建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的因素

【摘 要】本文結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑及建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，針對(duì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的因素兩方面，進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；注意的因素

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，先要對(duì)建筑的整體有一個(gè)把握。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般要注意進(jìn)行層次的設(shè)計(jì)，根據(jù)人的需求為標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要追求環(huán)保健康。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)之中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，就要對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上不能采用單一的結(jié)構(gòu)。

因?yàn)槿绻ㄖ霈F(xiàn)了裂縫，從而使整個(gè)建筑的局部受力產(chǎn)生了影響，一旦破壞的比較厲害，那么這種結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的后果會(huì)不堪設(shè)想，這就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在層次上的設(shè)計(jì)。所以，我們可以采用多層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來代替單一的層次設(shè)計(jì)。

對(duì)于一些大型的建筑，其結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了安全性的問題，但是如果設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)不好，那么所有的受力不能均勻分配，那么建筑受壓過重，同樣會(huì)發(fā)生安全方面的問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)榻ㄖ緛砭褪墙o人設(shè)計(jì)的，而且由于人們的生活水平的提高，因此對(duì)該方面的要求也相應(yīng)增多，那么在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定注意要環(huán)保和健康。如果設(shè)計(jì)的對(duì)象是高層的建筑，那么在設(shè)計(jì)時(shí)一定考慮到建筑的垂直和水平方向的共同受力問題。建筑的高度增加，那么其垂直的受力要加強(qiáng)，因?yàn)楦叨人鶎?dǎo)致的風(fēng)力的影響比較大，那么這時(shí)對(duì)水平受力也要注意受力設(shè)計(jì)。因此，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮各方面的因素，才能保證建筑的各類指標(biāo)的達(dá)標(biāo)。

二、建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師通過結(jié)構(gòu)語言來將建筑結(jié)構(gòu)元素有效的表達(dá)出來，利用基礎(chǔ)、墻、柱、梁、板、樓梯等來組成建筑物的結(jié)構(gòu)體系，而且利用豎向或是水平的體系來進(jìn)行承重和抗力。在設(shè)計(jì)過程中還需要確保建筑結(jié)構(gòu)在各種不同情況下都能夠?qū)⑵渌a(chǎn)生的荷載傳遞到基礎(chǔ)，所以基礎(chǔ)要具有較好的穩(wěn)固性。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)包括三個(gè)部分，即結(jié)構(gòu)方案階段、結(jié)構(gòu)計(jì)算階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。

（一）方案階段的內(nèi)容。目前建筑結(jié)構(gòu)形式種類較多，主要包括磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等，這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案確定時(shí)，需要根據(jù)建筑所在地的抗震設(shè)防烈度、工程地質(zhì)勘查報(bào)告及建筑類型來進(jìn)行確定，只有當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)形式確定后，才能進(jìn)行承重體系和受力構(gòu)件的布置。

（二）結(jié)構(gòu)計(jì)算階段的內(nèi)容。首先，荷載的計(jì)算。建筑結(jié)構(gòu)使用過程中存在著外荷載及內(nèi)荷載，其中風(fēng)、雪、施工、地下水、地震及人防等都屬于外荷載，而結(jié)構(gòu)自重、使用及裝修等荷載則屬于內(nèi)部載體，但無論是外荷載還是內(nèi)荷載在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)都需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，而且計(jì)算時(shí)需要嚴(yán)格依照具體的規(guī)范要求和規(guī)定來進(jìn)行，需要利用不同的組合值系數(shù)、準(zhǔn)永久值系數(shù)來根據(jù)工況的不同來進(jìn)行組合式計(jì)算。其次，構(gòu)件的試算。為了確保計(jì)算能夠更好的與規(guī)范的規(guī)定和要求相符合，需要利用根據(jù)計(jì)算出來的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和規(guī)范對(duì)構(gòu)件的要求和限制來進(jìn)行復(fù)核結(jié)構(gòu)試算，對(duì)于復(fù)核結(jié)構(gòu)試算過程中無法達(dá)到規(guī)定的要求的，則需要通過對(duì)構(gòu)件的截面和布置來進(jìn)行調(diào)整確保其能夠達(dá)到規(guī)范的相關(guān)要求。

（三）施工圖設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容。這一階段主要通過圖紙，把設(shè)計(jì)者的意圖和全部設(shè)計(jì)結(jié)果表達(dá)出來，作為施工制作的依據(jù)，它是設(shè)計(jì)和施工工作的橋梁。這一階段主要包括：設(shè)計(jì)總說明，總平面布置及說明，各專業(yè)全項(xiàng)目的說明及室外管線圖，工程總概算；各建筑物、構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)文件；建筑、結(jié)構(gòu)、水暖、電氣、衛(wèi)生、熱機(jī)等專業(yè)圖紙及說明，以及公用設(shè)施、工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備安裝，非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制造詳圖、單項(xiàng)工程預(yù)算等。

