浅谈结构设计

牛超 邢海防

摘要：伴随着我国社会经济的迅猛发展，广大人民的物质文化水平不断提高，我国的建筑业也得到了越来越多的关注。本文分析了我国当前建筑中的结构设计的主要内容及要求，并对建筑结构设计过程中的相关问题进行分析思考，以真正的达到建筑、结构相协调。

关键字：结构设计；基本内容；相关问题；解决措施

Abstract: Along with our country's rapid economic development, people's material and cultural level rise ceaselessly, the construction industry in China has been more and more attention. The article analyzed our country current structure in design of architecture as the main contents and requirements of building structure design, and related issues in the course of analytical thinking, in order to truly reach the building, structure coordination.

Keywords: structural design; basic content; problem; solving measures

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

所谓结构设计，是建筑设计工作的有机组成部分，是对所要进行施工的建筑物的表达，是建筑工程过程的重要关节，关乎整体建筑大局。受制于建筑设计的结构设计，往往是出现在建筑设计之后的。虽然结构设计会对建筑设计产生一定的影响，但其影响绝不能是破坏性的。我国的建筑结构设计一直坚持方便施工 、美观、适用、经济、安全的原则。以有限的空间，有限的时间，合理利用资源，达到既经济又美观的既定目标。

建筑结构设计具有系统性，这便要求相关技术人员要拥有严谨的工作态度和充足的理论功底。建筑结构设计主要由结构方案设计、结构计算和施工图纸设计三个阶段组成。在进行建筑设计的过程中，技术人员要勘察所要施工的建筑物，分析其重要性，根据该建筑物的高度和层数、该施工区域的抗震设防烈度和类型来确定所施工建筑物的结构形式。随后，技术人员根据相应的特点和要求来确定承重体系以及受力构件。所施工的建筑物是坡屋面时，便有两种处理方式可供选择：折板式和梁板式，相关技术人员可在之前做过的详图的基础之上来进行局部绘制大样详图，也可在建筑详图基础之上进行直接绘制大样详图。

结构设计具有严格的规范性，因此结构设计有其特殊的功能要求。可靠性是技术人员首要考虑的问题，也就是说所设计的建筑应在符合规定的条件下，在应使用的期限中，达到耐久性、适用性、安全性这三种可靠性的要求。当然，对可靠性的要求越多，所需要投入的资金也就越大。因此，技术人员要进行勘察、分析，以求在经济以及结构可靠这两者之间，找到一个平衡点；而且这个平衡点要受到工作寿命、修复维修、经济实力等多种因素的影响，技术人员因此要精确分析工程的情况，是否重要，充分考虑业主的需要，不断地提高结构的可靠度以及经济合理性；安全性是技术人员其次要考虑的问题。结构设计应保证整体的牢固性，充分考虑每个构件的各个连接是否结实，检查各个构件是否安全，以保证建筑结构的安全性；技术人员在考虑可靠性、安全性的同时，还应考虑结构的适应性，比如说（f ≤[ f ]）。所谓适应性，是指在正常的条件下，结构不应发生超过正常适用范围的震动、变形，其工作性能仍然能被保持；最后，结构设计还应考虑结构的耐久性，也就是说结构的刚度和承载力不会在外在因素的影响下而降低，对结构的安全性构成威胁。

根据建筑物的重要程度不同，建筑物结构被分为三个等级：一级为那些破坏后果很严重的建筑物，二级为工业与民用建筑物，三级为次要建筑物。但总所周知的是，技术人员在大多情况下，都有可能会出现结构设计的失效的问题。由于不确定的实际结构，结构设计失效的可能性也小大迥异。因此，技术人员往往会选择概率方法来对结构的可靠性进行度量。

即 Pf=P(S>R)

一般来讲，结构的可靠性可以用失效概率进行度量。结构的可靠性越小，失效概率就必定会越高;反之，结构的失效概率则会越低。假如当Pf大于技术人员所设定的某个值时，那么技术人员则可以认定这个结构并不可靠，有可能会失效，应对其进行重新设计。我国往往将结构设计的基准期定为50年，当然并不是说50年后技术人员所设计的结构必然会失效，只是会增加失效的可能性。在我国，技术人员对重要工程结构，采取相应手段措施，运用相应技术，将其可靠指标提高；对于出现延性破坏的一般的工程结构进行研究时，对脆性破坏值取B =3.7，对可靠指标则取B =3.2。对相关数据的研究，又使得所设计的结构更加的安全可靠。

