影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素

【摘 要】建筑既是一門技術(shù)，又是一門藝術(shù)。好的建筑可以成為一個城市的地標和代表，不好的建筑存在就是一種危害。隨著城市發(fā)展水平的不斷提高，越來越多的建筑拔地而起，因為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計直接決定著建筑的施工與質(zhì)量，所以把握建筑機構(gòu)設(shè)計的基本原則，分析影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素，可以更好的提高建筑抗倒塌的能力，延長建筑的使用壽命，使廣大居民生活的舒適安心。

【關(guān)鍵詞】建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；影響因素

0.前言

建筑是構(gòu)成城市景觀的主體，建筑的設(shè)計工作非常龐大，其既要滿足建筑的美觀，又要保證建筑的可靠性，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個方面都有著很高的要求。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的材料技術(shù)應用于建筑的施工之中，它們在提高建筑的受力和結(jié)構(gòu)特性等方面起著很重要的作用。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

1.1選擇適合的建筑結(jié)構(gòu)的體系

選擇適當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件，實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的鉸結(jié)點和剛結(jié)點，但與計算簡圖的誤差應在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。明確合理的地震作用傳遞徐徑；避免因部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失承受重力、風載和地震作用的能力；結(jié)構(gòu)體系應具備必要的承載能力和良好的變形能力，從而形成良好的耗能能力。一個合理的設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，也就是要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應受力明確，傳力簡捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應力求平面和豎向的規(guī)則都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則。

1.2因地制宜

因地制宜是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則之一，任何結(jié)構(gòu)設(shè)計都離不開地理環(huán)境，設(shè)計師要搜集該區(qū)域的地質(zhì)信息來決定該位置能承受何種高度的建筑，應當選擇何種建筑材料才能保障建筑的可靠性?；A(chǔ)設(shè)計應根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。建筑設(shè)計師需著眼于對綜合環(huán)境和氣候因素的治理和利用，并將其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)、高舒適度的空間和完美的形式。只有考慮建筑物全生命周期的設(shè)計，才能減少資源的浪費，有利于建筑投資對社會的貢獻，有利于改善社會環(huán)境，實現(xiàn)社會資源的最優(yōu)化。

1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求

結(jié)構(gòu)設(shè)計始終要牢記“強柱弱梁、剪弱彎、強壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長度；考慮溫度應力的影響力。結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心不可能完全重合，在結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動過程中，角柱的相對側(cè)移最大，即扭轉(zhuǎn)也使角柱處于不利狀態(tài)，因此為了防止角柱的斜向壓彎及扭轉(zhuǎn)破壞，不能使柱截面太小，同時要特別注意箍筋的加密，增加箍筋對受壓區(qū)混凝土的約束作用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要對施工過程中可能出現(xiàn)的問題進行預測和分析，以避免措手不及的事情發(fā)生。

2.影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素

2.1水平荷載是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素

任何建筑結(jié)構(gòu)都要抵抗豎向荷載和水平荷載，在低層和多層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往是以重力為代表的豎向荷載起控制作用，對于高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要作用，但起控制作用的是水平荷載。一方面，因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對一定高度的建筑物，作為其水平荷載的風荷載和地震作用將隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有顯著的變化。

2.2軸向變形是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素

采用框架體系和框架—剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸向壓力往往大于邊柱的鈾向壓力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種差異軸向變形將會達到較大的數(shù)值，其后果相當于連續(xù)梁的中間支座產(chǎn)生沉陷，從而使連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。對于框架柱來講，軸壓比越小，在往復水平荷載作用下其滯回曲線越豐滿，即其耗能能力越大、延性越好；相反對于短柱，即柱凈高與截面高度之比小于4的柱，在往復水平荷載作用下其滯回曲線呈較瘦的反s形，耗能能力降低、延性較差，呈剪切破壞。

2.3結(jié)構(gòu)側(cè)移是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素

結(jié)構(gòu)側(cè)移是建筑施工過程中常見的現(xiàn)象，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中也要保證有提前的預測和分析。地震對建筑物的破壞程度，主要取決于結(jié)構(gòu)側(cè)移大小，如果結(jié)構(gòu)變形能力不足以抵御地震輸入能量對結(jié)構(gòu)變形的要求，結(jié)構(gòu)則會發(fā)生倒塌，這就決定了結(jié)構(gòu)側(cè)移在影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性。在框架體系或框筒體系中，角柱的受力要比其它柱差。地震動的斜向或雙向輸入，使角柱雙向受彎或雙向受剪，由此引起的雙向偏心將與重力荷載作用下的雙向偏心疊加，使其雙向偏心值很大，角柱處于更加危險狀態(tài)。相對于底層建筑而言，高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進人塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

2.4團隊建設(shè)是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主觀因素

眾所周知，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是由設(shè)計師團隊來完成的。不同類型的設(shè)計人員的專長是不一樣的，將不同設(shè)計專長的設(shè)計師整合在一起，是完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要條件。團隊成員之間的優(yōu)勢互補，其工作的總體績效遠遠大于個體成員績效的總和，建筑的技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一，很大程度取決于建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的合作。建筑師要創(chuàng)造出美的建筑，應樹立正確的責任感。在建筑設(shè)計過程中，建筑構(gòu)思必然牽涉到結(jié)構(gòu)構(gòu)思，特別是技術(shù)含量頗高的大空間公共建筑，其建筑構(gòu)思需要與結(jié)構(gòu)構(gòu)思同步進行，建筑師進行結(jié)構(gòu)構(gòu)思所應具備的知識包括有關(guān)結(jié)構(gòu)形式的幾何特征、受力特點、材料選擇、穩(wěn)定措施等概念性知識。團隊建設(shè)的另一方面是資源的整合利用，信息的傳遞途徑。建筑設(shè)計信息對建筑設(shè)計有重要作用，建筑師對信息的理解將指導建筑師的創(chuàng)作。不同設(shè)計小組之間既能方便地交換信息，又能依據(jù)不同角色的職能來管理信息.從而可以協(xié)調(diào)員工之間的分工合作，嚴格控制建筑設(shè)計數(shù)據(jù)，保證在設(shè)計過程中，把正確的信息，在需要的時刻，利用計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，傳遞給需要的人，實現(xiàn)信息的有效快速交流，有利于維護建筑數(shù)據(jù)的一致性，提高工作效率。

3.結(jié)語

隨著生活水平的不斷提高，建筑行業(yè)的發(fā)展也逐漸進入鼎盛時期。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計由于考慮的因素有很多，所以是建筑工程首先應當解決的問題。本研究重點分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則及影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素如水平荷載、結(jié)構(gòu)側(cè)移、軸向變形和團隊建設(shè)等多個方面，對相關(guān)的問題進行了闡釋。希望我國建筑行業(yè)能夠有新的發(fā)展和變化，為居民創(chuàng)造更加安全舒適的家居環(huán)境。 [科]

【參考文獻】

[1]蔣新梅.淪高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之常見問題的分析[J].四川建材，2009，（02）.

[2]岳軍，魏續(xù)迪.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)施工與設(shè)計[J].科技信息，2011.（10）.