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摘要：本文介绍了建筑结构设计的原则及建筑结构设计的基本过程，分析了建筑结构设计中常见的问题，提出了解决建筑结构设计中常见问题的有效途径。
关键词：建筑工程；结构设计；探讨
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
随着社会的进步，高层建筑的发展日新月异。建筑结构的复杂化和人们生活品质的提高，给高层民用建筑结构设计带来了更大的挑战。怎样设计出安全可靠、经济合理、技术先进的高层民用建筑是设计者面临的重要问题。
1 建筑结构设计的原则
适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的基本原则，一个优秀的建筑结构设计，往往是以上五个方面的最佳结合。同时，完美的建筑结构设计也是在努力追求以上五个方面最佳结合的过程中产生的，因此以上五点要求是结构设计人员最终努力的目标，更是结构设计的最佳体现。
2 建筑结构设计的基本过程
建筑工程的结构设计可以分为:结构方案、结构计算、施工图设计这三个部分
2.1 结构计算
建筑工程的计算荷载有:外部荷载和内部荷载,它们的计算要依照荷载规范的规定及要求使用不同的组合值系数及永久值系数等进行不同工况下的组合计算；对于构件的试算,要依照计算出的荷载值、构造措施的要求、使用要求和各种计算手册上的试算方法来对构件的截面进行初步的确定。
2.2 设计方案
根据工程地质报告、建筑场地类别、建筑物高度和层数、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震设防烈度等情况对建筑的结构形式进行确定。在确定了建筑结构的形式之后,要依据不同结构形式的特点及要求来对建筑结构的受力构件和承重体系进行布置。
2.3 施工图设计
对于建筑工程内力的计算要依照已经确定的构件截面及荷载值来进行计算,它包括:拉力、弯矩、轴心压力、扭矩、剪力等。根据最后计算出的结构内力和规范对构件的要求及限制,对结构试算的构件是否满足规范的要求进行复核。若不满足,则要调整构件的截面或者布置,直到满足要求为止。
3 建筑结构设计中常见的问题
3.1 现浇砼楼板的干缩开裂和支座负钢筋倒伏的问题
3.1.1 干缩开裂问题
在进行混凝土楼板浇筑时,浇筑完混凝土后,会在短时间内出现楼面出现龟裂的现象,尤其在温差较大的季节或地区这种现象非常明显,而且这种现象多发于住宅楼,公用建筑和商用楼较为少见。这种龟裂多是由于混凝土的水灰比过大造成的,它降低了建筑结构的刚度,增大了结构的挠度,使整个结构的安全性和耐久性都明显的降低。出现这种情况的原因是:由于现在的工程大多使用商品砼,混凝土是由预拌厂直接负责提供的,泵送混凝土要求混凝土的和易性要好,流动性要高具有较大的坍落度,商品砼为了达到这种效果就会加大水的配比,使混凝土的水灰比过大,严重的影响了混凝土的质量。
3.1.2 支座负钢筋倒伏的问题
当进行完楼板上的钢筋绑扎后,隐蔽验收后才可以进行混凝土的浇捣工作,但是在实际施工中,由于没有注意保护好一家好的支座负钢筋,使得钢筋的倒伏随处可见。刚进的倒伏会造成支座负弯矩没有足够的钢筋来支撑,引起支座板面出现裂缝,加大了挠度,降低了刚度,是般的受力状态逐渐趋向间支,造成板配筋偏于不安全。
3.2 柱体、墙体连接混乱
在对比较复杂的结构平面进行布置时,往往会出现多方向柱网相连的地方。有的把每根柱和周围各柱都用框架梁连接起来,形成多梁交汇于一柱,这给接点区的钢筋锚固和混凝土的施工带来了很大的不便严重的影响了施工的进度。
3.3 结构电算或设计方法存在问题
3.3.1 实际施工图纸和电算的计算简图不符问题主要表现在剪力墙开洞的大小、剪力墙的长度、厚度、门窗洞口的位置、框架计算高度等和施工图纸不相符。这大多是由于结构专业的计算进行的过早,建筑平面经过多次的调整,又没有来得及发馈给结构专业,使专业间相互脱节,等到了施工图纸进入校审的阶段,大多都只注意在图面上,没有核对建筑图,进而造成了这类错误,这回事某些构件的配筋失真,造成配筋不足的危险。
