解读建筑结构设计的原则及注意问题

2020-02-18袁华安

建材与装饰 2020年31期

袁华安

（江苏龙腾工程设计股份有限公司，江苏南京 210000）

0 引言

所谓建筑结构设计是指设计人员结合建筑标准要求，同时结合自己的知识与经验，对建筑的整体结构做出科学的设计，在建筑结果设计过程中，设计人员通过设计语言表达自己的设计理念，而结构语言是指结构元素，其中不仅包含着基础、柱、梁，而且还包括墙、楼梯以及板等结构元素，合理运用结构元素，构建建筑物的结构体系。由于建筑结构设计属于系统性的工作，因此在建筑结构设计过程中很容易出现问题，设计人员需要充分认识到建筑结构设计的原则，注意避免出现相关问题，保障建筑结构设计的质量，推动建筑行业的长远发展。

1 建筑结构设计的种类与内容

1.1 建筑结构的种类分析

对于建筑物而言，建筑物的使用功能不同，因此对建筑物的要求也不相同，相应的便会产生不同种类的建筑结构。以建筑物的使用功能进行划分，通常情况下可以将建筑结构的种类分为两类，一类建筑结构为工业建筑，另一类建筑结构为民用建筑。如果以建筑物的层数来进行划分，则可以将建筑物结构的种类分为四类，即单层建筑物、多层建筑物、高层建筑物、超高层建筑物。根据建筑物的结构形式来进行划分，可以将建筑物的种类划分为五类，即排架结构建筑、筒体结构建筑、框架结构建筑、大路结构建筑以及剪力结构建筑。除此之外，建筑结构的划分还可以通过建筑物建设的材料方面进行划分，根据建筑材料的不同来划分建筑结构的种类，比如，针对混凝土材料的建筑，可以将其划分为缓凝图结构；针对木质材料的建筑，可以将其划分为木结；针对钢筋材料，可以将其划分为建筑结构等。这些只是目前建筑工程中涉及的大部分结构种类，还有其他方面的结构种类。

1.2 建筑结构设计的内容

针对建筑的设计内容相对比较广泛，其中包含建筑设计、结构设计、电气装备设计、暖通设计以及给排水设计等。不同的设计类型对设计的方法与原则有着不同的要求，但是所有设计类型都需要遵守以下4 个基本要求，即环保要求、功能要求、经济要求和美观要求。对于建筑结构而言，其在建筑设计中占有十分重要的地位，只有建筑结构具有科学性与稳定性，才能保障建筑物发挥使用功能，因此，在建筑物设计过程中，建筑结构设计同样占有至关重要的地位。建筑结构设计过程为方案设计、结构设计、构建设计以及绘制施工图。为了提高建筑结构设计的质量，首先，要对建筑结构的全部构建的承载能力和极限状态进行计算，另外还需要计算器疲劳强度。这些计算结构是建筑结构设计的重要参考依据，同时也是保障建筑结构设计质量的重要基础；其次，要做好结构分析工作；最后，要做好抗震设计工作，我国对建筑的抗震设计提出明确的要求，防烈度要求为Ⅵ~Ⅸ度。建筑物的抗震能力与抗震要求，与建筑物的结构以及建筑物的高度等密切相关，通常情况下，建筑物的高度越高，对抗震设计的要求也会随之提升，二者成正比关系。在设计过程中也存在着不同的构造要求，并且需要采用不同的设计方法，这样才能确保抗震设计的质量与效果。

2 建筑结构设计的原则分析

适用性原则、美观性原则、安全性原则、经济性原则以及便于施工的原则，这五方面原则是建筑结构设计的主要原则。在建筑结构设计中，只有完美结合这五方面原则，才能取得最佳的设计效果。这不仅是建筑结构设计的重要目标，而且也是建筑结构设计水平与建筑结构设计效果的最佳体现。对于建筑结构设计而言，其发生在建筑物设计完成之后，因此建筑结构设计会在很大程度上受建筑物设计的制约与影响，但是建筑结构设计也会反作用于建筑物设计。建筑结构设计应建立在不破坏原有建筑物设计的基础之上，同时还要满足建筑要求，在原有建筑物设计的基础上进行建筑结构设计。与此同时，建筑物设计不能超出结构设计的能力范围，建筑物设计也同样要遵循建筑结构设计的5项原则。总之建筑结构设计会对建筑物设计产生重要影响，在建筑项目建设完成后，其所体现的适用性、美观性、安全性、经济性以及便于施工等原则，是设计人员设计水平与设计能力的重要体现。

