關于建筑結構設計應注意的問題分析

摘要：建筑結構設計是一項系統的工作，是一個長期、復雜、不斷審核、驗證的過程，其中任何的一點小差錯、小疏忽就會增加整個設計的難度和復雜程度，而且還會給整個工程的質量埋下安全的隱患。本文主要從建筑結構設計的原則出發，對建筑結構設計的注意的問題做出簡要分析，以有效地提高結構設計水平。

關鍵詞：結構設計；原則；注意問題

隨著人們生活水平的提高，建筑功能的多樣化的發展，人們對建筑結構的設計都有著越來越高的要求。合理的結構設計是保證工程使用安全的基礎，其重要性不言而喻。然而在現實設計工作中常常發生這樣、那樣的偏差，其后果無疑是為建筑物以后的使用埋下隱患。為避免或者減少設計事故的發生，確保工程質量，設計工作者應加強自身專業知識的學習，積累工作經驗。

1建筑結構設計的原則

適用、安全、經濟、美觀、便于施工是進行建筑結構設計的原則。—個優秀的建筑結構設計往往是這五個方面的最佳結合。完美的建筑結構設計就是在努力追求這五個方面的最佳結合的過程中產生的。

結構設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計，但又“反制”于建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計，應滿足、實現各種建筑要求；建筑設計不能超出結構設計的能力范圍，不能超出安全、經濟、合理的原則。結構設計決定建筑設計能否實現，從這個意義上講，結構設計顯得更為重要。

2建筑結構設計的過程

鑒于建筑工程結構設計的復雜度，所以在結構設計的過程中要確保每一步的準確性和可執行性。一般的情況下，整個建筑結構的設計可以分為四個部分：建筑結構方案設計階段、結構設計階段、施工圖設計階段和最后的整合檢驗階段。其中方案設計階段的內容主要有：建筑物所在地的土層、地質結構、抗震設防烈度，建筑物的高度、層數等來確定建筑結構的基本形式，然后在根據確定好的結構形式特點進行布局以及各部分的分析設計。

3建筑結構設計中的注意事項

3.1設計方案構思時應考慮的問題

在抗震設計中，建筑布置應提倡平面和立面簡單、規則、對稱的原則，合理的建筑布置是最重要的。“規則”包括了對建筑的平面和立面外形尺寸、抗側力構件布質量分布、承載力分布等諸多因素的綜合要求。建筑師需和結構師互相配合，才能設計出抗震性能良好的建筑。在做鋼筋混凝土結構的抗震設計時，要注意：平面宜簡單、規則、對稱，減少偏心，否則應考慮其不利影響；剛度中心與質量中心盡量重合；量大的跨間不宣布置在結構單元的邊緣，質量大的設備宜布置在距剛度中心較近的部位；盡量少采用大懸挑結構；圍護結構宜采用輕質材料。

在結構設計時，要充分考慮荷載的影響。在荷載作用下，結構的傳力路線越短、越直接，結構的工作效能越高，所耗費的建材也就越少。

從力學觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應當盡量使柱網按開間等跨和進深等距（或近似于等距）布置，這樣可以相應減少邊跨柱距，也可以充分利用連續梁的受力特點以減少結構中的彎距，可以使各跨梁截面趨于一致，而提高結構的整體剛度。

另外，結構方案還應結合工程地質情況和建筑功能要求綜合考慮。

3.2概念設計方面應該考慮的問題

3.2.1強柱弱梁節點

強柱弱梁是為了實現在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑性鉸，柱端處于非彈性工作狀態，而沒有屈服，但節點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱，也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小，是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力，而且不致形成“層側移機構”，從而使柱不被壓潰的關鍵控制措施。柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小，以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布和動力特征的相應變化。

因此，當建筑許可時，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，人為地將柱的設計彎距按強柱弱梁原則調整放大，加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉移到立柱上。注意節點構造，讓塑性鉸向梁跨內移。

3.2.2強剪弱彎

強剪弱彎是保證構件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結構經歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造，使其滿足相關規范要求。

3.2.3抗震設計

抗震設計的基點是強度和延性。人們現在已經認識到可以利用鋼筋混凝土結構屈服后的非彈性變形來抵抗地震，也就是將強度和延性兩者相結合來抵抗地震。為保證結構的抗震能力，對結構設計而言，如果我們給結構設定較低的承載力水準，相應地就要求結構具有較高的延性水準；如果我們給結構設定較高的承載力水準，則結構需要的延性水準就可以較低。在這個問題的具體處理上，各國的理念存在一定的差異。

能力設計法的基本思想為：為了使抗震鋼筋混凝土結構在地震中形成所追求的“梁鉸機構”或“梁柱鉸機構”，就需要把不希望出現塑性鉸或不希望先出現塑性鉸（也就是不希望塑性轉動過大）的部位的抗彎能力相對增強；為了不致在結構表現出所需的延性之前在結構的任何部位出現幾乎沒有延性的剪切失效，也需要相對增強各有關部位的抗剪能力；還需要采取必要的措施使可能形成塑性鉸的部位具有足夠的延性能力和必要的耗能能力。

3.3整體結構合理性問題

建筑整體結構的科學性和合理性是規范特別強調的內容。規范用于控制結構整體性的主要指標主要如下：

（1）周期比是控制結構扭轉效應的重要指標。它的目的是使抗側力的構件的平面布置更有效更合理，使結構不至出現過大的扭轉。也就是說，周期比不是要求結構足夠結實，而是要求結構承載布局合理。如果周期比不滿足規范的要求，說明該結構的扭轉效應明顯，需要增加結構周邊構件的剛度，降低結構中間構件的剛度，以增大結構的整體抗扭剛度。

（2）位移比（層間位移比）是判斷結構平面是否規則的重要指標。規范中規定的位移比限值是按剛性板假定作出的。在位移比滿足要求后，再去掉對所有樓層強制采用剛性樓板假定的選擇，以彈性樓板設定進行后續配筋計算。此外，對選擇偶然偏心，單向地震、雙向地震下的位移比，應正確選用。

（3）剛重比是結構剛度與重力荷載之比。它是控制結構整體穩定性的重要因素，也是影響重力二階效的主要參數。該值如果不滿足（高規）的下限要求，則可能引起結構失穩倒塌，應當足夠重視。

（4）剪重比是抗震設計中很重要的參數。對于長周期結構，地震動態作用下的地面加速度和位移可能對結構具有更大的破壞作用，采用振型分解法時無法對此作出準確的計算。因此，出于安全考慮，規范規定了各樓層水平地震力的最小值，該值如不滿足要求，則說明結構可能出現比較明顯的薄弱部位，必須進行調整。

4結語

建筑結構設計是個系統的、全面的工作，需要扎實的理論知識功底、靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。設計人員要從一個個基本的構件算起，做到知其所以然，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計。

參考文獻：

[1]孫海林.手把手教你建筑結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2]朱炳寅.建筑結構設計問答及分析[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.