建筑结构设计

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-04-17 10:16 关注：(1)

　摘要：建筑结构设计关系到建设工程的美观实用 、保证安全可靠 、控制造价以及方便施工等诸多方面 ,因此控制结构设计的质量是相当有必要的。结构设计的出图质量受到工程环境的变化 、项目特殊的使用要求以及设计人员的水平差异等多方面的因素影响 。为防止设计过程中在图纸上出现“错 、漏 、碰 、缺 ”，本文提出了以下措施提高设计质量 。

　　关键词：建筑结构；质量；措施；

　　Abstract: the structure design of construction projects related to the beautiful and practical, safe and reliable, control cost and convenient for construction, and many other aspects, therefore control structure design quality is quite necessary. Structure design of the quality of engineering drawing by the change of environment, project special use requirement and design personnel differences in the level of various factors. To prevent the design process on the drawing appeared "wrong, leakage, touch, lack of", this paper puts forward the following measures to improve the design quality.

　　Keywords: building structure; Quality; The measure;

　　

　　

　　一、建筑结构设计的基本概念

　　结构设计的具体程序是需要严格遵守的。建筑物的设计工作实际上存在诸多分支， 这些分支具体涵盖了结构设计、 电气设计、 建筑设计、 暖气通风设计 、给排水设计等。 每个分支的具体设计过程都必须围绕四个根本目标: 审美要求 、功能要求 、环保要求以及经济要求。 建筑的结构是建筑物发挥其使用功能的基本条件， 因而， 结构设计也是建筑物设计过程中极为重要的组成部分之一， 结构设计细分为以下四个步骤: 设计结构方案 、结构分析、设计构件 、绘制施工图纸。

　　建筑结构的类型这一概念相对而言范围广、 内容丰富 。根据不同建筑物在具体功能要求上的差异， 随着科学技术的发展， 逐渐产生了诸多结构类型与结构的分类方法。 从建筑物具体用途的角度， 可以划分为民用建筑与工业建筑 。如果依据建筑物的层数来分类， 则可以分为超高层、 高层 、多层 、单层建筑 。建筑物使用的结构材料是有所区别的， 从结构类型的角度来分类， 大体上有: 混合结构、 砌体结构 、木结构、 钢结构、 钢筋混凝土结构等。 此外， 建筑物的结构构件组成方式也存在较大的区别， 从这个角度，可以划分为框筒结构、 剪力墙结构、 框架结构、 筒中筒结构 、筒体结构 、框剪结构、 束筒结构等。 由此可见， 建筑结构类型的划分方法颇多， 内容也相对复杂。

　　而建筑结构设计中还有一个很重要的名词: 概念设计 。概念设计的具体含义指的是通过清晰、 明确的概念结构， 在不进行数值计算的情况下， 根据分系统与整体结构系统间的结构破坏机理 、力学关系 、实验现象 、震害以及工程经验所获得的原始设计思想与基本设计原则， 对结构的计算结果做出合理 、准确的分析， 同时将计算假设与结构的实际受力状况间的差异也考虑在内， 对结构或构造进行设计， 尽可能保证建筑物的受力更安全、 更合理 、更协调。

　　二、提高建筑结构设计质量的措施分析

　　1、运用结构设计概念 ，进行结构优化

　　在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性 。不能随意加大配筋量或加大构件的截 面 ,造成 “肥梁 、胖柱 、深基础 ” 、有些设计人员“算不清 ,加钢筋 ”和“层层附加保险性”以至配成超筋梁柱。要始终牢记“强柱弱梁 、强剪弱弯、强压弱拉原 则”,注意构件的延性性能 ,加强薄弱部位 ,注意钢筋的锚固长度 ,尤其是钢筋的直线段 锚固长度 ,考虑温度应力的影响。除此之外 ,还应注意按均匀对称规整原则考虑平面和立面的布置，综合考虑抗震的多道防线 ,尽量避免薄弱层的出现 ,以及正常使用极限状态的验算等等这一点要作为我们的设计理念之一来重视 。在结构设计中还需注意考虑优化设计 。一个结构设计从结构选型、布置 、分析计算、截面设计到细部处理的整个设计过程中 ,综合考虑各方面因素,确定合理的分析 、处理方法 ,力求得到最为经济合理的结构设计方案。

