于峰

（身份證號：370630197110240512）

談建筑結構設計在工程建設中的作用

于峰

（身份證號：370630197110240512）

建筑工程質量問題備受關注，本文詳細分析了結構設計的各個環(huán)節(jié)來闡述建筑結構設計在整個建筑設計中的作用。

結構設計；方案；作用

建筑結構設計，是建筑設計的重要組成部分，它是以建筑設計的要求為基礎，根據建筑工程的實際情況，確定建筑物的結構類型和結構體系，同時進行結構分析和評估，然后以分析結果和相關結構設計的規(guī)范為依據，進行施工圖設計。

1　方案的選擇

近年來，我國新材料、新結構、新技術、新工藝迅速發(fā)展，城市人口的增長、地價的增高，房屋往高層發(fā)展，現代化設施也隨之增多，影響房屋造價的因素也越來越多，結構工程師不僅要注意本專業(yè)的經濟指標，更要顧及綜合經濟指標。時間也是衡量經濟的重要因素，也是衡量設計優(yōu)劣的因素，方案的復雜、簡單會使設計周期和施工周期延長或縮短，縮短時間會減少物價上漲的風險，減少貸款利息。要準確的評價復雜的經濟因素，得出最后的數據，即使有計算機的幫助也是非常困難的，設計人員要建立起經濟的概念，能夠一般的評價和比較不同結構方案的優(yōu)缺點和經濟性能，優(yōu)化設計，做到受力明確，傳力簡捷，安全可靠，經濟合理。

2　結構分析

選擇結構的非線性分析還是線性分析要看工程的具體情況而定。一般來說線性分析比較簡便，在一般的結構設計中，通常使用線性分析。但是，如果建筑結構跨度大、屬于超高層，結構變形的二階效應就會比較大，因此，還必須運用非線性分析。

建筑結構分析中所采用的數學方法主要有解析法和數值法兩種。解析法通常只適用于簡單的結構模型求解。如果建筑結構復雜，大多數結構很難抽象成一個可以用連續(xù)函數表達的數學模型，而且其邊界條件也沒有辦法用連續(xù)函數表達，就不適宜使用這種方法了。

因此，在通常情況下都需要用數值方法來求解。數值方法又可以分為有限單元法、有限差分法、有限條法等。而目前有限單元法是應用最為廣泛的。其原理是把結構拆分為一個有限單元的組合體，以便夠解析地模擬或逼近真實結構的解域。通常情況下可以模擬幾何形狀復雜的結構解域，因為，單元能夠按不同的連接方式組合在一起，而單元本身又可以有不同的幾何形狀。最常用的有限單元結構分析軟件有PKPM系列、T陽A、SAP系列、ANSYS以及ADINA等。

3　總體布置

科學合理的建筑結構設計即需要有合理的結構體系還需要有完美的結構布置。因為結構布置會影響到建筑設計方案的效果，影響到建筑的安全和功能的使用。結構的總體布置要考慮控制結構的側向變形、平面布置、豎向布置、縫的設置和構造等幾個方面。

3.1控制結構的側向變形

建筑的結構一般都要同時承受豎向荷載、水平荷載。水平荷載會使側移隨結構的高度增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，如果建筑高度超出一定的范圍后，就會造成結構發(fā)生過大側移和相對的位移，有時甚至會嚴重地破壞非結構構件，所以，我們要把控制側向位移作為高層建筑結構設計的重點和難點來解決，一般情況下，要以限制結構的高度和高寬比為控制手段。

3.2平面布置

平面布置的選擇主要是根據建筑工程的實際情況來確定，如果是獨立的結構單元，則采用形狀較為簡單，而且要根據相對應、相協調的原理，剛度和承載力分布要呈現出比較均勻的形狀。此外，根據抗震設計的要求，高層建筑單個的結構單元長度要控制在一定的范圍內，不能太長，否則在發(fā)生地震時，結構的兩端可能會出現反相位的振動，這將會導致建筑被過早地破壞，同時威脅到人們的安全。

3.3豎向布置

為了避免過大的外挑和內收，結構的豎向布置應遵循形體規(guī)則、剛度和強度沿高度均勻分布的原則，而在同一層的樓面，要設在統(tǒng)一標高處以防止錯層和局部夾層的情況出現。而在面對高層建筑時，還要注意解決結構剛度和強度發(fā)生變化的情況，對于這種情況，應逐漸變化。

3.4縫的設置和構造

建筑結構的總體布置應該要考慮到沉降、溫度收縮和形體復雜對結構帶來的不利影響。可以利用沉降縫、伸縮縫或防震縫把結構分成若干個獨立單元，以消除沉降差、溫度應力和形體復雜對結構的不利影響。但如果設縫，就會對建筑的使用要求、立面效果、防水處理帶來不便。因此，在設縫上必須要謹慎對待，盡量能從總體布置上或構造上采取其他有效的措施來減少沉降、溫度收縮和形體復雜引起的問題。

4　構件設計和繪制施工圖

構件設計主要有截面設計和節(jié)點設計兩個部分。因為截面尺寸在方案設計階段已初步確定，構件設計階段所做的工作是確定鋼筋的類型、放置位置和數量，因此，截面設計在混凝土結構中，也稱可以稱為配筋計算。節(jié)點設計在鋼結構中的使用比在截面設計中的使用更為廣泛，一般來說，節(jié)點設計也可以稱為連接設計。而構件設計主要有兩個部分組成：①計算；②構造。兩者共同組成了結構設計的主要內容，結構設計內容主要是根據計算和構造來確定的，計算是構造的基礎，構造是計算的重要補充，兩者是相互補充，相互聯系的。

TU318

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1673-0038（2015）28-0041-01

2015-5-26