建筑工程結構設計中相關要素的分析

摘要：隨著我國的發展，隨著城市化進程速度的不斷加快，人們的生活水平也得到了很大的改善，對居住環境有了更高的要求，這造成了建筑企業也在不斷的加快發展速度。本文主要是根據筆者自身的經驗，對建筑的結構設計特點、新要求以及新趨勢進行了分析，以供參考。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；設計要點

一、建筑結構設計的主要內容

建筑結構設計是指建筑結構設計師和工程師將各種建筑結構要素進行不同的組合，用圖紙繪制出能體現用戶需求的過程。總體來說，建筑工程中的結構要素主要包括梁、柱、板、地基基礎以及大樣等內容，工程師運用建筑系統知識對它們進行組合構成各種不同的建筑結構從而形成建筑結構體系。建筑結構中的防震設計是指根據地震對建筑結構造成的危害程度和負面效應，并對建筑結構破壞過程進行分析，在建筑結構設計時中加入不同的元素以減輕可能發生的實際問題。針對民用建筑，工程師進行設計時，不僅要考慮到建筑結構的總體布局，而且要關注建筑結構的細節問題，尤其是關鍵部位的細節問題，從而達到抗震防震的作用。另外，工程師需要著重考慮建筑的受力結構體系、結構設計模型的選擇和地基基礎設計，從而達到建筑高層化的要求。

二、建筑結構設計中的常見問題

（一）不當材料的使用

目前，在建筑行業中，由于鋼筋混凝土結構具有取材容易、耐久性、可塑造性以及整體性等優點，施工單位對其的應用越來越廣。但是為了建筑物的整體美觀，施工過程中對鋼筋混凝土結構留下的伸縮縫隙較小，加上其本身特點中的抗裂性差，導致建筑物容易產生裂縫。一般而言，一旦建筑物產生裂縫，就會對其防水抗凍、防腐蝕能力產生很大的影響，同時也會很不利于建筑物的美觀。為有效補救鋼筋混凝土結構帶來的負面效應，目前建筑行業中出現了膨脹加強帶以及后澆帶等方法。

（二）建筑結構的受力設計

建筑結構設計初級階段，工程師沒有關注它的具體細節而是建筑結構的空間組成特點。建筑物的地基設計對建筑物結構的豎向以及水平穩定起決定性作用，由于現代建筑物都是由笨重的大型材料組合而成，而且建筑結構的的重力都是向下的，所以建筑物結構必須要將其自身質量轉移到地面。工程師必須要掌握建筑結構體系中向下的作用力和地基承載能力的關系，從而對建筑物中核心的主心柱和主要承重墻的分布圖進行繪制。對于不同層高的建筑物，橫縱向結構體系設計原理大致相同，但是豎向結構設計卻又很大的不同，這是因為較高的建筑物側向力會產生更大的傾覆力矩和剪切變形，需要更大的承重柱、承重墻和井筒。

（三）建筑結構中的抗震設計

我國《建筑抗震實際規范》中有明確規定：“建筑結構的底部框架（抗震墻結構），其上方部位的砌體抗震墻和底部設置的框架梁或抗震墻，應當相互之間對齊或者基本上對”。但是實際施工過程中并沒有遵循這一要求，一些設計師為創造更大的底層空間，減少了砌體抗震墻的面積，這樣會導致上部的抗震墻和地底下的抗震墻或建筑框架難以對齊，最終使得總體建筑結構內部無法起到規則化傳力的作用。相關部門對這些現象都應該加以嚴格控制，另外建筑物的總高度也應該收到嚴格的控制。

（四）建筑結構中的地基設計

作為建筑工程結構設計中較重要的環節，地基設計不僅會影響到建筑結構的后期設計而且是整個建筑工程造價占據比例最大的部分。所以，在地基設計階段如果出現問題就會造成較大的無法挽回的損失。建筑的地基應該選擇質量好、承載能力強、并能夠均勻沉降的基礎。如果建筑物過高，可以設計地下室來減小地基的沉降量，這樣不僅能幫助承受地面壓力而且能夠保持地上建筑物結構的穩定。但是，需要注意的是，進行地基設計的時候要深入的學習建筑物所在地方的相關地基設計規范，避免由于不規范設計影響到項目的后期工作。另外，地基的位置選取很重要，建筑物應該建在平坦廣闊、地質密實、遠離河岸的地方，應該避開曾發生過斷層、泥石流、山體滑坡等危險地段。

