建筑結構設計在建筑工程中的應用簡述

李世鑫

摘要：建筑的結構造型是一個城市文化底蘊和精神面貌的體現，它對于人們的生活有著重要的影響。如何從結構設計出發，建造出美觀、實用、經濟的建筑作品一直就是建筑業關注的重要問題和追求方向。本文將根據結構設計的特點、結構形式應用范圍等方面入手，對結構設計在建筑工程中的應用做一些分析介紹。

關鍵詞：結構設計;建筑工程;應用

引言

隨著改革開放的深入，人民生活水平和生活追求不斷提高，這需要建筑行業不斷開拓創新，建筑的設計建造不僅需要經濟合理，還需要美觀安全，這給建筑結構設計提出了更高的要求。建筑工程結構設計牽涉面很廣，它對整個建筑工程的建造難度、經濟預算和整體效果都有決定性的影響。所以我們在進行建筑工程結構設計時，必須首先深入了解結構設計的特點、結構形式應用范圍、影響因素等，然后結合實際情況和消費需求進行相應的結構設計，避免無根據的天馬行空結構設計，最后給建筑的施工和成本帶來管理困難。

一、建筑結構設計的特點

1.1水平方向的應力方面

一般情況下以建筑重力為主的豎向載荷決定著結構設計中的受力控制。在水平受力方面，因為其樓層低，載荷小等特點，使得水平應力基本不對結構設計的穩定等造成大的影響。而對于高層建筑來說，水平荷載對結構產生的傾覆力矩，是與樓層高度的兩次方成正比，加之水平載荷的風載荷和地震的影響，它的數值隨著這些因素的動態變動而有著較低層建筑更大的變動。所以對于高層建筑而言，水平載荷才是結構設計決定性因素

1.2結構延性方面

對于低層建筑而言，更加注重的是豎向的結構延伸性，因為其主要的受力是集中在重力為主的豎向應力，它的建筑風格更加固化和硬質一些。而對于高層建筑，考慮到水平荷載對結構產生的傾覆力矩以、風載荷以及地震載荷，它的結構設計需要更加柔和一些。為了應對建筑結構塑性變形后還能有較強的變形能力，這就需要使用一些特殊的延展性較強的材料和特殊的工藝方法，保證建筑結構具有較好的結構延展性。

1.3側移控制方面

在側移方面，低層建筑比較好控制，主要就是保證地基的穩定性，在結構設計上，盡量使受力在豎向平衡的分布。而對于高層建筑而言結構側移是一個關鍵因素，隨著建筑高度的不斷增加，水平側移力不斷增加，加上高層建筑為了減少自重會采用一些新的輕質結構體系，這使得側向位移控制難度大大增加。

二、建筑結構的總體布置

科學合理的建筑結構設計即需要有合理的結構體系還需要有完美的結構布置。因為結構布置會影響到建筑設計方案的效果，影響到建筑的安全和功能的使用。結構的總體布置要考慮控制結構的側向變形、平面布置、豎向布置、縫的設置和構造等幾個方面。

2.1平面布置

平面布置的選擇主要是根據建筑工程的實際情況來確定，如果是獨立的結構單元，則采用形狀較為簡單，而且要根據相對應、相協調的原理，剛度和承載力分布要呈現出比較均勻的形狀。此外，根據抗震設計的要求，高層建筑單個的結構單元長度要控制在一定的范圍內，不能太長，否則在發生地震時，結構的兩端可能會出現反相位的振動，這將會導致建筑被過早地破壞，同時威脅到人們的安全。

2.2豎向布置

為了避免過大的外挑和內收，結構的豎向布置應遵循形體規則、剛度和強度沿高度均勻分布的原則，而在同一層的樓面，要設在統一標高處以防止錯層和局部夾層的情況出現。而在面對高層建筑時，還要注意解決結構剛度和強度發生變化的情況，對于這種情況，應逐漸變化。

2.3控制結構的側向變形

建筑的結構一般都要同時承受豎向荷載、水平荷載。水平荷載會使側移隨結構的高度增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，如果建筑高度超出一定的范圍后，就會造成結構發生過大側移和相對的位移，有時甚至會嚴重地破壞非結構構件，所以，我們要把控制側向位移作為高層建筑結構設計的重點和難點來解決，一般情況下，要以限制結構的高度和高寬比為控制手段。

