怎樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要：我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長，使我國建筑業(yè)快速、持續(xù)的發(fā)展。然而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為全面的、系統(tǒng)的工作，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中存在著多種的問題，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要全面的理論基礎(chǔ)，還需要打破建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師的創(chuàng)新能力。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、內(nèi)容和方法等提出了一些觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑; 結(jié)構(gòu); 設(shè)計(jì)

隨著我國建筑規(guī)模和建筑速度的發(fā)展， 當(dāng)今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向正在朝適用、安全、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展，同時(shí)又需要美觀。這幾個(gè)方面各有所重，既相互獨(dú)立又存在著不少聯(lián)系，當(dāng)然，最好的建筑結(jié)構(gòu)是這幾方面的綜合體。為有效的提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果，兼顧建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的、過程和結(jié)果的最大一致性，改善設(shè)計(jì)理念、明確設(shè)計(jì)原則和內(nèi)容變得很有必要。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則

1.1 圈出節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則。在結(jié)構(gòu)體系中，所謂節(jié)點(diǎn)，是指各構(gòu)件交接之處．或連接異常的地方。不同類型的構(gòu)件相連接，同一構(gòu)件截面改變之處，都會形成需要在設(shè)計(jì)圖中表示清楚的節(jié)點(diǎn)。廣義上，諸如結(jié)構(gòu)錯(cuò)層，體型改變，設(shè)置轉(zhuǎn)換層是大型節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)無處不在，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體系乃是錯(cuò)綜變化的統(tǒng)一。當(dāng)強(qiáng)大的荷載突然襲來之時(shí)，對于單一的構(gòu)件，力量傳遞合理，因而可以控制。對于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，各節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性難于預(yù)測和控制，即使從理論上保證了每個(gè)組成構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度，但因各個(gè)節(jié)點(diǎn)的力量傳遞往往不很順暢而出現(xiàn)應(yīng)力集中而無法傳遞甚至中斷，破壞由此而發(fā)生。歷次災(zāi)害表明，從設(shè)計(jì)不合理的節(jié)點(diǎn)開始破壞的建筑占了相當(dāng)大的比例。

1.2 剛?cè)嵯酀?jì)設(shè)計(jì)原則。合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?jì)的。結(jié)構(gòu)剛度過大則適應(yīng)變形能力差，強(qiáng)大的破壞力瞬間襲來時(shí)，需要承受的荷載很大，容易造成局部受損至最后全部毀壞；而剛度過柔的結(jié)構(gòu)雖然可以很好的釋壓、傳遞外力，但容易造成變形過大而無法運(yùn)用甚至全體傾覆。結(jié)構(gòu)是剛多一點(diǎn)好，還是柔多一點(diǎn)好? 到什么程度才算合適呢？這些問題需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師認(rèn)真的揣摩與衡量。

1.3 多層設(shè)防設(shè)計(jì)原則。安全的結(jié)構(gòu)體系是多層設(shè)防的，在實(shí)際應(yīng)用的建筑結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)都為超靜定結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)?shù)卣鸷惋L(fēng)害的來臨，所有抵抗外力的結(jié)構(gòu)都在協(xié)同工作，如果這個(gè)時(shí)候，局部構(gòu)件設(shè)計(jì)或者施工有所缺憾，出現(xiàn)了微小的瑕疵，一旦由于裂縫等問題而影響了局部構(gòu)件承受荷載的能力，而使局部構(gòu)件產(chǎn)生破壞的時(shí)候，靜定結(jié)構(gòu)體系帶來的后果是不堪設(shè)想。這幾年國家把這方面的抗震規(guī)范補(bǔ)充的更加細(xì)致，超靜定結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用，尤其是在砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間處表現(xiàn)更為突出。這時(shí)候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個(gè)單一的構(gòu)件上，是相當(dāng)危險(xiǎn)的。超靜定結(jié)構(gòu)體系，僅僅理解為縱抗震墻或者框架柱設(shè)置為縱貫三道，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。當(dāng)我們設(shè)計(jì)到較為復(fù)雜的高層建筑，也要考慮到局部破壞對整體跨塌的影響。理解和活用超靜定結(jié)構(gòu)體系安全設(shè)置就是體現(xiàn)了多層設(shè)置防線的設(shè)計(jì)思路。

