兰梦
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[摘要]本文介绍了仿古建筑的样式发展、结构形式以及结构构造，根据目前谩计院在用PKPM设计仿古建筑时常用的两种模型，比较这两种模型各自的优缺点。姑合实际工程将两种模型分别进行建模和抗震计算,并运用SAP2000有限元分析软件对实际工程进行有限元分析，将分析结果和PKPM软件计算结果进行对比，对这两种模型在运用PKPM软件进行抗震计算时提出一些有益的建议
[关键词]仿古建筑结构; PKPM建模;抗震计算;有限元分析
1概述
仿古建筑广义上来说是指运用传统营造的技术井结合现代建筑施工技术，利用现代建筑材料使得某个历史文化特征得以重现的建筑:狭义的仿古建筑则是指完全是用运传统的营造技艺和建筑材料建造的历史建筑，主要指修缮后的文物建筑。广义上的仿古建筑中虽然加入了现代的施工技术和建筑材料，但为了展现传统建筑的美观效果，其井没有完全抛弃传统建筑结构构件。而是引入部分传统建筑结构构件与现代建筑结构构件共同组成建筑的装饰效果。这正展现了建筑结构不仅有功能性的-面，而且有文化性的一面。本文中主要介绍钢筋混凝土结构。
2现代仿古建筑的发展
在20世纪末期随着我国经济形势的发展综合实力的提高，建筑形式朝着多元化的趋势发展，随着反古思潮和旅游业的发展，入们对仿古建筑越来越重视。当代仿古建筑主要是借鉴汉唐以及明清时期古建筑的结构样式，运用现代材料，重现古代盛世的繁荣景象。如西北设计研究院所设计的大唐芙蓉园、大唐西市、大唐不夜城都充分展示了现代材料科技与古代文化底蕴的完美结合。钢筋淝凝土结构仿古建筑是指仿古建筑的主要结构构件为钢筋混凝土材料建造的仿古建筑结构。由于钢筋混凝土结构有较好的整体性。可模性、耐久性及耐火性而且其工程造价较低所以是仿古建筑中使用最为广泛的一种结构形式。钢筋混凝土可以根据需要浇注成各种仿古结构构件，能够较好的重现古建筑的外形，钢筋混凝土材料易于运输，建造成本较低，建好后具有良好的耐久性。耐火性、抗震性。研究其受力性能。设计方法具有重要的工程意义。
3仿古建筑的设计方法
古建筑的设计及施工主要以不断积累的经验。方法为主。仿古建筑在设计要做到神形兼备，就必须按照古建筑结构形式及尺寸模数进行设计。然后根据现代现行的混凝土规范进行计算、设计保证钢筋混凝土的可靠性及安全性。最后运用现代计算机技术进行建模。计算分析。只有这样才能保证仿古建筑既满足古建筑的外观样式又能满足现代结构的抗震以及安全需要。在仿古建筑设计最开始时，设计人员根据建筑的作用、整体美观效果来确定仿古建筑的屋面形式、外形尺寸、屋面举折情况等，然后根据仿古建筑的建筑模数确定各构件的几何尺寸将整体结构的建筑模型确定下来，最后根据简化结构模型计算，并用计算机对结构进行内力验算，复核各结构构件是否满足承载力以及抗震需要。
目前，设计院使用PKPM软件设计仿古建筑时通常有两种建模方法第一种是不考虑屋面构架。而是将屋面构架简化为荷载。显然，仿古建筑屋面板及其构架不但兼具板的特性，同时不能忽略其对结构抗侧力刚度的影响:而且由于仿古建筑的结构形式，屋面板较- -般泥凝土结构屋面面积大,屋面板简化为恒载时，由于计算屋面面积减小所以屋面受荷面积减小，同时影响机构的质量。荷载:第二种方法是将屋面构架完整的按照实际尺寸建立在模型之中。但是一般框架结构可将结构重力荷载、楼面和屋面集中于楼面处，并假设这些质点有无质量的弹性直杆支撑与地面上，简化成多质点弹性体系。有限单元法的基本思路就是将复杂问题用较简单的问题代替后再求解。它将复杂的连续结构划分为有限多个简单的单元体，将无限个自由度问题转化为有限个自由度进行求解，将整体结构看成是由很多小的单元体相互连接组成，对每一单元先假定一个合适的近似解，然后推导出满足这个整体结构平衡条件，从而得到问题的解。