3 建筑结构设计的注意问题

3.1 基坑回填方面应注意的问题

基坑开挖过程中，不仅要注重开挖工艺的应用，而且还要充分考虑摩擦角范围内的坑边的基底土均会受到约束，如果不注重摩擦角范围约束力，则将会导致设计效果不理想。由于存在一定的约束力，在约束力的作用下，通常情况下不会出现反弹的情况。但是这并不是绝对的，基坑中心的地基土则偶尔出现反弹的情况。针对这种情况的处理，传统的措施难以发挥作用，处理效果不理想，因此应采用人工的方式清除回弹部分。在此过程中，如果出现基础较小的情况，那么坑底所受到的约束会增大，因此坑底地基土的反弹作用相对较小，基本可以忽略不计。针对沉降幅度的计算，计算过程中则需要根据基地附加应力进行计算。反之，如果基坑相对较大，则坑底受到的束缚便会变小，因此，在进行箱基沉降计算的过程中，需要保障计算的精确性，提升计算结果的准确性，更好地为处理方案的制定奠定基础。将被约束的部分作为安全储备，这种方式是一种十分有效的处理方式。

3.2 抗震设计方面应注意的问题

框架柱或者型钢混凝土框支柱在抗震设计过程的中应比较广泛，在设计过程中，对箍筋的设置不仅要符合体积配箍率等构造要求，同时为了确保抗震设计的科学性，增强建筑结构的抗震效果，对箍筋肢距也要做出明确的规划与科学的调整，使其符合钢筋混凝土框架柱的要求，这样才能更加有效的提升抗争的质量和抗震的效果，充分发挥抗震设计的作用。除此之外，在必要的情况下，还应设置复合箍。这样才能确保抗震设计的质量，提高建筑结构设计的水平并增强其效果，保障建筑物具有相应的抗震能力。

3.3 挑梁设计方面应注意的问题

通常而言，应将悬挑梁做成等截面，特别是在出挑长度较短的情况下更应如此。相较于挑板，挑梁的特点更加突出，挑梁不仅具有自重相对较小的特点，而且还具有占总荷载比例较小的特点，只有在能够有效降低挑梁自重的情况下才能作为变截面。在设计过程中，要注重对箍筋的应用，做到合理选择箍筋，为后续的施工带来便利。值得注意的是，变截面梁的挠度应不小于等截面梁。在设计过程中，针对外露的大挑梁，设计人员需要加强应用，可以将其作为变截面，这种设计方式既能更加充分地发挥大挑梁的作用，同时也能够得到更好的美观效果。

4 建筑结构设计的要点

4.1 选择科学的建筑结构设计方案

建筑结构设计的目的不仅在于提升建筑的美观性，而是要更加全面的进行考虑，在设计过程中，要更加注重提升建筑物的稳定性与安全性。在这种理念和要求下，在建筑结构设计过程中，需要设计人员合理选择设计方案，确保设计方案的科学性与经济性，同时还应结合科学的结构体系与结构形式。这样才能保障建筑结构设计的质量与效果。首先要明确建筑物的总体布局，分析建筑结构的抗震节点，同时还要考虑建筑物结构的应力情况等。在建筑结构设计应避免出现同一结构单元混用不同结构体系的情况，同时秉持平面竖向的原则进行设计。其次，设计人员应结合建筑的使用功能，同时根据相关要求，在建筑设计方案中明确建筑物的材料类别以及施工条件等。

4.2 提高计算结果的分析水平

随着建筑结构设计水平的不断提高，在设计过程中对计算机技术的应用越来越广泛，设计人员可以应用相关软件进行计算，同时还可以通过软件来对计算结果进行分析，这对于提升建筑结构设计质量具有十分重要的意义。设计人员应结合具体的设计要求合理选择软件，同时还要熟练掌握相关软件的应用方法。不同的软件有着不同的特点，同时也会存在一定的不足，为保障计算结果的科学性，需要设计人员参照多种软件，确保计算参数的准确性。针对计算结果，设计人员应再次进行分析，对计算结果进行反复核验，在保障计算结果准确性的基础上才能将其应用于建筑结构设计方案之中。

4.3 提高材料的利用率

节约也是建筑结构设计的重要原则之一，因此在设计过程中应注重提高材料的利用率，起到更好的节约效果。在建筑结构设计过程中，应加强对那些轻质高强建材的应用。这既能更好地体现出建筑结构设计经济性的原则，也有助于降低建筑工程项目的建设成本，同时还有助于节约能源与环境保护。设计人员自身要具备较强的环保意识，在建筑结构设计过程中加强对材料的利用率，为建设环境友好型社会以及资源节约型社会做出更大的贡献。