建筑結構設計要點探析

【摘要】沐浴著改革開放的春風，我國的經濟和科技得到了飛速的發展，尤其進入21世紀后，我國城市化的速度進展越來越快，同時促進了建筑行業的發展和進步，尤其是樓層高度增加的方面。建筑設計師是當前被認作發展前景良好的一正在興起的職業，通過專業建筑設計師設計的建筑能保證它的安全性和適用性。本研究就建筑結構在設計時所需要注意的要點作一個總結分析。

【關鍵詞】建筑結構；設計要點

隨著我國經濟和科技的高速發展，城市化的建筑如雨后春筍般逐一涌現，建筑行業得到了前所未有的發展。建筑所用材料、建筑外形的新穎、建筑的結構模式都在朝著多樣化的方向發展，是建筑設計師面臨的一個重大難題。因此，為了能夠滿足建筑的功能需求，在對結構進行設計之前，對其中所涉及的要點進行探討和分析是必不可少的，只有在充分掌握設計要點的基礎上，才能夠設計出符合建筑功能要求的整體結構。

1.建筑結構設計的基本準則

住宅、劇院、商場、學校、醫院、機場等各種類型的建筑，他們的使用功能有著很大的區別。如果建筑物不能或不能很好滿足他們的使用功能，則建造起來的建筑將是廢品或者次品。建筑是一座城市體現本身社會的文化藝術品。建筑設計中往往采用許多建筑藝術手法，體現出社會與時代的藝術氣息。結構設計應當配合與保證建筑設計的很好實現，能夠準確反映出建筑設計師所要表現的建筑藝術要求。結構設計必須確保使用者在正常使用的安全，而且在遇到可能預料的各種災難時，使生命財產的損失減少到最小程度。為此結構設計方案應當盡量做到受力明確、利于計算、便利計算、減小作用效應、增加結構構件抗力，利于非結構構件可靠連接，不易破壞、脫落與坍塌。建筑物的使用尚有采光、通風、采暖、溫濕度調節、供水、排水、照明、通信以及提供動力等要求，因此建筑結構的設計應和相關專業密切配合，便于多種管線，設備及設施的設計與施工安裝。多高層結構的設計應有先進性，盡量采用先進的、高科技的材料、設備的施工安裝方法，多高層建筑設計中應符合安全適用、技術先進、經濟合理、方便施工的原則。

2.一般建筑結構設計注意事項

2.1 地基的設計要點

地基承載支撐了一整座建筑物，是一座建筑最基礎的設計，它必須以安全為最主要的設計原則，在進行設計時必須依據地質勘察資料，綜合考察地質、土壤以及地下水等多方面因素，充分完善基礎類型和上部結構的設計方案，不能片面地追求耐力容許值，認為耐力容許值小即為安全標準。當建筑物基地范圍（一般考慮地面以下15m深度）內存在飽和砂土或飽和砂質粉土時，應判定該土層液化的可能性，并確定液化危險性等級。通常來講，在進行施工圖設計前，設計部門應查看由相關部門提供的多層房屋建筑地質詳勘報告，特別注意不能僅以建設單位提供的籠統的附近建筑物基礎設計資料為依據。采用基礎深埋來消除地基液化土沉降時，基礎底面進入液化土層以下的穩定土層不小于0.5m。此外，應避免單純憑經驗處理的方法來對軟弱地基進行換土墊層設計，必須采取安全高效的方法處理軟弱地基的換土墊層。