然而，受到外界因素以及技术人员的自身因素的影响，一些在结构设计工程中的问题往往被忽略，导致更多资金的投入，并造成建筑物质量下降。结构设计过程中存在的问题主要集中在承重柱截面高度、构造柱、地基与基础、楼板、悬挑梁等方面。

技术人员在进行承重柱截面高度设计过程中，在建筑物美观及尺寸方面限制的条件下进行结构受力分析，往往会人为的降低承重柱截面的高度，计算轴心受压。然而，这种做法往往会导致水平裂缝的产生，因为，较小的柱截面配筋，无法承受高强度的受力。这样会对建筑物的安全性及可靠性产生不利影响，无法使建筑物在应有的时间和条件下发挥其应有的价值。

进行框架结构设计时，技术人员需明确一个问题，那便是横向框架与纵向框架同样重要，这两个主轴方向的水平地震作用应该被分别计算。然而，部分技术人员仅将其注意力集中于横向框架的设计。对纵向框架的不重视严重影响了整个结构设计，使柱节点、箍筋、纵筋无法到达整体框架的配置要求。而且，部分技术人员忽视纵向地震的作用，这会对框架结构抗震作用中起重要作用的梁柱产生不利影响，导致支座负筋、箍筋以及纵筋等方面出现配置不足的情况。因此，技术人员应在分析空间作用的前提下，对箍筋和纵筋采取大幅度增加的设计方法。

楼板在整个建筑工程中担负着承重的重要任务，假如楼板设计未能达到标准，必然会影响到墙、柱、梁等方面的正常使用，会对整体建筑的安全性能产生不利影响。比如说在进行民用建筑的楼板设计过程中，部分技术人员往往失误的将隔墙的总荷载附以该板块的总面积，使配筋承重不足，导致裂缝在隔墙区域的楼板上出现。

当前很多技术人员在未进行地质勘察分析的情况下，仅凭自身经验，便进行盲目的施工，不能保证基础以及地基的安全。在进行换土垫层的方法处理软弱地基时，部分技术人员并不着眼于对换土垫层的厚度和宽度，忽视了对相关换土垫层的设计。从长远看，技术人员的作法既不科学，又不经济，更不安全。另外，在结构设计过程中，构造柱不可以被当作承重柱来使用。但现如今，技术人员往往用构造柱代替承重柱，大大降低了构造柱对墙体的约束效力，使建筑物的抗震能力、承载能力大大降低。假如发生地震，造成的后果将不堪设想。

因此，在结构设计的过程中，技术人员应综合考虑，合理设计，遵循经济合理的要求，严格遵循相关技术和措施，不能光凭自身经验进行设计与施工，用合理科学的方法对地基以及基础进行检测，坚持重视对工程资料的收集、分析、保管，为结构设计保留提供重要依据。

随着经济的发展，社会的进步，新型建筑材料的应用，我国在结构设计方面取得了众多的经验和进步。比如，北京展览馆综合楼展示中心的结构设计，相关工作人员进行了严格的对比分析，并将来自地震垂直方向的作用、温度对结构的影响也考虑在内，采用了弹性及刚性楼板的假定，进行了抗震设计，严格的验算了在强震影响下的弹塑性变形的问题，大大提高了工程的可靠性及安全性。

总之，建筑结构设计并不是一件简单的事，具有全面性和系统性，需要认真的工作态度以及不断创新的思维和方法，同相关的理论规范相结合。结构设计规范对技术人员有了在设计计算、配筋构造、结构抗震等方面的更高要求，大大增加了结构设计的难度。因此，技术人员更应该充分考虑规程和规范的要求，不必急于求成的将设计一次性完成，应与其他专业进行密切配合，时刻保持严谨的态度，反复总结结构设计中的经验，使我国的建筑结构设计达到既经济又合理的要求。

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