对建筑结构设计中一些问题的探讨

摘要：一个优秀的建筑结构设计往往是适用 、安全、经济、美观 、便于施工的最佳结合。本文建筑设计论文针对当前房屋建筑结构设计中一些常见却又常被人们忽视的问题进行剖析，指出问题的原因和后果，并给出了一些设计建议和构造的要求。
关键词：建筑结构；设计；构造
论文前言
随着我国经济的迅速发展，全国大中型城市的建筑迅速增多，建筑类型与功能愈来愈复杂，结构体系更加多样化，建筑结构设计也越来越复杂，考虑的问题也越来越多。近几年来，新的设计规范、规程相继颁布，由于新旧规范、规程许多内容有所不同，再加上工程设计中的一些特殊的问题，难以应用规范进行处理，在建筑结构设计过程中经常出现一些遗漏。为了避免在结构设计过程中不出遗漏，本文建筑设计论文将对一些问题作简要分析。

1建筑结构设计的概念及阶段
建筑结构设计是在满足功能、安全、 适用、 耐久、 经济和施工可行的前提下， 按有关设计标准的规定对建筑结构进行总体布置、技术与经济分析、 计算、 构造和制图工作， 并寻求优化的全过程。结构设计大体可以分为三个阶段， 即结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。概念设计规定了结构早期方案设计阶段中应考虑的准则，并在三个设计阶段中给予充分重视和体现。
1．1 结构方案阶段的内容
选择结构体系时，应综合考虑上部结构的动力特性和场地、地基情况。各类建筑在不同的周期的场地上，震害有较明显的差别。一般讲，建造在坚硬地基上的柔性建筑震害较轻，而比较高的高层建筑如建造在周期较长的地基上，则震害会加重。设计中应适当考虑避免地面卓越周期与建筑物自震周期接近，以免引起共振；这对比较柔的建筑更重要。选择合理的结构方案和建筑布局，结构受力要明确，传力途径要简捷，尽量防止和减少应力集中，不宜采用异性结构等。结构要有多道设防，超静定次数和空间效应要大。当有部分结构破坏后，新的结构还能保持稳定，防止结构整体破坏。结构构件要防止脆性破坏，延性要满足设计要求，能经受住低频疲劳和地震荷载，在大变形情况下不失稳、不脆性破坏。结构平面布置上应注意结构刚度的均匀性，避免刚度和质量中心不一致而引起扭转。结构竖向（各层）刚度力求均匀，建筑体型力求简单、规则、避免局部突出、收进，建筑平面一般可设计成矩形、方形或圆形。在满足温度、不均匀沉降的前提下，尽量不设或少设温度缝、沉降缝，需要设温度缝或沉降缝时，应按抗震缝要求，将独立结构单元分开，避免相互碰撞。需要从结构方案、连接构造、施工、材料等方面来保证结构整体性。在设计比较柔的高层建筑时，要注意大变形带来的各种问题，如非结构破坏，结构因P-△效应而失稳破坏、大变形时结构的扭转振动以及结构构件承受大变形的能力等。根据建筑的重要性， 建筑所在地的抗震设防烈度 ， 工程地质情况， 建筑场地条件、结构材料及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式， 确定了结构的形式之后就可根据不同结构形式的特点和要求布置结构的承重体系和受力构件 。

1 . 2 结构计算阶段的内容
荷载的计算：荷载包括外部荷载和内部荷载。上述荷载的计算要根据《 荷载规范》的要求和规定 ， 采用不同的组合值系数和准永久值系数进行不同工况下的组合计算。 构件的试算： 根据计算出的荷载值 ， 构造措施要求， 使用要求及各种计算手册上推荐的计算方法， 初步确定构件的截面。 内力计算： 根据确定的构件截面和荷载值进行内力计算， 包括弯矩、 轴力 、 扭矩、 轴心压力及拉力等等。构件计算： 根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制， 复核结构计算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置 ，直到满足要求为止。 在结构计算阶段要考虑结构竖向变形及差异问题分析与处理，特别是超高层建筑，因为施工顺序加载与实际加载顺序不一样、混凝土本身的收缩徐变、竖向构建压应力差异、施工过程中构建长度的调整等因素，对超高层建筑结构受力影响很大，有时与计算结果差距大，甚至影响一些非结构构建。这些在计算过程中要充分考虑。在计算中要充分考虑风荷载作用，特别是地震作用，在进行抗震设计时，不仅需要计算结构内力，还需计算结构在地震作用下变形，对于特别不规则的建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振兴分解反应谱法的较大值。

1 .3 施工图设计阶段的内容
根据计算结果，最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求确定结构构件的构造措施，并用施工图的形式表达出来。

