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摘要：建筑结构设计是建设工作的重要环节和难点所在，结构设计是否合理直接关系着整个建筑工程的质量和进度。在设计过程中经常会出现一些问题，对设计人员和相关企业造成困扰。本文就建筑结构抗震设计、混凝土结构设计、钢结构设计中的一些常见工程问题进行了探讨，以期能为设计人员和设计企业提供一定的帮助。
关键词：结构设计；抗震设计；钢结构设计
1 前言
在建筑设计过程中，总有一些设计人员和设计单位不重视结构设计，把其放在整个设计工作的从属地位，进行结构设计时又以建筑队为先导，忽视了建筑物基本的力学规律，割裂了建筑物的整体性和各个构件间的普遍联系，为满足最大使用功能和实现利益最大化，片面追求建筑技术和建筑艺术的结合，最终可能给建筑工程带来一定的安全隐患，不利于建筑项目保质保量的完成。结构设计作为建筑设计的重要组成环节，是前期建筑项目开发的重要准备，合理的结构设计能加快建筑工程的进度，保证工程质量。作者经过多年的理论学习，结合长期的设计实践，对结构设计中经常遇到的一些工程问题进行了探讨，以期能为其他设计人员避免在结构设计过程中少走弯路提供一定的帮助。
2 抗震设计中的工程问题
地震作为一种突发性自然灾害，具有极大的破坏性和不可预见性，这种随机振动带来了不可琢磨的复杂性和不确定性。突如其来的汶川大地震，使大面积房屋在顷刻间倒塌，造成严重的人员伤亡和经济损失，这次强震深深的鞭策着我们设计人员一定要做好抗震设计。
目前，尚无国家能够准确的预测地震的发生，更无法预知建筑物遭到地震袭击后所呈现的特性，如今的建筑抗震理论仍不完善，建筑物单靠计算无法具备优良的抗震能力，因此在进行设计时，设计人员必须重视抗震能力的概念设计。建筑物的抗震设计，应结合工程需要和合同要求，详细调查当地的地震活动情况和有关工程地质的资料，综合考虑后避开那些软弱土和液化土等抗震危险地段，最好选择开阔平坦密实的中硬土作为地基和基础；建筑物的建筑布局和结构布置直接影响其动力性能，平、立面布置规则合理符合抗震原则，刚度变化均匀且无楼层错层的建筑物，基本都会具有很好的抗震性能；在选择用何种结构时，需综合考虑建筑物的设防程度、房屋高度、地基和基础以及当地经济技术条件等因素，在保证构件连接完整性和连续性的前提下，选择那些强度重力比大、延展系数高、匀质性好的结构形式；考虑建筑物的自振周期，避免与地震震动周期相近造成共振破坏，同时加强某些竖立抗侧力结构，提高其强度增加可靠度，以起到多点抗震的效果；综合考虑整个结构的承载力等因素，有选择的提高结构中重要构件和杆件的延性，以提高机构的抗震能力。
3 混凝土结构设计中的工程问题
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)规定：在进行设计时，必须考虑该混凝土结构所处的环境类别，潮湿、阴冷、盐碱等环境可能会导致混凝土碳化、侵蚀性介质腐蚀、膨胀及冻融循环以及锈蚀钢筋等，进而可能致使混凝土内部出现裂缝、结构不密实，造成混凝土结构耐久性降低。而混凝土结构耐久性能又是结构在设计使用年限内正常而安全工作的重要保证，设计人员在进行设计时必须重视这个问题，同时要增加设置混凝土结构保护层，其厚度需符合GB50010—2002的相关规定。
结构设计过程中，设计人员应考虑合理选用现浇楼面板的混凝土和钢筋强度等级，在保证安全可靠的前提下，尽可能选用经济合理的板。一般情况下板为受弯构件，混凝土强度等级对板类构件承载力基本上没有什么影响，同时，过高的混凝土强度等级回事其配筋量增加，无法满足经济合理的要求。此外，现浇楼面板一般都是与墙、梁相连并整浇筑的，过高的混凝土强度等级会导致水泥用量增多，在混凝土硬化过程中可能会出现水化热增高，收缩变大，导致收缩裂缝出现。因此，设计时一般选用强度等级在C20～C35的混凝土。
