建筑結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)注意的問題解析

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摘要：建筑的機(jī)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)受到很多因素的影響和干擾，這需要設(shè)計(jì)人員要有精深的專業(yè)知識(shí)、強(qiáng)大的綜合分析能力和豐富的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)；選型；問題

作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)選型在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中占有相當(dāng)重要的地位。所謂的建筑結(jié)構(gòu)選型就是從梁、屋架、單層剛架、拱、薄壁空間結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架、網(wǎng)殼、樓梯、樓蓋、懸索、拉力薄膜結(jié)構(gòu)、混合空間結(jié)構(gòu)等各個(gè)方面來考慮建筑物整個(gè)空間的受力情況，進(jìn)而構(gòu)建出一個(gè)合理的空間受力骨架體系。建筑物的安全性以及建筑物能否達(dá)到預(yù)定的功能，能否取得令人滿意的經(jīng)濟(jì)效益都與這個(gè)受力骨架體系的構(gòu)建息息相關(guān)。因此，正確合理地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的選型就成了整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這對(duì)于整個(gè)建筑的施工、使用甚至是維護(hù)，都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

1常見的建筑結(jié)構(gòu)體系

常見的建筑結(jié)構(gòu)體系有很多，下面我們針對(duì)幾種比較典型的建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行重點(diǎn)介紹：

1.1鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)。目前我國(guó)建筑領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式就是鋼一混凝土結(jié)構(gòu)。鋼作為一種高強(qiáng)度的材料，運(yùn)用在建筑物中可以有效的降低建筑物整體的重量，卻能夠增加建筑物的強(qiáng)度；另外，鋼的使用還可以加快施工進(jìn)度，增加建筑物內(nèi)部的凈空高度?；炷恋氖褂每梢杂行г黾咏ㄖ锏膭偠?，減少耗鋼量，降低了整個(gè)結(jié)構(gòu)工程的施工成本，并且具有很好的防火性能。所以，這二者結(jié)合就形成了一種十分完美的建筑結(jié)構(gòu)體系。

1.2膜結(jié)構(gòu)。作為張力結(jié)構(gòu)體系中的一種，膜結(jié)構(gòu)是用多種高強(qiáng)薄膜材料及輔助結(jié)構(gòu)通過一定的方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力，并形成應(yīng)力控制下的某種空間形態(tài)。充氣式膜結(jié)構(gòu)、張拉式膜結(jié)構(gòu)、骨架式膜結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在膜結(jié)構(gòu)的三種基本形式。這三種膜結(jié)構(gòu)比較起來，充氣式膜結(jié)構(gòu)形體單一，實(shí)際工程中運(yùn)用比較少；張拉式膜結(jié)構(gòu)是索膜建筑的代表和精華，具有高度的形體可塑性和結(jié)構(gòu)靈活性；而骨架式膜結(jié)構(gòu)中，整個(gè)股價(jià)體系對(duì)建筑物的肯定性起到?jīng)Q定作用，膜體只是一個(gè)覆蓋物。

1.3高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。高效應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有技術(shù)先進(jìn)、用途廣泛、發(fā)展前景廣闊的特點(diǎn)。具體說來，高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)就是將強(qiáng)度較高的材料、科學(xué)現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法以及先進(jìn)的施工工藝結(jié)合起來，進(jìn)而形成的一種預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是目前經(jīng)典的土木建筑物比較常用的一種結(jié)構(gòu)形式。比如大型公共建筑、大跨度重載工業(yè)建筑、建筑、大中跨度橋梁、大型特種結(jié)構(gòu)、電視塔、核電站安全殼、海洋平臺(tái)等地方都會(huì)涉及高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。

1.4開合屋蓋結(jié)構(gòu)。一部分或全部屋蓋結(jié)構(gòu)在很短時(shí)間內(nèi)可以移動(dòng)或者開合的結(jié)構(gòu)我們稱之為開合屋蓋結(jié)構(gòu)，他增加了建筑物的使用功能，更為主要的是通過屋蓋的開合適當(dāng)?shù)母淖兞私ㄖ锏睦錈嶝?fù)荷，能夠極其有效的降低建筑物的能耗，起到了節(jié)能的目的。體育館、飛機(jī)庫、商場(chǎng)、廠房及需要晾曬的倉儲(chǔ)建筑都可以采用這種開合屋蓋結(jié)構(gòu)。

2建筑結(jié)構(gòu)選型中需要注意的問題

建筑物的結(jié)構(gòu)選型要注意的問題，可以從以下幾個(gè)方面來考慮：

2.1滿足建筑物的使用功能要求。一棟建筑物的設(shè)計(jì)施工主要是為使用服務(wù)的，所以，我們的結(jié)構(gòu)選型在安全的基礎(chǔ)上首先要考慮的就是滿足功能需要。當(dāng)建筑物包括兩個(gè)以上主要結(jié)構(gòu)時(shí)，這些主要結(jié)構(gòu)之間必然存在一定的橫向聯(lián)系，將每一個(gè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后拼湊成的建筑結(jié)構(gòu)并非最優(yōu)的，而是應(yīng)該從整個(gè)“建筑工程”出發(fā)進(jìn)行全面優(yōu)化決策，根據(jù)工程的具體情況和條件正確解決結(jié)構(gòu)體系的選型問題。

