關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些問題

劉英杰

[摘要]一個好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，在建筑和結(jié)構(gòu)上的有機(jī)結(jié)合是不可缺少的。本文從如何提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量出發(fā)，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的穩(wěn)定性問題、程序計算與實際的偏差問題、建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計問題和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與安全事故問題做了簡要的介紹，并分析出了產(chǎn)生問題的原因，對于研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題有一定的參考價值。

[關(guān)鍵詞]建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；穩(wěn)定性

引言

對于建筑來說，建筑的結(jié)構(gòu)就是建筑的基體，只有基體做好建筑才能穩(wěn)定有型，供人入住使用。隨著現(xiàn)代化的到來，人們?nèi)粘Ｉ畹母纳?，人們審美觀的逐漸加強(qiáng)，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅包括結(jié)構(gòu)的力學(xué)穩(wěn)定，更包括結(jié)構(gòu)的造型與美觀，因此所設(shè)計的建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能也越來越多，要求也越來越高。可見，多了解建筑結(jié)構(gòu)知識，解決工程設(shè)計中的實際問題是非常有必要考慮的。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計類型和特點分析

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計最開始出現(xiàn)的是比較簡單的框架結(jié)構(gòu)，隨后又出現(xiàn)了鋼筋混凝土構(gòu)造的剪力墻結(jié)構(gòu)，由框架部分與剪力墻部分共同作用的框剪結(jié)構(gòu)，由筒體體系構(gòu)成的筒體結(jié)構(gòu)以及不同結(jié)構(gòu)相結(jié)合而形成的組合結(jié)構(gòu)和一些巨型結(jié)構(gòu)（巨型梁結(jié)構(gòu)、巨型柱結(jié)構(gòu)等等）。

這些結(jié)構(gòu)各有受力特點，適用于高度不同的結(jié)構(gòu)體系，不同建筑結(jié)構(gòu)的選擇也影響著后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式與工程施工、工程造價、建筑設(shè)備安裝等諸多因素密切相關(guān)，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該注意設(shè)計特點和設(shè)計要點。第一，高層建筑相對低層建筑整體上會導(dǎo)致受力增加，相對于豎直荷載，水平荷載地位提高，成為決定性因素，必須考慮基于水平荷載的建筑荷載能力，水平荷載主要包括地震和風(fēng)荷載，高層建筑應(yīng)該有更加優(yōu)秀的抗震能力。第二，高層建筑的側(cè)移是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素，也是重要的控制指標(biāo)。第三，高層建筑的柱中容易產(chǎn)生豎向變形，這會造成連續(xù)梁的長度變化和預(yù)制構(gòu)件的下料長度變化，忽略軸向變形是潛在的危險因素。第四，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意有較大的結(jié)構(gòu)延性，作為一種預(yù)防措施保證整體結(jié)構(gòu)在高荷載作用產(chǎn)生巨大變形下不至于倒塌。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的穩(wěn)定性問題

建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中首要考慮到的問題就是建筑的穩(wěn)定性，這對建筑的使用壽命以及住戶的人身安全是非常重要的。例如，現(xiàn)今大多城市都采取提高建筑高度增加建筑樓層數(shù)，來提高土地可利用率緩解人口稠密住房緊張的問題，但是高層建筑必須考慮的一個問題就是建筑的穩(wěn)定性，以防止在地震或者臺風(fēng)等環(huán)境下建筑發(fā)生坍塌破裂傾斜的事故，用的最多的一個描述的詞就是建筑的抗震能力。對于高層建筑，一般有幾點需要注意來提高其穩(wěn)定性，第一點是注意建筑根基的埋入深度，如果埋入深度不夠，在地震發(fā)生時房屋很容易振動甚至倒斜，因此埋入深度一定要夠深，從基座就能穩(wěn)定上層建筑。第二點是可以考慮增加低樓層的寬度，通過這種方式來提高上層樓房的穩(wěn)定性，不過建筑的高度不能過高，如果超過標(biāo)準(zhǔn)要求此方法就不適用了。除此之外，建筑高度如果已經(jīng)較高了，建筑的根基最好是不要再用傳統(tǒng)的天然的地基，而應(yīng)該采用樁基，因為樁基的抓地性更好，更能夠牢牢的產(chǎn)生抓附力，埋入深度能更深，相應(yīng)地，基礎(chǔ)鋼筋深度承臺的錨固長度也必須按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求，以滿足建筑抗傾覆穩(wěn)定性的要求。