任何事物都不是独立存在的，都与其他事物有着必然的联系，设计也是一样，在进行混凝土设计时，应结合抗震设计进行全面的考虑。混凝土强度等级越高，其抗压强度就越大，但其延性就会变差，最终导致构件的抗震性能可能达不到使用要求。针对高强度混凝土的脆性特性，如何才能在其强度和延性中找到一个平衡点，以保证构件在地震侵袭下还具有很好的承载力和延性？根据混凝土结构设计规范的要求，结合当地实际的自然状况，对混凝土强度的选用做了一般规定：在地震高烈度地区，如设防烈度为9度，其等级宜保持在C60以内；如设防烈度为8度时，其等级不能超过C70。
根据钢筋的强度价格比进行适时选用，强度价格比高的钢筋具有较好的经济性，可减少配筋率，而且方便施工，还可减少钢筋在加工和运输等方面的费用。同时，钢筋的延性对钢筋混凝土结构及构件的延性有很大影响，在其他状况相同的情况下，钢筋延性好的结构也具有较好的延性。混凝土结构在使用过程中，某个部位可能出现塑性铰，设计人员在设计计算时需注意，在纵向受力钢筋的选择上，选择抗拉强度实测值与屈服强度实测值比值的最小值，以保证该塑性铰处具有较好的转动能力以及耗能能力；选择钢筋屈服强度实测值与强度标准值比值的最大值，以实现强柱弱梁、强剪弱弯的内力调整，提高结构及构件的延性。
4 钢结构设计中的工程问题
目前在钢结构设计中经常采用的是以概率理论为基础的极限状态设计方法，但很多设计人员对概率法的设计式都不是很习惯，且许多基本参数不太完善，因此，通常用分项系数设计表达式进行计算，根据可靠的指标，用概率设计法求出结果。在设计过程中，设计人员需着重考虑其荷载组合，根据钢结构的不同极限状态来选择不同的荷载组合形式：如果按照钢结构承载能力极限状态来进行设计时，需根据《荷载规定》及其他专门规定，考虑荷载效应的基本组合和偶然组合；按正常使用极限状态设计时，一般只需考虑荷载效应的标准组合，对钢与混凝土组合梁，还需考虑准永久组合，以保证混凝土在长期荷载作用下不产生蠕变。
一般情况下，设计人员需结合防震设计和混凝土设计等方面综合考虑进行钢结构荷载设计，以多、高层建筑钢结构设计为例，在设计时需考虑结构自重（即永久荷载）、建筑使用时的楼面竖向活荷载、风荷载以及地震作用：根據《建筑结构荷载规范》选择合适的楼面和屋面活荷载以及雪荷载等竖向荷载的标准值以及其准永久值系数；对于现行标准的风荷载而言，一般建筑结构规定为50年的重现期，高层建筑的重现期可适当提高，可通过高层建筑任意高度初的风荷载标准值wk来判定，值得注意的是邻近建筑对风荷载有很大的影响，设计时可通过建筑群模拟、边界层风洞试验来确定；根据“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则进行设计，一般情况下在结构的两主轴方向计入水平地震作用，以保证各方向的水平地震作用又该方向的抗侧力构建承担，同时，设计时应避免出现质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，如有必须还需考虑水平地震作用的扭转效应。
就受弯构件如何考虑扭转作用方面，《钢结构设计规范》没有做出相应规定，但在进行设计时，相关人员需根据实际情况，按有关的力学进行分析，以保证整个结构的安全性。根据规范要求，计算工字形或槽型截面梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比的极限值，以及箱形截面受压翼缘板在两腹板间的无支承宽度b0与其厚度之比的极限值，以保证梁的受压翼缘局部稳定。在进行钢结构设计时，还需要进行许多计算，应根据《钢结构设计规范》进行仔细的计算和验算，以保证整个结构的安全稳定。
5 结语