2.2美觀功能要求。建筑結(jié)構(gòu)具體上講就是一個(gè)建筑物外形的展現(xiàn)。一個(gè)建筑物，其外觀是否大方得體并且有新意，是否能夠給參觀者一個(gè)很大的心靈震撼，這主要就取決于建筑物建筑結(jié)構(gòu)的選擇。但是在現(xiàn)在建筑美觀性的塑造上我們往往忽略建筑結(jié)構(gòu)本身的美感，反而注重建筑表觀對(duì)建筑外型的影響。各種結(jié)構(gòu)體系利用自身美學(xué)表現(xiàn)力，按一定的規(guī)律而形成的裝飾效果就是建筑結(jié)構(gòu)本身所形成的美感。對(duì)結(jié)構(gòu)的形體進(jìn)行恰如其分的藝術(shù)加工而又不做任何多余的裝飾，使結(jié)構(gòu)型式與建筑的空間藝術(shù)形象自然地融合起來。

2.3使結(jié)構(gòu)受力合理。建筑機(jī)構(gòu)不同，其受力特征也各不相同，有的結(jié)構(gòu)可能在抗風(fēng)方面比較突出，而有的結(jié)構(gòu)在抗震方面表現(xiàn)優(yōu)異。選型時(shí)，要認(rèn)真分析理學(xué)要求，綜合比較各個(gè)體系的優(yōu)缺點(diǎn)，然后結(jié)合其他的因素進(jìn)行綜合分析，保證結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到有效抗風(fēng)、可靠抗震和應(yīng)力分布合理等效果。如要考慮到環(huán)境條件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)，在設(shè)計(jì)上要重視其對(duì)梁、柱、墻等稱重構(gòu)建的影響，保證人們不因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)晃動(dòng)產(chǎn)生不舒服的感覺。

2.4經(jīng)濟(jì)因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選型的制約。任何一個(gè)工程，都必須要考提高其投資的經(jīng)濟(jì)效益，因此，在結(jié)構(gòu)選型決策時(shí)，經(jīng)濟(jì)因素就成為了十分重要的一點(diǎn)，必須采用綜合經(jīng)濟(jì)分析的手段認(rèn)真分析和衡量結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到最優(yōu)效果。在考慮經(jīng)濟(jì)問題的過程中一定要將經(jīng)濟(jì)效益與結(jié)構(gòu)安全性結(jié)合起來考慮，不能為了節(jié)省成本而忽略了質(zhì)量、使用壽命等問題。首先，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時(shí)要有大局觀，不能因?yàn)槲覀兛紤]的是經(jīng)濟(jì)因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響就單純?nèi)シ治鼋Y(jié)構(gòu)方案施工所需要的費(fèi)用，我們還應(yīng)該考慮到在結(jié)構(gòu)使用過程中所需要的費(fèi)用。其次，在結(jié)構(gòu)選型過程中還要考慮投資費(fèi)用以及建筑施工期的要求。

3建筑選型的方法與原則

建筑的結(jié)構(gòu)選型以及初步設(shè)計(jì)會(huì)受到很多因素的干擾和影響，這需要結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)人員具有較為廣泛的知識(shí)面、強(qiáng)大的綜合分析能力和豐富的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。需要對(duì)所有影響建筑結(jié)構(gòu)選型的因素都考慮在內(nèi)，并一一滿足這些因素的要求。但由于外在環(huán)境以及建筑施工中會(huì)有很多不確定性因素的發(fā)生，也會(huì)對(duì)建筑的順利建設(shè)實(shí)施帶來很大影響。為了將這些定性因素與不確定因素產(chǎn)生的影響都合理考慮到，就需要按照一定的結(jié)構(gòu)選型方法和原則進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。

3.1融合利用智能科學(xué)是解決選型問題?，F(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)科在工程結(jié)構(gòu)新材料、新技術(shù)、新工藝、新型結(jié)構(gòu)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)體系型式以及先進(jìn)的分析計(jì)算方法和手段等方面的發(fā)展，為各類更高和更復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造，提供了物質(zhì)與技術(shù)上的支持。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)及人工智能等學(xué)科的發(fā)展，也將深刻影響或改變著結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)的思想、過程與方法，并將為解決結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)問題提供全新的觀念、方法、手段和理論等的支持。

3.2遵循選型原則。在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，建筑設(shè)計(jì)人員綜合各方面對(duì)建筑選型的影響和要求，總結(jié)出一些在建筑結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則。如建筑結(jié)構(gòu)必須具備的力學(xué)性質(zhì)；建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的主體抗震性能；建筑結(jié)構(gòu)的布置合理性等。在高層結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)選型中，遵循這些選型原則，可以使選型的結(jié)果更加科學(xué)合理。

4總結(jié)

總而言之，科技以及結(jié)構(gòu)理論的迅猛發(fā)展也使得現(xiàn)在的建筑向著多元化、復(fù)雜化發(fā)展，這就對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選型提出了更高的要求。如何能在滿足結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)、美觀、實(shí)用等因素的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出建筑，就成了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)選型人員更高的挑戰(zhàn)，這就需要我們不斷的提高自己的專業(yè)技能，同時(shí)也要與建筑、預(yù)算、設(shè)備等專業(yè)人員協(xié)商來完成選型任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：龐博，山東同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司；于海波，身份證號(hào)：371323198208286370。