3、程序計算與實際的偏差問題

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中經(jīng)常會用到一些相關(guān)軟件或者程序來進(jìn)行模擬以及計算，以推斷設(shè)計方案是否可行，特別是在對建筑結(jié)構(gòu)基本布置或者概念缺乏認(rèn)識的時候，例如通過程序利用樓板的變形程度來推算樓層的平面剛度，但是在程序應(yīng)用過程中，即使原理上來說沒問題，實際上卻會有很多因素導(dǎo)致偏差的產(chǎn)生。這一般是因為結(jié)構(gòu)設(shè)計時一些部件可能會采用過余的安全系數(shù)，導(dǎo)致在計算時數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，最后得到的結(jié)果也有所偏差，這就關(guān)系到樓層的實際受力與模擬受力的關(guān)系。就樓板變形度與樓層剛度之間的程序計算誤差問題，解決的方法有：首先可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，選取變形樓板時就選取形變外露的樓板，其次對于建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)都要有一定的準(zhǔn)確性，對于其中的不準(zhǔn)確性所產(chǎn)生的誤差在計算過程中要有所補(bǔ)償，這樣才能通過程序得到正確的計算結(jié)果，符合建筑的實際情況，然后采用平面剛度合格的彈性板來進(jìn)行樓板的安裝。

4、建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計問題

建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計是在力學(xué)的基礎(chǔ)上對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行的設(shè)計，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要部分，是建筑結(jié)構(gòu)每部分受力經(jīng)過精確計算后的結(jié)果。因此，建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計時，一定要注意每個部分包括每根支柱、每根橫梁的強(qiáng)度、剛度以及其間的連接性能，確保支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度足夠高，每個結(jié)構(gòu)之間的連接度完好，如此才能確保建筑的整體性能完好。特別是對于一些防震要求比較高的結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行建筑的構(gòu)造設(shè)計時要盡量保證建筑每個結(jié)構(gòu)的延伸性和彈塑性，對于建筑結(jié)構(gòu)里的比較薄弱或者關(guān)鍵的部位要進(jìn)行特別鞏固加強(qiáng)。至于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計的圖紙，設(shè)計過程中實際采用的措施，除了需要專業(yè)建筑知識以外，還需綜合建筑師在大量實際工程中總結(jié)出來的經(jīng)驗，尤其是在結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計中的對構(gòu)建延性與結(jié)構(gòu)構(gòu)造的分析，以此為基礎(chǔ)來完成建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計。

5、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與安全事故問題

有人將建筑事故的發(fā)生與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計之間聯(lián)系起來，認(rèn)為是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理導(dǎo)致建筑事故的發(fā)生，這種懷疑引起了建筑設(shè)計行業(yè)的關(guān)注以及思索。但是就建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時就會考慮到各種要素，包括建筑承重性、受力分配合理性等，因為結(jié)構(gòu)不合理直接導(dǎo)致建筑安全事故發(fā)生這種說法是沒有依據(jù)的。就我國建筑的安全問題，一是建筑施工時出現(xiàn)的安全事故較多，但這主要是因為施工手段的落后以及保護(hù)意識的欠缺所導(dǎo)致的。二是自然災(zāi)害時建筑的損壞，這是外力超出預(yù)計強(qiáng)度，并且從我國歷年的建筑歷史，也可以看出建筑安全事故的發(fā)生大多是因為施工原因或者天災(zāi)原因，并不是由建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所直接導(dǎo)致的。

6、結(jié)語

綜上可知，隨著物質(zhì)化的發(fā)展，人們對建筑的要求越來越高，對于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求也越來越復(fù)雜。為了滿足人們要求，適應(yīng)時代發(fā)展，建筑師們都必須就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究，摸索新技術(shù)，接受新知識，提高建筑質(zhì)量。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些問題進(jìn)行了探討，主要包括結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用程序時可能會出現(xiàn)的問題，構(gòu)造設(shè)計以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與安全事故之間關(guān)系進(jìn)行了分析，提出了自己觀點，以望對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題探討起到一點作用，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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