建筑结构设计基本原理及合理设计方案

建筑结构设计基本原理及合理设计方案

发表时间：2017-06-08T11:38:12.187Z 来源：《防护工程》2017年第2期作者：李银玲

[导读] 近年来，建筑事故问题频发，一来很多无良开发商使用劣质建筑材料，二来建筑师没有充分考虑建筑结构设计合理性问题。

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摘要：近年来，建筑事故问题频发，一来很多无良开发商使用劣质建筑材料，二来建筑师没有充分考虑建筑结构设计合理性问题，作为建筑设计师，在设计过程中要根据实际情况对影响建筑质量的多方面因素进行综合考虑，设计出符合建筑要求的建筑结构。建筑结构设计必须依据相关原则，保证其设计过程的科学性、合理性和规范性。文章对建筑结构设计的基本原理与合理设计方案进行了讨论。

关键词：建筑结构设计；基本原理；合理设计方案

1 引言：

建筑结构是支撑和满足建筑空间环境及功能的力学体系，结构设计是一门历史悠久而古老的学科，并随着科学技术及新材料的发展而不断进步。建筑工程的规模不断扩大，建筑结构也愈发复杂多样，其中最基础的环节之一则是建筑结构的设计，这不仅关系着建筑的质量问题，更关系这建筑的安全问题。现本文就针对建筑结构设计的基本原则及设计方案进行分析与研究，探讨了合理设计建筑结构设计方案的相关问题。为了满足这一要求，需要遵循一定的设计原理，在保障建筑施工质量和施工成本的同时才能够做好建筑结构设计。探讨建筑结构设计的基本原则以及如何保证设计方案的合理性，意义重大，不仅直接关系着建筑行业自身的生存、发展，更关系着我国国民经济的正常发展和人民的生命财产安全。

2 建筑结构设计基本原理

2.1 刚柔结合

建筑对结构设计的要求比较严格，在结构设计中应该将结构的刚性和柔性有效的结合在一起。建筑中如果全部采用刚性设计，一方面在强大的外力作用下，建筑结构很难承受，这就容易给建筑的局部造成破坏，另一方面建筑的经济性就很差；如果建筑结构过柔，则有可能出现整体结构变形或者倒塌的现象，则会影响建筑的安全性。所以在建筑结构的设计中应该将机构的刚性和柔性合理的组合，达到最佳的效果。

2.2 多道防线

安全性是建筑最为重要的预定功能。对于一个建筑而言，其安全性体现在该建筑面临灾害时整体的对抗性，单个构件对于灾害的抵抗力是有限的和不稳定的。在建筑结构设计中通过设置多道防线，层层设防，联合各个构件、环节使整个建筑作为一个有机整体来抵御灾害，是最大限度降低灾害后果最为有效的方式之一。在实际设计中，以框架剪力墙取代纯框架、以多肢墙取代单片墙等，便是一个很好的例证。

2.3 分清主次，抓大放小

对于建筑的安全性而言，除联合各个构件层层设防外，还必须认识到组成建筑整体的不同构件所能承受的外力和所担负的作用是不同的。因此，在建筑结构设计中还应遵循分清主次，抓大放小的原则，重点确保核心构件的安全性，如在建筑结构设计中就有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等重要概念，这样才能保证建筑在遭受损害后核心构件、主要构件依然能够最大限度的发挥职能，从而降低灾害损失。

2.4 打通关节

在结构体系中，所谓关节，是指变化集聚的地方或易出现变化的地方。不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处，是关节。广义上.诸如结构错层之处，体量改变之处，转换层亦是关节。外力作用之时，对于单一的构件，力与力之间进行传递时比较简单，因此，在控制上也较为容易一些。对于那些结构较为复杂的体系来讲，关节非常复杂，对其进行控制以及相应的预测都是难于把握的。因此.即使在理论上将各个构件的强度以及刚度进行掌控与保证，但是关节的存在较为普遍，阻碍了各个力之间的正常运行与流通，往往会造成力无法流通而出现聚集的现象，最终发生破坏性折断现象。根据对各个发生灾害的原因分析，因节点发生破坏而造成建筑物的大面积破坏的现象是非常普遍的，且占据的比例也比较大。因此，在对建筑的结构进行设计时，不仅仅要对战略问题进行考虑，还要保证在一定的原则上，此原则便是对节点的打通以及整体的设计。

3 建筑结构的合理设计方案

3.1 从结构计算和构造出发

在结构计算计算方面，主要应当注意以下几个问题：一是底框砌体结构的验算；二是避免使用错误的方法计算楼板；三是避免荷载计算错误；四是应当运用实际经验对计算结果做出合理的分析、判断，并决定能否依据其进行施工设计。在构造方面，主要应当注意以下几个问题：一是应注意构件配筋率的极限值，对于具有抗震要求的建筑，在设计过程中不仅需要考虑建筑的延伸性，还需保证构件满足最小配筋率的要求；二是必须选用符合标准的钢筋，并保证钢筋满足不同位置的延伸、搭接和锚固的长度的要求；三是及时采取融热通风等措施，避免屋面温度的应力引起的墙体开裂等现象的出现；四是具有抗震性能的构造柱应在建筑内部实现上下对准贯通。

3.2 根据地基情况设计施工方案

建筑施工中，施工构件会随着地基的变化发生不同程度的变化，地基沉降严重的情况下，施工构件会遭受不同程度的损坏或者是出现裂缝，尤其是在高层建筑施工中，这种状况会更加严重。因此，在施工方案设计过程中，需要综合考虑地基沉降这一因素。高层建筑施工中，基础部分可以采用桩箱和桩筏结合的方式，群桩的布置需要使其重心与上部结构重心保持一致，这样才能够确保箱体的刚度得以提升。建筑层次较多时，建筑的软土层厚度较大，为了对软土地基加以控制，可以采用软土地基处理法来实现地基的控制。具体的地基处理方法选择要综合考虑建筑的结构特征以及其周围的环境特点，然后结合建筑施工的实际情况进行设计，可以有效确定地基处理的范围以及建筑施工可以达到的地基指标。通过对各种处理方案的可行性和经济性进行综合考虑，就能够确定最终的施工方案。

3.3 从抗震要求出发

建筑尤其是民宅建筑需要具备一定程度的抗震能力，已经越来越受到重视，因而在建筑结构的设计过程中必须要考虑到抗震功能，一

般可采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。对于一般的多层砌体结构的住宅建筑而言，应优先选用横墙承重或是纵横墙承重的结构体系，并在保证纵横墙的均匀对称和上下连续；楼梯不应设置在房屋转角处和尽头处，以避免在地震时发生坍塌；对于多层或者高层的钢筋混凝土住宅建筑而言，应采用规则的结构将抗震墙和框架等抗侧力结构进行双向布置，并控制好抗震墙之间屋盖和楼盖的长宽比，还可在较为复杂的结构上设置防震缝。

4 結语

综上所述，在进行建筑结构设计时，必须依据相关原则，保证其设计过程的科学性、合理性和规范性，从而设计出最为合理的方案。这将是建筑行业自身得以生存和发展的根本保障。建筑结构设计的合理性与适宜性对于整个建筑物的质量和安全都起着重要的作用。参考文献：

[1] 张路.建筑结构设计的基本原则与合理设计方案[J].江西建材，2015（7）：46+50.

[2] 黎建城.浅析建筑结构设计基本原则及合理设计方案[J].房地产导刊，2015（26）：110.