1.4 “以人為本”設(shè)計(jì)原則。建筑最終是服務(wù)于人類的，創(chuàng)造出使人生理、心理、現(xiàn)實(shí)、未來的需求都能得以滿足且具有健康特質(zhì)的建筑是設(shè)計(jì)師的一個(gè)原則。近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對自身的居住空間的需求也在不斷的提升。

1.5 綠色環(huán)保設(shè)計(jì)原則。未來的世紀(jì)是一個(gè)注重生態(tài)，環(huán)保，追求人與自然科學(xué)整體協(xié)調(diào)發(fā)展的社會。近年來由于我國的大中城市存在林木普遍稀少，樓房與人口日益密集以及工業(yè)與交通集聚擴(kuò)充而引發(fā)了大氣污染，水污染和躁聲污染等一系列的城市環(huán)境問題，而且不少城市由于周邊林草植被遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致水土流失，水源枯竭，風(fēng)沙危害等惡化的生態(tài)環(huán)境，影響城市整體協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序建筑物的設(shè)計(jì)包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)、暖氣通風(fēng)設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)等。每一部分的設(shè)計(jì)都應(yīng)圍繞設(shè)計(jì)的四個(gè)基本要求:即功能要求、美觀要求、經(jīng)濟(jì)要求和環(huán)保要求。建筑結(jié)構(gòu)是一個(gè)建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑物設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，主要包括以下四個(gè)過程依次是：方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件設(shè)計(jì)和繪施工圖。 (2)建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，為保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)中，必須遵循以下要求。1)計(jì)算內(nèi)容：結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算和正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算，如直接承受動力荷載的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算；2)結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時(shí)發(fā)生時(shí)，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后，考慮其可能的最不利組合；3)抗震設(shè)計(jì)：我國的抗震設(shè)防烈度為6至9度，建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對應(yīng)不同的抗震等級，有不同的計(jì)算和構(gòu)造要求。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題

3.1 選用恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖。 計(jì)算簡圖是進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的基礎(chǔ)，如果計(jì)算簡圖選用不當(dāng)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生，因此選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件，設(shè)計(jì)師要從實(shí)際出發(fā)選擇合理的計(jì)算簡圖，并且計(jì)算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。

3.2 概念設(shè)計(jì)必須經(jīng)濟(jì)合理。 概念設(shè)計(jì)的目的是力求設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)、合理、適用，事實(shí)上也可說是設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)設(shè)計(jì)理論。因此，概念設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，即要選擇一個(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)該明確總體布置、抗震細(xì)部、應(yīng)受力等方面，同一結(jié)構(gòu)不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，力求平面和豎向規(guī)則。

3.3 正確分析計(jì)算結(jié)果。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于軟件種類的繁多，而且不同的軟件也是存在著很大的差異性，這樣就會往往導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不相同。因此，設(shè)計(jì)師要對程序的適用范圍、技術(shù)條件等全面了解。由于軟件本身有缺陷均會導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，因此，設(shè)計(jì)師要充分認(rèn)識到計(jì)算參數(shù)的重要性，要憑著自己過硬的專業(yè)知識、豐富的經(jīng)驗(yàn)，在拿到電算結(jié)果時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析，要正確地輸入合理的計(jì)算參數(shù)，慎重校核，做出合理判斷。 綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)的，全面的工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程的重要組成部分，是建筑安全應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此，設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其他專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。并且要善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，只有這樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，促進(jìn)建筑工程質(zhì)量的不斷提高。