淺議建筑工程結構設計現狀與發展

■周 敏 ■武漢佰思特建筑設計咨詢有限公司，湖北 武漢 430000

1 建筑工程結構設計現狀

1.1 國際現狀

國際上最早從80年代開始利用計算機進行結構輔助設計，也就是二維計算機輔助設計方法，這種建筑工程結構設計方法的過程是采用程序化手法，使設計過程更加簡單，也促進了標準化繪制的形成。但是隨著對結構設計的高效性需求日益加大，出現了三維化的設計方法。當前很多發達國家在工程結構設計上引入了建筑信息建模等理念，在相關技術的支持下通過建立三維模型的方式進行結構設計，很大的提高了工作效率。

1.2 國內現狀

隨著國內建筑行業的快速發展，建筑結構設計的現狀是，一方面，建筑結構設計的信息化使得設計過程更加便捷，造成設計人員過于依賴于電腦，而不進行專業理論知識的全面評估，這給建筑工程帶來很大的不利影響;另一方面，當前的信息化結構設計技術與發達國家存在較大的差距，雖然建筑信息建模等三維方式已經在國內的部分建筑設計上得到了應用，但是實現先進信息技術與實際設計工作的完美結合，仍需要在日常工作中進行不斷的探索與優化。

2 建筑工程結構設計存在的問題

2.1 設計誤區

(1)忽視結構設計的實用性。建筑結構設計應該滿足使用性需求，結構設計如果只是外在具有可觀賞性，無法真正應用到建筑工程中去，或者結構設計的使用壽命過短，都是結構設計不具實用價值的體現。部分建筑結構設計單一重視外觀，將極大的影響建筑工程的質量。

(2)忽視結構設計的安全性。建筑的根本要求是安全，建筑的安全與否關乎用戶的生命財產安全。而建筑的安全由每一結構中的小細節共同組成，結構設計就是建筑整體安全的重要細節，在進行建筑結構設計時應該充分重視安全性。

2.2 結構問題

(1)異性結構的不合理。當前，異性結構的高層建筑隨處可見，在追求建筑的個性化外在表現時，同樣不可以忽視了異性結構存在的一系列問題。主流的異性結構表現為不規則的形體以及過高的高度，這些特征使得建筑在結構布局上存在較多的不合理性，也缺乏相應的抗震設計。當前我國尚沒有充分的技術對異性建筑都進行全面的承載力檢驗，因此設計時在進行建筑結構設計時，一定要嚴格自律，充分考慮建筑的抗震性與結構合理性。

(2)結構設計的不合規。我國的相關法規制度都對建筑的高度與寬度設定了響應的規范，有些高層建筑的高度超甚至超過了的最大的高度限制值。在建筑結構設計中，如果建筑的高度與寬度超過相關規定，則應該采用超限標準。結構設計高度超高的弊端有很多，比如建筑物防震力不足、與施工地土質構成不相適應等。

(3)結構防護措施的缺乏。在進行結構設計時應該充分考慮外在的各種影響因素，比如伸縮縫的設計是為了應對溫度對結構的影響。后澆帶是一種可以替代伸縮縫的設計方法，但是后澆帶主要是縮小混凝土在溫度變化時的變化狀態，即使后澆帶很好的避免了溫度對混凝土的影響，但是當溫度再次變化時，后澆帶已經沒有了防護功能。因此，有些設計員在進行長建筑物設計時，采用后澆帶的方法，不能解決溫度變化會對整體結構造成影響的問題。應該將后澆帶方法與其他的措施結合使用，屋頂保溫隔熱措施與溫度筋的使用都是有效的加強措施。

3 建筑工程結構設計的基本要求

設計人員應該充分掌握專業知識與技能，在設計時，應該嚴格按照相關的規范標準進行。隨著能源價格的不斷上漲，建筑的成本也隨之不斷上漲，在進行結構設計時，應該不斷創新概念設計，滿足經濟且安全的需求。設計圖在開工前應該由相關專業負責人與審核人進行審查，分析當前的技術條件是否滿足設計的需求，即結構設計必須具備良好的可行性。