3.3.2 抗震概念设计不足
建筑抗震设防的三个目标可以用小震不坏、中震可修、大震不倒来进行总结,第一目标可以利用承载力的计算来保证；第二目标可以利用结构可靠度标准分项系数来达到损坏可修的目标；但第三目标就要通过概念设计和各种抗震构造措施来实现。这就要求结构要具有良好的吸能、耗能能力,具有较高的静不定次数、避免竖向承载力和刚度突变、结构的构件尽可能为延性构件。
3.4 钢筋混凝土结构概念设计
淡薄概念设计通常是指不经过数值的计算,根据整体结构体系和分体系间的力学关系、震害、试验现象、工程经验等,来获得基本设计的原则和思想。在现行的抗震规范中规定,一般结构设计的弹性计算是以多余地震方面为出发点的,其超越概率为63.2%,比一般设防烈度低 ,规范要求设计不但要负荷概念设计的规定,还要加强抗震措施,这样才能达到设防标准,但一些工程只注重计算结果,忽略了概念设计和对抗震的要求
4 解决建筑结构设计中常见问题的有效途径
4.1 确定整体结构的科学性以及合理性
4.1.1 结构刚度与重力荷载之间的比被称为刚重比它影响着结构整体的稳定性,也是影响重力二阶效应的重要参数。一般都会使用增大刚重比的方法来考虑重力的二阶效应。结构的刚重比增大则二阶效应就会减小,二阶效应要控制在20%以内如果改制不能达到要求,则可能引起结构的失稳导致坍塌。
4.1.2 剪重比是抗震设计中非常重要的参数由于长时间的作用下,地震影响系数下降的会较快,根据这种情况计算出来的水平地震作用下的结构效应可能偏小。对于长周期的结构,地震动态作用下的地面加速和位移会对结构具有更大的破坏作用,如果剪重比＜0.02,结构的刚度岁可以满足水平位移限制的要求,但却不能达到结构整体稳定的条件,设计人员要在设计过程中综合的考虑刚重比和剪重比的合理取值。
4.2结构体系选型的设计方案和优化
结构体系选型的优化可以在项目建设方案确定的过程中引入,这样可以避免建筑方案在结构方面的不合理,首先是建筑物的体形,其次是柱网尺寸,层高以及主要的抗侧力构件所在的位置。例如:延吉的某建筑工程的主次梁楼盖的柱网不适合采用正方形的设计,而应该采用矩形。以短跨为主梁,次梁为长跨,并且短跨和长跨的比例＜0.75,这样相对比较经济。其采用的主次梁跨度比在0.65～0.70之间 ,根据这样的设计计算 ,使其的主次梁的截面高度協调一致,使梁底达到齐平,保证了楼盖的结构高度最小。
4.3 结构构件的设计方法和优化
4.3.1 剪力墙下布桩
当建筑的结构为剪力墙或框剪结构时,剪力墙主要承受地震水平力,它也是承受竖向荷载的重要构件,所以要沿着剪力墙全厂布桩,桩的中心线要和剪力墙的中心线重合,布置双排桩时,桩的承台要具有足够的刚度,并应作承台的抗弯和冲剪验算。
4.3.2 桩基础设计
当布桩仅按照竖向荷载作用进行时,要对弯矩作用下的承台底部边桩的反力进行验算。尤其是框剪结构的剪力墙和剪力墙结构核心筒底部弯矩及剪力对基础承载力的影响较大,不能遗漏。对于水位较高的地下室和短肢剪力墙、大跨度结构等弯矩较大的承台底部桩基要验算其是否存在向上的抗拔力。
5 结束语
建筑工程结构设计是一项系统而复杂的工作,它需要深厚的理论基础以及灵活的创新思维和严谨认真的工作态度。在进行设计时,既要考虑用户对房屋使用效果的要求,还要兼顾建筑的质量、安全性、稳定性等多方面的内容。这就要求从事设计的人员除了要具有丰富的设计理论和实践经验外,还要具备能够进行有效的统筹规划、合理进行配置的能力,同时还要对整个工程建筑设计的规范熟练的掌握,这样才能够避免结构设计中常出现的问题,确保建筑施工结构设计的安全性能。
参考文献：
[1] 倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨.2011，（23）.
[2] 郑军红.论高层民用建筑结构设计问题的研究.2012，（24）.
