建筑結構設計原則與要點探析

【摘 要】 改革開放以來，中國經濟快速發展，一棟棟建筑如雨后春筍般拔地而起，城市化進程不斷加快，建筑結構的設計就顯得尤為重要。建筑結構設計是個系統、全面的工作，本文闡述了建筑結構設計的原則與要點，希望為今后實踐提供幫助。

【關鍵詞】 建筑結構；設計；原則與要點

1 結構設計的目的

在現有技術基礎上，用最經濟的手段來獲得預定條件下滿足設計所預期的各種功能的要求，包括安全性、適用性、耐久性。

1.安全性：指結構應能承受正常使用時可能出現的各種荷載和變形等作用，在偶然事件（如地震、強風）發生時及發生后結構仍能保持必需的整體穩定性，即結構僅產生局部損壞而不致發生倒塌。

2.適用性：指結構在正常使用過程中，應具有良好的工作性能。

3.耐久性：指結構在正常使用和正常維護條件下應具有足夠的耐久性能，能夠正常使用到預定的設計使用期限結構的功能要求概括起來為結構的可靠性，即在規定的時間內（設計使用年限），在規定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維護），結構完成預定功能（安全性、適用性、耐久性）的能力。

2 建筑結構設計的概念

建筑結構設計就實質而言，分為兩個層面，一方面是建筑設計，另一方面是結構設計。建筑設計側重于建筑物的功能方面的設計，如建筑物的外觀形態、建筑風格等等；結構設計側重于建筑物的結構安全性能方面的設計，如建筑物的抗震能力、建筑物防風能力等等。就我們經常說的建筑結構設計而言，其實側重于第二個側面，即建筑物的結構設計。就是結構設計師用結構語言把自己所要表達內容完整無誤的表達出來。其中設計用到的結構語言就是協助建筑師把自己的建筑結構思想表達出來所用到的語言符號，或者是設計專業圖紙中所用到的結構元素。故此，建筑結構設計就是結構設計師用特定的結構語言符號或者結構元素把建筑的結構體系表達出來。

3 建筑結構設計的內容

建筑結構設計的內容主要包含如下四個環節：方案設計、結構設計、構件設計和繪制施工圖四個部分。

1.方案設計

結構方案設計包括結構選型、結構布置、主要構件的尺寸估計和結構的初步分拆等內容。結構選型包含上部結構選型和基礎結構選型兩方面內容。對結構選型實際是對未來建筑物的結構設計提供各種不同設計方案，然后通過一定的評判標準來確定方案的優劣，最終選定最滿意的結構。

2.初步設計

初步設計部分要把建筑物本體結構、給排水、電氣線路和設備、工藝，暖通等內容全部囊括在內，進行綜合考慮，形成設0計的初步方案。在這個階段，結構設計師要對結構設計涉及到的如樓板厚度、梁柱的尺寸等內容給一個初步的數據范圍，然后再依據一定的標準對該結構體系進行初步計算和分析，判斷結構體系是安全可靠。在初步設計階段，讓建筑物達到以下幾個方面的要求：1）抗震設計，根據我國的《建筑抗震設計規范》的要求，一般建筑物的抗震設防烈度范圍為6度到9度，根據建筑物所處的不同區域和建筑物的重要性來確定；2）計算結構構件的承載能力，構件在建筑物中承載能力不能到達一個構件的極限承載能力，這樣保證了建筑物的安全性。