結構設計的個性化需求也是當前的發展趨勢，因此，結構設計也必須有良好的審美，且在室內布局上有利于業主的空間規劃。設計人員在進行結構設計時應該嚴格避免違規設計，不能隨意滿足業主的不合理要求;設計時要有對建筑工程設計終生負責的意識。在利用信息技術與計算機軟件時不能盲目，計算機技術對結構設計主要是輔助功能，設計的合理與否必須用自身的專業知識進行科學評判。

4 建筑工程結構設計的發展方向

4.1 結構設計向總體設計的發展

總體設計是通過對不可預知的安全隱患等多方面的考量后提出的一種可行性設計方法，列入考量的不可控因素包括社會與自然兩個方面，總體設計方式能有效的從整體上規避風險事故的發生。通過合理優化細節組成，以實現建筑的總體安全是結構設計的發展方向。

4.2 設計人員綜合素質的發展

隨著經濟的快速發展與與社會的不斷進步，人們從基本的物質需求逐漸發展至高水平的精神需求，人們對建筑結構設計的審美要求也越來越高，設計人員應該不斷的提升自己的審美理念，高水平審美需求正是順應人們需求的一大發展方向。結構設計人員在完善結構外部美感的同時，也應該充分注重建筑結構的質量，不斷的強化自身的專業水平，實現建筑結構設計的高品質發展。

4.3 建筑材料的創新發展

建筑材料對于結構設計來說，是一個實際運用與建筑工程中的東西;另一個角度來看，建筑材料的升級必然帶動結構設計的革新。不同的時期由于使用的建筑材料不同，所以結構設計也不會一樣。當前所使用的建筑材料要求是輕便且無污染，新型材料的創新發展也必然會促進結構設計革新與發展。

4.4 新技術的發展

4.4.1 三維技術

隨著經濟水平的不斷提升，建筑結構設計所采用的傳統二維計算機設計方法已經不能滿足當前的建筑需求，愈來愈多的建筑工程對高技術的應用需求日益增長，這也促使結構設計不斷進行革新，三維技術應用探究將是未來的發展所趨。

建筑信息建模是一種創新的三維設計方法，它通過創建或者采集可用于計算的建筑信息，進行數字化建模，并據以向設計方案與施工布局提供可靠的信息，一定程度上還可以進行性能預測。建筑信息建模的運用將是未來建筑行業結構設計的發展趨勢，越來越多的建筑工程結構設計都將通過對建筑信息建模技術的運用，實現建筑工程的質量優化。

它能保障所提供信息的準確性并能根據環境的變化及時更新，建筑工程中的結構設計師、施工者以及業主都能全面了解整個建筑工程項目的運行情況，有利于保障多方的協同工作，建筑信息模型采用全數字化管理，有利于提高建筑效率，減少風險發生的可能，并能有效保障建筑結構的的質量。

4.4.2 預應力大板結構技術

原理是在兩柱之間布置明梁:樓板結構使用預應力大板，再在預應力大板上進行隔墻布置。將這種大板于預應力寬扁梁配合使用，能最大限度使樓層凈高得到提升。假設預應力寬扁梁為9m 跨，那么相較于普通的預應力梁來說，高度會減少200mm;相較于普通的混凝土梁來說，高度會減少350mm。多數的多功能商業住宅樓常需要設置底部結構轉換層，用于大柱網建設以保留足夠大的空間，這一技術能有效的滿足這種需求。預應力技術在運用過程中得到了不斷的優化，技術已趨于成熟，且其相關的材料費與及施工費較為合理，在我國的高層建筑中，轉換層結構的設置越來越多的將會采用預應力技術。預應力大板結構技術有利于減少室內次梁數量，在保證建筑結構質量的同時，使住宅的平面設計與布置更為方便靈活，也有利于平面布局的第二次改造。

5 結束語

建筑工程的質量是人們安全生活的基礎，在社會經濟發展的過程中，整個建筑行業與工程結構設計方法都在不斷的革新與發展。建筑結構設計是建筑工程的重要組成部分，是建筑工程項目順利開展前的重要準備工作。在建筑結構設計不斷發展的過程中，既要求設計人員不斷深化專業知識的學習、實現創新設計方法，也要求與建筑結構設計相關的技術不斷得到優化。

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