建筑結構設計過程中常見問題分析

張勇

沈陽市華域建筑設計有限公司 遼寧沈陽 110000

1 建筑結構設計過程中常見問題及分析

1.1 承載力問題

于建筑結構優化而言，第一應該考慮的便是建筑結構的承載力，其將直接影響建筑的力學性能，對于建筑的質量安全具有直接的影響，所以于建筑結構設計中需確保整個建筑結構體系優良、穩定性強，如此才能夠保障建筑的質量滿足設計需要，同步提升建筑質量性能。尤其是在高層建筑以及超高層的建筑，水平與豎直承載力往往很難高效被建筑結構構件所均攤，如果某個部分的結構構件承載力超出理論負荷，那么建筑體系在遭受外界因素的情況下，比如地震、大風等荷載作用下，就會致使建筑受損。因此在建筑結構優化過程中，首要考慮承載力問題，關注去解析力的組成與分配，把承載力科學均攤，確保建筑的質量[1]。

1.2 抗震設計問題

我國地域遼闊，各省市抗震設防烈度均有差異。同一城市場地類別也可能不同。抗震等級受結構類型、結構高度、建筑物重要類別、抗震設防類別、場地類別等影響，結構設計過程中應結合規范及國家相關規定采用合理的抗震等級，確定抗震等級及設防類別時，應該綜合考慮以上因素。結構設計過程中，應重視抗震設計，按規范相關要求進行結構計算參數，采取相對應的構造措施，保證結構安全。防止因抗震等級取錯，引起構件配筋過小，截面取值過小等，影響結構安全。

1.3 提高建筑抗風荷載作用的能力

優化建筑方案，不采用對風荷載較敏感的結構外輪廓，應采用體型系數較小的結構輪廓，從而降低垂直于建筑物表面上的風荷載標準值。應限制結構外輪廓的高寬比，滿足規范要求，避免采用高寬比超限的結構形式，減小風荷載對建筑影響。針對于關鍵性且外型繁復的房屋和建筑物，必須由風洞試驗明確風荷載體型系數，不應盲目參考規范通用值，防止風荷載標準值取值過小，影響結構安全。

1.4 結構計算模式的優化研究

為了確保數據的各層面科學完整，必須對有關數據參數實施匯總，同步根據合理計算要求，運用計算機體系對有關數據施行科學化整理以及解析計算。在實際建造結構的設計環節中，應該對各類建造的數據實施計算處理，處理的結構應該實施綜合性研究以及解析，且認真對結果數據實施調整優化，保障優化的數據不會給設計帶來影響，同樣不會造成出現額外的約束條件。同步，為了更好地符合建筑設計作業的具體需求，于設計優化中，一般會采用多類型建筑機構的設計運算體系，如此對同一個數據實施更加精確化處理，為后續的參數優化給予更加精確的理論參考。

1.5 周期比不滿足時調整方法

周期比相關規定《高規》3.4.5及條文規定，結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期Tl之比，A級高度高層建筑不應大于0.9，B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及本規程第10章所指的復雜高層建筑不應大于0.85。《抗規》3.5.3及條文規定，結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近（周期和振型）。

結構自振周期表示結構自身的性能，周期的相對大小反映了結構剛度的大小，二者成反比關系，即周期越小剛度越大。計算程序中的振型是以按周期的長短排序，結構的第一、第二振型宜為平動，扭轉周期宜出現在第三振型及以后[2]。

限制扭轉平動周期比，主要是限制結構扭轉為主的第一自振周期Tt同平動為主的第一自振周期Tl之比，當兩者相近時，結構的扭轉效應增大顯著。限制周期比主要體現在關注結構的抗扭能力的大小，使結構具備必須的抗扭剛度，縮減扭轉同結構帶來的不利影響。周期比不符合規范規定，表明結構的抗扭剛度相較于抗側剛度較小，扭轉效應過大，結構抗側力構件布置不科學。

只可以經過調整結構布置，提高結構的整體抗扭剛度。外圍的抗側力構件于結構的抗扭剛度作用最大，總的原則是強化結構外圍豎向構件以及梁的剛度，或恰當減弱結構中間豎向構件的剛度。運用結構剛度同周期的反比關系，科學布置抗側力構件，強化需要縮減周期方向（包含平動方向及扭轉方向）的剛度，減弱需要加大周期方向的剛度。

（1）第一振型扭轉：說明結構的抗扭剛度相對于其兩個主軸（第二振型轉角方向和第三振型轉角方向，一般都靠近X軸和Y軸）的抗側剛度過小，此時宜沿兩主軸適當加強結構外圍的剛度，并適當削弱結構內部的剛度。

（2）當第二振型為扭轉期間：表明結構沿兩個主軸方向的抗側移剛度差異較大，結構的抗扭剛度相較于其中一主軸（第一振型轉角方向）的抗側移剛度是科學合理的；然而相較于另一主軸（第三振型轉角方向）的抗側移剛度反而過小，這時可以適當減弱結構內部沿“第三振型轉角方向”的剛度，且合理強化結構外圍（關鍵是沿第一振型轉角方向）的剛度。

周期比的掌控在于結構具有充足的抗扭轉剛度，而結構外圍抗側力構件對結構的抗扭轉剛度貢獻最大。因此調試結構外圍抗側力構件剛度以掌控位移比時，必然對周期比產生較大影響。考慮到對周期比的影響，調試位移比時，特別是當周期比接近規范限值時，應注意不要削弱結構外圍抗側力構件的剛度。同樣，對周期比的調整也可能影響位移比。特別是當某主軸方向的位移比接近規范限值時，此時對抗側力構件剛度的調整應以結構的質心為中心盡量對稱[3]。

2 結語

總的來說，伴隨著我國建筑技術的不斷發展，結構設計的可靠性研究水平不斷提高，其應用領域也越來越廣泛。建筑結構設計者在新的環境和形勢下，應不斷提高自身的專業素質和能力，確保結構設計的可靠性，為建筑工程的順利、安全、可靠施工提供重要保障和支持。