談建筑結構設計要點及流程

姚 海 芳

(山西省陽泉市建筑設計院，山西 陽泉 045008)

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談建筑結構設計要點及流程

姚 海 芳

(山西省陽泉市建筑設計院，山西 陽泉 045008)

簡述了建筑結構設計的基本原則，基于建筑的構成與類別，從增大截面、增設支點、剪力調整、強柱弱梁四方面，探討了建筑結構加固的設計要點，旨在確保建筑結構的安全性。

房屋建筑，結構設計，框架結構，剪力墻

0 引言

隨著我國城鎮化建設進入關鍵階段，政府高層對新建在建房屋的質量非常重視。我們作為建筑行業的從業人員深刻了解建筑結構設計工作對于房屋建筑的工程質量有著至關重要的意義，要充分發揮房屋建筑整體的安全性和實用性，保證房屋建筑能夠發揮最大的社會效益和經濟效益。

1 建筑結構設計的基本原則

為了提升建筑質量以及建筑結構的安全性，施工單位需要在進行建筑結構設計時遵循以下基本原則。

1.1 抓大放小原則

施工單位設計人員需要對建筑物各種結構之間的關系進行明確的描述與分類，在確保結構設計安全性的基礎上提高實用性，然而當安全性與實用性相沖突時，設計人員需要在較小的范圍內一定程度上放棄建筑結構的實用性，同時能夠充分發揮建筑結構的主要性能，確保建筑結構在安全性方面萬無一失，當出現危險情況時，要保證受損的只是部分次要建筑結構，只有保護好核心建筑結構，建筑整體才不至于完全倒塌。

1.2 剛柔相濟原則

對建筑結構整體進行加固設計是建筑結構設計工作的重要組成部分，而在加固施工中，除了需要高強度的剛性材料之外，還需要輔以一定量的柔性材料，提高建筑結構的韌性，使建筑整體在外力作用下更加穩定。這就需要設計人員在對建筑結構進行設計時，要同時預留出剛性加固材料與柔性加固材料的置入空間，優化加固材料的置入結構，既要發揮出加固材料的最大性能潛力，同時也要盡量節省加固材料，控制建筑施工成本。

1.3 多重設防原則

安全性是建筑結構設計工作的首要要求，我國是一個地震災害頻發的國家，當發生地震時，經常由于建筑結構設計不合理，對外力作用的承受能力不足，造成房屋坍塌的后果。遵循多重設防原則，既需要加強每一道加固的穩定性，也要注重各項加固工程的關聯性，充分發揮多重設防施工加固的安全性優勢。

1.4 打通關節原則

建筑結構設計的基本原理要求設計人員通過各種設計手段，提高房屋建筑整體性，盡可能多地打通建筑整體內部各個不同結構之間的連接點，提高房屋建筑整體的穩定性，延長建筑壽命。

2 建筑的構成與類別

2.1 筒體構成

筒體構成在社會公共建筑中應用的較多，這種構成的優點是其平面設計的形式比較豐富，建筑的空間結構比較多樣，采用筒體結構的建筑物具有較強的抗側力并且抵抗扭壓的能力更強，其外形可以兼容圓形、正方形以及三角形，如果所設計的平面結構比較復雜，則需要采用長寬比小于2的矩形來做模板。

2.2 砌體構成

這種構成方式所采用的材料比較單一，具有施工效率高、施工程序簡單以及技術門檻低等優點，其側體構成墻面可以承受更大的重量，使得建筑物本身的立體作用更加牢固，其缺點是抗震性差，所以不適合運用于高層建筑中。

2.3 框架結構

這種結構所采用的材料包括石子、水泥砂漿以及鋼筋等，具有抗壓、抗彎和抗震等優點，所以這種結構在高層建筑中得到了廣泛應用。隨著樓層的升高，建筑的獨立性越來越重要，承受重量和保護的效益必須分別進行檢查。這種結構的框架構成不受墻壁的影響，其平面設計的形式十分多樣化。

2.4 剪力墻的構成

這種構成的優勢在于其具有很好的承載能力、空間性以及整體性。通常用來作為高層建筑的抗側力構件，是建筑物的主要承重構件，但其結構形式十分單一，在住宅區的建設中應用較多。

