摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工作，是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜、不斷審核、驗(yàn)證的過(guò)程，其中任何的一點(diǎn)小差錯(cuò)、小疏忽就會(huì)增加整個(gè)設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜程度，而且還會(huì)給整個(gè)工程的質(zhì)量埋下安全的隱患。本文主要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則出發(fā)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意的問(wèn)題做出簡(jiǎn)要分析，以有效地提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；原則；注意問(wèn)題

隨著人們生活水平的提高，建筑功能的多樣化的發(fā)展，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都有著越來(lái)越高的要求。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證工程使用安全的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。然而在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)工作中常常發(fā)生這樣、那樣的偏差，其后果無(wú)疑是為建筑物以后的使用埋下隱患。為避免或者減少設(shè)計(jì)事故的發(fā)生，確保工程質(zhì)量，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)加強(qiáng)自身專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，積累工作經(jīng)驗(yàn)。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。—個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是這五個(gè)方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在努力追求這五個(gè)方面的最佳結(jié)合的過(guò)程中產(chǎn)生的。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般在建筑設(shè)計(jì)之后，“受制”于建筑設(shè)計(jì)，但又“反制”于建筑設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能破壞建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足、實(shí)現(xiàn)各種建筑要求；建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定建筑設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)，從這個(gè)意義上講，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得更為重要。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程

鑒于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中要確保每一步的準(zhǔn)確性和可執(zhí)行性。一般的情況下，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以分為四個(gè)部分：建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段和最后的整合檢驗(yàn)階段。其中方案設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容主要有：建筑物所在地的土層、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、抗震設(shè)防烈度，建筑物的高度、層數(shù)等來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的基本形式，然后在根據(jù)確定好的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)進(jìn)行布局以及各部分的分析設(shè)計(jì)。

3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

3.1設(shè)計(jì)方案構(gòu)思時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題

在抗震設(shè)計(jì)中，建筑布置應(yīng)提倡平面和立面簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的原則，合理的建筑布置是最重要的?！耙?guī)則”包括了對(duì)建筑的平面和立面外形尺寸、抗側(cè)力構(gòu)件布質(zhì)量分布、承載力分布等諸多因素的綜合要求。建筑師需和結(jié)構(gòu)師互相配合，才能設(shè)計(jì)出抗震性能良好的建筑。在做鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要注意：平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，減少偏心，否則應(yīng)考慮其不利影響；剛度中心與質(zhì)量中心盡量重合；量大的跨間不宣布置在結(jié)構(gòu)單元的邊緣，質(zhì)量大的設(shè)備宜布置在距剛度中心較近的部位；盡量少采用大懸挑結(jié)構(gòu)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用輕質(zhì)材料。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮荷載的影響。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的傳力路線越短、越直接，結(jié)構(gòu)的工作效能越高，所耗費(fèi)的建材也就越少。

從力學(xué)觀點(diǎn)看，在民用和公共建筑的平面布局中，應(yīng)當(dāng)盡量使柱網(wǎng)按開(kāi)間等跨和進(jìn)深等距（或近似于等距）布置，這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距，也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點(diǎn)以減少結(jié)構(gòu)中的彎距，可以使各跨梁截面趨于一致，而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

另外，結(jié)構(gòu)方案還應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況和建筑功能要求綜合考慮。

3.2概念設(shè)計(jì)方面應(yīng)該考慮的問(wèn)題

3.2.1強(qiáng)柱弱梁節(jié)點(diǎn)

強(qiáng)柱弱梁是為了實(shí)現(xiàn)在罕遇地震作用下，讓梁端形成塑性鉸，柱端處于非彈性工作狀態(tài)，而沒(méi)有屈服，但節(jié)點(diǎn)還處于彈性工作階段。強(qiáng)柱弱梁措施的強(qiáng)弱，也就是相對(duì)于梁端截面實(shí)際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強(qiáng)幅度的大小，是決定由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能否不超過(guò)其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，而且不致形成“層側(cè)移機(jī)構(gòu)”，從而使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施。柱強(qiáng)于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小，以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過(guò)程中的塑性內(nèi)力重分布和動(dòng)力特征的相應(yīng)變化。