2.4縫的設置和構造

建筑結構的總體布置應該要考慮到沉降、溫度收縮和形體復雜對結構帶來的不利影響。可以利用沉降縫、伸縮縫或防震縫把結構分成若干個獨立單元，以消除沉降差、溫度應力和形體復雜對結構的不利影響。但如果設縫，就會對建筑的使用要求、立面效果、防水處理帶來不便。因此，在設縫上必須要謹慎對待，盡量能從總體布置上或構造上采取其他有效的措施來減少沉降、溫度收縮和形體復雜引起的問題。

三、建筑結構設計在建筑工程中的應用

結構設計方面必須要考慮的因素主要有：建筑物結構類型的選擇;基礎形式的選擇;上部結構體系及構件的確定;混凝土設計強度的確定等。建筑結構設計極大的影響著整個建筑工程的整體效果，它應用于建筑工程的方方面面，比如施工進行、造價控制、安全美觀度。下面我們就從這三方面進行分析介紹：

3.1施工方面的應用

建筑結構設計對于施工的進行有著重要影響，什么樣的結構設計決定了什么樣的施工方案。施工方面分為基礎結構施工和上部結構施工，地基基礎的結構設計首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。對于上部結構，我們要考慮建筑的穩定性和造價的平衡，我們首先要保證建筑的穩定性，在此基礎之上嚴格控制造價。

3.2在造價控制上的應用

結構設計在造價控制方面的目的就是在保證結構安全的前提下，通過設計人員自身的判斷力和創造力對結構方案進行優化，以控制工程造價，滿足投資方的經濟要求。在結構設計中影響建筑工程在造價的因素有：一.建造結構形式的選擇。它對整個工程的建設影響極大，因為不同的結構會有不同的施工方案，相應的安全美觀度也不一樣，造價更是大不一樣。如高層建筑水平應力其主要的控制作用，所以我們在選擇結構形式的時候，水平應力就應該是主要的考慮因素，還應根據實際需要選擇相應的結構，如筒體結構。二.建筑材料的選擇。在建筑材料的選擇上，低層建筑而言我們一般選擇鋼筋混泥土結構，但是對于高層建筑而言，我們要考慮減輕它的自重和地震等的影響，所以一般會選擇高強度混凝土可以減小結構截面和減輕結構自重，填充墻材料宜采用輕質墻體。三.高寬比是建筑物的總高度和傾覆方向支承體系的總寬度之比。高寬比對高層建筑物的造價影響相當大，有時甚至比建筑物的絕對高度影響更大。四.新技術的使用。近年來，隨著信息化的發展，很多新技術也不斷被建筑行業應用，但是由于新技術帶來的成本提高，使得在應用中我們必須要掌握好工程造價和新技術之間的使用平衡。

3.3在安全美觀方面

建筑的結構和外觀造型體現著該地區的建筑水平和文化發展。所以建筑結構設計在安全美觀這方面，也有著積極的影響。如澳大利亞的悉尼歌劇院，圖中貝殼形尖屋頂，是由2194塊每塊重15.3噸的彎曲形混凝土預制件，用鋼纜拉緊拼成的，外表覆蓋著105萬塊白色或奶油色的瓷磚。外形美觀且有文化特點，它是悉尼藝術文化的殿堂，更是悉尼的靈魂，是公認的20世紀世界十大奇跡之一，是悉尼最容易被認出的建筑，這一切都歸功于偉大的建筑結構設計。

對于目前我國的建筑結構設計應用中還應該注意一些問題：如盡量采用節約型的結構設計，以適應我國節約型社會的發展趨勢;提倡使用概念性的設計方法;對于結構設計采用一些量化的指標進行評定等。

結語

通過建筑結構設計優化，不僅可以有效降低預算成本和工程造價，還可以滿足建筑的功能要求。在此過程中，需要強調的是經濟收益、建筑質量應當兼顧，在建筑結構設計優化過程中，既要實現經濟效益的最大化，又要強化結構設計的技術性。

參考文獻

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