建筑结构设计应注意问题分析

关于建筑结构设计应注意的问题分析

摘要：建筑结构设计是一项系统的工作，是一个长期、复杂、不断审核、验证的过程，其中任何的一点小差错、小疏忽就会增加整个设计的难度和复杂程度，而且还会给整个工程的质量埋下安全的隐患。本文主要从建筑结构设计的原则出发，对建筑结构设计的注意的问题做出简要分析，以有效地提高结构设计水平。

关键词：结构设计；原则；注意问题

随着人们生活水平的提高，建筑功能的多样化的发展，人们对建筑结构的设计都有着越来越高的要求。合理的结构设计是保证工程使用安全的基础，其重要性不言而喻。然而在现实设计工作中常常发生这样、那样的偏差，其后果无疑是为建筑物以后的使用埋下隐患。为避免或者减少设计事故的发生，确保工程质量，设计工作者应加强自身专业知识的学习，积累工作经验。

1建筑结构设计的原则

适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。—个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的。

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。

2建筑结构设计的过程

鉴于建筑工程结构设计的复杂度，所以在结构设计的过程中要确保每一步的准确性和可执行性。一般的情况下，整个建筑结构的设计可以分为四个部分：建筑结构方案设计阶段、结构设计阶段、施工图设计阶段和最后的整合检验阶段。其中方案设计阶段的内容主要有：建筑物所在地的土层、地质结构、抗震设防烈度，建筑物的高度、层数等来确定建筑结构的基本形式，然后在根据确定好的结构形式特点进行布局以及各部分的分析设计。

3建筑结构设计中的注意事项

3.1设计方案构思时应考虑的问题

在抗震设计中，建筑布置应提倡平面和立面简单、规则、对称的原则，合理的建筑布置是最重要的。“规则”包括了对建筑的平面和立面外形尺寸、抗侧力构件布质量分布、承载力分布等诸多因素的综合要求。建筑师需和结构师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。在做钢筋混凝土结构的抗震设计时，要注意：平面宜简单、规则、对称，减少偏心，否则应考虑其不利影响；刚度中心与质量中心尽量重合；量大的跨间不宣布置在结构单元的边缘，质量大的设备宜布置在距刚度中心较近的部位；尽量少采用大悬挑结构；围护结构宜采用轻质材料。

在结构设计时，要充分考虑荷载的影响。在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，所耗费的建材也就

越少。

从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。

另外，结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。

3.2概念设计方面应该考虑的问题

3.2.1强柱弱梁节点

强柱弱梁是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑性铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。

因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢

筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

3.2.2强剪弱弯

强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。

3.2.3抗震设计

抗震设计的基点是强度和延性。人们现在已经认识到可以利用钢筋混凝土结构屈服后的非弹性变形来抵抗地震，也就是将强度和延性两者相结合来抵抗地震。为保证结构的抗震能力，对结构设计而言，如果我们给结构设定较低的承载力水准，相应地就要求结构具有较高的延性水准；如果我们给结构设定较高的承载力水准，则结构需要的延性水准就可以较低。在这个问题的具体处理上，各国的理念存在一定的差异。

能力设计法的基本思想为：为了使抗震钢筋混凝土结构在地震中形成所追求的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，就需要把不希望出现塑性铰或不希望先出现塑性铰（也就是不希望塑性转动过大）的部位的抗弯能力相对增强；为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效，也需要相对增强各有关部位的抗剪能力；还需要采取必要的措施使可能形成塑性铰

的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。

3.3整体结构合理性问题

建筑整体结构的科学性和合理性是规范特别强调的内容。规范用于控制结构整体性的主要指标主要如下：

（1）周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构承载布局合理。如果周期比不满足规范的要求，说明该结构的扭转效应明显，需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。

（2）位移比（层间位移比）是判断结构平面是否规则的重要指标。规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出的。在位移比满足要求后，再去掉对所有楼层强制采用刚性楼板假定的选择，以弹性楼板设定进行后续配筋计算。此外，对选择偶然偏心，单向地震、双向地震下的位移比，应正确选用。

（3）刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数。该值如果不满足（高规）的下限要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当足够重视。（4）剪重比是抗震设计中很重要的参数。对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，采用振型分解法时无法对此作出准确的计算。因此，出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值如不满足要求，