基于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究與探討

【摘 要】隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，使得現(xiàn)如今城市人口數(shù)量急劇上升，這就使得對城市住宅的需求不斷增加，同時對建筑設(shè)計提出新的要求。如何在城市有限的空間內(nèi)，設(shè)計出建筑結(jié)構(gòu)合理、安全的高層建筑，成為建筑行業(yè)當(dāng)前面臨的巨大挑戰(zhàn)。文章將針對目前房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題展開研究及討論。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；采光；通風(fēng)；安全

引言：

隨著我國現(xiàn)代建筑事業(yè)的快速發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對于建筑的設(shè)計提出了更高要求。如何在建筑設(shè)計中運用節(jié)能材料，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性、美觀性成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究的方向，文章將針對建筑設(shè)計存在的問題進行探討。

1 建筑設(shè)計的功能

建筑設(shè)計的功能主要體現(xiàn)是滿足人類日常在建筑空間里活動時的生理和心理方面的要求，例如：人類的正常呼吸、衣食起居、取暖、避暑等，這些最基本的要求。隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，對于建筑的設(shè)計提出了更高要求，除滿足以上基本要求之外，還提出了更多具體化的要求，例如：采光、通風(fēng)、安全、美觀和空間布局等。因此，現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計還應(yīng)具備舒適性、安全性、實用性的功能特點，以便滿足人們精神上的需求。

2 現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

2.1 建筑結(jié)構(gòu)采光問題

現(xiàn)有城市住宅中，采光不足的現(xiàn)象非常常見，尤其是設(shè)計深長的房屋，內(nèi)部總會有暗廳存在，常年無法得到充足的陽光。還有部分住宅居住空間的朝向存在問題，造成室內(nèi)無法獲得充足的日照。國家目前對于居民住宅建筑之間的樓間距有明確規(guī)定，但因開發(fā)商多為利益所使，在有限的空間加大樓宇建設(shè)和樓層數(shù)量，使得住宅的日照間距無法達到最低標(biāo)準(zhǔn)，尤其是三層以下的住戶，基本得不到充足的日照。還有部分建筑結(jié)構(gòu)不合理，日照遮擋非常嚴(yán)重，致使整個單元的縱向住戶都得不到日照。因此，在進行設(shè)計時，要充分考慮到室內(nèi)的采光問題，保證室內(nèi)能夠得到充足的日照。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)通風(fēng)問題

我國現(xiàn)有城市住宅中，室內(nèi)空氣不流通，空氣污濁現(xiàn)象較為嚴(yán)重，在步入冬季后，室內(nèi)的空氣污染指標(biāo)更是超標(biāo)嚴(yán)重，從某種程度上，極大地危害到居民的身體健康，以上不良現(xiàn)象的發(fā)生，皆由房屋通風(fēng)設(shè)計不良及通風(fēng)設(shè)施的不足而使室內(nèi)空氣無法暢通所致。因此，在進行設(shè)計時，盡可能滿足房間之間的空氣對流，對于沒有窗戶的房間，要設(shè)計安放通風(fēng)設(shè)施。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性問題

多層建筑和高層建筑的豎向及橫向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計原理基本相同。只是隨著樓體高度的增加，其豎向結(jié)構(gòu)體系的要求會發(fā)生變化，其變化的原因有兩點：第一點，隨著高度的增加，變大的垂直荷載需要更大的受力柱、承重墻；第二點，高度變高，側(cè)向力產(chǎn)生的傾覆力矩變大。豎向荷載是隨著建筑高度的增加線性增加的，而側(cè)向荷載是迅速增加的。現(xiàn)代化的高層建筑中，設(shè)計時除考慮抗剪以外，對于樓體的整體抗彎和抵抗變形更是關(guān)注的重點，由此可見高層建筑其結(jié)構(gòu)的承重能力和低層建筑存在很大差異，具體問題表現(xiàn)如下：

2.3.1 共振問題

當(dāng)有地震發(fā)生時，假如建筑物和場地的震動周期接近，就會產(chǎn)生兩者共振的問題。因此，為避免事故發(fā)生，在進行設(shè)計時要對場地的震動周期做出預(yù)估，調(diào)節(jié)建筑層數(shù)，利用合適的結(jié)構(gòu)體系，將建筑物的震動周期增大，使之與場地震動周期產(chǎn)生差異。

2.3.2 扭轉(zhuǎn)問題

扭轉(zhuǎn)問題指的是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，沒有使建構(gòu)的剛度中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)的重心匯在一點上，當(dāng)水平荷載作用時，建筑結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生了扭轉(zhuǎn)震動問題。為更好的避免扭轉(zhuǎn)問題，在進行建筑設(shè)計時要采用合理的平面布局和結(jié)構(gòu)類型，使建筑物盡量做到三心匯于一點。

