建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則及合理設(shè)計方案探析

施東昊　段國令

摘 要：由于現(xiàn)代人們對建筑物的要求越來越高，建筑樣式層出不窮，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就變得尤為重要。文章就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及主要方法做基本論述。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計原則；合理設(shè)計方案

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)步伐加快，建筑行業(yè)也得到飛速的發(fā)展。在當(dāng)今社會，建筑行業(yè)的健康發(fā)展，離不開建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的發(fā)展與進(jìn)步。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與適宜性對于整個建筑物的質(zhì)量和安全都起著重要的作用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的技術(shù)水平和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行方面都有很大的提升空間。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進(jìn)行建筑設(shè)計過程中一定要遵循設(shè)計原則。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的專業(yè)人員，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，有兩個設(shè)計元素必須要考慮，即強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎，通常被專業(yè)設(shè)計人員形象的描述為“抓大放小和分清主次”。這兩項元素考慮合理，設(shè)計合理，可以有效避免建筑物建筑物受到強(qiáng)大外力時遭到破壞，提高建筑物的穩(wěn)定性，特別是能保證其核心構(gòu)件不被破壞，使其建筑物整體穩(wěn)固，不會倒塌，防止人們的生命財產(chǎn)安全遭到威脅。

建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中即要考慮建筑物的剛性適度，又要使其柔性適中，只有剛?cè)峁矟?jì)，才可能保證建筑物質(zhì)量穩(wěn)定，防止坍塌或內(nèi)部軟體傾覆現(xiàn)象發(fā)生。建筑物的剛性如果太強(qiáng)，則其建筑物承受變形的能力就會下降，當(dāng)外界發(fā)生較大波動，破壞力增大時，建筑物自行調(diào)節(jié)變形的能力弱，自然會導(dǎo)致大面積坍塌，甚至全部破壞，造成人們生命財產(chǎn)的損失。建筑物設(shè)計結(jié)構(gòu)如果太柔，建筑物的穩(wěn)定性就相對較低，當(dāng)有外力作用時，建筑物自我調(diào)節(jié)進(jìn)行變形，由于柔性太強(qiáng)，這個變形會產(chǎn)生過度現(xiàn)象，過大的變形會導(dǎo)致建筑物軟體傾覆。所以說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，一定要剛度、柔度同時考慮，做到適中、適宜，確保建筑物既能適當(dāng)變形，又能保證其穩(wěn)定性。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要做到多方面考慮，對每一個建筑設(shè)計環(huán)節(jié)都要重視，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求設(shè)計，從建筑物的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計多道防線，步步設(shè)防，從而保證建筑物的整體結(jié)構(gòu)安全。當(dāng)有外界環(huán)境破壞時，建筑物的每一個部位都起到抗擊外力的作用，形成一個抗擊的整體，使災(zāi)難造成的損失降到最低點。

近些年來，由于外力破壞，造成很多的建筑物坍塌等事故。通過事故后的分析發(fā)現(xiàn)，這些坍塌事故很大一部分是由于建筑物的節(jié)點破壞造成的。所以，根據(jù)這個統(tǒng)計結(jié)果，要想從根本上解決問題，就得解決節(jié)點的結(jié)構(gòu)問題，通過研究，作者認(rèn)為打通建筑結(jié)構(gòu)中的節(jié)點，可以最大程度的減弱外力，從而提高建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量。需要注意的是，在進(jìn)行節(jié)點打通施工中，不要野蠻操作，要盡量避免不合理的現(xiàn)象發(fā)生，認(rèn)真考慮整個工程的平衡狀況，以而保障節(jié)點打通以后建筑的質(zhì)量依舊良好。

隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對于建筑環(huán)境的要求也越來越高，不僅要求居住環(huán)境空間滿足使用要求，又要求建筑外界環(huán)境滿足生活需要，要求其做到綠色、環(huán)保，以使得有益于身體健康。隨著環(huán)境污染的加劇，人們越來越渴望生活在綠色的空間中，因此綠色生態(tài)型建筑得到越來越多人的喜愛，建筑設(shè)計過程中，要充分考慮建筑物建設(shè)地段的環(huán)境、土地、植被特點，全面設(shè)計所屬區(qū)域的內(nèi)外部環(huán)境空間，確保其綠色環(huán)境符合人們的使用要求。

2 建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計方案

對于多層建筑物，如果其剛度比較適中，對于底層框架結(jié)構(gòu)通常采用底部剪力法進(jìn)行驗算。如果底層框架具有有薄弱層的混合結(jié)構(gòu)特點，在進(jìn)行底框與砌體的驗算過程中，要考慮塑性變形對其質(zhì)量的影響。