2.2結構設計時要注意的細節

抗震驗算時不同的樓蓋及布置決定了采用剛性、剛柔、柔性理論計算。抗震驗算時應特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時，盡量加剪力墻，可大大改善結構的抗震性能。框架結構應設計成雙向梁柱剛接體系，但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應加強垂直地震作用的設計，從震害分析，規范給出的垂直地震作用明顯不足。雨蓬不得從填充墻內出挑。大跨度雨蓬、陽臺等處梁應考慮抗扭。考慮抗扭時，扭矩為梁中心線處板的負彎距乘以跨度的一半。框架結構中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑，但不能采用磚墻承重。應采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構造柱，層高較高時宜在門洞上方位置加圈梁。因樓電梯間位置較偏，梯井采用混凝土墻時剛度很大，其它地方不加剪力墻，對梯井和整體結構都十分不利。建筑長度宜滿足伸縮縫要求，否則應采取措施。如：增大配筋率，通長配筋，改善保溫，鋪設架空層，加后澆帶。當地下水位很高時，暖溝應做防水。一般可做U型混凝土暖溝，暖氣管通過防水套管進入室內暖溝。有地下室時，混凝土應抗滲，等級S6或S8，混凝土等級應大于等于C25，混凝土內應摻入膨脹劑。混凝土外墻應注明水平施工縫做法，一般加金屬止水片，較薄的混凝土墻做企口較難。出屋面的樓電梯間不得采用磚混結構。

3.高層建筑結構設計注意要點

高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構設計相比較，結構專業在各專業中占有更重要的地位，不同結構體系的選擇直接關系到建筑平面布置，立面體形，樓層高度，機電管道的設置，施工技術的要求，施工工期的長短和投資造價的高低。水平力是設計的主要因素。在低層和多層房屋結構中，水平力產生的影響較小，以低抗豎向荷載為主，側向位移小，通常忽略不計。在高層建筑結構中，隨著高度的增加，水平力產生的內力和位移迅速增大。在高層建筑結構設計中，不僅要求結構具有足夠的承載力，而且必須使結構具有足夠的抵抗側向力和剛度，使結構在水平力作用下所產生的側向位移限制在規范規定的范圍內。因此，高層建筑結構所需的側向剛度由位移控制。高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基情況下，減輕房屋自重意味著不增加基礎的等份和處理措施，可以多建層數，這在軟弱土層上有突出的經濟效益。地震效應是與建筑的質量成正比，減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑中質量大了，不僅作用于結構上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構件產生很大的附加軸力，P-Δ效應造成附加彎矩更大。因此，在高層建筑房屋中，結構構件宜采用高強度材料，非結構構件和圍護墻體應采用輕質材料。減輕房屋自重，即減小了豎向荷載作用下構件的內力，使構件截面變小，又可減小結構剛度和地震效應，不但能節省材料，降低造價，還能增加使用空間在。高層建筑的抗風設計中，應保證結構有足夠承載力，必須具有足夠的剛度；控制在風荷載作用下的位移值，保證有良好的居住和工作條件；外墻、窗玻璃、女兒墻及其他圍護和裝飾構件，必須有足夠的承載力，并與主體結構有可靠的連接，防止房屋在風荷載作用下產生局部損壞。對于有抗震設防的高層建筑，應進行詳細勘察，摸清地形、地質情況，選擇位于開闊平坦地帶，具有堅硬場地土或密實均勻中硬場地土的對抗震有利的地段；盡可能避開對建筑抗震不利的地段；任何情況下均不得在抗震危險的地段上建造可能引起人員傷亡或較大經濟損失的建筑物。地基基礎的承載力和剛度要與上部結構的承載力和剛度相適應。當上部結構與基礎連接部位考慮受彎承載力增大時，相鄰基礎結構及上部結構嵌固部位的地下室結構，應考慮彎矩增大的作用。

結語：綜上所述，設計人員進行結構設計時，應掌握如下設計規范：建筑結構荷載規范、抗震規范、混凝土結構設計規范等。并應考慮當地地方性的建筑法規，設計出經濟合理的結構體系。總之，建筑結構設計是一門科學系統的高深學問，在進行設計工作時，我們要充分認識自身工作的重要性，明確責任意識，掌握完整的設計理論和內容，把握總體結構設計要點，注意設計過程中的細節問題，提高結構設計能力，爭取設計出更安全、更合理、更經濟的建筑結構，促使我國建筑業與世界接軌，并肩齊發展。

參考文獻：

[1]朱炳寅.建筑結構設計問答與分析[J].北京建筑工業出版社，2009

[2]孫玲玲.淺談房屋建筑結構設計要點[J].科技促進發展，2011