[3] 王振勇.关于高层民用建筑结构设计中的问题探讨.2012，（20）.
关键词：建筑工程；结构设计；探讨
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
随着社会的进步，高层建筑的发展日新月异。建筑结构的复杂化和人们生活品质的提高，给高层民用建筑结构设计带来了更大的挑战。怎样设计出安全可靠、经济合理、技术先进的高层民用建筑是设计者面临的重要问题。
1 建筑结构设计的原则
适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的基本原则，一个优秀的建筑结构设计，往往是以上五个方面的最佳结合。同时，完美的建筑结构设计也是在努力追求以上五个方面最佳结合的过程中产生的，因此以上五点要求是结构设计人员最终努力的目标，更是结构设计的最佳体现。
2 建筑结构设计的基本过程
建筑工程的结构设计可以分为:结构方案、结构计算、施工图设计这三个部分
2.1 结构计算
建筑工程的计算荷载有:外部荷载和内部荷载,它们的计算要依照荷载规范的规定及要求使用不同的组合值系数及永久值系数等进行不同工况下的组合计算；对于构件的试算,要依照计算出的荷载值、构造措施的要求、使用要求和各种计算手册上的试算方法来对构件的截面进行初步的确定。
2.2 设计方案
根据工程地质报告、建筑场地类别、建筑物高度和层数、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震设防烈度等情况对建筑的结构形式进行确定。在确定了建筑结构的形式之后,要依据不同结构形式的特点及要求来对建筑结构的受力构件和承重体系进行布置。
2.3 施工图设计
对于建筑工程内力的计算要依照已经确定的构件截面及荷载值来进行计算,它包括:拉力、弯矩、轴心压力、扭矩、剪力等。根据最后计算出的结构内力和规范对构件的要求及限制,对结构试算的构件是否满足规范的要求进行复核。若不满足,则要调整构件的截面或者布置,直到满足要求为止。
3 建筑结构设计中常见的问题
3.1 现浇砼楼板的干缩开裂和支座负钢筋倒伏的问题
3.1.1 干缩开裂问题
在进行混凝土楼板浇筑时,浇筑完混凝土后,会在短时间内出现楼面出现龟裂的现象,尤其在温差较大的季节或地区这种现象非常明显,而且这种现象多发于住宅楼,公用建筑和商用楼较为少见。这种龟裂多是由于混凝土的水灰比过大造成的,它降低了建筑结构的刚度,增大了结构的挠度,使整个结构的安全性和耐久性都明显的降低。出现这种情况的原因是:由于现在的工程大多使用商品砼,混凝土是由预拌厂直接负责提供的,泵送混凝土要求混凝土的和易性要好,流动性要高具有较大的坍落度,商品砼为了达到这种效果就会加大水的配比,使混凝土的水灰比过大,严重的影响了混凝土的质量。
3.1.2 支座负钢筋倒伏的问题
当进行完楼板上的钢筋绑扎后,隐蔽验收后才可以进行混凝土的浇捣工作,但是在实际施工中,由于没有注意保护好一家好的支座负钢筋,使得钢筋的倒伏随处可见。刚进的倒伏会造成支座负弯矩没有足够的钢筋来支撑,引起支座板面出现裂缝,加大了挠度,降低了刚度,是般的受力状态逐渐趋向间支,造成板配筋偏于不安全。
3.2 柱体、墙体连接混乱
在对比较复杂的结构平面进行布置时,往往会出现多方向柱网相连的地方。有的把每根柱和周围各柱都用框架梁连接起来,形成多梁交汇于一柱,这给接点区的钢筋锚固和混凝土的施工带来了很大的不便严重的影响了施工的进度。
3.3 结构电算或设计方法存在问题
3.3.1 实际施工图纸和电算的计算简图不符问题主要表现在剪力墙开洞的大小、剪力墙的长度、厚度、门窗洞口的位置、框架计算高度等和施工图纸不相符。这大多是由于结构专业的计算进行的过早,建筑平面经过多次的调整,又没有来得及发馈给结构专业,使专业间相互脱节,等到了施工图纸进入校审的阶段,大多都只注意在图面上,没有核对建筑图,进而造成了这类错误,这回事某些构件的配筋失真,造成配筋不足的危险。
