探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計    摘 要:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師所要表達的東西；建筑結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結(jié)構(gòu)元素；然后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系。本文主要介紹建筑結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容,然后針對目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中墨守成規(guī)的現(xiàn)象,提倡采用概念設(shè)計思想來促進結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性,推動結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題做了分析，為以后的設(shè)計提供參考。 關(guān)鍵詞:建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 方法 概念設(shè)計 中圖分類號： TU318 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 建筑是凝固的藝術(shù)，精美的建筑是設(shè)計師把建筑的美觀設(shè)計

2、與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互密切配合的結(jié)果。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀和便于施工五種效果，將有限空間、有限資源可利用的最大化效果發(fā)揮出來，實現(xiàn)經(jīng)濟化、實用性和適用性的良好目標(biāo)。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用則既能滿足建筑美觀、造型優(yōu)美的要求，又能使房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、合理，成為實質(zhì)意義上的“經(jīng)濟適用”房。 1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容 1.1 結(jié)構(gòu)平面圖 在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖前有個問題需要說明一下, 就是要不要輸入結(jié)構(gòu)軟件進行建模的問題。當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為6 度區(qū)時（建造于類場地上較高的高層建筑除外）,根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范,是可以不用進行截面抗震驗算的但應(yīng)符合有關(guān)的抗震措施要求。那么對于砌體結(jié)構(gòu)來

3、講如果時間不是很充足的話應(yīng)該可以不用在軟件中建模的,直接設(shè)計即可,但要注意受壓和局部受壓的問題。必要時進行人工復(fù)核。對于局部受壓的防御措施是要按規(guī)定對梁下設(shè)梁墊以及設(shè)置構(gòu)造柱等措施。如果時間不是很緊張的話建議還是輸入建模較好, 有一個便利就是可以利用軟件來進行荷載導(dǎo)算。另外，當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為7 度及以上時我的觀點是必須要輸入軟件建模計算的, 繪制結(jié)構(gòu)平面圖時如果沒有建模的話就可以直接在建筑的條件圖上來繪制結(jié)構(gòu)圖了, 這一步必不可少的是刪除建筑圖中對結(jié)構(gòu)來講沒有用的部分,簡單快捷的方法是利用軟件的圖層功能,直接凍結(jié)相關(guān)的層。然后再建立新的結(jié)構(gòu)圖層:圈梁層、構(gòu)造柱層、梁層、文字層、板鋼筋層

4、等等。這樣做的目的是提高繪圖效率, 方便在不同結(jié)構(gòu)平面圖間的拷貝移動和刪除。 1.2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)建筑是坡屋面時,結(jié)構(gòu)的處理方式有兩種:梁板式及折板式。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整,板跨度較大,屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面。反之,則適用折板式。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構(gòu)造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應(yīng)有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫法, 建議采用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法（實踐證明此方法便于施工人員正確理解圖紙）。 1.3 大樣詳圖 大樣詳圖的繪制可以在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制, 前提是建筑詳

5、圖的準(zhǔn)確無誤。也可以在以前做過的詳圖的基礎(chǔ)上來局部改進繪制。要注意的是在保持建筑外形的前提下盡量的使結(jié)構(gòu)受力合理和施工方便。在標(biāo)高和外形尺寸上一定要和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)一致。需要提醒的是建筑標(biāo)高和結(jié)構(gòu)標(biāo)高的關(guān)系要搞清楚。該減的減, 不該減的就不要減。 1.4 樓梯 樓梯梯板要注意撓度的控制, 梯梁要注意的是梁下凈高要滿足建筑的要求, 梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統(tǒng)一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內(nèi)折角處要斷開分別錨固防止局部的應(yīng)力集中。閣樓層處的樓梯由于有分戶墻的存在要設(shè)置抬墻梁。注意梁下的凈空要求, 并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎(chǔ)應(yīng)注意基礎(chǔ)的沉降問題, 必要時應(yīng)設(shè)梯梁。

6、1.5 基礎(chǔ) 基礎(chǔ)要注意混凝土的標(biāo)號選擇應(yīng)符合結(jié)構(gòu)耐久性的要求?；A(chǔ)的配筋應(yīng)滿足最小配筋率的要求（施工圖審查中心重點審查部位）。條基交接部位的鋼筋設(shè)置應(yīng)有詳圖或選用標(biāo)準(zhǔn)圖。條基交叉處的基底面積不可重復(fù)利用,應(yīng)注意調(diào)整基礎(chǔ)寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時也要調(diào)整基礎(chǔ)的寬度（因軟件計算的是墻下的平均軸力）?；A(chǔ)圖中的構(gòu)造柱,當(dāng)定位不明確時應(yīng)給予準(zhǔn)確定位。 2、概念設(shè)計 所謂的概念設(shè)計一般指不經(jīng)數(shù)值計算, 尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中, 依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想, 從整體的角度來確定建筑

