論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

【摘 要】 改革開放三十年以來，我國建筑市場經(jīng)歷了黃金時(shí)期飛速的發(fā)展，各個(gè)中小城市的房屋數(shù)量越來越多，隨之而來的就是建筑結(jié)構(gòu)的多樣化趨勢。建筑市場上建筑企業(yè)的競爭內(nèi)容就是建筑的質(zhì)量和效率，除了安全可靠，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是建筑產(chǎn)品質(zhì)量的體現(xiàn)，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅能讓用戶得到更高水準(zhǔn)的建筑享受，也可以使施工過程中更為方便清晰。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的使命不僅僅是保證建筑物的基本結(jié)構(gòu)，還要在這個(gè)基礎(chǔ)上尋求結(jié)構(gòu)的優(yōu)化完善，本文針對新的時(shí)代環(huán)境下對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更高水準(zhǔn)的要求，分析了建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 精益求精 水平力 軸向變形

1 前言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常有兩個(gè)主要方面，首先是對建筑質(zhì)量的優(yōu)化。優(yōu)秀合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高建筑空間的利用效率，取得更為便利的人居享受，另外，通過合理的空間布局可以獲得更好的裝飾裝修效果。其次，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)減少施工過程中的麻煩。在項(xiàng)目施工過程中，除了施工企業(yè)的管理問題，施工圖紙上的不合理設(shè)計(jì)也很容易給施工過程帶來麻煩。施工時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)方和施工方要進(jìn)行會(huì)審，其中的很多錯(cuò)誤還需要施工方對之前完成的工程進(jìn)度重新返工，大大拖延了施工進(jìn)度，影響了施工效率。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要一是要充分考慮到結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用情況，找到更為便捷的設(shè)計(jì)方式，二是要結(jié)合施工現(xiàn)場的情況，考慮到現(xiàn)場施工的難易問題，對施工圖紙進(jìn)行清晰合理的標(biāo)注，從上至下的確保建筑產(chǎn)品的質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是十分復(fù)雜、縝密的過程。在很多設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)中，常常會(huì)出現(xiàn)影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的各種問題，一個(gè)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師就是要處理這些問題，在問題中找到合理的解決途徑，獲得最優(yōu)的建筑質(zhì)量。所以，建筑師應(yīng)該在實(shí)踐中不斷扎實(shí)基本功，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不斷夯實(shí)理論知識(shí)，在此基礎(chǔ)上尋求創(chuàng)新性思維，嘗試開拓性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的類別和主要內(nèi)容

通常意義上的建筑產(chǎn)品，按照用途主要分為民用和工業(yè)兩大類別。而根據(jù)高度的不同又可分為多層、高層、超高層等等。根據(jù)建筑材料又有砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等區(qū)別。在建筑結(jié)構(gòu)形式方面，高層建筑中常使用剪力墻等結(jié)構(gòu)形式，除此之外，還有框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)等等，大路結(jié)構(gòu)和簡體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也較為普遍。建筑工程設(shè)計(jì)包含許多復(fù)雜的環(huán)節(jié)，首先是建筑的整體形式設(shè)計(jì)，隨后進(jìn)行的是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這兩步是建筑產(chǎn)品的主體內(nèi)容設(shè)計(jì)，在其后需要進(jìn)行的是暖通設(shè)計(jì)、排水管道和電力線路設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)程序相互獨(dú)立在具體工作中常常有不同的工作組負(fù)責(zé)，但之間又包含十分緊密的聯(lián)系，如果配合協(xié)調(diào)不當(dāng)，會(huì)使得建筑設(shè)計(jì)出現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用上的偏差，造成結(jié)構(gòu)功能的損失。設(shè)計(jì)的過程中首先要滿足建筑功能的需要，在此基礎(chǔ)上還要力求美觀、節(jié)能，并滿足項(xiàng)目的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑產(chǎn)品的制造中有著舉足輕重的地位，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，很大程度上決定了建筑產(chǎn)品使用功能的人性化和便捷化。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常設(shè)計(jì)師根據(jù)建筑的整體規(guī)格和樣式首先進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的部署，確定整體的設(shè)計(jì)思路和基本設(shè)計(jì)方法。確定方案后，設(shè)計(jì)師要詳細(xì)的分析建筑的具體細(xì)節(jié)，進(jìn)行計(jì)算，確定設(shè)計(jì)體量和建筑各個(gè)部分的搭配組合，這個(gè)過程可以確定建筑各個(gè)相關(guān)細(xì)部的具體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在此之后就是進(jìn)一步精細(xì)的建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)，包括具體的門窗柱梁等等。所有這三個(gè)過程結(jié)束后，設(shè)計(jì)師的主要設(shè)計(jì)工作基本完成，接下來就是把所有的設(shè)計(jì)產(chǎn)物盡可能的細(xì)化到施工圖紙供施工方研究使用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅是一個(gè)設(shè)計(jì)過程，而是一個(gè)對各種情況下的承載力的預(yù)演過程。首先要驗(yàn)算在極限狀況下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，找出建筑在應(yīng)用過程的臨界受力點(diǎn)，還要驗(yàn)算在正常使用中的受力極限狀況。建筑往往受力較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在驗(yàn)算時(shí)首先要充分考慮到可能產(chǎn)生的受力，然后分別考慮各種應(yīng)力單獨(dú)作用時(shí)對建筑物產(chǎn)生的影響，考慮實(shí)際應(yīng)用中最不利的組合情況，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行防護(hù)加固措施。自唐山大地震之后，我國的建筑在設(shè)計(jì)時(shí)需要按照國家要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師要綜合考慮建筑所在地區(qū)的地震等級、烈度等綜合條件因素，在滿足抗震設(shè)防要求的基礎(chǔ)下，考慮必要的工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，完成工程結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)。一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)作品，既要滿足建筑物安全可靠的最低標(biāo)準(zhǔn)，又可以使居戶有較高的空間享受，同時(shí)也要方便施工，設(shè)計(jì)師只有從這幾個(gè)方面進(jìn)行不斷的探究摸索，才能設(shè)計(jì)出真正優(yōu)秀的建筑作品。

