建筑结构设计原则与要点探析

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高层建筑结构设计的要点探析

高层建筑结构设计的要点探析

高层建筑结构设计的要点探析作者:赵海军李蕾蕾张磊来源:《城市建设理论研究》2013年第16期摘要: 随着社会的不断进步和科技的不断发展,高层建筑将日益增多。

高层建筑的结构设计已经成为了高层建筑设计的重点内容,因此,研究高层建筑结构设计的问题是非常重要的。

本文就高层建筑结构设计的特点等问题进行了讨论。

关键词:高层建筑建筑结构设计要点中图分类号:TU97文献标识码: A 文章编号:随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化, 城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要, 促使高层建筑得以快速发展。

高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求, 作为一个庞大复杂的系统,高层建筑的结构设计,一方面要满足包括抗震,抗风等在内的安全性能的要求,另一方面,也要满足高层建筑结构的科学性和合理性。

一、高层建筑结构设计的意义及依据1.概念设计的意义高层建筑能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理,用概念设计来判断计算设计的合理性。

2.概念设计的依据高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。

二、高层建筑结构设计的原则1. 选择合理的高层建筑结构计算简图在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算,如果选择不合理的计算简图,那么就比较容易造成由于结构安发生的事故,基于此,高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。

同时,计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。

在实际的结构中,其结构节点不单是钢节点或者饺节点,保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。

2. 选择合理的高层建筑结构基础设计按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。

综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况,考虑施工条件,相邻的建筑物的影响等各个因素,在此基础上选择科学合理的基础方案。

基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥,必要的时候要求进行地基变形的检验。

发电厂土建结构抗震设计要点探析

发电厂土建结构抗震设计要点探析

发电厂土建结构抗震设计要点探析摘要:在发电厂设计过程中,土建结构设计是其中的重要组成部分,而想要使土建结构的综合性能得到保证,应该将抗震设计作为重中之重。

通常而言,土建结构设计主要在火力发电厂中有所体现,要保证土建结构具备抵御地质灾害的能力,这样可以使地震等灾害对火力发电厂的负面影响程度明显降低,进而保证发电厂处于正常运转状态。

目前,钢筋混凝土框排架结构在火力发电厂的土建结构抗震设计中有较为广泛的应用,实现了对土建结构稳定性的有效保障。

基于此,本文从发电厂土建结构震害类型分析入手,对发电厂土建结构抗震设计要点进行了探究,希望可以为今后发电厂规划建设提供经验参考。

关键词:火力发电厂;土建结构;抗震设计前言当前,我国社会科技、经济发展速度不断加快,电力行业的发展也已经进入到了一个新的阶段,传统的火力发电技术的现代化程度不断提高,其也成为了促进我国社会发展的重要动力之一。

可以看出,当前电力工业已经成为了我国工业产业中最为重要的组成部分之一,因此,对火力发电厂相关设施进行优化改造至关重要。

对于火力发电厂的厂房建筑来说,其是以土建结构为主,想要使其结构稳定性得到保证,进而保证火力发电厂可以长时间处于较为稳定的运转状态,应该注意对土建结构的抗震设计要点进行明确。

由于我国部分地区发生地震等地质灾害的可能性较大,因此,也对火力发电厂土建结构的抗震性能提出了更高要求,今后,在进行火力发电厂土建结构建设时,应该严格按照最新的规范要求来进行施工方案设计及施工技术选择,从而保证土建结构的综合质量及性能,这也是促使我国火力发电厂各项设施及综合水平与国际接轨的重要路径之一。

一、发电厂土建结构震害类型分析(一)结构薄弱部位变形等脆性破坏对于当前的火力发电厂而言,如果发生地震灾害,往往会对其土建结构产生一定影响,而致使结构出现脆性受损则是最为常见的震害类型。

对于火力发电厂的土建结构框架而言,通常是以“强梁弱柱”的结构形式为主,也正是因为这种结构存在,使得土建整体结构存在薄弱环节,如果区域内发生地震等地质灾害,可能会导致火力发电厂的土建结构体系出现局部变形、失稳的现象,尤其其中的“短柱”结构会出现脆性受损,进而严重影响土建结构的整体结构稳定性,甚至还可能导致结构坍塌的情况出现[1]。

