論建筑結構設計要點

【摘 要】 改革開放三十年以來，我國建筑市場經歷了黃金時期飛速的發展，各個中小城市的房屋數量越來越多，隨之而來的就是建筑結構的多樣化趨勢。建筑市場上建筑企業的競爭內容就是建筑的質量和效率，除了安全可靠，結構設計也是建筑產品質量的體現，合理的結構設計，不僅能讓用戶得到更高水準的建筑享受，也可以使施工過程中更為方便清晰。因此，結構設計師的使命不僅僅是保證建筑物的基本結構，還要在這個基礎上尋求結構的優化完善，本文針對新的時代環境下對結構設計的更高水準的要求，分析了建筑結構中的設計要點進行了分析。

【關鍵詞】 精益求精 水平力 軸向變形

1 前言

建筑結構設計通常有兩個主要方面，首先是對建筑質量的優化。優秀合理的建筑結構設計可以提高建筑空間的利用效率，取得更為便利的人居享受，另外，通過合理的空間布局可以獲得更好的裝飾裝修效果。其次，合理的結構設計會減少施工過程中的麻煩。在項目施工過程中，除了施工企業的管理問題，施工圖紙上的不合理設計也很容易給施工過程帶來麻煩。施工時發現問題，設計方和施工方要進行會審，其中的很多錯誤還需要施工方對之前完成的工程進度重新返工，大大拖延了施工進度，影響了施工效率。結構設計師在進行結構設計的過程中要一是要充分考慮到結構的實際使用情況，找到更為便捷的設計方式，二是要結合施工現場的情況，考慮到現場施工的難易問題，對施工圖紙進行清晰合理的標注，從上至下的確保建筑產品的質量。建筑結構設計是十分復雜、縝密的過程。在很多設計師的設計經驗中，常常會出現影響設計質量的各種問題，一個優秀的結構設計師就是要處理這些問題，在問題中找到合理的解決途徑，獲得最優的建筑質量。所以，建筑師應該在實踐中不斷扎實基本功，總結設計經驗，不斷夯實理論知識，在此基礎上尋求創新性思維，嘗試開拓性的優化設計。

2 結構設計的類別和主要內容

通常意義上的建筑產品，按照用途主要分為民用和工業兩大類別。而根據高度的不同又可分為多層、高層、超高層等等。根據建筑材料又有砌體結構、鋼結構等區別。在建筑結構形式方面，高層建筑中常使用剪力墻等結構形式，除此之外，還有框架結構、排架結構等等，大路結構和簡體結構的應用也較為普遍。建筑工程設計包含許多復雜的環節，首先是建筑的整體形式設計，隨后進行的是結構設計，這兩步是建筑產品的主體內容設計，在其后需要進行的是暖通設計、排水管道和電力線路設計。這些設計程序相互獨立在具體工作中常常有不同的工作組負責，但之間又包含十分緊密的聯系，如果配合協調不當，會使得建筑設計出現實際應用上的偏差，造成結構功能的損失。設計的過程中首先要滿足建筑功能的需要，在此基礎上還要力求美觀、節能，并滿足項目的各項經濟指標。結構設計在整個建筑產品的制造中有著舉足輕重的地位，結構設計的質量，很大程度上決定了建筑產品使用功能的人性化和便捷化。在結構設計中通常設計師根據建筑的整體規格和樣式首先進行設計方案的部署，確定整體的設計思路和基本設計方法。確定方案后，設計師要詳細的分析建筑的具體細節，進行計算，確定設計體量和建筑各個部分的搭配組合，這個過程可以確定建筑各個相關細部的具體設計標準，在此之后就是進一步精細的建筑構件的設計，包括具體的門窗柱梁等等。所有這三個過程結束后，設計師的主要設計工作基本完成，接下來就是把所有的設計產物盡可能的細化到施工圖紙供施工方研究使用。建筑結構設計不僅僅是一個設計過程，而是一個對各種情況下的承載力的預演過程。首先要驗算在極限狀況下結構構件的承載能力，找出建筑在應用過程的臨界受力點，還要驗算在正常使用中的受力極限狀況。建筑往往受力較為復雜，結構設計師在驗算時首先要充分考慮到可能產生的受力，然后分別考慮各種應力單獨作用時對建筑物產生的影響，考慮實際應用中最不利的組合情況，以此為基礎進行防護加固措施。自唐山大地震之后，我國的建筑在設計時需要按照國家要求進行抗震設計，設計師要綜合考慮建筑所在地區的地震等級、烈度等綜合條件因素，在滿足抗震設防要求的基礎下，考慮必要的工程經濟指標，完成工程結構的整體設計。一個優秀的建筑設計作品，既要滿足建筑物安全可靠的最低標準，又可以使居戶有較高的空間享受，同時也要方便施工，設計師只有從這幾個方面進行不斷的探究摸索，才能設計出真正優秀的建筑作品。