2.3.3 剪重比問題

建筑結(jié)構(gòu)的剪重比是指在發(fā)生地震時建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的反應(yīng)大小的指標(biāo)，指標(biāo)的大小同結(jié)構(gòu)對于地震的設(shè)防度和結(jié)構(gòu)的體型緊密相關(guān)，設(shè)防度在7~9°時，其剪重比在0.012~0.040之間，當(dāng)扭轉(zhuǎn)問題明顯或者是周期小于3.5S的結(jié)構(gòu)，其剪重小于0.016~0.064之間。

2.3.4 單位面積重度問題

單位面積重度是用于衡量樓層荷載輸入數(shù)據(jù)正確與否和建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面取值合理與否的重要指標(biāo)。設(shè)防烈度大的建筑其單位面積重度要大于設(shè)防烈度小的建筑；樓層數(shù)量多的建筑其其單位面積重度要大于樓層數(shù)量少的建筑；內(nèi)部隔墻多的建筑其單位面積重度要大于間隔強較少的建筑；剪力墻多的建筑其單位面積重度要大于剪力墻少的建筑。通常情況下，高層建筑物得單位面積重度控制在10~18kN/㎡之間，沒有特殊要求，大都是在15 kN/㎡左右。

剪重比和單位面積重度的指標(biāo)是在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計時非常重要的參考數(shù)據(jù)，兩個數(shù)值的正常與否直接反映了結(jié)構(gòu)體系合適與否、結(jié)構(gòu)布置合理與否，電算數(shù)據(jù)輸入正確與否，以及后期的點算結(jié)果可信與否，因而在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時要對剪重比和單位面積重度，這兩個指標(biāo)引起高度重視。

2.3.5 水平側(cè)向位移問題

即便水平側(cè)向位移滿足了建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)范要求，也不敢保證該建筑的機構(gòu)就是合理設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)是否合理，還要考慮地震力和周期的大小。在進行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)剛度和地震力的大小有關(guān)，假如結(jié)構(gòu)剛度小，其結(jié)構(gòu)并不合理，但因地震力小造成的結(jié)構(gòu)位移就小，在規(guī)范允許的范圍內(nèi)發(fā)生位移，我們不可以說該結(jié)構(gòu)是合理的。當(dāng)?shù)卣鹆π　⒔ㄖY(jié)構(gòu)周期長時，建筑建構(gòu)并不安全；同時，位移曲線會發(fā)生連續(xù)的變化，曲線沿豎向會發(fā)生剛度突變，但不該出現(xiàn)明顯的折點。通常情況，框架結(jié)構(gòu)建筑的位移曲線是剪切型的，剪力墻結(jié)構(gòu)建筑的位移是彎曲型的，框剪混合結(jié)構(gòu)建筑的位移曲線是彎剪型的。

2.3.6 高層建筑地基問題

在進行高層建筑設(shè)計時，設(shè)計單位通常沒有詳細(xì)的地質(zhì)勘探報告，只是根據(jù)建設(shè)單位的要求或者參考其他附件建筑物的設(shè)計資料，對建筑展開設(shè)計。從而造成了地基設(shè)計嚴(yán)重不合理的現(xiàn)象。要想合理的進行基礎(chǔ)設(shè)計和地基設(shè)計，就必須根據(jù)勘察資料，綜合考慮多方面的因素做出上部結(jié)構(gòu)方寧設(shè)計，單憑地耐力的數(shù)據(jù)是不安全的，切勿認(rèn)為耐力容許值設(shè)的小一點就萬無一失了。一些設(shè)計人員對軟弱地基處理不當(dāng)造成的危害尚且缺乏足夠的認(rèn)識，往往不做換土墊層設(shè)計，僅憑經(jīng)驗用砂墊層進行處理，不計算墊層的厚度和寬度，這樣的處理很不安全，也不實惠。設(shè)計人員再設(shè)計多層建筑時，不依照設(shè)計規(guī)范計算承重梁和受力柱的荷載值，造成荷載值不準(zhǔn)確。

3 結(jié)束語：

設(shè)計者在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要考慮到建筑的采光、通風(fēng)、安全的問題，讓人們的居住、工作環(huán)境更加舒適，充分滿足人們的生理需求和心理需求；在建筑設(shè)計時，一定要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范取值、規(guī)范選材，切勿馬虎大意，真正做到從安全的角度出發(fā)，避免不安全事故的發(fā)生，切實保證建筑的實用性和安全性。

總之，設(shè)計者一定要按照相應(yīng)的規(guī)范要求進行規(guī)范化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，本著對自己負(fù)責(zé)，對工作負(fù)責(zé)，對他人負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，從實用和安全的角度進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，使房屋建筑的結(jié)構(gòu)更加合理化、安全化，從根源上消除安全隱患。

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