基于防震考虑的高层建筑结构设计要点探析

基于防震考虑的高层建筑结构设计要点探析
建 筑 结构
囵嘲
基于 防震考 虑 的高层建筑结构 设计要点探析
摘 要: 结合 我国现行相关规 范与标准来看 , 对于建 筑总高度 高于2 4 m建筑物定义为高层建筑物。高层建 筑物在现代城 市化
建设发展过程 当中 占 据着极 为重要 的地位。 从建 筑物的安全性角度上来说 , 结构设计过程中防震性能的发挥是 至关重要 的。 本 文依据这 一实际情况 , 以高层建筑结构设计为研究对象, 着眼于 防震视角 , 首先针 对防震视角下高层建筑物结构设计的 一般原 则进行 了简要分析 , 进 而总结与 归纳为 了高层建筑结构设 计 中应采取 的防震措施 , 希望 引起特别关注。
作用力 。这部分荷载作 用力 的主要效果是使高层建筑结构产生轴向力 , 与 同时构建一个能够 自动滑移的工作层 面。从这一角度上来说 , 在出现地震 水平荷载作用下所产生 的弯矩作用力相对应。实践研究结果表明 : 竖向荷 作用力 的情况下 , 能够通 过对 内核钢与外包钢的相互配合 , 达到合理 消耗 载作用力 其方向基本维持在稳定状态 ,仅 随高层 建筑 物高度的改变而 发 地震能量 的重要 目的。与此 同时 , 在此种结构设计方式作用窒息 , 建 筑物 生变化 。 然而水平 方向荷载作用力施加 于建筑物的位移影响更为显著。基 结构整体重量主要 由内钢 承担 , 以外钢作为辅助与配合 , 从而最大限度 的 于 以上分 析 , 在防震视角下 , 重点关注对高层建筑 物水 平荷载作用力 的控 制是结构设计的关键所在。现 阶段 , 高层建筑物结构设计 中所选 取的结 构


防震 视 角 下高 层建筑 物 结构 设计 的 一般原 则 分析
( 三) 其他 类型的 防震措 施分析 : 上述两 种对于新建 高层建 筑物以及

建筑结构设计中剪力墙结构设计要点

建筑结构设计中剪力墙结构设计要点

建筑结构设计中剪力墙结构设计要点摘要:作为常见的建筑形式,剪力墙结构因自身良好的抗风性能和抗震性能在建筑工程当中得到了广泛的运用,为了充分发挥出剪力墙结构的优点,必须高度重视结构设计问题。

设计人员首先应该针对剪力墙结构进行充分分析,结合工程需求提出优化措施,考虑到影响剪力墙结构的要素众多,必须综合考量,结合工程实践完成设计方案调整,发挥剪力墙结构的应有之用,文章将以此作为切入点进行深入分析。

关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;应用分析0引言通过与传统墙体结构的比较,剪力墙结构在承载能力和抗震性能方面表现优良,保证了结构的稳定性,同时也营造了更加安全的居住环境。

剪力墙结构设计包含的内容多样,设计过程中需要根据工程实践分析结构设计当中的常见问题,结合工程经验,通过优化设计保证剪力墙结构性能的发挥。

设计人员是影响建设效果的关键所在,为此设计之前就应该针对其应用流程进行全面掌握,同时明确重点难点问题,以优化措施发挥最大的潜力墙结构优势。

1. 剪力墙的使用原则1.1 剪力墙结构设计原则要保证建筑墙体的安全性,必须在剪力墙结构以及结构形式的基础之上进行分析,找出针对性的解决方案,刚接形式的结构设计能够满足楼面横截面积小的情况,具有减少墙肢平面外弯矩的效果,能够提高整体的承重能力。

横向和纵向结构分化设计当中,需要从整体角度进行考量。

剪力墙在高层建筑当中的作用尤为突出,作为一个竖向构件,在建筑中充当着抵抗策略的角色,同时也承受着竖向负重以及横切面的负重,如果采用剪力墙组成受力墙面结构,剪力墙墙体就能够承担所有负重,对整个建筑工程影响很大。

为了发挥出剪力墙设计的最优作用,首先应该合理认识剪力墙的作用,布置方式采用沿中心轴方向双向布置,如果建筑抗震要求高,可以采用双向剪力墙设计方法;墙体的形状同样也会对剪力墙的使用设计产生一定的影响。

在设计过程中应保持受力均匀,保持受力对称,保证剪力墙中心和墙的结构中心相近,使剪力墙的效果最大化。

多层框架房屋建筑结构设计要点探析

多层框架房屋建筑结构设计要点探析

多层框架房屋建筑结构设计要点探析摘要:在建筑工程的各个领域中,钢筋混凝土结构设计均得到应用与普及,在结构设计管理上,多层框架结构设计方案同样发挥着至关重要的作用,其是将来建筑设计管理发展的重要组成。

所以必须高度重视多层框架结构设计研究工作,一切从工作的实际情况出发,不断提升建多层框架结构设计的应用水平,有效促进实现现代化、高效化的建筑结构设计研究。

本文针对其中的多层框架结构进行了全面设计讨论。

关键词:房屋建筑;框架结构;设计要点与传统建筑结构相比钢筋混凝土多层框架结构有着明显的优势,钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点,因此被广泛应用于现代建筑中。

