建筑结构设计初探

袁保国

摘 要：随着我国国民经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，这即带动了建筑业的发展，同时也满足了人民的生活需要和物质需要。为了更好的完善城市的发展，人们的生活需要，应该更好的加强先进的技术，使建筑结构设计向更安全更可靠的方向发展。

关键词：建筑结构设计；问题；对策

前 言

完美的建筑结构设计是通过设计中的各个环节和各个因素，确保建筑功能的合理有序、结构的可靠安全和外观的美观良好。结构设计一般在建筑设计之后，“受制”于建筑设计，但又“反制”于建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计，应满足、实现各种建筑要求，建筑设计不能超出结构设计的能力范围，不能超出安全、经济、合理的结构设计原则。结构设计决定建筑设计能否实现，从这个意义上讲，结构设计显得更为重要，

一、建筑结构设计的几个阶段及内容

一般来说建筑结构设计根据对施工资料的掌握程度大体分为以下几个阶段，结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段，下面就一起不同阶段的阶段性特点进行详细分析。

1、结构方案阶段

结构方案阶段就是依据设计人员自身的工程设计经验，并综合建筑方案中所提供的一些理论依据包括抗侧力结构布置位置、结构的适用性、工程地质勘察报告、建筑物的高度和层数以及建筑所在地的类别和抗震设防烈度等一系列理论依据进行初步整理，以确定出主要的建筑结构型式，在此之后就要求根据所确定的结构型式的要求和特点来设定承重体系和受力构件。其具体步骤如下：

1）要看懂图纸，明确其所表达的功能要求、自身责任以及甲方要求。

2）要根据所提供的理论材料及现场勘查结构确定结构设计参数。

3）根据建筑高度对建筑物的承重结构与抗侧体系进行定位，初步进行承重体系和受力构件的布置。

4）根据设计的不同户型确定相应的施工形式。

5）参照对已有技术的评定，适当选择新技术的选用。

6）确定以及检验施工方案的正确性，并在施工过程中与其他单位分工合作，遇到问题协商处理。

7）最终确定所选结构型式。

2、结构计算阶段

过程计算结果的准确性直接决定建筑物是否符合规定要求和能否通过最终的核实审查。目前计算科目数量大、计算结果高要求的准确性增加了设计人员的工作量，随着越来越多的施工计算程序软件的应用，在很大程度上保证了正常的施工进度，同时其方便快捷性也为施工质量做出了保障。施工计算阶段具体的内容如下。

载荷的试算

载荷的计算包括外部载荷计算和内部载荷计算。内部载荷包括装修载荷、自重载荷等，而外部载荷包括地震载荷、施工载荷、风载荷等外部条件。对于上述的载荷计算要根据规范要求采用不同的组合值系数在不同的工作状况下进行相应的组合计算。

构件的计算

构件的计算要求根据计算出来的载荷值以及构造施工具体的措施要求，通过使用明确的规定要求和施工计算手册所提供的计算方法确定构件的截面。

内力的计算

根据已确定的载荷值和构件的截面来进行内力计算，包括剪力、扭矩、拉力、弯矩等一系列参数的计算，期计算结果要求较高。

3、施工图设计阶段

施工图纸的设计是对以上两个阶段成果的一个集中展示，对已确定的结构类型根据相关规定以及对所计算出来的结果在图纸上进行合理的结构布置安排，同时要对不符合施工要求的构件尺寸进行调整替换，在计算阶段无法体现的要进行补充计算，所有的一切包括地下构造、水池、预埋件、各种地下管道、管道井阀门等都要在图纸上显示出来，这就要求图纸设计人员具有较高的职业操作水平。设计图纸工作要尽可能的要求完善，不然无法对施工起到一个好的指引作用；图纸设计工作要尽可能准确，避免施工过程中出现施工冲撞。

二、建筑结构设计注意事项

1、关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题。一是阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小，可砍成直角或斜角；二是如果底板鋼筋双向双排，且在悬挑部分不变，阳角不必加辐射筋。

2、 关于箱、筏基础底板的挑板问题。从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较为节约；出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基；能降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜；窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然，此问题也并不是绝对的，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑；当地下水位较高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题；从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。

3、关于梁、板的计算跨度。一般的手册或教科书上所讲的计算跨度，如净跨的1.1倍等，这些规定和概念仅适用于常规的结构设计，而在应用的宽扁梁中却是不适用的。梁板结构，简单点讲，可认为是在梁的中心线上有一刚性支座，取消梁的概念，将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中，梁高比板厚大不了多少时，应将计算长度取至梁中心，选梁中心处的弯距和梁厚，及梁边弯距和板厚配筋，取二者大值配筋。（借用台阶式独立基础变截面处的概念）柱子也可认为是超大截面梁，所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的，不削峰才时有问题的。

4、 基坑开挖时，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹以弹性为主，回弹部分被人工清除。当基础较小，坑底受到很大约束，回弹可以忽略，在计算沉降时，应按基底附加应力计算。当基坑很大时，相对受到较小约束，如箱基，计算沉降时应按基底压力计算，被坑边土约束的部分可以作为安全储备，这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

5、主梁有次梁处加附加筋。规范中说的比较清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。

6、通常情况，悬挑梁宜做成等截面，尤其出挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然，外露的大挑梁，可适当变截面，使感官效果更好些。

7、平面刚度

在建筑结构设计中，如缺乏基本结构观念或者结构布置措施不合理，采用楼板变形计算程序进行计算，虽然数学力学模型上是合理的，但很难确保楼板变形程度准确无误。为确保程序的计算结果能够反映出结构的真实受力情况，在设计中应尽量将楼层设计成为刚性的。因此，在方案阶段就应注意避免采用存在变形的平面，同时，确保结构布置以及配筋构造的合理性。如平面设计无法满足刚性楼板的假定情况，则可在结构设计中利用增设连系梁板、洞口边增加暗梁边梁、提高连系梁板、暗梁以及边粱的配筋量等。

三、结束语

在建筑行业快速持续发展的今天，人们的精神生活与物质生活水平的提升使得各方对于建筑功能的要求变得越来越高。在这样一种形势下其对建筑结构设计质量的要求性更高，这就要求我们在设计施工秉着认真负责的态度，努力实现结构设计的完美成型。