基于建筑结构设计的探讨

摘 要：建筑结构设计是个系统的、全面的工作，必须有扎实的理论，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度，才能把这一工作做好。文章对建筑结构设计内容、原则、关键问题等三方面的内容进行探讨。

关键词：建筑结构设计；设计原则；存在的问题

建筑结构设计是建筑设计的基础，更是建筑项目施工及后期运行得以顺利开展的前提所在。在建筑功能多元化发展的趋势之下，建筑结构设计的重要意义得到了进一步的凸显。在此过程当中，建筑设计工作人员希望赋予建筑项目的特征主要是通过结构设计的方式所展现出来的。建筑设计与结构设计之间的关系在于：制约与被制约。也正是由于这两者之间存在制约与被制约的关系，从而使得建筑结构在设计过程中频频出现各类问题，无法确保建筑项目的安全与经济。为了更加有效的保障建筑结构设计的质量与水平，文章就对结构工程设计中常遇到的有关问题进行相关分析探讨。

1 建筑结构设计内容。

结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为：基础的设计上部结构的设计和下部设计。

2 建筑结构设计的原则

建筑结构设计的基本原则是经济、适用、安全、美观、便于施工。一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。结构设计一般在建筑设计之后进行，所以建筑结构设计一方面“受制”于建筑设计，另一方面又“反制”于建筑设计。结构设计应满足、实现各种建筑要求，而不能对建筑设计造成影响；而结构设计的能力范围是建筑设计的上限，也就是说建筑设计不能超出结构设计的能力范围，不能违背安全、经济、合理的结构设计原则，建筑设计的实现与否取决于结构设计。

3 建筑结构设计的关键问题

3.1 箱、筏基础底板的挑板及阳角问题

箱、筏基础底板的挑板，既能降低建设成本，也能调整边跨底板处弯矩使之受力均衡。当采取基础底板外挑时，能降低基底附加应力，减少沉降量：通过挑板尺寸的调整使上部结构的荷载合力重心尽量与筏板形心相重合，调整不均匀沉降。

筏板基础悬挑底板阳角的区域在整个基底中占据的分量不大，斜角设置也是可以的。若底板钢筋双向双排设置时，悬挑部位不变，阳角放射状附加钢筋可不另加。

3.2 梁、板的跨度计算问题

梁板结构在建筑结构设计中极为常见，简单说可以是指在梁的中心线上存在一刚性支座，模糊梁的定义，常常将梁板结构认为是一变截面板。在扁梁结构中，若梁的高度与板得尺寸相差不会很大时，则计算长度取至梁中心，梁配筋时，取梁中心处的弯距和梁厚、梁边弯距和板厚配筋中的大值配筋。柱子也可认为是超大截面梁，因此梁配筋的话取柱边弯距。

3.3 箱基沉降计算问题

在基坑开挖过程中，因基坑不同部位受到的约束大小不一致，地基土回弹情况不同，如摩擦角内坑边的基底土受到约束，不反弹，而坑中心的地基土反弹，以弹性为主。当然坑底约束大小、回弹情况也会影响沉降的计算。当基础较小、坑底约束很大时，则回弹可忽略不计，计算沉降时按基底附加应力计算；若基坑很大，承受的约束又较小，计算沉降时则按基底压力计算，受约束的坑边土作为安全储备。

3.4 承重柱截面高度的设计

在建筑工程设计中，有时为了满足建筑美观要求，刻意减小柱截面高度，使梁柱的线刚度比加大，将梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算，这样做虽然简化了计算模型，却给结构安全埋下隐患。因为这样处理忽略了柱对梁的约束弯矩，结构受力后易在梁与柱交接处出现水平裂缝，形成塑性铰。这种状态下既影响房屋的正常使用，也会在地震作用下发生房屋倒塌事故。这也违背了抗震设计的“强柱弱梁”的设计原则。因此在设计中应通过严格控制轴压比来选定柱截面尺寸，同时注意梁柱的线刚度比控制在4以内。

3.5 主梁及次梁处加附加筋

主次梁横截面施工时，应优先加箍筋，附加筋作为后补资源，当主梁箍筋不适用于次梁截面范围或箍筋短缺等情况时，在次梁两侧则需要补上附加筋，可见附加筋要有但并非一定的。梁所处部位不同，附加筋的使用情况也是不一样的，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。具体来说，位于梁上的集中力无须加附加筋，如梁上柱、梁上后梁、水箱垫梁等；而位于梁下部的集中力应加附加筋，视梁截面高度范围内的集中荷载的具体情况而定。

一般来说，当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。出现下列情况的主梁可不加附加筋：①当主梁高度很高，而次梁截面及荷载很小时，如快接近板上附加暗梁；②当主次梁截面均很大，而工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大时；③当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时；④主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时也不需加附加筋。

3.6 悬挑梁做等截面

悬挑梁适宜做成等截面，尤其是在挑出长度不大时。与挑板相比，挑梁的不同之处在于：挑梁自重占总负荷的比例很小，白重影响较小，若做成变截面，则无法有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，所有的都不一样，这样一来会对建筑施工造成困难。此外等截面梁的挠度没有变截面梁大，耐久性也好点。

3.7 建筑抗震设计

在建筑结构抗震设计中，除了要考虑结构抗震验算、概念设计等外，也要考虑结构延性（结构类型和结构材料的限制使用）的提高，将抗震与消震相结合。通过设计地震力与结构延性相互影响方式，加强消能减震和隔震等措施，以达到降低地震对建筑结构的影响，使建筑具备良好且经济的抗震性能。强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件的设计理念在提高结构延性上具有重要作用。

建筑结构形式不同，结构抗震设计方法自然也是不一样的，下面是各类结构的抗震计算方法：①高度不超40m的单质点体系的结构，质量和刚度分布均匀，以剪切变形为主的结构，则采用底部剪力法等简化方法。②除上述以外的建筑结构，多采用振型分解反应谱方法。③不规则的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算，取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

4 结语

建筑结构设计在建筑安全中有着举足轻重的地位，为保证建筑行业的更好发展，设计人员要从基本的构件算起，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计，在工作中应事无巨细，善于反思和总结工作的经验和教训，才能做好建筑结构设计，促进建筑工程质量的不断提高。

参考文献

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