3 保證結構安全性的設計措施

3.1 增強設計人員的安全意識

建筑設計是一項紛繁復雜的工作，許多建筑問題都是由于設計的不夠細心造成的。設計師在設計過程中要增強安全意識，更加細心和耐心。首先，設計人員在設計自己的作品同時要密切關注其他建筑產品的結構設計，這樣可以夯實設計師的理論基礎，開闊設計師的視野，在其他作品的結構設計不當之處吸取教訓，對好的設計理念也要充分學習，應用到自己的作品當中。設計人員要在工作中不斷對現行規范和行業法規進行學習，提高安全意識，不斷審閱設計過的圖紙，做到精益求精。結構設計是一個需要細心的工作，任何一點點的馬虎大意，輕則會增添設計師自己的工作難度，嚴重的則會導致質量事故，造成人民生命財產的損失。

3.2 進行設計工具的升級和研發

在過去的建筑設計中，設計師往往采用手繪圖紙，即施工中經常說的建筑藍圖。這種傳統的方式會造成許多人為的失誤。隨著計算機在各行各業越來越廣泛的普及，結構設計師開始采用計算機軟件繪圖。建筑市場的發展使得建筑產品的設計越來越多樣復雜，這個結構設計師帶來了更大的計算量和設計內容。設計人員要注重對設計軟件的升級，使其能夠適應建筑市場的發展。一些軟件的力學模型過于單一，不能滿足精品建筑復雜的空間格局，利用其計算的出的承載力驗算結果也往往與實際受力情況有較大偏差，為了能夠進行更為復雜的設計，設計人員要提高設計軟件的精度，能夠更為理想的幫助設計師完成產品的結構計算，獲得更高的安全效果。

3.3 注重水平荷載及軸向變形對結構設計的影響因素

由建筑物的自重和各水平層使用荷載造成的豎向軸力以及彎矩，通常與建筑高度成一次方的比例。而由水平荷載產生的力矩，對建筑物有較強的傾覆效果，數值上與建筑高度呈二次方的比例，更容易引起建筑結構的破環。在通常的建筑結構中，豎向荷載經過驗算往往在一個固定范圍內波動，是一個定值，水平荷載受土壤和其他自然環境的影響較大，不容易控制，應該引起設計人員的充分注意。除此之外，在越來越多的高層建筑中，豎向荷載雖然不容易引起大規模的結構破環，但長久的受力會導致豎向結構構件的變形，造成梁支座處的結構破壞，這種破環往往由于梁端部的負彎矩減小產生的。過大的豎向力還會使構件的剪力發生變化，使得受力結構改變，構件發生側移，導致結構的失穩破壞。設計師在進行設計時要對這種后續應力的變化特別注意，保證結構在使用期限內的安全。

4 小結

建筑設計是各種建筑知識的集合，設計人員應該具備扎實的理論功底，對結構的受力狀態有充分的認識，還要細心謹慎。設計的工作涉及大量的數據，這些數據往往不是獨立的，是相互關聯在一起的，牽一發而動全身，設計人員在一個環節的錯誤都可能使整個設計失去原有的意義，如果能及時發現，補救起來依然會耗費大量的精力，倘若在進入施工階段時還得不到發現，就會導致施工質量的降低，工期延長，耗費大量的財力物力，甚至有可能引起重大的質量安全事故。設計人員要精益求精，開拓創新，設計出更多質量可靠，新穎脫俗的建筑產品。

參考文獻

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