科學理念在建筑結構設計中的應用

白雪楓

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，建筑規模越來越大，形式多樣化的同時結構設計也越做越復雜，建筑結構設計也是工程設計的關鍵所在。不同于其它的專業設計，建筑結構的設計理念和質量直接影響著工程周期、節能環保、成本節約。可以說是一個工程中重要的靈魂。文章就從建筑結構設計的基本內容和原則出發，探討科學理念在建筑結構設計時的應用。

關鍵詞：科學理念；建筑結構；應用

引言

建筑結構設計是一個綜合反復的過程，任何失誤、遺漏都會使建筑結構設計效果不理想，甚至會直接影響到設計過程以及施工過程。為了防止建筑結構設計過程中出現不穩定因素，在建筑結構設計過程中，設計人員應當從消費者較高使用需求以及建筑美的視角出發，采用科學的原理深入探析設計方案，樹立系統的前沿理念，努力提高建筑結構的使用價值，完善建筑結構的多樣化功能，最大限度地追求設計應用的整體效益，大幅度增強設計應用的實效性。

1 建筑結構設計的基本內容及其原則

建筑結構設計包括許多內容，通常有結構設計、建筑設計、暖氣通風設計、電氣設計和給排水設計等。在建筑結構設計過程中，每一個部分都要滿足功能性、環保性、美觀性以及經濟性的要求。由于建筑結構設計影響到建筑的綜合水平，為了確保科學的建筑結構，必須要通過認真計算，計算出結構構件承載能力的極限狀態和對正常使用極限狀態進行驗算。另一方面，當多種作用效應同時發生在結構上時，應通過結構分析分別求出每一種作用下的效應，考慮其有可能產生的最不利組合。最后，在抗震性方面，建筑結構的設計必須因地制宜，依據其所在地區的地質地形，對于相對應的抗震標準，進行不同的計算與設計。下面就規則性原則作簡要的分析。

1.1 結構的規則性

建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的設計方案。嚴重不規則的結構體系，不僅會導致建筑難以具備必要的承載能力、變形能力和剛度，而且由于部分結構或構件的破壞會使整個結構喪失承受風荷載、重力荷載和地震作用的能力。結構的豎向和水平布置應當具有合理的承載力分布和剛度，避免因局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。面對這種情況，要對可能出現問題的薄弱部位，采取有效的措施予以加強。建筑的結構體系宜具有多道抗震防線。

1.2 規則結構的主要特征

規則結構通常是指建筑體型（平面和立面）規則，結構對稱并具有較好的抗扭剛度且平面分布均勻。結構豎向布置均勻，結構的剛度、質量和承載力分布均勻，沒有突變。建筑的立面和豎向剖面宜規則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力結構出現側向剛度和承載力突變的情況；建筑及其抗側力結構的平面布置宜對稱、規則，并且具有良好的整體性。

1.3 規則平面布置需滿足的要求

結構平面布置必須考慮到抵抗水平和豎向荷載的問題，應滿足受力明確、均勻對稱、傳力直接、減少扭轉的條件。在地震作用下，建筑平面應力求簡單規則，而風力作用下則可適當放寬。抗震設防的建筑，平面形狀宜簡單、對稱、規則，以減少震害。在建筑的獨立結構單元內，應當使結構平面形狀簡單規則，承載力和剛度分布均勻。不應采用嚴重不規則的平面布置，減少偏心。

2 建筑結構設計的科學理念

從我國建筑結構設計的內容和基本原則，可以清晰的看出我國對于建筑業的要求。但是就目前情況來說，過多的建筑商一味追求經濟效益，忽視社會效益，追求速度，忽視質量，在我國的建筑行業發展現狀和發展水平與國際水平還有一定的差距的基礎上。更加不利于建筑業的健康發展。在建筑結構設計過程中，應當堅持的科學理念，以助建筑業長足發展。

