关于建筑结构设计的探讨

那仁高娃

摘要：随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进设计理论，加强先进技术的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。

关键词：结构设计过程；设计要点；有效途径

中图分类号:TU3 文献标识码：A

1、引言

伴随着我国建筑行业的飞速发展，作为其最为重要的附属行业建筑结构设计也得到了空前的跨越。结构设计在根本上决定了建筑整体的好坏，是体现建筑质量的一种重要的表现手段。社会经济以及生产力的发展促使人们的生活水平提高，这也使人们对建筑结构设计提出了更高的要求。

2、建筑结构设计过程

建筑结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。

建筑结构计算阶段的内容为:首先，荷载的计算。荷载包括外部荷载和内部荷载,上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次，构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次，内力的计算。根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力、扭矩、轴心压力及拉力等等。最后，构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制。来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求，如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。

3、建筑结构设计要点

（1） 刚柔并重的结构体系

正确合理的建筑结构体系应当是刚柔并重，工程实践表明，结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。显然对于结构设计人员来说，结构怎样选取以达到刚柔并重这是设计核心之一。较柔的结构体系易于找到共同受力的构件以协同消化和抵抗外力，但结构过柔将产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。必然结构体系最适宜就是做到刚柔并重。必要刚度可有效地控制建筑变形在允许范围内，而必要的柔将有效地提高建筑消化转换外力的能力。

（2）多道防线设计

安全的建筑结构体系必须做到层层设防的，当遇到突如其来的荷载时，建筑中所有抵抗外力的结构都在通力合作，而不应当把荷载全部寄托在某个单一的构件上。如工程实践表明，多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。即使在设计中结构的计算是正确的，但要绝对安全的防备构件是不存在的，所以多道防线设计是应当考虑的。

（3）强柱弱梁的设计思想

就是地震力作用下，让梁先屈服，而且是梁的支座位置屈服并且形成塑性铰，从使之变成类似阻尼器的耗能构件，消耗掉地震力，用弃卒保帅的方法保护整体结构的安全。而不理想的受力，就是塑性铰出现在柱子上，那么整个结构就变成了几何可变体。结构将在瞬间就会倒塌。所以很明显，就是把柱子做的尽量强，配筋考虑加大。梁的配筋则相对考虑减小一些，尤其是支座位置的配筋不要过于超过计算值。具体的量是靠经验的，如果经验不足，有个比较简单的方法：在设计柱子的时候，把“中梁刚度放大系数”减小一些，而设计其他构件和计算书的时候则填写正常数值。这样做的原理，就是设计柱子的时候考虑柱子分担的地震力多一些，并且以这个标准布置配筋。

（4）相对静定结构体系

在建筑结构体系中，不同类型的构件相接处或者同一构件截面改变之处即为节点。考虑结构的受力特点，应主要从结构的轴力和弯矩进行分析，在无弯矩的情况下，轴力在截面上时均匀分布，能够充分利用材料的强度；而弯矩产生的应力在截面上为三角形分布，没有充分利用材料的强度，因此，在结构的受力特点分析中主要考虑结构中的弯矩的分布及最大值。在相同跨度和相同荷载下，简支粱的弯矩最大，伸臂粱、静定多跨粱、三铰刚架、组合结构的弯矩次之，而桁架结构的弯矩为零。

在工程中简支粱多用于小跨度结构；伸臂粱、静定多跨粱、三铰刚架、组合结构可用于较大跨度的结构；而大跨度结构通常采用桁架结构或者拱结构。在实际工程中，除考虑受力特点之外，还应考虑结构的施工、几何特点、构造本身。如：简支粱结构简单，施工方便，桁架结构便于进行安装，但杆件较多，结点构造比较复杂。

4、提高建筑结构设计的有效途径

（1）重视结构计算与地基基础设计

建筑结构计算结果是施工图设计的重要依据，并且计算结果是否正确直接关系到建筑结构设计的可靠性和安全性，所以必须引起设计人员的高度重视。例如在楼板计算中应选用正确的计算方法进行楼板计算，对于连续板不能选用单向板的计算方法，对于双向板计算应考虑材料泊松比对其的影响，以避免由于未调整跨中弯矩而造成计算值不准确 ；基于科学技术的不断发展，大多数结构计算均采用计算程序进行计算，这种计算结果虽然精确度很高 ，但是缺少与必要的设计经验相结合，所以必须对电算结果进行分析、评价，以此判断其正确与否，可否作为建筑结构设计的依据。地基基础设计是建筑结构设计中的重要环节，该环节的设计质量优劣直接与后期设计工作是否能够顺利开展息息相关。为使地基基础设计更符合建筑所在地的地基基础类型特点，设计人员应在熟知国家相关标准的前提下，对地方性的《地基基础设计规范》加以深入学习，明确地基基础特点，丰富地基基础设计经验，掌握设计处理的方法，使地基基础设计更符合建筑工程的实际地理情况。

（2）重视抗震设计

通常情况下，设计师在进行框架结构设计时，多数都只重视横向框架的设计，往往容易忽略纵向框架的设计，然而抗震设计规范中明确规定了水平地震作用必须按照两个主轴的方向进行分别计算，各方面的地震作用需由该方向的抗侧力构件自行承担，因此，在进行框架设计时，横向框架和纵向框架的作用应该是等同的，也就是说两者有着同等的重要性，缺一不可。在进行建筑结构设计时，应遵循小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设计原则，这就要求结构设计应设计成延性结构。延性结构的变形能力能够有效地承载一定的地震作用 ，能够降低地震对建筑结构的破坏，因此，建筑结构设计应尽量以延性结构为主。

（3）重视概念设计

所谓概念设计是指运用人的思维能力和判断力解决结构设计宏观层面上存在的问题，它以精确的结构概念为依据，对计算结果和设计结构进行科学分析，充分考虑计算假设与实际结构受力理论研究存在的差异，进而对结构进行优化设计。在概念设计过程中，应根据实际建筑所处的空间和地理条件，结合考虑建筑所要求必备的功能以及建筑结构的适用性、安全性、美观性、经济性等多方面因素，最终确定建筑结构设计的总体方案，并且能够利用整体结构与基本杆件间的力学关系、结构设计准则以及施工现场赋予的资源条件，科学、合理地解决结构设计中存在的问题。同时，在概念设计中应处理好总体布局与关键细节之间的关系，使两者兼顾，从而全面提高建筑结构的可靠性。

5、结束语

建筑结构设计是一项技术水平要求相当高的行业，我们的从业人员必须具有过硬的专业理论水平并且要在不断的实践过程中积累丰富的经验教训，只有这样我们的结构设计工作才会取得更加辉煌的成就。

参考文献

[1] 劳毅.重视概念设计，提高建筑结构设计的质量[J].企业科技与发展.2008(20)

[2] 于应平.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].黑龙江科技信息.2009(18)

[3] 高鹏，乔可义.重视概念设计，提高建筑结构设计的质量[J].黑龙江科技信息. 2011(03)