王艾培（南京國聯(lián)電力工程設(shè)計有限公司，南京 210000）

?

建筑結(jié)構(gòu)布局與運用的幾點思考

王艾培
（南京國聯(lián)電力工程設(shè)計有限公司，南京 210000）

摘 要：隨著社會的高速發(fā)展各種新型材料新設(shè)計思潮的逐步取代更新，現(xiàn)代社會中對建筑物的設(shè)計要求越來越嚴格，伴隨著這種變化，在建筑行業(yè)中也有一些新興的變化，如建筑物結(jié)構(gòu)體中也越來越多、越來越廣泛的出現(xiàn)超大、超長的結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計師在選用材料進行設(shè)計時除了要考慮經(jīng)濟實惠的材料外，更加要注重設(shè)計布局的合理性、美觀性、安全性及耐用性。本文將就建筑設(shè)計中的結(jié)構(gòu)布局進行一點淺薄的思考和分析。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)布局；結(jié)構(gòu)運用

0　引言

結(jié)構(gòu)是建筑體的根本，沒有結(jié)構(gòu)的建筑是不存在的，結(jié)構(gòu)就像人體之骨骼，沒有骨骼的人是不能夠站立行走，而建筑體的結(jié)構(gòu)承擔著支撐建筑物荷載的重要作用。因此合理的建筑結(jié)構(gòu)布局除了能保證了建筑的力學平衡、穩(wěn)定的空間還能夠保證建筑體的強度、剛度和韌性。所以在現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)布局運用當中要充分考慮結(jié)構(gòu)體與空間、空間與結(jié)構(gòu)布局之間的潛移默化關(guān)系。

1　結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義

建筑計劃是依據(jù)建筑設(shè)計來制定的，這就要求在建造之前先要將施工的每個環(huán)節(jié)、隱患的各類問題以文本方案的形式制定出來。建筑設(shè)計也是整個建筑工程各環(huán)節(jié)中各個部件協(xié)調(diào)配合運行的依據(jù)，為工程提供詳細的施工方案。而建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑設(shè)計的依據(jù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)建筑體的功能、形體藝術(shù)和目的要求等，為之提供與之相適應(yīng)的構(gòu)造解決方案。在設(shè)計中不僅要綜合考慮材料選用、施工方法及結(jié)構(gòu)部件的制造工藝，以滿足建筑物區(qū)域化功能要求，還要考慮整個建筑物的安全可靠性。隨著社會進步，建筑專業(yè)化水準也越來越高，建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計也必將逐漸融合并發(fā)展的相互一直與協(xié)調(diào)。結(jié)構(gòu)設(shè)計布局是保障整個建筑物安全、可靠、經(jīng)濟、美觀的根本。結(jié)構(gòu)的設(shè)計是在力學基礎(chǔ)進行的，建筑設(shè)計是在形體美學的基礎(chǔ)上進行的，一個完美的建筑既是完美的結(jié)構(gòu)設(shè)計完善的建筑設(shè)計，又是現(xiàn)代科學技術(shù)與建筑藝術(shù)美學的結(jié)合。所以現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)布局中應(yīng)更多的思考結(jié)構(gòu)與形體的結(jié)合，材料與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)合，結(jié)構(gòu)布局與結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)合。

2　結(jié)構(gòu)布局幾點問題

在建筑結(jié)構(gòu)布局中需需重點考慮建筑結(jié)構(gòu)中存在的水平側(cè)向位移，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，不規(guī)則受力體等。建筑結(jié)構(gòu)體的非規(guī)則受力和特殊受力點都是影響建筑結(jié)構(gòu)布局的因素，在結(jié)構(gòu)布局上應(yīng)充分計算設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的受力畸變點，合理設(shè)計和布局建筑結(jié)構(gòu)，也必然會將結(jié)構(gòu)體本身的作用發(fā)揮到極致。

（1）建筑結(jié)構(gòu)布局中的水平側(cè)向位移。建筑的水平側(cè)向位移效應(yīng)是目前為止較難準確計算的受力效應(yīng)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中能就算是達到了規(guī)定的結(jié)構(gòu)要求，不能完全表明結(jié)構(gòu)布局設(shè)計的合理性。建筑體的水平側(cè)向位移不僅要考慮建筑體受力大小、力量幅度周期和地質(zhì)地震等綜合因素。建筑的側(cè)向水平位移受到的影響包括抗震設(shè)計、地震強度和結(jié)構(gòu)剛度。結(jié)構(gòu)剛度小的建筑結(jié)構(gòu)不合理時，地震力對建筑作用過小造成建筑結(jié)構(gòu)的位移范圍也小，導致的結(jié)果是建筑體水平側(cè)向位移在結(jié)構(gòu)容許的范圍內(nèi)，但此建筑結(jié)構(gòu)不能因此被認為合理。在建筑結(jié)構(gòu)布局中合理的水平側(cè)向位移力的位移曲線應(yīng)該是連續(xù)變化的，有明確的拐點或轉(zhuǎn)折點。剪力墻的結(jié)構(gòu)位移曲線應(yīng)是彎曲的，而框架結(jié)構(gòu)的位移曲線應(yīng)該是剪切的。高層建筑中結(jié)構(gòu)受水平力荷載，所以中、高層建筑體是以水平荷載為主要控制荷載，高層建筑結(jié)構(gòu)布局中要充分考慮抗震和抗風的要求。高層建筑體選用結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸要滿足相應(yīng)材料構(gòu)件剛度和構(gòu)件布局效果要求。結(jié)構(gòu)布局中可預測評估結(jié)構(gòu)體所受的水平側(cè)向位移影響，作出合理解決方案降低其影響作用。