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，采用雙向板查法計算，充分考慮材料泊松比對建筑質(zhì)量帶來的影響。對于簡單的使用單向板計算法，否則，可能由于跨中彎矩沒有及時調(diào)整，導(dǎo)致計算值偏低。

避免荷載計算錯誤。建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，載荷計算的準(zhǔn)確性對于建筑物的質(zhì)量與安全特別重要。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，在進(jìn)行載荷計算時，不能靠老方法、經(jīng)驗值隨意給出載荷范圍，而是要根據(jù)建筑物的用途，結(jié)合建設(shè)環(huán)境與整體結(jié)構(gòu)，設(shè)計出科學(xué)、合理的載荷范圍。這樣即能提高建筑物穩(wěn)定性，又能防止其受到人為破壞。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的主要方法

3.1 結(jié)構(gòu)平面圖上的設(shè)計方法

如果建筑的地域的防震烈度為六度區(qū)的時候，按照我國的防震設(shè)計要求，可以不必采用截面抗震驗算，但結(jié)構(gòu)的設(shè)計也一定要達(dá)到抗震的標(biāo)準(zhǔn)。所以對于砌體結(jié)構(gòu)的建筑，軟件建模可以省略，在進(jìn)行設(shè)計的時候只要注意受壓和局部受壓的問題，就可以直接設(shè)計。

3.2 屋面結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計方法

如果建筑的屋面是坡面式的，可以采用梁板式和折板式兩種的結(jié)構(gòu)處理方式。其中，梁板式可以用在建筑平面不整齊，板的跨度比較大，而且，一般屋面坡度和屋脊線轉(zhuǎn)折比較復(fù)雜的坡屋面也都采用這種結(jié)構(gòu)。而折板式則和梁板式的適用條件相反。

3.3 大樣詳圖的設(shè)計方法

建筑詳圖如果沒有發(fā)生錯誤，在這基礎(chǔ)上可以進(jìn)行繪制大樣詳圖，還可以在曾經(jīng)做過的詳圖基礎(chǔ)上進(jìn)行部分的改進(jìn)。只要讓建筑的整體外形不改變，考慮到結(jié)構(gòu)的受力能力和施工起來比較方便即可。但在外形尺度和標(biāo)高上必須和建筑專業(yè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

3.4 樓梯的設(shè)計方法

在設(shè)計樓梯時，對樓梯的梯板要控制好它的撓度，梯梁的梁下凈高度要符合建筑標(biāo)準(zhǔn)，梯梁的位置要使上下樓層的位置一致。如果遇到有些不合適的地方可以運用折板樓梯，折板樓梯的鋼筋在里面的折角處要把它斷開分別進(jìn)行錨固，這樣可以預(yù)防局部應(yīng)力集中在一處。對于梁下的凈空要求和梯板寬度的問題都要注意。第一段梯板的基礎(chǔ)要注意它的基礎(chǔ)沉降問題，如有必要應(yīng)該設(shè)置梯梁。

3.5 房屋抗震要求

由于地區(qū)地質(zhì)條件的影響，板塊的運動，導(dǎo)致地震的發(fā)生，為了保證人們的生命財產(chǎn)安全不受到威脅，進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時要充分考慮抗震要求，尤其對于抗震烈度要求高的區(qū)域，一定要合理設(shè)計，防止地震使建筑物造成坍塌。對于普通的多層建筑物，設(shè)計過程中，要使得橫墻承重，或采用縱橫墻一起承重，特別注意的是，要使得縱橫墻承重受力均衡，上下要連接好，平面內(nèi)要對整齊，避免受力不均造成破壞。對于樓梯的設(shè)計也有特別的要求，樓梯盡量不要設(shè)計到房屋的拐角處和近端，不利于防震。對于建筑物的整體框架也要注意對其抗震墻的長寬高度比進(jìn)行控制，對其抗震墻的剛度進(jìn)行控制，保證連接可靠，結(jié)構(gòu)堅固，對于建筑結(jié)構(gòu)空間復(fù)雜的建筑物，還可以采用防震縫的設(shè)計方法。

4 結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作對于建筑物的整個建設(shè)過程十分重要，直接決定著建筑物的質(zhì)量與安全。對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，要不斷提高專業(yè)技能，認(rèn)真思考，綜合考慮各方面因素，以確保設(shè)計的建筑物結(jié)構(gòu)滿足使用要求。作者作為一個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)人員，結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗，就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及主要方法做一些闡單的論述，希望給同行業(yè)學(xué)者以借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]李有力，張利為.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題與對策[J].北京：中華民居，2012（03）：23-23.

[2]單厚義.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展研究[J].成都：技術(shù)與市場，2011（12）：100-101.

[3]鄧孝祥，王依群，康谷貽，等.系統(tǒng)論在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析[C].第十九屆全國高層建筑結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會論文集，2006：909-914.