建筑工程中結構設計的相關問題分析

摘要：在建筑中不同的建筑形式，對于建筑物會造成不同的影響，而且直接關系到工程的投資問題，一般情況下，國內現在普遍使用的是磚混結構、框架的結構以及排架結構等結構形式，這些在建筑中一般會根據實際情況進行科學的選擇，要考慮地質環境以及經濟實力和施工技術等問題，綜合考慮之后，選擇合適的建筑結構形式進行施工，從而在保證建筑質量的前提下，減少建筑的投資，節約資源，提高經濟效益。

關鍵詞：建筑 結構 設計

一、 建筑結構設計中所遵守的原則

（1）便于施工的原則，對于不同的建筑設計，我們要考慮施工場地的環境，以及施工中所需要的工藝，所做的設計盡量符合地質等方面的，盡量簡化施工的過程，降低要求，從而提高工作效率。

（2）安全的原則，在進行建筑結構設計時，我們還要考慮相關的安全問題，包括施工現場的安全，以及建筑物的安全，因此安全問題是我們必須重視的，尤其要重視的是抗震的設計，為了提高建筑物的安全性，在進行設計時要盡可能的提高建筑物的抗震能力，這不僅關系到相關人員的利益，也會直接影響經濟效益。

（3）經濟的原則，建筑行業所需的投資是非常大的，任何錯誤都會直接導致資源的浪費，因此我們在進行建筑結構設計時，要綜合考慮各方面的因素，盡量將投資風險降到最低，在保證建筑質量的前提下，也可以保證各方面的利益。

（4）美觀的原則，現代社會人們的生活觀念已經發生了改變，對于生活環境也有了較高的要求，因此在進行設計時，我們不僅僅要考慮建筑的功能，還要考慮建筑的美觀性，在最大程度上滿足人們的審美需求。

二、 建筑結構的設計過程分析

首先是結構方案的計算，在進行建筑結構設計時、構件部分的計算以及內力的計算，對所確定的方案進行預算，才能更好的優化設計方案，具體的計算包括荷載部分的計算，不同的建筑對于荷載有不同的要求，因此在進行方案設計時，要根據實際情況計算出荷載的具體數據，從而保證施工的順利進行，不同的構件需要承擔的荷載不同，因此需要根據實際進行精確的計算，使施工中的構件達到相關的要求，避免出現安全問題的同時，可以保證施工質量。

第二是施工圖紙的設計，根據以上計算所得出的具體數據，以及相關的要求，進行施工圖紙的設計，并對設計圖紙進行優化設計，一張科學合理的施工圖紙不僅可以保證施工的順利進行，也可以簡化施工過程，較高質量的完成建筑施工。由此我們可以看出，合理的建筑結構設計策略可以提高建筑結構的設計效率，同時可以保證施工的進行，在提高安全性的同時，保證施工質量。

三、建筑結構的設計存在的問題

1.結構設計牢固性差

建筑工程結構的牢固性在很大程度上決定著工程整體的安全性，而建筑工程結構的穩定性已經成為了工程結構設計中普遍存在的一個問題。雖然局部結構的破壞不會導致整體結構的崩塌，但一旦發生火災或地震等重大災難性事故，將會給工程結構的冗余度設計帶來巨大考驗。比如，若是地基結構設計未能充分考慮到地質承載能力等因素，必然無法確保外力破壞下工程結構的穩定性和安全性。當前國內大部分建筑工程在結構設計方面并不是很完善，建筑工程的整體穩定性和牢固性并不是很強。

2 構造柱和承重柱的區分問題

構造柱和梁若是設計合理，能夠有效防止墻體裂縫的發生，是提高建筑工程抗震能力的有效途徑和手段。事實上，一些設計人員未能明確構造柱和承重柱的概念，將構造柱設計等同于承重柱設計，未能為構造柱設置基礎。所以，在抗震能力方面不是很強，造成了結構的裂縫和沉降，甚至導致建筑工程的倒塌。此外，為了對承重柱的受力加以客觀全面的分析，將其截面面積設計的太小。如此一來，一旦發生外力破壞，柱體和梁體變化產生裂縫。