2建筑结构设计过程中常遇到的问题
2.1混凝土结构工程施工工艺存在的问题
在混凝土结构工程施工过程中常遇到以下几个问题：首先，工作要求同建筑物的结构特点结合不紧密。通常情况下不同结构类型的建筑物，其中各混凝土构件的重要性也不相同。就上部结构主体而言，砖混结构中，阳台挑梁的重要性要优于构造圈梁。框架结构中，柱的地位要优于梁。在剪力墙结构中，剪力墙及其暗梁、暗柱的地位要优于板。就基础部分而言，条形基础底板、独立柱基础底板的重要性要优于地圈粱、联系梁等构件。在复杂情况下，如筏板基础、框架—剪力墙、筒体结构、异形板、预制构件等结构类型中，单纯划分哪一类构件处于重要地位，则失去其意义所在。其次，构件划分的形式单一。混凝土构件的形式是多种多样的，仅对其作梁、板、其它重要构件这三种形式划分，是远不能满足工程实际取用的需要。这并非指构件种类确定在制定规范过程中存有难点，而是强调在规范执行过程中，这样的划分给检测、判定工作形成了较大的工作困难。最后，施工工艺、方法中存在的问题。施工工艺是建筑行业技术水平的具体体现和发展。

2.2对于木结构设计上应注意的问题
对木结构的设计时，我们做结构的设计者应该知道其主要的承重构件应采用针叶材，重要的木制连接件应该采用细密、直纹、无节和无其他缺陷的耐腐的硬质阔叶材。而无论构件上有无缺孔时，计算长细比及回转半径是均采用毛截面的惯性矩及毛截面的面积。当计算齿连接的保险螺栓时，其容许应力应乘以1.25的调整系数。双齿连接采用两根保险螺栓时不必成0.85的不均匀系数。

2.3对于钢结构设计时注意的问题
钢结构和其他材料的结构相比具有如下特点：a.建筑钢材强度高，塑性和韧性好；b.结构的重量轻；c.材质均为，与力学计算的假定比较符合；d..钢结构制作简便，施工工期短；e..钢结构的密闭性好；f.钢结构耐腐蚀性差；g.钢材耐热但不耐火；h.钢结构可能发生脆性断裂。随着我国国民经济的迅猛发展，以及钢结构自身的特点和结构形式的多样化，其应用范围越来越广。
在工业与民用建筑中应用范围如下：a.工业厂房；b.大跨结构；c.高耸结构；d.多层和高层建筑；e.承受振动荷载影响及地震作用的结构；f.板壳结构；g.其他结构；h.可拆卸或移动的结构；i.轻型钢结构；j.钢-混凝土组合结构。钢结构在低温和某些条件下，可能发生脆性断裂或厚板的层状撕裂，这都应引起设计者特别注意。为了有效地提高檩条的整体抗扭刚度和减少外荷载引起的扭转效应，应按相应的规定设置拉条（计算时应注意，拉条按拉杆设计，撑杆按压杆设计）；在计算结构或构件的变形时、可不考虑螺栓（或铆钉）孔引起的截面削弱；当验算柱脚的抗剪不足时，应设置抗剪键，这些都是不容忽视的。

2.4对于框架结构设计时注意的问题
在框架结构设计中，只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架，现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用一般情况下，应至少按两个主轴方向分别计算，各方面的地震作用应由各自方向的抗侧力构件来承担，复杂框架结构要多方位计算地震作用。就是说，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架有同等的重要性。再有框架结构设计中，各层刚度要均匀，不要有突变，特别是底层因为大跨度而抽柱，各层的位移比也必须严格控制。

2.5承重柱截面高度设计上应注意的问题
有些工程受到建筑尺寸限制或考虑美观，避免墙体表面出壳过大，把柱截面高度设计过小，使梁柱的线刚度比加大（因一些结构设计手册中规定：当梁柱的线刚度比大于4时，计算简图中梁柱节点可简化为铰支）。把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱的约束弯矩，加之以柱截面的配筋较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足，从而柱子与梁底相交处附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性饺。这样在正常使用情况下，柱子已开始带饺工作。这不但影响了房屋的耐久性，而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是，这样的结构一经遭遇地震作用时，将会倒塌，这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则，使塑性铰出现在梁上，并保证柱和梁有一定延性。短柱容易出现剪坏，尽可能避免设计短柱深梁的结构和长短柱混合承重的结构。角柱要加强，框架的节点要保证有足够的延性，防止脆性破坏。

3论文结论
建筑结构设计是个系统的，全面的工作。需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。结构工程师只有正确理解规范条文，认真执行强制性条文，选择符合实际工作状态的计算模型，准确把握事关全局的总信息，采用合适的构造措施，确保设计质量，保证结构安全合理。在工作中应事无巨细，应善于反思和总结工作中的经验和教训。这样才能做好建筑结构设计，才能取得最优的方案和经济效益。