2.1 人性化設計

住宅作為一種共同需要的商品，應該充分滿足住宅居住者對住宅的生理和心理需要，同時需要保證居住者的安全、舒適和健康。所以對于建筑結構的設計者，在充分考慮建筑使用者上述需要的基礎上，調整設計思路，從全局出發，設計出符合建筑使用者的人性化需求的產品。對于具體的建筑結構設計來說，住宅的整體環境就是一種宏觀考慮，除了空間和環境品質的物質形態，還是以人及存在的環境的關系為中心的一種環境，它包括自然環境、社會生態環境、人文歷史環境等。整合居住區生活方式場所，使其更適于人居住和發展。從內部來說，建筑結構設計的室內環境，就要求將人的生活習慣、健康舒適、建筑風格等都考慮在內，尤其是在無障礙設計方面，如住宅出入口設置無障礙坡道，注意扶手高度；公共走道滿足無障礙設計的要求等等。人性化理念融入每一個細節是我國建筑業綜合水平提升的理念之一。

2.2 技術和人才的共同進步

雖然在建筑結構的設計中采用了CAD技術，但在結構施工圖中還是會出現很多概念性的錯誤以及計算錯誤，其中有些錯誤甚至會導致嚴重的后果。這些錯誤產生的原因是由于部分結構設計人員雖然具備了一些初級建筑結構設計軟件的使用能力，但未受過系統的專業知識教育，從而導致缺乏整體結構認知概念。對軟件技術設定條件認識不清或過分相信計算機分析結果從而導致計算出錯。建筑結構設計時，我們應當認真考慮從模型簡化、荷載匯總、結構計算到施工圖繪制的每一環節，保證簡化的計算模型與工程實際相符，這需要使用軟件的人熟悉設計軟件的適用條件及技術條件，正確的運用PKPM軟件，保證計算結果準確。但是軟件技術發展再完善，也只是輔助設計程序，需要設計人員對軟件參數設置有成熟的理解。不斷提高自己運用結構的素養和技巧，在創新的同時，了解并學習先進的建筑技術，將先進的技術應用于現有建筑。

2.3 自然環境與設計的融合理念

自然環境與設計的融合理念主要包括以下兩個方面：一方面是節能環保，另一方面是因地制宜。通過對建筑的合理設計，合理選材，達到建筑結構設計環保節能的目的。可以通過設計手段，把室內自然溫度控制在人體舒適的溫度范圍之內。例如合理使用太陽能、地熱、風能等以及各種建材與節水節電設備等。在降低建筑物的運行能耗，提高用能效率的同時為居住者提供舒適、環保的居住空間。應當加大開發和使用可再生能源以及新能源的力度，因為節能環保與先進的技術密不可分。所以學習先進技術和創新是一項重要任務。而建筑結構設計時的因地制宜就是指充分利用當地的地理條件，少動土方，將原有的地理形勢與設計結合起來，最大程度地利用原有的地形地貌。另一方面是合理利用當地自然資源，例如將園林植物、湖水等自然景觀與建筑風格相融合。達到既降低了成本，又體現出自然舒適、親近大自然的目的。因地制宜的另一體現，就是將當地歷史文化、地域特色、傳統習俗等人文軟資源融合到建筑結構設計中去。建筑之美并不是千篇一律的，應當是有特色的。真正好的建筑是可以代表一個地域，讓人眼前一亮，看到就可以聯想到特定的地域。這些特色是從當地建筑文化內涵中來的。只有吸取合理的建筑思想，才可以創造出具有時代精神、民族傳統和地方特色的建筑結構設計風格，才可以將自然環境與設計完美融合，達到人與自然的和諧相處的境界。

3 結束語

目前，我國的城市化建筑當中，高層建筑的比例越來越大。對建筑使用功能的要求也越來越嚴格，隨著越來越復雜的建筑類型與功能的出現，建筑高度的不斷增加，高層建筑數量的日漸加大，建筑結構體系的多樣化，建筑結構設計的應用也越來越受到重視。只有全面了解建筑結構體系及其結構設計的特點原則，將先進的科學理念融入設計之中，才可以使設計應用達到技術先進、經濟合理、安全適用的目的。

參考文獻

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