建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其發(fā)展趨勢(shì)分析

摘 要：建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，使得建筑物的高度在不斷的增加著。因此現(xiàn)代建筑中，高層建筑成為了更為普遍的建筑形式。然而對(duì)于高層建筑而言，如何將建筑結(jié)構(gòu)與環(huán)境效益以及經(jīng)濟(jì)效益結(jié)合起來(lái)，成為了建筑設(shè)計(jì)師需要首要考慮的問(wèn)題。此外還要考慮到建筑結(jié)構(gòu)的藝術(shù)性，因此建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅與建筑的實(shí)用性功能相關(guān)，還與許多其他因素相關(guān)。文章從介紹建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀入手，進(jìn)而分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的新理論以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；發(fā)展趨勢(shì)

1 概述

隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于建筑的要求不僅僅在建筑的功能性上，同時(shí)也體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的藝術(shù)性上。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也因此得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。作為城市發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師們通過(guò)現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)尋找更為合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是隨著建筑高度的不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度也大大增加。建筑技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題都對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的影響。文章通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及發(fā)展趨勢(shì)的分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門(mén)提供參考與幫助。

2 高層建筑的發(fā)展以及對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響

在高層建筑中，建筑結(jié)構(gòu)的體型較為復(fù)雜，內(nèi)部的空間具有多變性，在建筑中的平面與立面也十分不規(guī)則。在高層建筑的結(jié)構(gòu)中主要包括的形式有加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)、平面的不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及帶轉(zhuǎn)換層等。而隨著高層建筑結(jié)構(gòu)理論以及結(jié)構(gòu)體系的不斷發(fā)展與不斷創(chuàng)新，建筑材料的不斷更新以及不斷提高的建筑技術(shù)，使得建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到了不斷的發(fā)展。而建筑業(yè)的不斷發(fā)展，也對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)。如在高層建筑中，為了能夠滿足建筑形體的需求，建筑結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)難度也大大增加。為了能夠滿足建筑的抗震設(shè)計(jì)，需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的地震破壞相關(guān)機(jī)理來(lái)采取相關(guān)的措施。同時(shí)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)需要考慮到建筑工程的造價(jià)問(wèn)題，因此，還需要運(yùn)用新型技術(shù)降低建筑工程的造價(jià)。在建筑的設(shè)計(jì)以及運(yùn)營(yíng)當(dāng)中還要將建筑的性能設(shè)計(jì)盡可能的體現(xiàn)出來(lái)。隨a著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，在建筑中鋼結(jié)構(gòu)成為了更加普遍的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，尤其在高層建筑中。經(jīng)過(guò)建筑設(shè)計(jì)師的分析能夠看出，鋼混結(jié)構(gòu)要比混凝土結(jié)構(gòu)和全鋼結(jié)構(gòu)更加適合建筑工程的應(yīng)用與設(shè)計(jì)。因此，在選擇建筑結(jié)構(gòu)時(shí)首先考慮的是鋼混結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題以及處理措施

在建筑建設(shè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)于建筑的功能應(yīng)用以及質(zhì)量有著重要的影響。因此，在建筑的建設(shè)過(guò)程中需要對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著足夠的重視。而在建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中常常存在著一些問(wèn)題，需要建筑設(shè)計(jì)師們進(jìn)行處理和解決。

3.1 回填土的質(zhì)量問(wèn)題

回填土是建筑施工過(guò)程中常常會(huì)涉及到的步驟。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也要考慮到回填土質(zhì)量的影響。尤其對(duì)于高層建筑而言，回填土的質(zhì)量對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的安全以及穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先進(jìn)行開(kāi)挖基槽，而后進(jìn)行回填土這一步驟?；靥钔敛襟E出現(xiàn)問(wèn)題主要有兩個(gè)方面。一方面，在灰土的攪拌方面，由于攪拌不夠均勻會(huì)導(dǎo)致占用場(chǎng)地較大，增大攪拌的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在攪拌的過(guò)程中也會(huì)污染環(huán)境。另一方面，夯實(shí)灰土的工作也是具有相當(dāng)?shù)碾y度，由于灰土夯實(shí)有時(shí)會(huì)與地下結(jié)構(gòu)相鄰，因此，常常會(huì)導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)的破壞。如果不能保證回填土的質(zhì)量，那么建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生水平位移，大大降低了建筑的穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響著建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與安全。另外回填土的質(zhì)量問(wèn)題還會(huì)導(dǎo)致地坪開(kāi)裂以及下沉等現(xiàn)象。為了減少回填土質(zhì)量問(wèn)題帶給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不良影響，建筑設(shè)計(jì)工程師需要加強(qiáng)對(duì)于回填土質(zhì)量的重視，提高建筑施工的質(zhì)量，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性與穩(wěn)定性。而壓密注漿方法是常用的解決方案。該種方式是通過(guò)在回填土上進(jìn)行壓實(shí)的加密處理，減少回填土中空隙對(duì)于地面下沉的影響。