三、建筑結構設計的要求

（一）合理利用豎向空間

目前由于土地資源的日益緊張，高層建筑在民用建筑中得以應該應用，民用高層不同于其他的高層建筑，其要充分考慮到業主對建筑功能性的需求。設計師在設計過程中要充分考慮到各種戶型的南向采光問題、衛生防疫性能問題、共享空中庭院問題等，眾多需要考慮的功能性要求，使設計人員開始在民用高層建筑中進行了大膽的嘗試，所以目前出現了結構連體、大底盤多塔及錯層等多種復雜的結構形式，隨著結構的日益復雜，需要設計師不斷的更新自己的設計理念，設計是進行技術性的創新，同時還要更好的實現對結構設計軟件的利用。只有這樣，才能滿足所設計出來的高層民用建筑具有更好的經濟性、安全性和舒適性。

（二）選擇性價比較高的建筑材料

經濟的增長帶來物價的上升，建筑工程中土地、建材都不可避免的受到波及。要想控制建筑工程的成本，設計師就要憑借自己的工作經驗和掌握的資源從宏觀上對建筑整體結構系統進行把控，在工程前期對比分析各類結構部件、審核計算結果，從而達到結構體系的整體性能最優。建筑結構的設計要保證建筑物安全適用、有先進的經濟合理的新型技術和材料，并確保設計方案的價格最低、經濟效益最好。

（三）更高的抗震設計要求

現代化的建筑工程都會增加抗震功能。建筑結構設計時，工程師不僅要分析建筑物在正常使用時的豎向荷載和風力荷載，還要建筑物具有防震抗震的能力，從而進一步提高建筑物的商業價值。地震效應和建筑物的重量成正比，減輕房屋的重量能有效提高建筑結構抗震的能力，因此，結構設計人員應該考慮到這方面的因素，在設計工作中盡量合理布局，使用新型復合材料，減輕建筑物的重量，從而有效提高建筑的抗震能力。

四、建筑結構設計要點優化

（一）選擇科學的結構方案

建筑結構設計方案必須有一個符合實際、具有可操作性的結構形式體系，這個體系應該具備受力方向和大小明確、傳遞時簡捷等特點。同一結構單元應該用一套結構體系，地震區應該遵守平面和豎向的結構規則。施工單位必須明確工程的設計要點，綜合分析材料質量、地理環境、施工條件等情況，并和各供應商協商，在多種結構選型方案中選用最優方案。

（二）選擇合適的結構計算簡圖

結構計算是依據計算簡圖進行的，如果選用了不合適的計算簡圖，會導致結構計算錯誤從而引發安全事故的發生，所以選用合適的計算簡圖是保證建筑結構安全的前提。實際的建筑物結構中不存在純粹的剛結點和鉸結點，但計算簡圖的誤差與實際結構的誤差應該控制在允許范圍之內，還必須要有對應構造措施的保證。

（三）有效分析計算結果

目前，計算機技術在各行各業中都得到了廣泛的應用，在結構設計中也不例外。但是針對建筑結構設計的軟件多種多樣，也就導致了計算結果也五花八門這是，建筑工程師就應該對這些軟件的適用范圍和使用說明進行全面的了解。設計師對于軟件中出現的人工輸入或程序本身錯誤所導致的誤差應該進行科學的分析，認真校對，最終做出判斷，選擇有效的計算結果。

（四）結構設計要遵循一定的規則

建筑結構設計中要遵守一定的規則，要注意建筑材料的延展性、注意建筑設施中薄弱的地方、分析鋼筋的執行段錨固長度而且要考慮到溫度對各種材料的影響。

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