建筑設計中結構設計的表達與應用

劉寧寧

北京城聯(lián)建筑裝飾工程有限公司 北京 100043

伴隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的高層住宅建筑得到了建設。但就目前來看，高層住宅建筑結構設計容易出現(xiàn)問題，導致建筑結構安全受到了較大危險。一旦發(fā)生事故，則將引起人員傷亡，使得建筑結構設計引發(fā)了社會廣泛關注。因此，還應加強高層住宅建筑結構設計重點事項分析，以便使建筑結構得到科學設計。

1 建筑設計與結構設計的矛盾與統(tǒng)一

1.1 建構歷史的發(fā)展回溯

在人類構筑居所、營造城池的歷史長河中，建筑的本體結構與建筑所表達的文化性是脫離還是共生，一直是個活躍的命題，推動著建筑技術的發(fā)展。從最早的古希臘神廟或是中國古典建筑中的梁柱結構，到古羅馬時期因空間需求擴大而催生的拱券、穹頂、帆拱等結構形式，再到歐洲中世紀哥特建筑拱肋、飛扶壁等結合理性與神性的表達，繼而到文藝復興時期恢弘的穹頂?shù)冉ㄖ孥E，無不體現(xiàn)了古代的匠人與智者們在時代的推進中對于功能、精神需求與結構體系的相互磨合與促進。隨著18-19世紀科學技術的發(fā)展人們進入工業(yè)革命時代，鑄鐵、鋼筋混凝土、新型復合材料等方面的突破性發(fā)展將結構設計與建造技術帶入了新的世界，無論是建造速度、經(jīng)濟效益等方面都有顯著提升。隨之而來的現(xiàn)代框架結構、桁架、網(wǎng)架、薄殼等結構體系以及工業(yè)化的生產(chǎn)方式被廣泛運用于大量建筑，產(chǎn)生了功能各異、千姿百態(tài)的現(xiàn)代建筑[1]。

1.2 建筑結構設計安全意識較弱

建筑結構作為建筑體整體安全性和穩(wěn)定性的保障，建筑結構設計工作的科學性和穩(wěn)定性直接關系到了整個建筑體的使用安全，這也是人們關注建筑工程質量的重點內容。在建筑工程項目的開展過程中，建筑結構的穩(wěn)定性影響因素相對比較復雜，其中包含了建筑體的基礎穩(wěn)定性、建筑結構的使用耐久性以及建筑最大承載力等。針對我國建筑工程安全管理規(guī)范來進行分析，其中很多建筑結構設計工作仍然存在諸多漏洞和缺陷問題，造成了建筑體在實際的使用過程中存在各種不安全性問題。比如，建筑墻體出現(xiàn)開裂以及滲水和漏水等這些問題，很多都是因為建筑結構設計工作存在問題所造成。

2 側重于結構表達的設計方法與應用

2.1 保證結構的整體與協(xié)調

現(xiàn)代建筑結構設計過程中，合理性、科學性、協(xié)調性與完整性是密不可分的。設計師在對于建筑結構設計過程中要明確建筑的類型，根據(jù)建筑類型，設計合理有效的建筑圖紙，并保證圖紙內容的協(xié)調與完整，這樣才能保證房屋建筑的實用性與耐用性，實現(xiàn)房屋建設與生態(tài)環(huán)境發(fā)展的協(xié)調性。因此，在建筑設計開展之前，要對房屋建筑結構的每個組成部分進行科學合理的總結與分析，提出對建筑結構工程設計存在問題的快速、積極的有效應對，從而提升建筑結構工程設計整體的合理性與質量。同時，也要保證建筑結構設計的協(xié)調性與整體性，充分發(fā)揮房屋建筑工程的各項功能，滿足社會、人民對于房屋建筑的要求與現(xiàn)代建筑發(fā)展的實際情況，為居住著提供更為舒適安全的服務。

2.2 強化建筑基礎設計

建筑基礎結構設計是建筑結構設計的重點，也是影響建筑結構安全穩(wěn)定性的基礎。為此，在建筑結構基礎設計時首先要考慮的是如何避免建筑基礎發(fā)生不均勻性沉降，并控制地基變形。對于高層建筑，在進行地下室、地下車庫設計時要求將地下室基礎底板適當延伸來提高建筑整體連接性。由于建筑地理地質條件的不同，建筑結構形式多樣，基礎結構也有樁基礎、箱形基礎、筏形基礎等，如果使用的是樁基礎，則須將上部結構荷載直接傳輸?shù)较虏砍至?，并采用預制鋼筋混凝土樁。若使用箱形基礎，利用整體剛度較好的優(yōu)勢使上部結構荷載力均勻傳輸?shù)浇ㄖA結構，能有效控制不均勻沉降問題的出現(xiàn)，且能使基礎結構和周圍土體協(xié)調融合，有利于提高建筑整體抗震抗壓能力。對于筏形基礎，適用于上部結構荷載較大但地基承載力較差的建筑結構設計中，利用該基礎整體性好和剛度大的優(yōu)勢，來分散上部結構荷載，能對基礎的不均勻沉降進行有效調節(jié)[2]。

2.3 優(yōu)化建筑結構整體設計合理性

要想進一步提升建筑整體結構質量，在實際的建筑結構設計工作中，一定要遵循這一原則，以結構整體為主。首先，應結合建筑施工現(xiàn)場環(huán)境，做好實地勘察工作，并在建筑施工環(huán)境勘察結束后，選擇適合的建筑設計方案。在確定基本設計方案后，從高層建筑結構設計理論出發(fā)，對建筑結構設計可行性進行分析，其次，應積極引入先進技術，例如BIM技術，將BIM技術與高層建筑結構設計工作相互結合，并將設計方案中多項數(shù)據(jù)進行輸入，以更為直觀方式，對建筑結構設計方案進行優(yōu)化，從而選擇最為合理結構設計方案。最后，可以借助BIM模擬與計算能力，對高層建筑每一層結構進行更為精準計算，從而為建筑設計工作提供精準數(shù)據(jù)支持，解決高層建筑設計或是施工不當導致的超高問題，只有遵循規(guī)范要求，才能確保高層建筑結構更為合理。

3 結語

綜上所述，隨著建筑事業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑結構設計已經(jīng)無法滿足建筑業(yè)發(fā)展的需要。為滿足市場需求，進一步提高建筑結構設計質量，保證建筑結構的安全穩(wěn)定，設計人員必須提高自己的設計能力，采用合理的設計手段進行建筑結構設計；制定科學合理的設計方案不僅能有助于提升建筑整體結構的質量，而且還能達到節(jié)能環(huán)保的目標，為企業(yè)解決建筑成本，為社會節(jié)約能源[3]。