建筑结构设计是建筑项目开发一个重要的前期准备，其设计好坏直接影响着工程质量、工程进度和经济收益。本文对结构设计中的常见工程问题进行了一定的探讨，希望能对设计单位起到一定的警醒作用，也期望建筑结构设计人员要牢记汶川地震带来的惨痛教训，把结构设计当成一个重点工作来开展，为建筑设计工作拉开新的篇章。
关键词：结构设计；抗震设计；钢结构设计
1 前言
在建筑设计过程中，总有一些设计人员和设计单位不重视结构设计，把其放在整个设计工作的从属地位，进行结构设计时又以建筑队为先导，忽视了建筑物基本的力学规律，割裂了建筑物的整体性和各个构件间的普遍联系，为满足最大使用功能和实现利益最大化，片面追求建筑技术和建筑艺术的结合，最终可能给建筑工程带来一定的安全隐患，不利于建筑项目保质保量的完成。结构设计作为建筑设计的重要组成环节，是前期建筑项目开发的重要准备，合理的结构设计能加快建筑工程的进度，保证工程质量。作者经过多年的理论学习，结合长期的设计实践，对结构设计中经常遇到的一些工程问题进行了探讨，以期能为其他设计人员避免在结构设计过程中少走弯路提供一定的帮助。
2 抗震设计中的工程问题
地震作为一种突发性自然灾害，具有极大的破坏性和不可预见性，这种随机振动带来了不可琢磨的复杂性和不确定性。突如其来的汶川大地震，使大面积房屋在顷刻间倒塌，造成严重的人员伤亡和经济损失，这次强震深深的鞭策着我们设计人员一定要做好抗震设计。
目前，尚无国家能够准确的预测地震的发生，更无法预知建筑物遭到地震袭击后所呈现的特性，如今的建筑抗震理论仍不完善，建筑物单靠计算无法具备优良的抗震能力，因此在进行设计时，设计人员必须重视抗震能力的概念设计。建筑物的抗震设计，应结合工程需要和合同要求，详细调查当地的地震活动情况和有关工程地质的资料，综合考虑后避开那些软弱土和液化土等抗震危险地段，最好选择开阔平坦密实的中硬土作为地基和基础；建筑物的建筑布局和结构布置直接影响其动力性能，平、立面布置规则合理符合抗震原则，刚度变化均匀且无楼层错层的建筑物，基本都会具有很好的抗震性能；在选择用何种结构时，需综合考虑建筑物的设防程度、房屋高度、地基和基础以及当地经济技术条件等因素，在保证构件连接完整性和连续性的前提下，选择那些强度重力比大、延展系数高、匀质性好的结构形式；考虑建筑物的自振周期，避免与地震震动周期相近造成共振破坏，同时加强某些竖立抗侧力结构，提高其强度增加可靠度，以起到多点抗震的效果；综合考虑整个结构的承载力等因素，有选择的提高结构中重要构件和杆件的延性，以提高机构的抗震能力。
3 混凝土结构设计中的工程问题
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)规定：在进行设计时，必须考虑该混凝土结构所处的环境类别，潮湿、阴冷、盐碱等环境可能会导致混凝土碳化、侵蚀性介质腐蚀、膨胀及冻融循环以及锈蚀钢筋等，进而可能致使混凝土内部出现裂缝、结构不密实，造成混凝土结构耐久性降低。而混凝土结构耐久性能又是结构在设计使用年限内正常而安全工作的重要保证，设计人员在进行设计时必须重视这个问题，同时要增加设置混凝土结构保护层，其厚度需符合GB50010—2002的相关规定。
结构设计过程中，设计人员应考虑合理选用现浇楼面板的混凝土和钢筋强度等级，在保证安全可靠的前提下，尽可能选用经济合理的板。一般情况下板为受弯构件，混凝土强度等级对板类构件承载力基本上没有什么影响，同时，过高的混凝土强度等级回事其配筋量增加，无法满足经济合理的要求。此外，现浇楼面板一般都是与墙、梁相连并整浇筑的，过高的混凝土强度等级会导致水泥用量增多，在混凝土硬化过程中可能会出现水化热增高，收缩变大，导致收缩裂缝出现。因此，设计时一般选用强度等级在C20～C35的混凝土。
