建筑结构设计及其未来发展趋势论文

浅谈建筑结构设计及其未来发展趋势摘要：建筑业是关乎民生的重大产业，建筑物的质量与人民群众的生命财产息息相关。建筑结构设计的好坏关系着建筑业质量的好坏。本文主要探讨了建筑结构设计、提高结构设计质量的相应管理措施，阐述了概念设计的内容与应用及其发展趋势。

关键词：建筑结构设计、质量、概念设计；应用

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

进入21世纪以来，我国经济得到了飞速的发展，人们对于建筑结构的整体设计水平提出了更高的要求。结构设计在工程项目中占据重要的地位，其质量直接关系到工程项目的整体安全性、良好抗震性与实用性等。因此，我们在建筑的结构设计当中应该提高结构设计质量、对结构概念设计进行有效的利用，注重新工艺、新技术、新材料的合理选用，进一步提高建筑工程项目的整体质量。

1．建筑结构设计的基本内容

（1）建筑结构的整体设计。建筑结构的整体设计通常分为主体与基础两部分，根据建筑物的性质、重要程度、层数、高度，以及当地的风荷载、抗震设防烈度等条件，合理选择建筑结构体系。

（2）建筑结构构件设计。建筑结构构件设计主要是指梁、柱、板、墙、块体等五种部件的内力与配筋计算。

2．提高建筑结构设计质量的措施

（1）合理运用各种计算机软件辅助设计

目前，国内在建筑结构设计中可以选择的计算机软件较多，设

计人员在实际应用中，必须了解计算机软件的基本功能、运行环境与操作要求等，从而促进建筑结构设计质量的不断提升。另外，熟悉各种基本参数的选取与应用条件，从而实现计算机软件更好的服务于建筑结构设计工作，促进设计效率与质量的提高。

（2）强化优化结构设计的综合考虑

在建筑结构设计过程中，设计人员要结合前期的勘探结果与相关资料，以及以往的结构设计经验，综合考虑各受力构件可能承受的荷载组合，例如：建筑结构的竖向承重构件在传递竖向荷载的同时，还要承受风、地震等较大的水平荷载与温度应力。在建筑结构设计中上述问题都要考虑其中，尽量将承重构件布置在有利于承受较大水平荷载与温度应力的位置上。在水平承重构件的布置中，应综合考虑多方面的影响因素与限制条件，尽量做到传力路径简短，以最为简单、便捷的方式将楼面上的荷载传递至主梁上，经由柱、剪力墙等传递至基础与地基。在建筑结构的剪力墙设计中，应合理控制剪力墙的间距，保证楼板刚度满足施工作业及使用的实际要求。

3．结构概念在建筑结构设计中的重要性和应用原则

强调概念设计的重要，主要是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量

无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。

概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。因此，需按照以下原则进行结构概念设计。

（1）要对计算简图进行精选

计算简图选择的恰当与否，会直接关系到整个建筑结构的安全性，如果选择一个不合理的计算简图会直接导致结构事故的发生。建筑结构的实际的节点不可能是纯粹的刚性节点或者是完全铰接，而是处于完全刚接与完全铰接之间的弹性约束，但是计算简图存在的误差应该在计算简图允许的误差范围之内，而且我们还应该配有合理的结构措施对其安全性进行保证。

（2）要对方案进行合理选择

判断一个建筑结构设计的是否成功，经济分配合理是判断的主要标准之一，而在建筑结构的设计中结构的形式以及结构的体系，这两者的可行性就是经济配置是否合理的最直观的表现。按照整个建筑工程结构的设计要求，对于建筑中的材料的供应、施工的条件

以及地理环境等方面都必须要进行合理的分析，与其他的专业相互协调之后再对结构进行选择，最终确定好结构的方案。

（3）要对计算结果进行正确分析

结构工程师一定要对程序设计的相关技术条件以及设计的原理进行充分的了解与掌握，同时要对计算所得的结果进行详细认真地分析，合理地对计算的结果进行判断，从而更好地保证建筑结构设计的质量和安全性；而不能盲目信任程序结果，不加判断进行结构设计。

4．结构概念在建筑结构设计中的应用

运用传统的结构计算的理论对建筑结构进行相关的计算，重点在于如何提高建筑结构的抗震性能。用考虑抗震的结构设计来举例说明，对于抗震结构的设计我们通常是按照最初确定的混凝土的尺寸等级来对结构的刚度进行计算，然后再通过计算出的刚度对结构的地震反应（内力，位移等）进行计算，最后才是配筋。运用这种方式是为了使结构能够实现不同抗震性能设计目标，但是这种计算配筋方式使得结构的刚度有所增加，尤其不适当的超配筋，反而使梁刚度增强，这就造成地震作用没有降低反而提高。如果我们将结构的概念运用进来，就可以拓宽思路，比如在上述所讲的结构的抗震设计当中，我们不能对建筑结构的刚度和强度进行一味的加强，我们应该采用合理的建筑结构体系和有效的结构措施使结构地震效应减小，从而达到事半功倍的目的。

为了能够使得建筑结构具有良好的抗震性能，在对建筑结构进

行设计时应该充分利用结构概念设计，这样有利于实现减小结构地震反应从而达到经济安全的目标，且有利于实现结构不同的抗震性能设计目标，应从以下几个方面加以考虑：

（1）进行合理的基础设计，在进行基础的设计时我们对于同一个结构的单元尽量不要设置在性质不相同的地基上，同时还要使用相同的基础形式，在进行结构的基础设计时要充分的考虑并发挥地基的潜力.

（2）应该尽量挑选那些有利于抗震的场地和地基，防止因为地面变形导致结构灾害的产生，在特殊情形下要适当采取有效措施来保持地基的稳定。

（3）应当选择合理的结构体系。在结构的布置当中要使受力明确，传力路径简单；抗震结构的构件应该保持均匀和对称，在设计的过程中应该设置出多道抗震的防线从而避免结构中局部出现的

问题，并采取防连续倒塌措施。

（4）选用的建筑结构体型应尽量简单，其刚度、质量以及平面、竖向规则性应该变化均匀，从而使得地震作用所产生的扭转反应以及变形和应力集中等情况减少。

（5）结构设计过程中，各个结构的构件应该保持有可靠的连接，同时还应该具有足够的强度和变形能力，从而使得结构整体具有良好的抗震性能。

5．建筑结构设计的未来发展方向是结构概念设计

（1）具有更加全面、立体和精准的先进的意义