近年来随着城市居民对建筑使用性能以及质量需求的不断提升,以及城市发展规划对土地利用率要求的进一步提升,我国城市建筑事业发展越来越多的采用多层框架房屋结构设计,但在多层框架房屋结构设计与应用过程中还存在很多问题,需要在设计过程中加以注意。

一、多层框架结构设计的原则分析首先,在抗震设防地区,应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则,一般成延性框架。

恰当的运用“强柱弱梁”的原则可以节约费用,做到经济实惠;还可以使楼层的净空高度得到加大,来提高建筑的整体刚度。

其次,在框架梁的配筋设计上,主要在主梁和次梁之间相交的地方要增加箍筋和吊筋来保证稳定性。

比如,当梁端的纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时,要加大箍筋的最小直径到至少2mm,结构设计师不能忽视这个问题,要根据实际情况及时的调整,这也不代表在进行框架计算时荷载取值并不是越大越好,要结合各种具体的情况来进行设计计算等。

最后,在现浇楼板设计中的注意事项是:《混凝土结构设计规范》规定:两对边支承的板应按单向板计算;四边支承的板,当长边与短边长度之比不大于2.0时,应按双向板计算;当长边与短边长度之比大于2.0但小于3.0时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋;当长边与短边长度之比不小于3.0时,可按沿短边方向受力的单向板计算。

商业建筑结构设计要点探析

商业建筑结构设计要点探析

实际上 , 智能化建筑包括 了B A ( 楼宇 自动化 ) 、 O A ( 办公 自动化 ) 等, 其 他方 面不是仅仅通过 自动化就能实现 的, 它们必须通过数字化 、 综合化等 多种方式的组合 才能发 生作用 。 自 动化只是智能化建筑直观表现的一个 方面 , 国际上 , 对 于智能化建筑 的衡量标准一般采用下面4 个项 目: 即建筑
剐度强度 , 以使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一 限度之 内 , 否 的影 响 。
( 1 ) 主体结构构件出现扭 曲、 裂缝 , 甚 至损坏 。
的配置在国外发达国家很 普遍 。对于办公部分 ,由于上下班时间较 为集
( 2 ) 墙体开缝 、 暖气管道和 自 来水管道崩破 、 机电设备管道损坏 、 电梯 中 , 电梯 的管理设置比 自身配置更能提高运载能力。 轨道变型等, 这给居 民带来 心理上 的恐慌。
区, 以期共 同参考 交流。 关键词 : 商业建 筑; 结构体系; 结构设计 ; 优化设 计
与边柱相比 ,中柱 的轴 向应力一般较大 ,致使中柱容易发生轴 向应 在高层商业建筑结构设计 中建筑结构体 系起着很大 的作用 ,这和低 变 , 伴 随着建筑 高度 的不断增高 , 这种轴 向压 力会一直积 聚 , 同时轴 向变 层建筑结构相 比具有明显的区别 , 选择的建筑结构体 系不同 , 需要 制定 的 形也会一直积累 , 这种作用的效果相 当于连续梁 中间支座沉 陷, 从而使 连 施工方案 、 工 程监 理 、 建筑平面的布置 、 建造 高度 、 防火通 道设置 、 施工 工 续梁 中间支座处的负弯矩值减小 , 跨 中正弯矩值和端支座负弯矩值增大 。 期和工程造价等各方面的对策也 大相径庭 。 由于压力的积累 , 会在很大程度 上压缩 预制构件 的下料长度 , 即发生轴 向 压缩横 向变宽。以上变形要求我们必须精 确计算轴 向压力 的变 化规 律来 般认为 , 竖 向载荷 ( 重力 ) 往往是 影响低层和 多层房屋结构设计 的 合适 的选择下料长度。此外 , 还应 考虑构件 的构件剪力和侧移 的变 化情 主要 因素 。而在高层商业建筑 中, 起决 定性作用 的却是水平荷 载 , 虽然竖 况 , 从而得出一个更加安全的结果 。

