闡述建筑結構設計

【摘 要】 建筑結構設計就是用結構語言來表達建筑師所要表達的東西；建筑結構語言就是結構師從建筑和其它專業圖紙中所簡化出來的結構元素；最后用這些結構元素來構成建筑物或構筑物的結構體系。本文介紹建筑結構的基本內容，然后針對目前建筑結構設計當中因循守舊的現象，提倡采用概念設計思想來促進結構工程師的造性，推動結構設計的發展，對建筑結構設計常見問題做了分析，為以后的設計提供參考。

【關鍵詞】 建筑 結構設計 方法 概念設計

建筑是藝術，精致的建筑是設計師把建筑的美觀設計與結構設計相互密切配合的結果。房屋結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果，將有限空間、有限資源可利用的最大化效果發揮出來，實現經濟化、實用性和適用性的良好目標。而建筑結構設計優化方法的應用則既能滿足建筑美觀、造型優美的要求，又能使房屋結構安全、經濟、合理，成為實質意義上的“經濟適用”房。

1 結構設計的基本內容

1.1 結構平面圖

在繪制結構平面布置圖前有個問題需要說明一下， 就是要不要輸入結構軟件進行建模的問題。當建筑地處抗震設防烈度為6 度區時，根據建筑抗震設計規范，是可以不用進行截面抗震驗算的但應符合有關的抗震措施要求。那么對于砌體結構來講如果時間不是很充足的話應該可以不用在軟件中建模的，直接設計即可，但要注意受壓和局部受壓的問題。必要時進行人工復核。對于局部受壓的防御措施是要按規定對梁下設梁墊以及設置構造柱等措施。如果時間不是很緊張的話建議還是輸入建模較好， 有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導算。另外，當建筑地處抗震設防烈度為7 度及以上時我的觀點是必須要輸入軟件建模計算的， 繪制結構平面圖時如果沒有建模的話就可以直接在建筑的條件圖上來繪制結構圖了， 這一步必不可少的是刪除建筑圖中對結構來講沒有用的部分，簡單快捷的方法是利用軟件的圖層功能，直接凍結相關的層。然后再建立新的結構圖層：圈梁層、構造柱層、梁層、文字層、板鋼筋層等等。這樣做的目的是提高繪圖效率， 方便在不同結構平面圖間的拷貝移動和刪除。

1.2 屋頂（面）結構圖

當建筑是坡屋面時，結構的處理方式有兩種：梁板式及折板式。梁板式適用于建筑平面不規整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉折復雜的坡屋面。反之，則適用折板式。兩種形式的板均為偏心受拉構件。板配筋時應有部分或全部的板負筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法， 建議采用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法。

1.3 大樣詳圖

大樣詳圖的繪制可以在建筑詳圖的基礎上直接繪制， 前提是建筑詳圖的準確無誤。也可以在以前做過的詳圖的基礎上來局部改進繪制。要注意的是在保持建筑外形的前提下盡量的使結構受力合理和施工方便。在標高和外形尺寸上一定要和建筑專業協調一致。需要提醒的是建筑標高和結構標高的關系要搞清楚。該減的減， 不該減的就不要減。

1.4 樓梯

樓梯梯板要注意撓度的控制， 梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求， 梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內折角處要斷開分別錨固防止局部的應力集中。閣樓層處的樓梯由于有分戶墻的存在要設置抬墻梁。注意梁下的凈空要求， 并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎應注意基礎的沉降問題， 必要時應設梯梁。

1.5 基礎

基礎要注意混凝土的標號選擇應符合結構耐久性的要求。基礎的配筋應滿足最小配筋率的要求。條基交接部位的鋼筋設置應有詳圖或選用標準圖。條基交叉處的基底面積不可重復利用，應注意調整基礎寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調整基礎的寬度。基礎圖中的構造柱，當定位不明確時應給予準確定位。

2 概念設計

所謂的概念設計一般指不經數值計算， 尤其在一些難以做出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中， 依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想， 從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法， 可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經濟可靠性能。

概念設計的重要性：概念設計是展現先進設計思想的關鍵，一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計，并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。一般認為，概念設計做得好的結構工程師，隨著他的不懈追求，其結構概念將隨他的年齡與實踐的增長而越來越豐富，設計成果也越來越創新、完善。遺憾的是，隨著社會分工的細化，大部分結構工程師只會依賴規范、設計手冊、計算機程序做習慣性傳統設計，缺乏創新，更不愿創新，有的甚至拒絕對新技術、新工藝的采納。大部分工程師在一體化計算機結構程序設計全面應用的今天，對計算機結果的明顯不合理、甚至錯誤不能及時發現。隨著年齡的增長，導致他們在大學學的那些孤立的概念都被逐漸忘卻，更談不上設計成果的不斷創新。

3 建筑結構設計常見問題

3.1 地基與基礎方面

（1） 現階段還有很多現代的房屋建筑無地質勘察報告，而只用以前建設單位在建筑工程項目上的參考數據和設計圖紙，或籠統參照附近建筑物的基礎設計資料就進行施工圖設計。

（2） 在地基處理上就簡單的采用換土墊層進行軟弱地基處理，而不是進行新的換土墊層設計和計算，只憑以往的設計經驗處置。

（3） 在我國的民用建筑物中柱、梁及基礎的負荷未能按著設計規范乘以折減系數。

3.2 磚混結構房屋中構造柱兼作承重柱用

（1） 構造柱作為承重柱使用后，使得構造柱提前受力，這不但會降低構造柱對墻體的拉結和約束作用，而且結構一旦遭遇地震作用，在構造柱位置必然形成應力集中，首先破壞。

（2） 構造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設基礎，構造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎的抗沖切、抗彎部及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓會出現裂縫。

3.3 承重柱截面高度設計過小

這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計者誤認為六度設防就是不設防，貪圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使梁柱的線剛度比加大。

3.4 框架結構設計中不能忽視了縱向框架

3.5 建筑設計中房梁的設計

建筑設計者往往只留意了對梁的強充和傾覆進行驗算，而忽略了對梁撓度的驗算。

3.6 樓板設計常見問題

樓板是建筑工程中的主要承重構件，是它將樓面和屋面的載荷傳給了周圍的墻和梁上，樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周，很容易出現設計質量問題，有的還可能存在嚴重的質量隱患。

4 結構設計優化技術的現實意義

建筑結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用，可以達到“物美價廉”的效果，不但實現了房屋的美觀、實用，而且在節省造價方面也有突出的效果。每一個建筑商都希望，在滿足建筑結構長遠效益的前提下，最大程度地減少建筑結構的近期投資，同時保證建筑物結構的可靠度和科學合理性。優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調，并具有建筑規范所規定的安全度。優化技術是實現建筑設計的“適用、經濟和安全”目標的有效途徑。

5 結束語

結構設計是個系統的，全面的工作，需要扎實的理論知識功底、靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。千里之行始于足下， 設計人員要從一個個基本的構件算起，做到知其所以然，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計。在工作中應事無巨細，應善于反思和總結工作中的經驗和教訓。隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，對建筑結構設計也提出了更高的要求。發展先進計算理論，加強計算機的應用，加快新型、高強、輕質、環保建材的研究與應用， 使建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經濟是當務之急。其中，打破建筑結構設計中的墨守成規，充分發揮結構工程師的創新能力，是相當必要的，因為他們是結構設計革命的推動者和執行者，這則需要工程界和教育界進行共同的努力，推廣概念設計思想是一種有效的辦法。