三、在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

（一）在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地基建造不夠注重。目前在大多的建筑圖中，是按照建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行施工，對(duì)于地質(zhì)勘查方面并沒有太多的信息和數(shù)據(jù)，因此，在建筑施工中，就沒有對(duì)地基的建設(shè)給予過多的關(guān)注。這樣在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒有對(duì)地基的建設(shè)重視，很可能就會(huì)導(dǎo)致建筑的安全性和扎實(shí)性出現(xiàn)問題。為了讓建筑更加穩(wěn)固，就要對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行勘察同時(shí)查看相關(guān)的地質(zhì)信息，考慮到各方面的因素來進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在建筑施工中，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)根據(jù)自己的想法和經(jīng)驗(yàn)來建造砂墊層，這樣建筑物的承受力就會(huì)大大折扣，從而可能成為未來建筑安全性的潛在隱患。

（二）混凝土的樓板容易出現(xiàn)裂縫。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，比較常見的一類問題就是混凝土樓板會(huì)出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象?，F(xiàn)在一般都是用混凝土直接進(jìn)行建造樓板，對(duì)于樓板受力的分析僅僅局限于對(duì)樓板平面受力的考慮，這種考慮是日后樓板的裂縫的直接原因。因此，對(duì)樓板的受力分析時(shí)，必須考慮到對(duì)三維空間上的受力和協(xié)調(diào)，這樣才能保證樓板的均勻受力。

對(duì)樓板的鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般只是考慮到采用單向板來進(jìn)行計(jì)算，用分離式負(fù)彎矩鋼筋來作為支撐，這樣計(jì)算設(shè)計(jì)出的樓板實(shí)際受力和計(jì)算相差比較多，所以會(huì)導(dǎo)致混凝土鑄造的樓板在日后因?yàn)槭芰^重而導(dǎo)致了裂縫。

（三）對(duì)梁高的選擇可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。在陽臺(tái)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于梁的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。設(shè)計(jì)人員一般為了簡(jiǎn)化計(jì)算和設(shè)計(jì)中的繁瑣過程，就將連續(xù)梁的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為單梁來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣會(huì)使梁的數(shù)量較少，不堪重負(fù)，從而埋下安全隱患。在梁高的選擇上，設(shè)計(jì)人員可能只是考慮到梁的強(qiáng)充和傾覆，從而對(duì)梁手撓度的設(shè)計(jì)沒有考慮周全，就會(huì)導(dǎo)致梁高過小。如果梁高選擇小了，這樣的失誤就會(huì)導(dǎo)致梁截面的受力過多，時(shí)間長(zhǎng)了以后就會(huì)使得挑梁發(fā)生變形，致使梁板出現(xiàn)斷裂或者裂縫。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的因素

（一）注重鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、選擇合適的鋼材

在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，鋼材的選擇非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能標(biāo)準(zhǔn)，所以鋼材要具有較好的延伸性，在抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度方面符合標(biāo)準(zhǔn)。為了保證焊接的質(zhì)量，要符合含碳量指標(biāo)。如果在地震區(qū)的鋼結(jié)構(gòu)建筑，還要充分考慮抗震性的需求，要對(duì)鋼材進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)，保證具有良好的韌性。

為保證鋼材的各項(xiàng)性能都符合標(biāo)準(zhǔn)，一定要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)合格后準(zhǔn)予使用。對(duì)于有其他性能需求的，要按照建筑的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)操作，確保鋼材的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2、樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在樓面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，比較常見的問題是裂縫，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)將直接影響樓面的施工質(zhì)量。在樓面設(shè)計(jì)中，應(yīng)該根據(jù)施工材料的不同設(shè)計(jì)不同的方案，因?yàn)椴牧系男再|(zhì)不同，伸縮縫的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度也不相同。所以在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，對(duì)于樓面的設(shè)計(jì)可以使用現(xiàn)澆混凝土的方法，伸縮縫的長(zhǎng)度可以按照混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)留，以避免施工中樓面出現(xiàn)裂縫。

3、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算

在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員通常將網(wǎng)架與下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分開計(jì)算。在計(jì)算過程中，假定網(wǎng)架支座的剛度是無限大的，且各支座剛度相等，將支座反力與下部結(jié)構(gòu)相加即可得出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)值。下部結(jié)構(gòu)可能為梁，也可能是其他的形式，其剛度差異很大。因此，在這種假設(shè)下計(jì)算出來的網(wǎng)架、支座力與實(shí)際需要的剛度是不同的，將網(wǎng)架與下部分開計(jì)算并不合理。

（二）注重地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基是整個(gè)建筑的基礎(chǔ)，地基的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平直接影響到上層建筑的質(zhì)量。因?yàn)榈鼗幕A(chǔ)不僅要承受來自上層建筑的荷載，同時(shí)還會(huì)受到地下各種應(yīng)力的影響?；A(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的因素較多，在設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、水文狀況、荷載的分布情況、周圍建筑的基礎(chǔ)、抗震等級(jí)等各項(xiàng)要素進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析，然后根據(jù)建筑的整體需求，設(shè)計(jì)出高水平的結(jié)構(gòu)方案。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不僅要具有較高的技術(shù)性，同時(shí)還要滿足經(jīng)濟(jì)性條件，才能夠確保整個(gè)建筑的綜合性能和質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，條形基礎(chǔ)較為常見；對(duì)于多層框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)而言，因?yàn)槿菀装l(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，所以常采用十字交叉條形基礎(chǔ)，如果還無法滿足標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇使用筏板基礎(chǔ)；在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，在防水要求較高的情況下，可以選擇箱型基礎(chǔ)或者筏板基礎(chǔ)，如果防水要求較低，則選用獨(dú)立樁基或者交叉條形基礎(chǔ)?；A(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式主要取決于地基的荷載力、防水要求等因素，有針對(duì)性的選擇基礎(chǔ)類型。