（2）建筑結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。建筑結(jié)構(gòu)體布局的重要中心包括建筑幾何形態(tài)中心、結(jié)構(gòu)體剛度中心和結(jié)構(gòu)構(gòu)件物理中心。因此在建筑設(shè)計布局要充分讓這三個中心集中于一點，達到三點合一。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)在建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計的過程中建筑體的三個重要中心點沒有合一或相互有偏差從而造成在水平荷載作用下出現(xiàn)受力不均勻的扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。建筑體布局設(shè)計中應(yīng)盡可能的避免由于在水平荷載等外力作用在建筑體三點不一出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)從而發(fā)生損害的問題，合理設(shè)計布局，竭力使建筑物所受荷載作用力的三心合一，從而能夠避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

（3）建筑結(jié)構(gòu)共振問題 。當建筑體周圍有震源時，如果出現(xiàn)建筑的自振周期和場地的特征周期接近，就會造成建筑物和附近震源產(chǎn)生共振現(xiàn)象。因此在進行建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計時，應(yīng)進行相應(yīng)的特征周期評估，以此為依據(jù)來選擇適合的結(jié)構(gòu)類別和系統(tǒng)，并盡量增加自振周期和特征周期差異，避免出現(xiàn)共振現(xiàn)象。

3　建筑結(jié)構(gòu)運用

合理、有效的布局，通過了解各類建筑的特點，進而能利用優(yōu)點來化解劣勢。在結(jié)構(gòu)布局中結(jié)合建筑體的區(qū)域特點進行有效的結(jié)構(gòu)布局運用，使之美觀、大方、經(jīng)濟。

（1）建筑暗梁。建筑結(jié)構(gòu)中暗梁結(jié)構(gòu)充當樓面梁結(jié)構(gòu)是常用錯誤運用。其本身的剛度未達到標準，因此荷載不能準確進行傳遞，不能有效的進行從樓面荷載到板到暗梁再到柱的傳遞，這樣必然會降低對板內(nèi)力的評估。結(jié)構(gòu)布局在集中力處沿著最短距離設(shè)置暗梁，只為暗梁結(jié)構(gòu)在受集中力作用時代替主梁的作用，讓暗梁來承受抗彎強度和裂縫的要求，而在剛度變化較大的結(jié)構(gòu)體中應(yīng)用梁。

（2）框架結(jié)構(gòu)。建筑體井筒因其特殊的構(gòu)造特點能夠吸收地震剪力，所以框架結(jié)構(gòu)所能承受的地震剪力的受力也會減小。因此應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼筋砼樓電梯小井筒結(jié)構(gòu)或者降低井筒的壁厚，或者通過利用豎縫、結(jié)構(gòu)洞等方式將建筑結(jié)構(gòu)體的剛度削弱。建筑結(jié)構(gòu)體在復核時除了將框架結(jié)構(gòu)進行計算外，還應(yīng)該將帶井筒的框架結(jié)構(gòu)以及與井墻連接的柱子配筋進行加強穩(wěn)固等進行計算。在設(shè)計框架梁結(jié)構(gòu)時要注意樓宇頂樓層的電梯間與建筑體內(nèi)水箱等結(jié)構(gòu)物間的承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量避免使用砌體墻這種結(jié)構(gòu)。一些構(gòu)件如遮雨棚、天臺窗等樓層構(gòu)件不應(yīng)該從承重墻中挑出，而是從建筑體承重梁上設(shè)計挑出。

4　總結(jié)

在現(xiàn)代社會建筑設(shè)計中建筑設(shè)計行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)日新月異，建筑體外型已由以前的常規(guī)建筑形態(tài)改變?yōu)樾滦吞厣ㄖY(jié)構(gòu)形體，相應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)的布局也由傳統(tǒng)設(shè)計到了現(xiàn)在設(shè)計，建筑體的要求中除了基本功能要求外，還對建筑體的外型美觀時尚形體簡約大方、應(yīng)用功能多樣等提出了更高的設(shè)計要求。因此建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計不僅要求考慮建筑本身的質(zhì)感、美感、實用性、適用性，在設(shè)計過程中的考慮也必將變得越來越嚴謹、細致、人文。在倡導以人為本、可持續(xù)發(fā)展的今天，建筑結(jié)構(gòu)布局設(shè)計過程中，要更加注重適合人類的、保護生態(tài)的、環(huán)保的、能夠可持續(xù)發(fā)展的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

參考文獻：

［1］林同炎.SD斯多臺斯伯利.結(jié)構(gòu)概念和體系［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999

［2］劉炳寅.高層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的現(xiàn)實問題［J］.山西建筑，2009，（3）

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.118