探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則與合理設(shè)計(jì)方案

摘要：建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性對于建筑的使用及安全具有重大意義。尤其是隨著近年來我國建筑工程事業(yè)的迅速發(fā)展，通過提升建筑設(shè)計(jì)合理性來保障建筑的使用成為了引人關(guān)注的問題。選擇科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案不僅保證了工程質(zhì)量，同時(shí)也減少了各種資源的浪費(fèi)。文章從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的四大原則入手，重點(diǎn)論述了如何得到合理的建筑設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 基本原則 方案

中圖分類號：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（C）-0063-01

隨著經(jīng)濟(jì)與時(shí)代的發(fā)展，人們對于建筑的要求逐漸提升。與此同時(shí)建筑工程項(xiàng)目的投資力度、規(guī)模、技術(shù)復(fù)雜度也都相應(yīng)的提高，為此如何在保證建筑使用安全成為重要問題。對于建筑質(zhì)量問題，首選的解決方案是規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不僅是施工質(zhì)量的保證，更是影響建筑最終安全性的根本。通過在探討建筑設(shè)計(jì)的基本原則及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)可以促使更為合理的建筑結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效、安全的目的。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最重要目的是保證建筑多的安全使用，為此進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過程中要遵循以下四項(xiàng)原則。

1.1 抓大放小

由于建筑整體是由各種不同的構(gòu)件組成的，但是不同構(gòu)件在工程中所擔(dān)負(fù)的作用并不均等，為此按照其重要性就有了輕重之分。為此在工程建設(shè)中有“強(qiáng)柱弱梁”與“強(qiáng)剪弱彎”的重要概念。在建筑物遇到突然地破壞力量時(shí)，不同構(gòu)件進(jìn)行協(xié)同抵抗破壞力的目的就是保護(hù)最重要的結(jié)構(gòu)，從而使建筑物免遭毀壞。如果在建筑中沒有“輕重”之分，那么就會帶來更大的破壞?？傊诮ㄖO(shè)計(jì)中要分清主次，通過設(shè)計(jì)中的抓大放小來最大限度的減少可能帶來的損失。

1.2 多道防線

通過設(shè)置多道防線的思想就是避免“將雞蛋放于同一個(gè)籃子”。安全結(jié)構(gòu)體系要通過層層設(shè)防的方式，在災(zāi)難來臨時(shí)前赴后繼的抵抗外力。實(shí)際設(shè)計(jì)中框架剪力墻較之純框架更有優(yōu)勢，多肢墻較之單片墻有優(yōu)勢，這就是多道防線的主要實(shí)施方法。

1.3 打通關(guān)節(jié)

關(guān)節(jié)在建筑中無處不在，并且從歷次的災(zāi)害中發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)的破壞所引發(fā)的建筑損壞占據(jù)較大比例。理想中的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該是渾然一體的，沒有任何關(guān)節(jié)，從而使得所受到的外力迅速地傳播及消減。在這一思路的指引下'設(shè)計(jì)中要盡量的將建筑的各個(gè)關(guān)節(jié)聯(lián)系起來，也就是打通關(guān)節(jié)，從而不阻礙力的傳播。在設(shè)計(jì)概念中要保證關(guān)節(jié)打通的關(guān)鍵是保證力量在構(gòu)件中的分配是按照構(gòu)件剛度的大小進(jìn)行的，不能出現(xiàn)受力的不合理集中，從而達(dá)到靜態(tài)平衡。一旦關(guān)節(jié)打通就可以保證關(guān)節(jié)的平衡，從而使得關(guān)節(jié)永遠(yuǎn)處于原始狀態(tài)。而設(shè)計(jì)者所要做作的工作就是將靜態(tài)的構(gòu)建有機(jī)的組合在一起，同時(shí)依然保持整體的靜態(tài)或者相對靜態(tài)。

1.4 剛?cè)嵯酀?jì)

建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)體系剛度如果過強(qiáng)就降低了變形能力，當(dāng)遇到強(qiáng)大外力時(shí)就很容易造成局部的受損，從而致使建筑全面損壞；而建筑結(jié)構(gòu)體系太柔雖然可以有效的消減外力，但是容易發(fā)生形變過大而無法使用甚至整體損壞。

2 合理設(shè)計(jì)方案

2.1 從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造上進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