3 結構加固的設計要點

3.1 增大截面

增大截面是指在鋼筋混凝土受彎構件受壓區添加混凝土澆層，可增加截面有效高度，擴大截面面積，從而提高構件正截面抗彎能力，斜截面抗剪能力和截面剛度，起到加固補強的作用。這是我們經常采用的并且技術上已經非常成熟的結構加固方法之一。

3.2 置換混凝土

置換混凝土加固法的施工原理與增大截面法相似，是一種相對傳統的結構加固方法，但是它對于結構加固所起到的作用是不可替代的。當在施工中遇到強度等級偏低的混凝土，施工單位必須對其進行置換，幾乎沒有其他的解決辦法。采用混凝土置換還可以避免增大截面而引起房屋空間壓縮的問題。但是這種施工的問題在于施工難度大，在長時間的濕作業過程中，持續發熱的化工工廠就不適用，例如鋼鐵廠。

3.3 增設支點

增設支點加固是對房屋建筑增設額外支架從而使得結構的計算跨徑減少，以此改變結構的內力分布，從而提高結構的承載力。

這些增設的支點通常用來分擔房屋建筑原有的鋼架、梁柱的受力并為建筑提供縱向支撐。在抗震設計中，要注意構件的配筋率，必須保證在地震發生時，建筑結構的延性，以及最小配筋率的要求。在進行結構設計時，建筑結構要盡可能地使用規則結構，設置防震縫，以此來增加建筑物的抗震能力。

3.4 剪力調整問題

我國的高層建筑結構越來越復雜，尤其是采用了不對稱設計的建筑中含有大量的斜柱結構。相比于傳統的垂直結構，斜柱結構傾角十分明顯，這就需要建筑結構具有更大的剪力。目前的國內建筑設計人員在對建設結構進行設計工作時，通常會將垂直構件簡化為柱子，將斜柱簡化為斜桿。雖然在一般情況下，這種做法不會對建筑的整體穩定性造成太大影響，但是在對框架柱剪力進行調整的過程中則會影響到建筑的穩定性。由于建筑物中的斜柱主要起到橫向支撐的作用，但也需要一定程度的豎直荷載作為豎向支撐，所以這一部分荷載就會對剪力的計算造成較大的影響。由此可見，設計人員在對剪力進行調整時一定要充分考慮到豎直方向荷載的影響。依照建筑區域的具體環境，合理調整建筑物的剪力，充分發揮建設結構的穩定性。

3.5 強柱弱梁的設計

在建筑結構的設計過程中，需要對梁和柱的兩個方面做整體的考慮。為了提高建筑結構的安全性，在水平荷載較大或者面臨強震時，建筑結構中的塑性鉸一定要出現在梁上，這可以在劇烈水平震動的情況下維持建筑結構的穩定性并提高建筑的抗壓性，在受力過后更容易回到初始形態。建筑結構設計人員需要對梁與柱的設計進行彈塑性方面的計算與分析。通過分析的結果來確定塑性鉸是否出現在梁上。

4 結語

當前我國建筑市場的競爭越來越激烈，市場和社會都對房屋建筑有越來越高的要求，為了在建筑市場上贏得更多的生存空間、為我國高速發展的城鎮化作出積極貢獻，建筑行業從業人員一定要在各自的工程施工過程中著重注重建筑結構設計工作。在結構加固施工中，選擇合適的加固技術，全心全意為居民的生命安全負責，保障房屋建筑的安全質量。

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Discussion on the design key points and process of building structure

Yao Haifang

(ShanxiYangquanArchitecturalDesignInstitute,Yangquan045008,China)

This paper briefly described the basic principle of building structure design, based on building structure and category, from increasing section, additional pivot, shear adjustment, strong column and weak beam four aspects, discussed the design main points of building structure reinforcement, to ensure the safety of building structures.

housing construction, structural design, frame structure, shear wall

1009-6825(2016)32-0064-02

2016-09-04

姚海芳(1974- )，女，工程師

TU318

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