因此，當(dāng)建筑許可時(shí)，盡可能將柱的截面尺寸做得大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求，以增加延性。驗(yàn)算截面承載力時(shí)，人為地將柱的設(shè)計(jì)彎距按強(qiáng)柱弱梁原則調(diào)整放大，加強(qiáng)柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過(guò)高，以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。

3.2.2強(qiáng)剪弱彎

強(qiáng)剪弱彎是保證構(gòu)件延性，防止脆性破壞的重要原則，它要求人為加大各承重構(gòu)件相對(duì)于其抗彎能力的抗剪承載力，使這些部位在結(jié)構(gòu)經(jīng)歷罕遇地震的過(guò)程中以足夠的保證率不出現(xiàn)脆性剪切失效。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)中的框架梁應(yīng)注意抗剪驗(yàn)算和構(gòu)造，使其滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3.2.3抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)的基點(diǎn)是強(qiáng)度和延性。人們現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到可以利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屈服后的非彈性變形來(lái)抵抗地震，也就是將強(qiáng)度和延性兩者相結(jié)合來(lái)抵抗地震。為保證結(jié)構(gòu)的抗震能力，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，如果我們給結(jié)構(gòu)設(shè)定較低的承載力水準(zhǔn)，相應(yīng)地就要求結(jié)構(gòu)具有較高的延性水準(zhǔn)；如果我們給結(jié)構(gòu)設(shè)定較高的承載力水準(zhǔn)，則結(jié)構(gòu)需要的延性水準(zhǔn)就可以較低。在這個(gè)問(wèn)題的具體處理上，各國(guó)的理念存在一定的差異。

能力設(shè)計(jì)法的基本思想為：為了使抗震鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震中形成所追求的“梁鉸機(jī)構(gòu)”或“梁柱鉸機(jī)構(gòu)”，就需要把不希望出現(xiàn)塑性鉸或不希望先出現(xiàn)塑性鉸（也就是不希望塑性轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)大）的部位的抗彎能力相對(duì)增強(qiáng)；為了不致在結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出所需的延性之前在結(jié)構(gòu)的任何部位出現(xiàn)幾乎沒(méi)有延性的剪切失效，也需要相對(duì)增強(qiáng)各有關(guān)部位的抗剪能力；還需要采取必要的措施使可能形成塑性鉸的部位具有足夠的延性能力和必要的耗能能力。

3.3整體結(jié)構(gòu)合理性問(wèn)題

建筑整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性是規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容。規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)整體性的主要指標(biāo)主要如下：

（1）周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，周期比不是要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。如果周期比不滿足規(guī)范的要求，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。

（2）位移比（層間位移比）是判斷結(jié)構(gòu)平面是否規(guī)則的重要指標(biāo)。規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的。在位移比滿足要求后，再去掉對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定的選擇，以彈性樓板設(shè)定進(jìn)行后續(xù)配筋計(jì)算。此外，對(duì)選擇偶然偏心，單向地震、雙向地震下的位移比，應(yīng)正確選用。

（3）剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比。它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要因素，也是影響重力二階效的主要參數(shù)。該值如果不滿足（高規(guī)）的下限要求，則可能引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌，應(yīng)當(dāng)足夠重視。

（4）剪重比是抗震設(shè)計(jì)中很重要的參數(shù)。對(duì)于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)，地震動(dòng)態(tài)作用下的地面加速度和位移可能對(duì)結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用，采用振型分解法時(shí)無(wú)法對(duì)此作出準(zhǔn)確的計(jì)算。因此，出于安全考慮，規(guī)范規(guī)定了各樓層水平地震力的最小值，該值如不滿足要求，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位，必須進(jìn)行調(diào)整。

4結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)的、全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底、靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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