建筑結構布局與運用的幾點思考

王艾培（南京國聯電力工程設計有限公司，南京 210000）

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建筑結構布局與運用的幾點思考

王艾培
（南京國聯電力工程設計有限公司，南京 210000）

摘 要：隨著社會的高速發展各種新型材料新設計思潮的逐步取代更新，現代社會中對建筑物的設計要求越來越嚴格，伴隨著這種變化，在建筑行業中也有一些新興的變化，如建筑物結構體中也越來越多、越來越廣泛的出現超大、超長的結構，所以設計師在選用材料進行設計時除了要考慮經濟實惠的材料外，更加要注重設計布局的合理性、美觀性、安全性及耐用性。本文將就建筑設計中的結構布局進行一點淺薄的思考和分析。

關鍵詞：結構設計；結構布局；結構運用

0　引言

結構是建筑體的根本，沒有結構的建筑是不存在的，結構就像人體之骨骼，沒有骨骼的人是不能夠站立行走，而建筑體的結構承擔著支撐建筑物荷載的重要作用。因此合理的建筑結構布局除了能保證了建筑的力學平衡、穩定的空間還能夠保證建筑體的強度、剛度和韌性。所以在現代建筑的結構布局運用當中要充分考慮結構體與空間、空間與結構布局之間的潛移默化關系。

1　結構設計的意義

建筑計劃是依據建筑設計來制定的，這就要求在建造之前先要將施工的每個環節、隱患的各類問題以文本方案的形式制定出來。建筑設計也是整個建筑工程各環節中各個部件協調配合運行的依據，為工程提供詳細的施工方案。而建筑的結構設計是建筑設計的依據。結構設計的主要任務是根據建筑體的功能、形體藝術和目的要求等，為之提供與之相適應的構造解決方案。在設計中不僅要綜合考慮材料選用、施工方法及結構部件的制造工藝，以滿足建筑物區域化功能要求，還要考慮整個建筑物的安全可靠性。隨著社會進步，建筑專業化水準也越來越高，建筑設計與結構設計也必將逐漸融合并發展的相互一直與協調。結構設計布局是保障整個建筑物安全、可靠、經濟、美觀的根本。結構的設計是在力學基礎進行的，建筑設計是在形體美學的基礎上進行的，一個完美的建筑既是完美的結構設計完善的建筑設計，又是現代科學技術與建筑藝術美學的結合。所以現在的建筑結構布局中應更多的思考結構與形體的結合，材料與結構構件的結合，結構布局與結構優化的結合。

2　結構布局幾點問題

在建筑結構布局中需需重點考慮建筑結構中存在的水平側向位移，扭轉效應，不規則受力體等。建筑結構體的非規則受力和特殊受力點都是影響建筑結構布局的因素，在結構布局上應充分計算設計建筑結構的受力畸變點，合理設計和布局建筑結構，也必然會將結構體本身的作用發揮到極致。

（1）建筑結構布局中的水平側向位移。建筑的水平側向位移效應是目前為止較難準確計算的受力效應，在建筑結構設計中能就算是達到了規定的結構要求，不能完全表明結構布局設計的合理性。建筑體的水平側向位移不僅要考慮建筑體受力大小、力量幅度周期和地質地震等綜合因素。建筑的側向水平位移受到的影響包括抗震設計、地震強度和結構剛度。結構剛度小的建筑結構不合理時，地震力對建筑作用過小造成建筑結構的位移范圍也小，導致的結果是建筑體水平側向位移在結構容許的范圍內，但此建筑結構不能因此被認為合理。在建筑結構布局中合理的水平側向位移力的位移曲線應該是連續變化的，有明確的拐點或轉折點。剪力墻的結構位移曲線應是彎曲的，而框架結構的位移曲線應該是剪切的。高層建筑中結構受水平力荷載，所以中、高層建筑體是以水平荷載為主要控制荷載，高層建筑結構布局中要充分考慮抗震和抗風的要求。高層建筑體選用結構構件截面尺寸要滿足相應材料構件剛度和構件布局效果要求。結構布局中可預測評估結構體所受的水平側向位移影響，作出合理解決方案降低其影響作用。

（2）建筑結構中的扭轉效應。建筑結構體布局的重要中心包括建筑幾何形態中心、結構體剛度中心和結構構件物理中心。因此在建筑設計布局要充分讓這三個中心集中于一點，達到三點合一。結構扭轉效應在建筑結構布局設計的過程中建筑體的三個重要中心點沒有合一或相互有偏差從而造成在水平荷載作用下出現受力不均勻的扭轉振動效應。建筑體布局設計中應盡可能的避免由于在水平荷載等外力作用在建筑體三點不一出現扭轉從而發生損害的問題，合理設計布局，竭力使建筑物所受荷載作用力的三心合一，從而能夠避免扭轉效應。

（3）建筑結構共振問題 。當建筑體周圍有震源時，如果出現建筑的自振周期和場地的特征周期接近，就會造成建筑物和附近震源產生共振現象。因此在進行建筑結構布局設計時，應進行相應的特征周期評估，以此為依據來選擇適合的結構類別和系統，并盡量增加自振周期和特征周期差異，避免出現共振現象。

3　建筑結構運用

合理、有效的布局，通過了解各類建筑的特點，進而能利用優點來化解劣勢。在結構布局中結合建筑體的區域特點進行有效的結構布局運用，使之美觀、大方、經濟。

（1）建筑暗梁。建筑結構中暗梁結構充當樓面梁結構是常用錯誤運用。其本身的剛度未達到標準，因此荷載不能準確進行傳遞，不能有效的進行從樓面荷載到板到暗梁再到柱的傳遞，這樣必然會降低對板內力的評估。結構布局在集中力處沿著最短距離設置暗梁，只為暗梁結構在受集中力作用時代替主梁的作用，讓暗梁來承受抗彎強度和裂縫的要求，而在剛度變化較大的結構體中應用梁。

（2）框架結構。建筑體井筒因其特殊的構造特點能夠吸收地震剪力，所以框架結構所能承受的地震剪力的受力也會減小。因此應盡量避免設置鋼筋砼樓電梯小井筒結構或者降低井筒的壁厚，或者通過利用豎縫、結構洞等方式將建筑結構體的剛度削弱。建筑結構體在復核時除了將框架結構進行計算外，還應該將帶井筒的框架結構以及與井墻連接的柱子配筋進行加強穩固等進行計算。在設計框架梁結構時要注意樓宇頂樓層的電梯間與建筑體內水箱等結構物間的承重結構，應盡量避免使用砌體墻這種結構。一些構件如遮雨棚、天臺窗等樓層構件不應該從承重墻中挑出，而是從建筑體承重梁上設計挑出。

4　總結

在現代社會建筑設計中建筑設計行業的發展已經日新月異，建筑體外型已由以前的常規建筑形態改變為新型特色建筑結構形體，相應建筑結構的布局也由傳統設計到了現在設計，建筑體的要求中除了基本功能要求外，還對建筑體的外型美觀時尚形體簡約大方、應用功能多樣等提出了更高的設計要求。因此建筑結構布局設計不僅要求考慮建筑本身的質感、美感、實用性、適用性，在設計過程中的考慮也必將變得越來越嚴謹、細致、人文。在倡導以人為本、可持續發展的今天，建筑結構布局設計過程中，要更加注重適合人類的、保護生態的、環保的、能夠可持續發展的結構設計。

參考文獻：

［1］林同炎.SD斯多臺斯伯利.結構概念和體系［M］.北京：中國建筑工業出版社，1999

［2］劉炳寅.高層框架結構設計和施工中的現實問題［J］.山西建筑，2009，（3）

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.118