在計(jì)算結(jié)構(gòu)角度過程中要注意以下問題：（1）底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算注意問題。明確底部剪力法一般適用于剛度均勻的多層結(jié)構(gòu)，如果使用在薄弱的底層框架混合結(jié)構(gòu)要考慮到塑性變形集中帶來的影響；底框砌體結(jié)構(gòu)驗(yàn)算中要考慮到底層框架柱中地震作用所產(chǎn)生的傾覆力矩所引發(fā)的附加軸力；由于底框架結(jié)構(gòu)中只有底層框架抗震墻，為此底層框架混合結(jié)構(gòu)的剪力不能簡單的按照框架抗震墻方法。剛度計(jì)算中，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%-30%。（2）避免荷載計(jì)算錯(cuò)誤。經(jīng)常出現(xiàn)的荷載計(jì)算錯(cuò)誤如活荷載折減不當(dāng)、漏算或者少算荷載、建筑用料與實(shí)際不符等。（3）避免樓板計(jì)算錯(cuò)誤。雙向板查表時(shí)不能忽略材料泊松比帶來的影響，否則結(jié)果偏??；連續(xù)板計(jì)算中不能簡單的用單向板計(jì)算方法代替。（4）電算結(jié)果正確性的合理評價(jià)。得到的計(jì)算結(jié)果要根據(jù)施工設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷、分析，最終決定是否可以最為施工設(shè)計(jì)的依據(jù)。

在構(gòu)造角度中應(yīng)該注意的問題：（1）嚴(yán)格的按照規(guī)范要求施工，確保鋼筋在每一個(gè)位置所需要的延伸及搭按長度、錨固以及選材等符合要求；（2）注重構(gòu)件規(guī)定的最大及最小配筋率。尤其是針對于具有抗震要求的建筑，既要保證建筑的延伸性，同時(shí)又要滿足最小配筋率要求。（3）通過采取相應(yīng)的通風(fēng)融熱措施來有效避免屋面溫度應(yīng)力引發(fā)的墻體開裂現(xiàn)象。（4）為滿足抗震性能設(shè)置的構(gòu)造柱要保證在建筑內(nèi)部上下對準(zhǔn)貫通。

2.2 從抗震要求出發(fā)，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于最新的抗震規(guī)定及要求，在抗震等級要求較高的地區(qū)，無論住宅使用的框架剪力墻結(jié)構(gòu)還是多層磚混結(jié)構(gòu)都要服從抗震的性能，即采用二階段設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求。對于一般的多層砌體住宅建筑要首選橫墻承重或者縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系，在設(shè)計(jì)過程中要保證縱橫墻均勻布置，在平面內(nèi)對其并且在豎向上下連續(xù)；樓梯間盡量避免設(shè)置在房屋的轉(zhuǎn)角或者盡端，并且避免使用無錨固的鋼筋混凝土預(yù)制挑檐。對于多層或者高層的鋼筋混凝土住宅要做到：首先抗震墻與框架等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)要雙向布置，從而有效地承擔(dān)平行于該抗側(cè)力結(jié)構(gòu)平面的地震力；結(jié)構(gòu)布置要力求規(guī)則，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)要設(shè)置防震縫；為了促使框架體系的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)成協(xié)同工作狀態(tài)要控制抗震墻之間樓及屋蓋的長寬比及整體性，同時(shí)要抗震墻的剛度及與框架的連接性。

2.3 根據(jù)地基進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于建筑地基的沉降會導(dǎo)致構(gòu)件的開裂或者破壞，為此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要參考建筑的地基沉降。尤其是對于高層建筑，地基需要一定的埋置深度，為此一般使用樁筏或者樁箱的結(jié)合形式。在此過程中要充分的保證箱體的整體剛度，尤其是保證下部群樁的形心要和上部結(jié)構(gòu)重心吻合。對于多層建筑，特別是地基的軟土層覆蓋厚度大的建筑要對地基進(jìn)行相應(yīng)的處理來降低建筑沉降。地基處理方法要基于建筑上部結(jié)構(gòu)及地基的具體情況，同時(shí)也要參考施工要求，從而確定處理后地基所需要達(dá)到的指標(biāo)，最終考慮經(jīng)濟(jì)性、適用性等方面得出最優(yōu)方案。

3 結(jié)語

建筑行業(yè)近些年在我國獲得了長足的發(fā)展，尤其是正處于發(fā)展中階段的國家，建筑的低投入與高產(chǎn)出一直以來都是終極目標(biāo)。經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展不僅促使建筑業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也對這一行業(yè)提出了更高的要求，人們不僅要求建筑滿足使用的質(zhì)量，同時(shí)也要保證人們的安全。為此這就要求工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)原則及工程的具體情況，尋求一種合理、經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。作為設(shè)計(jì)人員首先要充分的認(rèn)識到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及原則的重要性，同時(shí)不斷的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)知識、積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不斷地提升自我業(yè)務(wù)素質(zhì)，設(shè)計(jì)出更具實(shí)用性、科學(xué)性、安全性的方案，為建筑事業(yè)的發(fā)展以及保證人們生命財(cái)產(chǎn)安全作出更大貢獻(xiàn)。