道等。

二、非杆件系统的特点

非杆件系统具有以下特点：

1. 形体复杂：非杆件系统的几何形状往往非常复杂，难以用简单的几何图形进行描述。

2. 大体积混凝土：许多非杆件系统采用大体积混凝土结构，必须考虑温度应力等因素。

3. 空间整体性：非杆件系统的空间整体性较强，若简化为平面问题进行分析会引起较大的失真。

4. 缺乏实际工程破损实例：由于缺乏实际工程的破损实例，很难提出承载能力极限状态的具体标志和计算模型。

三、非杆件系统的设计方法

针对非杆件系统的设计，一般采用以下三种方法：

1. 极限状态配筋计算法：对于一些常用的、尺寸不大且形状较规整的构件，如深梁、牛腿等，可通过理论分析并结合工程实际经验，按极限状态配筋计算法进行计算。

2. 弹性应力图形面积计算钢筋用量：按弹性应力图形面积计算钢筋用量，该方法可通用于各种非杆件结构。

3. 非线性有限元法：对于复杂非杆件结构，采用非线性有限元法进行配筋设计，能够更真实地反映结构的应力状态。

四、非杆件系统的应用实例

1. 水电站蜗壳结构：根据拉压杆理论对混凝土结构的非杆件系统和不规则结构进行配筋设计，是当前国内外的研究热点。本文提出和研究了水电站蜗壳结构的拉压杆模型及其配筋设计方法，将蜗壳结构的配筋设计发展为以精细化的内力分析模型为基础的理论方法。

2. 转换层厚板：非杆件结构体系弹性应力配筋法——关于转换层厚板的研究。本文通过对高层建筑转换层厚板一般设计方法的阐述及其存在问题的分析提出了一种新的设计方法——用有限元分析并按其应力图形配筋的方法。

3. 导流隧洞进水口结构：钢筋混凝土非杆体系结构分析方法研究。本文采用空间非线性有限元方法对导流隧洞进水口中墩结构进行分析，对中墩结构的承载能力和安全度作出合理评价。

五、

非杆件系统作为建筑领域的一颗璀璨明珠，以其独特的魅力吸引了无数设计师的目光。通过对非杆件系统的深入研究，我们不仅可以提高建筑设计的科学性和准确性，还可以为我国建筑事业的发展贡献力量。让我们一起期待，非杆件系统在未来会带给我们更多的惊喜吧！