建筑结构设计策略研究

建筑结构设计策略研究

摘要：结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。用基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部等结构元素来构成建筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。本文探讨了建筑结构设计策略。

关键词：建筑；结构设计；原则；策略

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

建筑工程中结构设计主要是结合结构语言来将建筑师与相关专业工程师们的设计意向表现出来西。结构设计主要有基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样等具体的组成。设计师根据工程需要将不同的结构元素进行有效阻隔，由此建立了筑物的结构体系，这主要有竖向、水平的承重及抗力体系，再将不同情况下的荷载设计通过相应的途径表达出来。笔者根据长期的实践经验，对建筑结构设计的具体措施进行分析，以保证设计质量能够达到理想要求。

一、建筑结构设计坚持的具体原则

适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。一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，适用、安全、经济、美观、便于施工是结构设计人员最终努力的目标，是结构设计的最佳体现。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，虽然一栋标志性建筑物建成后，人们只知道建筑师的名字，但一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计也是工程师们的骄傲和成就。

二、结构的设计过程

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（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。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。

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（例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）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（比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等）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。

三、建筑结构设计策略

1、合理选择结构形式

建筑物地面以上的结构形式对工程造价有很大影响。目前我国民用建筑结构形式主要有砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构、装配式大板、大模板结构、排架结构等。不同的建筑结构形式各有优劣，应比较各种结构的布置方案、受力体系及经济性能，结合实际，因地制宜，综合考虑以上因素，尽量采用适合本地区的经济合理的结构形式，建设出低造价、高质量、高标准的民用建筑。混合结构的造价仅为钢筋混凝土框架结构造价的６０％－７０％，其钢筋混凝土用量少，适用于７层以下的建筑物。但混合结构是由墙体承重，对墙体布置有一定要求，不如框架结构灵活，其使用功能受到限制。７层以上１２层以下的建筑宜采用框架结构，在其合适的位置上设置几道抗震剪力墙，可减小柱、梁的截面尺寸和配筋，

从而达到节省材料的目的，且可以明显提高建筑物的抗震能力。框一剪结构一般适用于１２层以上２０层以下的建筑物，为增强建筑物的整体刚度，可其适当的位置上设置刚性筒体，也可以起到节省材料的效果。

2、地基的基础设计

向来建筑结构工程师都比较的重视地基与基础的设计,因为在该阶段的设计的好坏就会直接的影响到后续的设计工作,而且作为工程造价的决定性因素, 地基与基础的设计也起着决定性的作用,因此在这一个阶段,应该确保设计的万无一失。设计时应该严格按照国家的《地基基础设计规范》当中的要求和地方建设标准来进行,因此设计人员设计前必须对当地的地质条件和地方法规进行深入的学习。条基交叉处的基础面积不能循环利用,注意随时调整基础的宽度。

3、结构的计算和分析。在结构的计算和分析阶段既要准确又要强调高效, 因此结构工程师在这一阶段应该对一些比较常见的问题有一些清晰的认识。第一, 计算软件的选择。如果选择的软件不合适, 不仅会浪费大量的时间和精力, 还有可能对建筑结构产生一定的安全隐患。第二,要考虑到风载荷与建筑自振周期的影响。第三, 非结构构件的计算和设计。第四,振型的数目是否充足,因为在旧的规范当中, 没有提到振型参与系数的相关概念, 因为我们计算时应该按照新的规范来操作, 对计算结果中该振型参数进行

有效的判断,从而决定要不要调整振型的数量。因此, 在设计时这也是设计人员应该值得重视的问题。

4、钢筋混凝土结构梁柱抗震设计

对于钢筋混凝土的抗震问题, 我们在设计中通常是坚持强柱弱梁的原则, 这是结合我们设计中能达到建筑物遇到小的地震时不

被损坏, 遇到中型地震后能够修复, 遇到大的地震时整个建筑物

不倒塌的目标而提出来的, 并且一直以来我们设计人员也是这样

坚持的。提出的所谓强柱弱梁主要是考虑到如果一个建筑物的梁坏了, 只会导致建筑物局部受到损坏, 但是如果柱子坏了, 就会导

致建筑物的整个受力结构发生变化, 出现整体建筑坍塌的现象。但是, 在实际操作过程中我们发现, 建筑物的柱也不是越强越好,

柱的轴压比也不能太高, 如果轴压比过高, 在大地震发生时将对

建筑物的边柱产生最少30%以上的附加轴力, 这对建筑物的安全问题是致命性的。因此, 不是强柱弱梁就一定能够保证建筑物不倒塌。我们通常要注意以下几个方面: 1) 控制好建筑物的柱轴压比, 保证这个比率在各种建筑物中不超过1%, 并且要对重点部位的柱

断面和配筋进行特别处理, 对角柱和边柱要加强, 通常要加密箍筋。2) 科学配置框架柱和小截面柱的钢筋, 确保不小于20, 矩形的柱面我们要采用对称配筋的方法, 增强稳定性。3) 巧妙设计梁配筋, 对于梁的配筋来说我们应该加强梁中部的配筋,而支座部分的配筋可以根据情况适当降低, 这样有利于形成梁铰机制, 当地