3 忽略環境影響因素

工程結構設計在考慮結構穩定性和安全性基礎上，還需要全面考慮外部環境因素，包括空氣濕度、溫度和土質結構等，但就現狀來講，環境因素往往會被忽略，而這些因素對結構構件會產生重大的負面影響。

四、建筑結構的設計問題的對策

1 確定結構設計方案

工程結構設計方案主要包括結構選型、基礎設置和結構措施等內容。框架結構由結構性構件組成，彼此之間通過節點加以連接，以產生垂直和水平荷載能力。若是多層建筑，還要對水平風荷載加以特殊考慮。此外，框架結構最好要選擇桿件剛接體系，以確保工程結構的抗震性和穩定性。基礎設置要充分考慮施工現場的水文地質和施工環境等。若是低層建筑，那么其上部結構荷載不會太大，由此便可以選擇獨立基礎的結構模式。

2 設計內力組合

內力組合是工程結構設計中抗震設計的關鍵點，要在調整結構抗震系數的基礎上加以科學設計。在進行抗震設計時，構件材料的強度要大于未考慮抗震要求時的材料強度。若是以普通抗震設計材料強度對抗震系數加以計算，那么在實際工程結構抗震設計過程中要對系數加以調整。經過全面的抗震系數調整，提高建筑工程結構的抗震能力。

3 板設計和配筋的設計

在進行這方面的結構設計時，要對板長邊和短邊長度進行全面分析。若是長度差距在2 倍以內，那么就要采用雙向板設計若是長度差距在2～3 倍，則采用單向板加以設計，并在長邊位置上合理布置構造鋼筋。結合結構板的實際大小，可靈活采用彈性方法加以設計。在對連續雙向跨板的最大彎矩進行分析和計算時，一定要結合具體荷載分布，對滿布荷載加以分解，對間隔加以合理布置。

4 控制轉換層模板的側壓力

在對轉換層進行澆筑時，可靈活使用內部振搗器。在確保模板承載性的基礎上，盡可能地增強模板剛性。而轉換層模板的側壓力，可通過固定公式加以計算：F=0.2γct0β1β2V2。上式中的F 代表最大側壓力，單位為kN/m2；c 代表具體的凝注時間，單位為h。

五、設計的優化

選擇設計變量：所謂設計變量，是指在結構設計過程中需要優化的量，具體包括構件尺寸、結構形狀和結構材料等。通常來講，設計變量越多，優化效果就越好，但復雜度也相應加大。在實際設計過程中，總是盡可能地減少設計變量，將那些不會產生太大優化效果的參數排除。設計變量的選擇要以客觀條件為依據，要合理控制其選擇范圍，若是將梁的截面高度選為設計變量，根據具體要求，它是受一定限制的。目標函數建立：目標函數是對以設計變量目標性指標的一種解析表達式。目標函數是衡量結構方案好與壞的重要標準，結構的剛度、抗震力、形狀、尺寸和重量等都能夠成為目標函數。

約束條件設立：所謂約束條件，是指優化過程中要遵守的具體條件。約束條件一定要符合具體的設計要求和設計標準。在設立約束條件時，要將那些和優化變量有關，必須存在的限制條件作為約束條件，并去掉一些可有可無的限制條件，盡可能地實現簡化。在優化過程中，約束條件主要分為兩類：第一，設計標準和設計要求中有明確規定的數值，比如梁的寬度要求、配筋率要求和鋼筋混凝土要求等；第二，確保結構常態下的穩定性、安全性和承載性等的限制，這些條件通常和設計變量之間不存在直接聯系，需要經過復雜計算才能確定和設立。

優化算法選擇：為了取得良好的優化效果，必須要在構建優化模型基礎上，合理選擇優化算法。選擇合理的優化算法對優化模型進行解算，可將其視為在約束條件下求目標函數相關值的問題。就現實來講，約束條件和目標函數并非單純的非線性，還具有隱形函數性質，因此，不同的優化問題要選擇相應的優化算法，以此來確保優化效果的最佳化。

六、 結語

綜上所述，通過對民用建筑結構設計的原則以及要點形式等問題的分析，可以對民用建筑的結構設計問題有一個清晰的表現，這對于我國民用建筑結構設計的發展，對居民生活水平的提高具有十分重要的作用。