高敬淑

摘要：建筑類型很多，各類建筑使用性質(zhì)和組成類型也不相同，建筑設(shè)計(jì)反映著人類對自然的認(rèn)知和人類社會的發(fā)展的形態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較系統(tǒng)的工作，在設(shè)計(jì)的過程中存在的問題是多種多樣的，需要具備靈活的思維及其嚴(yán)肅的工作態(tài)度。本文通過幾方面簡單談一下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的問題。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；問題

結(jié)構(gòu)是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，在一定意義上，結(jié)構(gòu)支配著建筑，這是因?yàn)?，任何建筑物都要耗用大量的勞力和材料來建造，建筑物首先必須抵抗或承受各種外界的作用如風(fēng)力、重力、地震等，合理的選擇結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)型式，即可滿足建筑物的美學(xué)原則，又可以帶來經(jīng)濟(jì)效益。

作為一名設(shè)計(jì)者，只有對基本的結(jié)構(gòu)知識有較深刻的了解，建筑師才能勝任自己的工作，處理好建筑和結(jié)構(gòu)的關(guān)系。反之，不是結(jié)構(gòu)妨礙建筑，就是建筑給給結(jié)構(gòu)帶來困難。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.多道防線

安全的結(jié)構(gòu)體系是需要層層設(shè)防的，所有的抵抗外力的結(jié)構(gòu)是需要通力合作的。在這一情況下，假如將所有的希望都寄托在某一個(gè)構(gòu)件上，這是非常危險(xiǎn)的做法。一般來講，多肢墻比單片墻要好，這就體現(xiàn)了多道防線的設(shè)計(jì)思路。

2.滿足使用功能要求

由于建筑物所處的環(huán)境和使用性質(zhì)不同，除滿足空間尺寸要求外，還要滿足某些建筑物的特殊要求，如保溫、通風(fēng)、隔熱、吸聲等，在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)要綜合相關(guān)專業(yè)的技術(shù)知識，優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的構(gòu)造措施，滿足建筑使用功能要求。

3.剛?cè)岵?jì)

科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)體系需要是剛?cè)嵯酀?jì)的。假如建筑結(jié)構(gòu)太剛則變形的能力較差，在收到強(qiáng)大的破壞力時(shí)，很容易造成局部受到損壞而最終全部毀壞；而太柔的建筑結(jié)構(gòu)雖然能夠很好的消減外力，但是很容易造成變形過于大而無法使用。建筑結(jié)構(gòu)到底應(yīng)該剛一定還是柔一點(diǎn)，到目前來看還沒有一個(gè)統(tǒng)一的定論，但是最終專家們認(rèn)同一點(diǎn)：剛?cè)嵯酀?jì)是設(shè)計(jì)者的追求。

二、建筑結(jié)構(gòu)的基本要求

新型建筑材料的生產(chǎn)、施工技術(shù)的進(jìn)步、結(jié)構(gòu)分析方法的發(fā)展，都給建筑設(shè)計(jì)帶來了靈活性和更廣闊的空間。但是，這種靈活性并不排除現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)需要滿足的基本要求。其要求包括以下方面：

1.穩(wěn)定。整體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體不允許發(fā)生危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)，這種危險(xiǎn)可能來自結(jié)構(gòu)自身，也可能來自地基的不均勻沉陷或基土的滑移，例如意大利的比薩斜塔由于地基不均勻沉降引起的傾斜。

2.平衡。平衡的基本要求就是保證結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的任何一部分都不發(fā)生運(yùn)動(dòng)，力的平衡條件總能得到滿足，從宏觀上來看，建筑物總是靜止的。平衡的要求是結(jié)構(gòu)與“機(jī)構(gòu)”即幾何可變體系的根本區(qū)別，因此建筑結(jié)構(gòu)的任何部分都應(yīng)當(dāng)是幾何不變的。

3.經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)部分造價(jià)通常不超過建筑總造價(jià)的30%，因此，結(jié)構(gòu)的采用應(yīng)當(dāng)是使建筑的總造價(jià)最經(jīng)濟(jì)。結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性并不是指單純的造價(jià)，而是體現(xiàn)在多個(gè)方面，而且結(jié)構(gòu)的造價(jià)受材料和勞動(dòng)力價(jià)格比值的影響，還受施工方法、施工速度以及結(jié)構(gòu)的維護(hù)費(fèi)用的影響。

4.美觀。美學(xué)對結(jié)構(gòu)的要求有時(shí)甚至超過承載能力的要求和經(jīng)濟(jì)要求，尤其是象征性建筑和紀(jì)念性建筑更是如此，應(yīng)當(dāng)懂得，純粹質(zhì)樸和真實(shí)的結(jié)構(gòu)會增加美的效果，不正確的結(jié)構(gòu)將明顯的損害建筑物的美觀。

5.優(yōu)化。應(yīng)在建筑方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，充分優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必要時(shí)應(yīng)委托專業(yè)的設(shè)計(jì)公司進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低建筑物的自身荷載，減少主要材料的消耗，通過工程概算及其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化程度。

