結構設計在建筑工程中的應用

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

1 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。

2 建筑結構設計的特點及應用范圍

近年來建筑結構設計已經發生了巨大變化，但是它的基本特點和應用范圍還是延續著多年來的結構設計經驗，其主要特點有：

1.水平方向的應力方面。作為低層建筑，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

2.結構延性方面。對于底層建筑而言，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。

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。

目前，我國建筑主要是以混凝土結構形式為主，而在混凝土結構中，主要有簡體結構、框筒結構、剪力墻結構、框剪結構、框架結構等形式，每一種結構形式都有它的適用條件。如高度小于60m的建筑不宜采用筒體結構，而30層以上的建筑才宜采用筒體結構；剪力墻結構適用墻體較多的高層建筑；框剪結構形式適用于高層住宅和需要大開間的辦公建筑；框架結構形式主要用于10層以下的建筑。

3 建筑工程中的實際應用

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，比如造價控制、施工進行、安全美觀度。下面我們就從這三方面進行分析介紹：

1.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。

2.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.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。

4 結束語

近年來我國建筑結構設計不斷發展，但是結構設計效果上看還是不太理想。在建筑結構設計的應用中，我們不僅要重視建筑的安全和質量，還應該考慮其外觀美感和造價的控制。一切從實際出發，不斷提高建筑結構設計的水平，為我國建筑行業的提高做出積極的貢獻。

參考文獻

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