4 SAP2000有限元软件与PKPM软件分析结果对比
考虑到目前设计院针对仿古建筑设计时建立模型时的两种方法:第一种方法将模型简化成框架结构进行抗震分析及计算，然后根据构造措施将屋面加在框架结构上;第二种方法将屋面在建模时按实际尺寸完整的建出，然后对整体結构进行抗震分析计算。这两种方法各有利弊。第一种方法虽然可以大大减少设计时的工作量，但其这样建模并不能反映工程的实际情况。首先将屋面变为载荷，减少了许多竖向屋构架柱以及屋面斜板，使得整体结构的刚度下降:然后由于仿古结构的特点不像一般框架结构一样每层的面积基本一致， 仿古建筑中屋面面积远大于其主体的“框架"结构。在主体的“框架"将屋而加载为荷载，会使得结构整体的荷载与质量丢失。第二种模型将屋面完整的建出来，虽然可以避免第一种模型出现两种问题，但是这种模型的工作量较大，而且PKPM软件在抗震一般钢筋混凝土框架结构计算时将模型质量集中在各层楼面上,但是由于仿古建筑的构造样式其屋面整体质量是不均匀分布的，一般在钢筋混凝土框架结构在建模时在屋顶设一质心, 仿古建筑同样在屋顶上设重心显然不符合实际工程。通过比对表明PKPM完整建模更接近于有限元时程分析结果: PKPM简化模型较SAP2000有限元模型分析结果的最大楼层剪力较小可能会造成设计时结构刚度在验算时较为不安全。同时通过对比，简化模型虽然最大楼层剪力最小，但是最大楼层位移和最大层间位移角却是最大，可知简化模型时载荷丢失与屋面刚度丢失这两个情况，在结构抗震分析时对结构刚度的影响是屋面刚度丢失较大。由于SAP2000模型有限分析结:果的最大层间位移角最小，在现行抗震规范中结构抗震设计时只要求对最大层间位移角做了限制不得小于1550可知PKPM的两种模型都偏于保守。
5结论
钢筋混凝土仿古建筑设计时没有专门的规范，由于仿古建筑的构造的特殊性，使其受力性能即不同于一般混凝土框架结构也不同于传统古建筑。钢筋混凝土仿古建筑结构同传统古建筑相比较；构成材料不同；“斗拱”等构件受力情况不同:连接形式不同。钢筋混凝土仿古建筑结构同一般钢筋混凝土框架结构相比较单层高度较高;各层质量不均匀:屋面面积质量较大本文用PKPM软件分别按照仿古建筑设计时常用的两种建模方式，对仿古建筑进行建模和抗震计算，并用SAP2000有限元分析软件对结构进行了有限元分析，与前两种计算结果进行对比，得出以下结论，以期对仿古建筑的设计提供了建议和参考:
(I)结构复杂的钢筋混凝土仿古建筑在设计建模时应尽量建立带屋面的完整模型，并用有限元软件验算，这种模型较简化模型更接近工程实际情况；
(2)当运用简化模型时模型刚度较实际情况小:
(3)当运用简化模型时模型的荷载要考虑屋面变小所造成的荷载与质量丢失；
(4)当运用简化模型时荷载以及质量丢失与屋面及屋架对刚度的减小影响较小；
(5)当运用简化模型时若按混凝土框架结构规范层间位移角要求(小于1/550), 设计可能偏于保守，建议在用PKPM计算时可以适当将层间位移角要求放大，建议为1/500；
(6)仿古建筑与框架结构在抗震设计时，框架结构的质量基本集中在板上。但仿古建筑屋架的质量集中点是在整个屋架的质心，不易确定。当建立完整模型进行抗震计算时，婴考虑仿古建筑屋架质心高度对其刚度的影响。
参考文献
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