3.3.2 抗震概念设计不足
建筑抗震设防的三个目标可以用小震不坏、中震可修、大震不倒来进行总结,第一目标可以利用承载力的计算来保证；第二目标可以利用结构可靠度标准分项系数来达到损坏可修的目标；但第三目标就要通过概念设计和各种抗震构造措施来实现。这就要求结构要具有良好的吸能、耗能能力,具有较高的静不定次数、避免竖向承载力和刚度突变、结构的构件尽可能为延性构件。
3.4 钢筋混凝土结构概念设计
淡薄概念设计通常是指不经过数值的计算,根据整体结构体系和分体系间的力学关系、震害、试验现象、工程经验等,来获得基本设计的原则和思想。在现行的抗震规范中规定,一般结构设计的弹性计算是以多余地震方面为出发点的,其超越概率为63.2%,比一般设防烈度低 ,规范要求设计不但要负荷概念设计的规定,还要加强抗震措施,这样才能达到设防标准,但一些工程只注重计算结果,忽略了概念设计和对抗震的要求
4 解决建筑结构设计中常见问题的有效途径
4.1 确定整体结构的科学性以及合理性
4.1.1 结构刚度与重力荷载之间的比被称为刚重比它影响着结构整体的稳定性,也是影响重力二阶效应的重要参数。一般都会使用增大刚重比的方法来考虑重力的二阶效应。结构的刚重比增大则二阶效应就会减小,二阶效应要控制在20%以内如果改制不能达到要求,则可能引起结构的失稳导致坍塌。
4.1.2 剪重比是抗震设计中非常重要的参数由于长时间的作用下,地震影响系数下降的会较快,根据这种情况计算出来的水平地震作用下的结构效应可能偏小。对于长周期的结构,地震动态作用下的地面加速和位移会对结构具有更大的破坏作用,如果剪重比＜0.02,结构的刚度岁可以满足水平位移限制的要求,但却不能达到结构整体稳定的条件,设计人员要在设计过程中综合的考虑刚重比和剪重比的合理取值。
4.2结构体系选型的设计方案和优化
结构体系选型的优化可以在项目建设方案确定的过程中引入,这样可以避免建筑方案在结构方面的不合理,首先是建筑物的体形,其次是柱网尺寸,层高以及主要的抗侧力构件所在的位置。例如:延吉的某建筑工程的主次梁楼盖的柱网不适合采用正方形的设计,而应该采用矩形。以短跨为主梁,次梁为长跨,并且短跨和长跨的比例＜0.75,这样相对比较经济。其采用的主次梁跨度比在0.65～0.70之间 ,根据这样的设计计算 ,使其的主次梁的截面高度協调一致,使梁底达到齐平,保证了楼盖的结构高度最小。
4.3 结构构件的设计方法和优化
4.3.1 剪力墙下布桩
当建筑的结构为剪力墙或框剪结构时,剪力墙主要承受地震水平力,它也是承受竖向荷载的重要构件,所以要沿着剪力墙全厂布桩,桩的中心线要和剪力墙的中心线重合,布置双排桩时,桩的承台要具有足够的刚度,并应作承台的抗弯和冲剪验算。
4.3.2 桩基础设计
当布桩仅按照竖向荷载作用进行时,要对弯矩作用下的承台底部边桩的反力进行验算。尤其是框剪结构的剪力墙和剪力墙结构核心筒底部弯矩及剪力对基础承载力的影响较大,不能遗漏。对于水位较高的地下室和短肢剪力墙、大跨度结构等弯矩较大的承台底部桩基要验算其是否存在向上的抗拔力。
5 结束语
建筑工程结构设计是一项系统而复杂的工作,它需要深厚的理论基础以及灵活的创新思维和严谨认真的工作态度。在进行设计时,既要考虑用户对房屋使用效果的要求,还要兼顾建筑的质量、安全性、稳定性等多方面的内容。这就要求从事设计的人员除了要具有丰富的设计理论和实践经验外,还要具备能够进行有效的统筹规划、合理进行配置的能力,同时还要对整个工程建筑设计的规范熟练的掌握,这样才能够避免结构设计中常出现的问题,确保建筑施工结构设计的安全性能。
参考文献：
[1] 倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨.2011，（23）.
[2] 郑军红.论高层民用建筑结构设计问题的研究.2012，（24）.
[3] 王振勇.关于高层民用建筑结构设计中的问题探讨.2012，（20）.