任何事物都不是独立存在的，都与其他事物有着必然的联系，设计也是一样，在进行混凝土设计时，应结合抗震设计进行全面的考虑。混凝土强度等级越高，其抗压强度就越大，但其延性就会变差，最终导致构件的抗震性能可能达不到使用要求。针对高强度混凝土的脆性特性，如何才能在其强度和延性中找到一个平衡点，以保证构件在地震侵袭下还具有很好的承载力和延性？根据混凝土结构设计规范的要求，结合当地实际的自然状况，对混凝土强度的选用做了一般规定：在地震高烈度地区，如设防烈度为9度，其等级宜保持在C60以内；如设防烈度为8度时，其等级不能超过C70。
根据钢筋的强度价格比进行适时选用，强度价格比高的钢筋具有较好的经济性，可减少配筋率，而且方便施工，还可减少钢筋在加工和运输等方面的费用。同时，钢筋的延性对钢筋混凝土结构及构件的延性有很大影响，在其他状况相同的情况下，钢筋延性好的结构也具有较好的延性。混凝土结构在使用过程中，某个部位可能出现塑性铰，设计人员在设计计算时需注意，在纵向受力钢筋的选择上，选择抗拉强度实测值与屈服强度实测值比值的最小值，以保证该塑性铰处具有较好的转动能力以及耗能能力；选择钢筋屈服强度实测值与强度标准值比值的最大值，以实现强柱弱梁、强剪弱弯的内力调整，提高结构及构件的延性。
4 钢结构设计中的工程问题
目前在钢结构设计中经常采用的是以概率理论为基础的极限状态设计方法，但很多设计人员对概率法的设计式都不是很习惯，且许多基本参数不太完善，因此，通常用分项系数设计表达式进行计算，根据可靠的指标，用概率设计法求出结果。在设计过程中，设计人员需着重考虑其荷载组合，根据钢结构的不同极限状态来选择不同的荷载组合形式：如果按照钢结构承载能力极限状态来进行设计时，需根据《荷载规定》及其他专门规定，考虑荷载效应的基本组合和偶然组合；按正常使用极限状态设计时，一般只需考虑荷载效应的标准组合，对钢与混凝土组合梁，还需考虑准永久组合，以保证混凝土在长期荷载作用下不产生蠕变。
一般情况下，设计人员需结合防震设计和混凝土设计等方面综合考虑进行钢结构荷载设计，以多、高层建筑钢结构设计为例，在设计时需考虑结构自重（即永久荷载）、建筑使用时的楼面竖向活荷载、风荷载以及地震作用：根據《建筑结构荷载规范》选择合适的楼面和屋面活荷载以及雪荷载等竖向荷载的标准值以及其准永久值系数；对于现行标准的风荷载而言，一般建筑结构规定为50年的重现期，高层建筑的重现期可适当提高，可通过高层建筑任意高度初的风荷载标准值wk来判定，值得注意的是邻近建筑对风荷载有很大的影响，设计时可通过建筑群模拟、边界层风洞试验来确定；根据“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则进行设计，一般情况下在结构的两主轴方向计入水平地震作用，以保证各方向的水平地震作用又该方向的抗侧力构建承担，同时，设计时应避免出现质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，如有必须还需考虑水平地震作用的扭转效应。
就受弯构件如何考虑扭转作用方面，《钢结构设计规范》没有做出相应规定，但在进行设计时，相关人员需根据实际情况，按有关的力学进行分析，以保证整个结构的安全性。根据规范要求，计算工字形或槽型截面梁受压翼缘自由外伸宽度与其厚度之比的极限值，以及箱形截面受压翼缘板在两腹板间的无支承宽度b0与其厚度之比的极限值，以保证梁的受压翼缘局部稳定。在进行钢结构设计时，还需要进行许多计算，应根据《钢结构设计规范》进行仔细的计算和验算，以保证整个结构的安全稳定。
5 结语
建筑结构设计是建筑项目开发一个重要的前期准备，其设计好坏直接影响着工程质量、工程进度和经济收益。本文对结构设计中的常见工程问题进行了一定的探讨，希望能对设计单位起到一定的警醒作用，也期望建筑结构设计人员要牢记汶川地震带来的惨痛教训，把结构设计当成一个重点工作来开展，为建筑设计工作拉开新的篇章。