影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素

【摘 要】建筑既是一門技術(shù)，又是一門藝術(shù)。好的建筑可以成為一個(gè)城市的地標(biāo)和代表，不好的建筑存在就是一種危害。隨著城市發(fā)展水平的不斷提高，越來(lái)越多的建筑拔地而起，因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接決定著建筑的施工與質(zhì)量，所以把握建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，分析影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素，可以更好的提高建筑抗倒塌的能力，延長(zhǎng)建筑的使用壽命，使廣大居民生活的舒適安心。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；影響因素

0.前言

建筑是構(gòu)成城市景觀的主體，建筑的設(shè)計(jì)工作非常龐大，其既要滿足建筑的美觀，又要保證建筑的可靠性，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都有著很高的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的材料技術(shù)應(yīng)用于建筑的施工之中，它們?cè)谔岣呓ㄖ氖芰徒Y(jié)構(gòu)特性等方面起著很重要的作用。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

1.1選擇適合的建筑結(jié)構(gòu)的體系

選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件，實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)，但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。明確合理的地震作用傳遞徐徑；避免因部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力、風(fēng)載和地震作用的能力；結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力和良好的變形能力，從而形成良好的耗能能力。一個(gè)合理的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，也就是要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確，傳力簡(jiǎn)捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向的規(guī)則都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則。

1.2因地制宜

因地制宜是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則之一，任何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都離不開(kāi)地理環(huán)境，設(shè)計(jì)師要搜集該區(qū)域的地質(zhì)信息來(lái)決定該位置能承受何種高度的建筑，應(yīng)當(dāng)選擇何種建筑材料才能保障建筑的可靠性?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。建筑設(shè)計(jì)師需著眼于對(duì)綜合環(huán)境和氣候因素的治理和利用，并將其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)、高舒適度的空間和完美的形式。只有考慮建筑物全生命周期的設(shè)計(jì)，才能減少資源的浪費(fèi)，有利于建筑投資對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，有利于改善社會(huì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的最優(yōu)化。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度；考慮溫度應(yīng)力的影響力。結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心不可能完全重合，在結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)過(guò)程中，角柱的相對(duì)側(cè)移最大，即扭轉(zhuǎn)也使角柱處于不利狀態(tài)，因此為了防止角柱的斜向壓彎及扭轉(zhuǎn)破壞，不能使柱截面太小，同時(shí)要特別注意箍筋的加密，增加箍筋對(duì)受壓區(qū)混凝土的約束作用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，以避免措手不及的事情發(fā)生。

2.影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素

2.1水平荷載是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素

任何建筑結(jié)構(gòu)都要抵抗豎向荷載和水平荷載，在低層和多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往是以重力為代表的豎向荷載起控制作用，對(duì)于高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，盡管豎向荷載仍對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要作用，但起控制作用的是水平荷載。一方面，因?yàn)楦邔咏ㄖ欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對(duì)一定高度的建筑物，作為其水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用將隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有顯著的變化。

2.2軸向變形是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素

采用框架體系和框架—剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸向壓力往往大于邊柱的鈾向壓力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種差異軸向變形將會(huì)達(dá)到較大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁的中間支座產(chǎn)生沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。對(duì)于框架柱來(lái)講，軸壓比越小，在往復(fù)水平荷載作用下其滯回曲線越豐滿，即其耗能能力越大、延性越好；相反對(duì)于短柱，即柱凈高與截面高度之比小于4的柱，在往復(fù)水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反s形，耗能能力降低、延性較差，呈剪切破壞。

2.3結(jié)構(gòu)側(cè)移是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素

結(jié)構(gòu)側(cè)移是建筑施工過(guò)程中常見(jiàn)的現(xiàn)象，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中也要保證有提前的預(yù)測(cè)和分析。地震對(duì)建筑物的破壞程度，主要取決于結(jié)構(gòu)側(cè)移大小，如果結(jié)構(gòu)變形能力不足以抵御地震輸入能量對(duì)結(jié)構(gòu)變形的要求，結(jié)構(gòu)則會(huì)發(fā)生倒塌，這就決定了結(jié)構(gòu)側(cè)移在影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性。在框架體系或框筒體系中，角柱的受力要比其它柱差。地震動(dòng)的斜向或雙向輸入，使角柱雙向受彎或雙向受剪，由此引起的雙向偏心將與重力荷載作用下的雙向偏心疊加，使其雙向偏心值很大，角柱處于更加危險(xiǎn)狀態(tài)。相對(duì)于底層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)人塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

2.4團(tuán)隊(duì)建設(shè)是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主觀因素

眾所周知，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是由設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)來(lái)完成的。不同類型的設(shè)計(jì)人員的專長(zhǎng)是不一樣的，將不同設(shè)計(jì)專長(zhǎng)的設(shè)計(jì)師整合在一起，是完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要條件。團(tuán)隊(duì)成員之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，其工作的總體績(jī)效遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于個(gè)體成員績(jī)效的總和，建筑的技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一，很大程度取決于建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的合作。建筑師要?jiǎng)?chuàng)造出美的建筑，應(yīng)樹(shù)立正確的責(zé)任感。在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑構(gòu)思必然牽涉到結(jié)構(gòu)構(gòu)思，特別是技術(shù)含量頗高的大空間公共建筑，其建筑構(gòu)思需要與結(jié)構(gòu)構(gòu)思同步進(jìn)行，建筑師進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)思所應(yīng)具備的知識(shí)包括有關(guān)結(jié)構(gòu)形式的幾何特征、受力特點(diǎn)、材料選擇、穩(wěn)定措施等概念性知識(shí)。團(tuán)隊(duì)建設(shè)的另一方面是資源的整合利用，信息的傳遞途徑。建筑設(shè)計(jì)信息對(duì)建筑設(shè)計(jì)有重要作用，建筑師對(duì)信息的理解將指導(dǎo)建筑師的創(chuàng)作。不同設(shè)計(jì)小組之間既能方便地交換信息，又能依據(jù)不同角色的職能來(lái)管理信息.從而可以協(xié)調(diào)員工之間的分工合作，嚴(yán)格控制建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，保證在設(shè)計(jì)過(guò)程中，把正確的信息，在需要的時(shí)刻，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，傳遞給需要的人，實(shí)現(xiàn)信息的有效快速交流，有利于維護(hù)建筑數(shù)據(jù)的一致性，提高工作效率。

3.結(jié)語(yǔ)

隨著生活水平的不斷提高，建筑行業(yè)的發(fā)展也逐漸進(jìn)入鼎盛時(shí)期。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于考慮的因素有很多，所以是建筑工程首先應(yīng)當(dāng)解決的問(wèn)題。本研究重點(diǎn)分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則及影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的因素如水平荷載、結(jié)構(gòu)側(cè)移、軸向變形和團(tuán)隊(duì)建設(shè)等多個(gè)方面，對(duì)相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行了闡釋。希望我國(guó)建筑行業(yè)能夠有新的發(fā)展和變化，為居民創(chuàng)造更加安全舒適的家居環(huán)境。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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