7、結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法, 可以在建筑設(shè)計的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確,避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算,具有較好的經(jīng)濟可靠性能，同時,也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。 概念設(shè)計的重要性：概念設(shè)計是展現(xiàn)先進設(shè)計思想的關(guān)鍵，一個結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實踐的增長而越來越豐富，設(shè)計成果也越來越創(chuàng)

8、新、完善。遺憾的是，隨著社會分工的細(xì)化，大部分結(jié)構(gòu)工程師只會依賴規(guī)范、設(shè)計手冊、計算機程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計，缺乏創(chuàng)新，更不愿（不敢）創(chuàng)新，有的甚至拒絕對新技術(shù)、新工藝的采納（害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任）。大部分工程師在一體化計算機結(jié)構(gòu)程序設(shè)計全面應(yīng)用的今天，對計算機結(jié)果的明顯不合理、甚至錯誤不能及時發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長，導(dǎo)致他們在大學(xué)學(xué)的那些孤立的概念都被逐漸忘卻，更談不上設(shè)計成果的不斷創(chuàng)新。 3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題 3.1 地基與基礎(chǔ)方面 (1) 現(xiàn)階段還有很多現(xiàn)代的房屋建筑無地質(zhì)勘察報告，而只用以前建設(shè)單位在建筑工程項目上的參考數(shù)據(jù)和設(shè)計圖紙，或籠統(tǒng)參照附近建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計資料就進行施工圖設(shè)計。

9、 (2) 在地基處理上就簡單的采用換土墊層進行軟弱地基處理，而不是進行新的換土墊層設(shè)計和計算，只憑以往的設(shè)計經(jīng)驗處置。 (3) 在我國的民用建筑物中柱、梁及基礎(chǔ)的負(fù)荷未能按著設(shè)計規(guī)范乘以折減系數(shù)。 3.2 磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱兼作承重柱用 (1) 構(gòu)造柱作為承重柱使用后，使得構(gòu)造柱提前受力，這不但會降低構(gòu)造柱對墻體的拉結(jié)和約束作用，而且結(jié)構(gòu)一旦遭遇地震作用，在構(gòu)造柱位置必然形成應(yīng)力集中，首先破壞。 (2) 構(gòu)造柱一般生根于地圈梁中，沒有另設(shè)基礎(chǔ)，構(gòu)造柱兼作承重柱使用后，柱底基礎(chǔ)的抗沖切、抗彎部及局部承壓強度必然不能滿足要求。柱底基礎(chǔ)一旦發(fā)生沖切或局部承壓會出現(xiàn)裂縫。 3.3 承重柱截面高度設(shè)計

10、過小 這種情況多發(fā)生于六度抗震設(shè)防區(qū)。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計者誤認(rèn)為六度設(shè)防就是不設(shè)防，貪圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設(shè)計得過小，使梁柱的線剛度比加大。 3.4 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中不能忽視了縱向框架 3.5 建筑設(shè)計中房梁的設(shè)計 建筑設(shè)計者往往只留意了對梁的強充和傾覆進行驗算，而忽略了對梁撓度的驗算。 3.6 樓板設(shè)計常見問題 樓板是建筑工程中的主要承重構(gòu)件，是它將樓面和屋面的載荷傳給了周圍的墻和梁上，樓板的設(shè)計問題必將連帶梁、墻、柱等構(gòu)件安全。若對整個設(shè)計考慮不周，很容易出現(xiàn)設(shè)計質(zhì)量問題，有的還可能存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實意義 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

11、，可以達到“物美價廉”的效果，不但實現(xiàn)了房屋的美觀、實用，而且在節(jié)省造價方面也有突出的效果。每一個建筑商都希望，在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益的前提下，最大程度地減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資，同時保證建筑物結(jié)構(gòu)的可靠度和科學(xué)合理性。如此，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)更多、更大的市場收益。與傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，采用設(shè)計優(yōu)化方法則可以使建筑工程造價降低6 35。優(yōu)化方法的技術(shù)性實現(xiàn)，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。同時，它還可為建筑整體性方案設(shè)計進行合理的決策，優(yōu)化技術(shù)是實現(xiàn)建筑設(shè)計的“適用、經(jīng)濟和安全”目標(biāo)的有效途徑。 5、結(jié)束語 結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)的,全面的工作，需要扎實的理論知識功底、靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。千里之行始于足下, 設(shè)計人員要從一個個基本的構(gòu)件算起,做到知其所以然,深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義,并密切配合其它專業(yè)來進行設(shè)計。在工作中應(yīng)事無巨細(xì),應(yīng)善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高