3.2 地梁?jiǎn)栴}

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地梁?jiǎn)栴}是非常重要的一個(gè)問(wèn)題。它是建筑中非常關(guān)鍵的一部分，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)有著至關(guān)重要的影響。因此需要對(duì)建筑工程中的地梁?jiǎn)栴}進(jìn)行科學(xué)而謹(jǐn)慎的處理。在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，地梁是與地基相連接的，起到了將建筑結(jié)構(gòu)與建筑地基相連的作用。能夠一定程度的將地基產(chǎn)生的不均勻沉降進(jìn)行調(diào)整。如果地基埋深較深時(shí)，地梁還能夠降低框架柱的高度，影響框架柱的內(nèi)力分析。地梁是支撐建筑中底層墻體的受力構(gòu)件，它不會(huì)受到介質(zhì)的約束，將建筑結(jié)構(gòu)中的負(fù)載傳遞給地基或是框架柱。但是由于土反力比較復(fù)雜，因此，土反力以及梁側(cè)的土摩擦阻力就難以準(zhǔn)確確定。為了能夠減少地梁給建筑結(jié)構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題，通常采用兩種方式進(jìn)行解決。一種是在計(jì)算時(shí)將地梁當(dāng)做是框架梁進(jìn)行計(jì)算，不考慮地基土給地梁帶來(lái)的影響，將荷載全部傳遞給框架柱。這種方法雖然能夠很好的解決該問(wèn)題，但是在實(shí)際的計(jì)算上卻很難得到實(shí)現(xiàn)。另一種方法是將地梁當(dāng)做簡(jiǎn)支梁，不將其算入到框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算當(dāng)中去，地梁上具有的剪力傳遞到框架柱上去，不考慮地梁的彎矩帶來(lái)的影響，這個(gè)方法較為合理，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究的發(fā)展趨勢(shì)

在建筑不斷發(fā)展的過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)在于新型結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展。因此，建筑的結(jié)構(gòu)體系也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展與創(chuàng)新。因此，大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)分析的新方法和新理論對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言是非常重要的。

4.2 理論研究越來(lái)越多

隨著建筑結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展與更新，建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展中理論研究也是非常重要的。而且理論研究會(huì)隨著建筑的發(fā)展而不斷的增多。而由于建筑結(jié)構(gòu)逐漸的復(fù)雜，理論研究的難度也在不斷的增加。建筑結(jié)構(gòu)的理論研究是為了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，并且將結(jié)構(gòu)的不確定性以及材料的不確定性等多方面影響因素考慮其中，盡可能客觀的分析建筑結(jié)構(gòu)，從而為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。而在建筑結(jié)構(gòu)理論當(dāng)中，還缺乏精細(xì)化的分析方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行盡可能詳細(xì)的分析。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的理論當(dāng)中，最為重要的前提就是發(fā)展以及研究精細(xì)化的分析方法對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。而這種分析方法的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)、荷載的不確定性以及結(jié)構(gòu)的非線性等。因此，為了建筑結(jié)構(gòu)理論的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急便是對(duì)結(jié)構(gòu)、荷載的不確定性等基礎(chǔ)的分析。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨向于結(jié)構(gòu)優(yōu)化

隨著建筑的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)也逐漸變得復(fù)雜。另外建筑還會(huì)受到地震等地質(zhì)災(zāi)害的影響，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方面存在有諸多困難。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程中，涉及到的變量較多，受到的限制也非常多，復(fù)雜的隱式函數(shù)使得在進(jìn)行分析計(jì)算的時(shí)候工作量大大增加。即使是計(jì)算機(jī)也很難完成。而進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是基于建筑發(fā)展的前提之下發(fā)展的一種新型設(shè)計(jì)方式。它不僅僅是將鋼筋混凝土的數(shù)量減少一部分，而是將建筑中的構(gòu)件剛度比例進(jìn)行調(diào)整，對(duì)各個(gè)構(gòu)件之間的受力特點(diǎn)進(jìn)行分析以及利用，盡可能的將各個(gè)構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行充分的發(fā)揮，從而使建筑的結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的大致步驟為：首先，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的最初設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體分析，從而獲得結(jié)構(gòu)內(nèi)力的相關(guān)分布。而后將建筑整體結(jié)構(gòu)分解為各個(gè)子結(jié)構(gòu)或者是多個(gè)構(gòu)件組建而成。對(duì)于其中的子結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果對(duì)于建筑中的各個(gè)變量進(jìn)行修改，從而得到新設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

在建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。想要保證建筑質(zhì)量首先就要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。建筑設(shè)計(jì)師需要重視結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑的重要性。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并且盡可能根據(jù)建筑行業(yè)的進(jìn)步盡可能提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)朝著結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：朱建華，身份證號(hào)：362202197311065151。