　　对于高层建筑 ,就应该从概念上清楚地认识到其区 于低层建筑的特点 ,这时起控制作用的已不再是竖向荷载,而主要是风和地震作用的水平荷载 。这时在建筑初步设计阶段就应该开始介人探讨其平面和竖向布置的合理性 。在基本满足建筑师设计意图的基础上 ,平面布置应尽量规则、对称 ,尽量缩小质量中心和刚度中心的差异 ,使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应 。竖向布置上,在满足功能要求的前提下 ,尽量使竖向承重构件上下贯通 ,以减小结构分析和设计上的困难 ,另外也不经济,还容易造成应力集中,竖向刚度最好不要突变,而要渐变,否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象,这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的 。

　　建筑师确定建筑方案后 ,结构也应综合考虑各方面因素 ,尽量采用最简单 、经济、合理的方案 。各个受力构件的布置要 全面考虑它可能承受的各种荷载。竖向承重构件不仅是将竖 向荷载传递到基础上 ,同时还要承受 风和地震等水平荷载 ,有时还有温度应 。因此 ,布置时还要注意将它放在有利于承受水平荷载和温度应力的位置 。除此之外,还要考虑楼板刚度是否满足整体工作的要求,对剪力墙间距进行限制。水平承重构件的布置同样也要考虑多方面的因素 ,力求传力路径简洁 ,以 最快的方式将楼面上的荷载传递到主梁上 ,再由柱 、剪力墙等传递到基础 、地基 。地基基础中地基土的不确定性很强,至今还没有哪个模型能够对其作精确的描述 。因此 ,在地基基础的设计中,更需要根据基本理论知识以及丰富的实践经验 ,分析 、预见可出现的各种问题 ,从而找到最合理的处理方案。

　　2、做好与相关专业人员的沟通

　　结构设计工作不能孤立独行,需要与其他专业多沟通,多配合。因此要提高结构设计水平,不但要具备本专业的扎实的基本功,还要对相关专业有基本的了解并取得相关专业的支持和配合。涉及其他专业的技术问题,结构工程师要积极组织和参加各专业的协调会议,统一标准,达成共识,最终确定设计原则,做到透彻把握建筑意图、充分了解设备专业的功能和需要,避免在出图后因各专业不协调而导致的变更和返工。

　　3、正确运用计算机辅助设计

　　当前,计算机辅助设计系统在建筑设计领域被广泛应用,工程师在计算机上进行结构分析工作,用计算机辅助完成大部分的图纸设计,因此了解计算机程序的功能、正确使用设计软件直接影响到结构设计的水平。中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发的PKPM系列微机建筑工程CAD 系统、广东省建筑设计研究院和深圳市广厦科技有限公司联合开发的广厦建筑结构CAD等等都是比较优秀的建筑设计软件,涉及的内容比较全面,与AUTOCAD兼容,可操作性强。需要指出的是设计软件都是根据国家现行规范的要求结合不同的结构体系的受力特点加以模拟简化得来,因而设计软件都有一个有效使用期限和合理适用范围。随着建筑业的发展,建筑物规模越来越大,形式也日趋复杂,使得建筑结构设计的内容增多,难度增大,这就要求设计人员了解所使用软件的特点和适用范围,熟悉和掌握各项参数的选取条件,真正做到计算机为人服务,为工程设计服务。

　　4、综合考虑优化结构设计

　　在结构设计中要考虑优化设计,综合考虑各方面因素,尽量采用最为经济和合理的方案。全面考虑各个受力构件的可能承受的各种荷载,竖向承重构件把竖向荷载传递到基础上,还承受风和地震等水平荷载,以及温度应力,这些都要考虑到,布置时要把承重构件放在有利于承受水平荷载和温度应力的位置。要限制剪力墙的间距,确定楼板刚度满足整体工作的要求。水平承重构件的布置,也要综合考虑多方面因素,力争做到传力路径简短,以最快的方式将楼面上的荷载传递到主梁上,再由柱和剪力墙传递到基础和地基。在设计地基基础时,要根据基本理论知识,结合丰富的实际经验,预见可能出现的各种问题,并分析出合理的解决方案。计算过程要牢记“强柱弱粱、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,不可随意加大配筋量,要考虑构件的延性性能,对薄弱部位注意加强。对于钢筋的锚固长度尤其是直线段锚固长度,要注意温度应力的影响。平面和立面的布置,要按照均匀、对称和规整原则进行,考虑多道防线,力争避免出现薄弱层。结构的选型和布置及计算的整个设计过程,要综合考虑各方面因素,并进行极限状态的验算,以保证结构设计的方案安全合理。

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