3.詳細工程設計

結構設計之后，就要進行詳細工程設計。詳細工程設計是指柱、梁、板、墻（剪力墻） 和塊體這5部分的內力和配筋計算。梁和柱可看作細長桿件，內力情況與計算體系相符合。單向板可簡化為單位寬度的梁來計算，雙向板的計算理論也較成熟，異型板的計算較為復雜，應盡量避免。對于單片的剪力墻，一般把它視為薄壁柱作近似計算，有時要考慮翼緣的作用；對于筒體結構中的剪力墻，則要用空間力學的方法來計算。塊體不同于梁、柱、板、墻，它在空間3個方向的尺寸都比較大，難以視作細長桿件或簡化為平面體系來計算。如單獨基礎、柱的承臺、深梁等都是塊體，受力情況復雜，難以精確分析，所以在計算中往往加大安全系數，以保安全。整個建筑結構設計的最后一個環節是繪制施工圖。建筑和結構設計師的所有想法和創意都體現在施工圖中。因此，施工圖是工程師的語言，工程師的設計意圖主要是通過施工圖紙來表達，施工圖紙是施工人員進行施工的主要依據，關系到施工的質量和效率，也關系到工程的質量和使用功能的發揮。因此，在繪制施工圖紙時，必須保證圖紙的表達正確、規范、簡明和美觀，以便施工人員通過圖紙正確的理解設計意圖，保證施工工作與設計工作相聯系，保證施工的順利進行。

4 建筑結構設計的原則

1.安全性

安全性建筑結構設計的安全性原則是指建筑物在正常施工和正常使用的條件下，承受可能出現的各種作用的能力，以及在偶然事件發生時和發生后，仍保持必要的整體穩定性的能力，這里的偶然事件多指自然災害如強震、劇烈爆炸、強風等。如在建筑結構設計中用到的桿件，對其安全性要求就要考慮桿件的材料、壓桿的截面形狀與大小、壓桿的長度和壓桿的支撐情況等內容。作為一個建筑物在保證適用性的同時，也要保證安全性。

2.適用性

建筑結構設計適用性原則是指建筑結構在正常使用過程中，應具有良好的工作性能。任何一個建筑物，都有一定的建造目的，該原則說明，在建筑結構設計階段要充分考慮到未來建筑物的建筑功用，即要滿足建筑物的功能要求：如蓄水池能夠蓄水，如果底部有裂縫，則蓄水池就失去了蓄水功能。當然，在建筑結構設計階段，考慮建筑物適用性的同時，還要綜合考慮到我國現階段的施工技術水平、建筑材料、地理環境、用戶對建筑物的外觀要求等因素。

3.經濟性

經濟性原則指的是在建筑結構設計過程中要考慮到經濟因素。這里有兩個層面的經濟性，一方面是說建筑物在滿足適用性和安全性的條件下，造價經濟、劃算，另一方面說的是在耗費造價一定的條件下，產生收益最大化，這里的收益也就是效用最大化。

4.保證質量

對于建筑美觀的追求沒有止境，它會隨著時代的前進而不斷的發生變化，因此，建筑結構設計師應考慮美學因素。就是要求設計師在建筑結構設計時既要做到保證建筑物的安全性、適用性、經濟的前提，還要融入時代的美觀因素，才能使得設計的建筑物在滿足使用要求的同時，也滿足了人們對建筑物在美觀方面的要求，滿足了建筑物所賦予人們在精神上的感受。

5.施工方便

建筑結構設計對施工難度影響很大，優秀的建筑結構設計師要時刻想到自己的設計是否便于施工，施工者不滿意的設計就是一個失敗的設計。在設計過程中這些經驗是可以汲取的：設計過程中盡量減少截面種類，減少制模工作，模板也可再次利用；各結構構件混凝土強度等級盡量統一；要充分了解使用功能，把握業主的要求和實際的使用要求，可避免后來業主要求的變更；鋼筋排放不宜過密，太密搗砼的振動棒不好操作、梁柱節點處施工難度大，特別是頂層與邊柱或角柱相連的梁負筋不宜配雙層，因為鋼筋都要錨入柱內，配雙層對澆筑砼影響很大；梁、柱、基礎編號時，盡量歸并；配置板鋼筋時，板鋼筋間距不要太多；注意有些結構做法，在施工圖上看起來可行，覺得沒什么不妥，但不一定能在現場施工，或很難進行施工；對一些復雜的建筑，應考慮它周邊的建筑環境，還有和其他建筑物的關系以及施工隊的裝備情況。因此，作為施工設計人員，這些便于施工的經驗和技巧應該牢牢掌握。

參考文獻

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