3 保證結(jié)構(gòu)安全性的設(shè)計(jì)措施

3.1 增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的安全意識(shí)

建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)紛繁復(fù)雜的工作，許多建筑問題都是由于設(shè)計(jì)的不夠細(xì)心造成的。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中要增強(qiáng)安全意識(shí)，更加細(xì)心和耐心。首先，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)自己的作品同時(shí)要密切關(guān)注其他建筑產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣可以夯實(shí)設(shè)計(jì)師的理論基礎(chǔ)，開闊設(shè)計(jì)師的視野，在其他作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)之處吸取教訓(xùn)，對好的設(shè)計(jì)理念也要充分學(xué)習(xí)，應(yīng)用到自己的作品當(dāng)中。設(shè)計(jì)人員要在工作中不斷對現(xiàn)行規(guī)范和行業(yè)法規(guī)進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高安全意識(shí)，不斷審閱設(shè)計(jì)過的圖紙，做到精益求精。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)需要細(xì)心的工作，任何一點(diǎn)點(diǎn)的馬虎大意，輕則會(huì)增添設(shè)計(jì)師自己的工作難度，嚴(yán)重的則會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量事故，造成人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。

3.2 進(jìn)行設(shè)計(jì)工具的升級和研發(fā)

在過去的建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師往往采用手繪圖紙，即施工中經(jīng)常說的建筑藍(lán)圖。這種傳統(tǒng)的方式會(huì)造成許多人為的失誤。隨著計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)越來越廣泛的普及，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師開始采用計(jì)算機(jī)軟件繪圖。建筑市場的發(fā)展使得建筑產(chǎn)品的設(shè)計(jì)越來越多樣復(fù)雜，這個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師帶來了更大的計(jì)算量和設(shè)計(jì)內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員要注重對設(shè)計(jì)軟件的升級，使其能夠適應(yīng)建筑市場的發(fā)展。一些軟件的力學(xué)模型過于單一，不能滿足精品建筑復(fù)雜的空間格局，利用其計(jì)算的出的承載力驗(yàn)算結(jié)果也往往與實(shí)際受力情況有較大偏差，為了能夠進(jìn)行更為復(fù)雜的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員要提高設(shè)計(jì)軟件的精度，能夠更為理想的幫助設(shè)計(jì)師完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)計(jì)算，獲得更高的安全效果。

3.3 注重水平荷載及軸向變形對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素

由建筑物的自重和各水平層使用荷載造成的豎向軸力以及彎矩，通常與建筑高度成一次方的比例。而由水平荷載產(chǎn)生的力矩，對建筑物有較強(qiáng)的傾覆效果，數(shù)值上與建筑高度呈二次方的比例，更容易引起建筑結(jié)構(gòu)的破環(huán)。在通常的建筑結(jié)構(gòu)中，豎向荷載經(jīng)過驗(yàn)算往往在一個(gè)固定范圍內(nèi)波動(dòng)，是一個(gè)定值，水平荷載受土壤和其他自然環(huán)境的影響較大，不容易控制，應(yīng)該引起設(shè)計(jì)人員的充分注意。除此之外，在越來越多的高層建筑中，豎向荷載雖然不容易引起大規(guī)模的結(jié)構(gòu)破環(huán)，但長久的受力會(huì)導(dǎo)致豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形，造成梁支座處的結(jié)構(gòu)破壞，這種破環(huán)往往由于梁端部的負(fù)彎矩減小產(chǎn)生的。過大的豎向力還會(huì)使構(gòu)件的剪力發(fā)生變化，使得受力結(jié)構(gòu)改變，構(gòu)件發(fā)生側(cè)移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要對這種后續(xù)應(yīng)力的變化特別注意，保證結(jié)構(gòu)在使用期限內(nèi)的安全。

4 小結(jié)

建筑設(shè)計(jì)是各種建筑知識(shí)的集合，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備扎實(shí)的理論功底，對結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)有充分的認(rèn)識(shí)，還要細(xì)心謹(jǐn)慎。設(shè)計(jì)的工作涉及大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)往往不是獨(dú)立的，是相互關(guān)聯(lián)在一起的，牽一發(fā)而動(dòng)全身，設(shè)計(jì)人員在一個(gè)環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤都可能使整個(gè)設(shè)計(jì)失去原有的意義，如果能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)救起來依然會(huì)耗費(fèi)大量的精力，倘若在進(jìn)入施工階段時(shí)還得不到發(fā)現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致施工質(zhì)量的降低，工期延長，耗費(fèi)大量的財(cái)力物力，甚至有可能引起重大的質(zhì)量安全事故。設(shè)計(jì)人員要精益求精，開拓創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出更多質(zhì)量可靠，新穎脫俗的建筑產(chǎn)品。

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