2、樁基深度

在樁基深度設(shè)計(jì)方面，應(yīng)選擇硬巖石為樁端的持力層。在樁端進(jìn)入到持力層時(shí)，應(yīng)對(duì)其深度進(jìn)行控制：以樁徑（d）為標(biāo)準(zhǔn)，如果是粘性土，應(yīng)大于2d；如果是強(qiáng)風(fēng)化軟質(zhì)巖或砂土，應(yīng)大于1.5d；如果是強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖和碎石土，應(yīng)大于1d，且應(yīng)大于0.5m。在樁基進(jìn)入到持力層時(shí)，樁斷面進(jìn)入到巖層的深度應(yīng)大于0.5m，如果持力層為未風(fēng)化的硬質(zhì)巖或灰?guī)r時(shí)，可適當(dāng)減少其嵌巖深度，但也應(yīng)在0.2m以上。

3、后澆帶設(shè)計(jì)

在地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了防止混凝土出現(xiàn)變形，經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)后澆帶的施工方式，防止因?yàn)椴痪鶆虺两刀鴮?dǎo)致的裂縫。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)結(jié)構(gòu)以及混凝土的性質(zhì)，合理的設(shè)計(jì)后澆帶的寬度。

從地基的基礎(chǔ)層開始直至房屋頂板，都需要在相同的位置設(shè)置后澆帶，其中混凝土的等級(jí)要比兩側(cè)混凝土高。在后澆帶施工之后應(yīng)該做好支撐，在后澆帶完全封閉且混凝土的強(qiáng)度合格后再拆除支撐。

在地基施工期間，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)應(yīng)力的集中效果下降，在受到溫度變化的影響下會(huì)影響混凝土出現(xiàn)收縮裂縫，所以會(huì)設(shè)計(jì)后澆帶。在有些地基工程中是不允許設(shè)置后澆帶的，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)后澆帶的斷面形式有明確的標(biāo)注，在地下水位較高的情況下，基礎(chǔ)后澆帶的下方應(yīng)該設(shè)置一層防水板。

（三）加大對(duì)結(jié)構(gòu)延性的關(guān)注度

在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其中一個(gè)重要的組成因素就是結(jié)構(gòu)的延性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，導(dǎo)致了環(huán)境的破壞，一些自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。其中比較常發(fā)生在我國(guó)的一種自然災(zāi)害就是地震，一旦發(fā)生地震，人們的生命財(cái)產(chǎn)都會(huì)受到威脅。

因此，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮到加強(qiáng)抗震的功能，那么對(duì)人身安全也是一種保護(hù)。對(duì)于比較高的建筑，其在發(fā)生地震時(shí)，建筑的結(jié)構(gòu)非常容易發(fā)生變形，那么如果在之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很好的考慮到建筑的延性，那么就能減少建筑的倒塌。

在地震的級(jí)數(shù)比較大時(shí)，如果建筑物的延性設(shè)計(jì)比較高，那么可以給人們爭(zhēng)取更多的時(shí)間逃離建筑內(nèi)部。在現(xiàn)在建筑中，主要是由混凝土建構(gòu)而成，一般是非彈性的狀態(tài)，而延性又有很好的伸縮性，這樣即使發(fā)生地震，延性也能吸收震動(dòng)的能量，從而保證了建筑的安全。因此，必須加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的延性，這樣才能使建筑更有伸縮性。

（四）重視水平和側(cè)移方面的設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑的水平的承載力的設(shè)計(jì)和側(cè)移的設(shè)計(jì)，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽視的一部分。

在現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般建筑要重視垂直方向的軸向承受力，而在高層建筑中會(huì)更加重視水平承載力。因此，在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是對(duì)高層建筑的建造，，一定注重對(duì)其水平的承載力進(jìn)行精密的計(jì)算。同時(shí)因?yàn)楦叨鹊年P(guān)系也影響到側(cè)移的大小，因此對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑的穩(wěn)固性。隨著建筑高度的不斷的增加，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗側(cè)移的能力，即使發(fā)生側(cè)移，也能在可控范圍內(nèi)。因此，必須注重對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的水平和側(cè)移的承受力，才能保證建筑的安全性。

結(jié)束語

總之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種類型的建筑不斷出現(xiàn)，但是其建筑也可能會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，這時(shí)就必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的因素和問題給予關(guān)注。在整個(gè)建筑工程中，最重要的前提條件是建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只有基礎(chǔ)打好了，建筑施工才能安全有效的進(jìn)行。對(duì)于，施工人員而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑時(shí)所必須遵循的宗旨。因此，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的注意因素進(jìn)行介紹，希望可以促進(jìn)建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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