結(jié)構(gòu)專業(yè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度和抗震性能來求得經(jīng)濟(jì)效益的，而是以結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，以工程經(jīng)驗(yàn)為前提，以對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的理解和靈活運(yùn)用為指導(dǎo)，以先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析方法為手段，對設(shè)計(jì)進(jìn)行深入調(diào)整、改善與提高，對成本進(jìn)行審核和監(jiān)控，是對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)再加工的過程?！皟?yōu)化”工作是以原設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，在充分尊重原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，著眼于結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置的合理性和高新技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)，“優(yōu)化”的過程也是發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)、糾正不足的過程，通過優(yōu)化降低不安全因素，從而保證項(xiàng)目的技術(shù)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是精益求精的過程，將會帶來合理的設(shè)計(jì)、帶來經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益。

實(shí)現(xiàn)上述各項(xiàng)要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就要貫徹“經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全適用、確保質(zhì)量”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，保證結(jié)構(gòu)和建筑的和諧統(tǒng)一。

三、建筑結(jié)構(gòu)選型

一個(gè)好的建筑設(shè)計(jì)，需要有一個(gè)好的結(jié)構(gòu)型式去實(shí)現(xiàn)。而結(jié)構(gòu)型式的最佳選擇，要考慮到建筑上的使用功能、結(jié)構(gòu)上的安全合理、藝術(shù)上的造型美觀、造價(jià)上的經(jīng)濟(jì)，以及施工上的可能條件，進(jìn)行綜合分析比較才能最后確定。

結(jié)構(gòu)選型主要有上部結(jié)構(gòu)選型和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型這兩種。對結(jié)構(gòu)選型的確定必須要經(jīng)過方案比較、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，加以確定。在結(jié)構(gòu)的選型上，一般要以建筑物的功能要求、國家現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)要求、場地土的工程地質(zhì)條件、施工技術(shù)、建設(shè)工期和環(huán)境要求等作為主要的依據(jù)。對于方案的選擇，其關(guān)鍵就是要以先進(jìn)性、科學(xué)性、可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性這四個(gè)要素作為前提。首先，“先進(jìn)性”就是指所用的材料、技術(shù)、工藝和結(jié)構(gòu)都是最新最先進(jìn)的，具有國際或國內(nèi)的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)；其次，“科學(xué)性”就是指傳力途徑和結(jié)構(gòu)受力都要明確合理；再次，“可實(shí)施性”就是指用現(xiàn)有的施工技術(shù)建造，因地制宜，因地選材，從實(shí)際出發(fā)，方便施工建設(shè)；最后，“經(jīng)濟(jì)性”則是指降低材料的消耗、減少勞動(dòng)力的使用量以及建筑物的維護(hù)費(fèi)用等，以求最低的成本建筑高質(zhì)量的工程建筑物，滿足施工企業(yè)的利潤要求。不管采用哪一種結(jié)構(gòu)體系，都要以工程建筑物的用途、施工條件高度和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等作為重要的依據(jù)，然后再經(jīng)過方案比較后討論確定下來。通常情況下，是按照砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)的順序來考慮結(jié)構(gòu)體系的選擇。

多層和高層房屋結(jié)構(gòu)的主要承重結(jié)構(gòu)體系有：混合結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。

1.混合結(jié)構(gòu)體系

這是多層民用建筑房屋中最常用的一種結(jié)構(gòu)型式，其墻體、基礎(chǔ)等豎向構(gòu)件采用砌體結(jié)構(gòu)，而樓蓋、屋蓋等水平構(gòu)件則采用鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)。

2.框架結(jié)構(gòu)體系

與混合結(jié)構(gòu)類似，框架結(jié)構(gòu)也可分為橫向框架承重、縱向框架承重及縱橫雙向框架共同承重等布質(zhì)形式。一般房屋框架采用橫向框架承重，在房屋縱向設(shè)置連系梁與橫向框架相連；當(dāng)樓板為預(yù)制板時(shí)，樓板順縱向布置，樓板現(xiàn)澆時(shí)，一般設(shè)置縱向次梁，形成單向板肋形樓蓋體系。當(dāng)柱網(wǎng)為正方形或接近正方形，或者樓面活荷載較大時(shí)，也往往采用縱橫雙向布置的框架，這時(shí)樓面長采用現(xiàn)澆雙向板樓蓋或井字梁樓蓋。

框架結(jié)構(gòu)體系包括全框架結(jié)構(gòu)、內(nèi)框架磚房和底部框架上部磚房幾種形式?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋的適用高度分別為60m、55m、45m和25m?，F(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能都較好，建筑平面布置也相當(dāng)靈活，廣泛用于6——15層的多層和高層房屋，如學(xué)校的教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓、醫(yī)院等（其經(jīng)濟(jì)層數(shù)為10層左右、房屋的高寬比以5——7為宜）。在水平荷載作用下，框架的整體變形為剪切型。

結(jié)束語：建筑住宅在國家基本建設(shè)投資中占有很大的比例，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須正確處理適用、經(jīng)濟(jì)、美觀等幾方面的關(guān)系。根據(jù)不同類型的建筑，正確的把握好結(jié)構(gòu)的類型，更不能忽略建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，要在滿足使用要求下，用較少的投資建造美觀、簡潔、大方的建筑，讓人們居住的更加舒適、健康。

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