山地建筑结构设计要点问题探析


结构高度界定中的起算点如何确定, 是取最高还是最低接地点?还是平 均值 ? 重 庆住 宅规 范拟 定从 较低 一侧 的室外 地面 起算 , 这一 点相 对常 规地 形 的 建筑 来讲 是从 严要 求 的 , 很 多实 际的工 程 中也 都基 本按 此采 用 。 但对 多层 掉层 ( 吊脚) 结构来说, 是否同样适应?如图2 中的两个结构的结构高1 . 3 条 的条 文说 明 : 带 地 下室 的 多层 和 高层 建 筑 , 当地 下室 的刚
度和受剪承载力 比上部楼层相对较大时 , 地下室顶板可视为嵌固部位 , 在地
同时将 影 响 到地 下 一层 。从条 文 说 山地 建筑 在 结 构设 计 过 程 中 , 由于 需 要 与 山地 地 形 相 适应 , 所 以其 结 构 震 作用 下 的屈 服 部位 将发 生在 地 上楼 层 , 嵌固端是指在强度上 的嵌固端 , 重庆住宅规范中拟定 : 嵌 固端 形 式不 易 调整 、 竖 向不 规则 的 同时 伴 生平 面不 规 则性 。这决 定 了山 地建 筑 结 明中可以看出, 构地 震 响应 的复 杂性 和抗 震设 计 的特 殊 性 。 选 上接 地 位置 时 , 下 部结 构 与上 部结 构 对应 部分 的侧 向刚 度 比值 ≥2 。 但 仅 控制 刚度 比 ,而 不控 制嵌 固端 以下 抗侧 构 件 的平 面 布置 的 合理 性 ,

图3从化 山地别 墅 首层 平 面图
- 1 。 % ● — ■ l l l
高宽 比、 建筑结构的平面和竖向规则性等方面来实现。其中平面和竖 向规则 性具 体 通过 控 制结 构 刚度 比、 强度比、 扭 转效 应 等指 标来 实 现 。 而实 际计 算这 些指标的时候存在两个 问题 : 一是指标如何按实际计算 ; 二是这些指标是否 适应 山地建 筑 。 目前 , 规 范 对这 些指 标 的控 制 更多 的是 基于 常 规地 形 情 况下 的, 而对于山地建筑的特殊性考虑不足。 那么 , 基于对常规地形建筑的指标控 制, 通过山地建筑结构特点来加以修正就显得很有必要了。

建筑方案设计原则与设计要点

建筑方案设计原则与设计要点在建筑领域,方案设计是项目的基石,它不仅决定了建筑物的外观和功能,还影响着建筑的安全性、耐久性和经济性。

一个优秀的建筑方案设计需要遵循一系列的原则,并把握好关键的设计要点,以满足人们的使用需求和审美期待。

一、建筑方案设计原则(一)功能性原则建筑的首要任务是满足其预定的功能。

例如,住宅要提供舒适的居住空间,学校要满足教学和学生活动的需求,医院要便于医疗救治和患者康复。

在设计过程中,需要充分考虑空间布局、流线组织和设施配备等方面,确保建筑的各项功能得以高效实现。

(二)安全性原则安全是建筑设计的重中之重。

这包括结构安全、防火安全、疏散安全等多个方面。

设计师要根据建筑的使用性质和规模,选择合适的结构形式和建筑材料,确保建筑在正常使用和极端情况下都能保持稳定。

同时,要合理规划防火分区、设置疏散通道和安全出口,以保障人员的生命安全。

(三)经济性原则在满足建筑功能和质量要求的前提下,要尽量控制建设成本。

这就需要在设计阶段进行精心的规划和计算,合理利用土地资源,优化建筑结构和设备选型,避免不必要的浪费。

同时,还要考虑建筑在使用过程中的运营和维护成本,做到经济实用、可持续发展。

(四)美观性原则建筑作为一种艺术形式,其外观应该具有美感。

美观的建筑不仅能够提升城市的形象,还能给使用者带来愉悦的感受。

设计师要综合考虑建筑的比例、色彩、材质和造型等因素,使建筑与周围环境相协调,同时展现出独特的个性和风格。

(五)环保性原则随着环保意识的不断提高,建筑设计也需要遵循环保原则。

这包括采用节能的建筑技术和设备,减少能源消耗;合理利用自然资源,如太阳能、风能等;选用环保的建筑材料,减少对环境的污染。

此外,还要注重建筑的生态设计,如绿化屋顶、雨水收集系统等,以提高建筑的生态效益。

(六)适应性原则建筑应该具有一定的适应性,能够满足未来可能发生的变化和需求。

例如,随着科技的发展和生活方式的改变,建筑的功能可能需要调整;或者在城市发展过程中,建筑所在的区域可能会面临新的规划要求。

高层建筑结构设计的要点探析

要的作 用 , 也是高层建筑结构设计 中所 主要 考虑 的因素。在高层 3 高层建筑 的结构 分析 建筑中 , 由于 竖 向荷载 所 引起 的轴力 与建 筑 高度 的一 次方 成正 3 . 1 高层建 筑结构 分析 的基 本假 定 比, 而水平荷载所 引起 的倾覆力矩及竖 向构 件的轴力与 建筑高度 在进行高层建筑结构分析基本假 定的时候 , 结构分析人 员通 的二次方成正 比。 由此 可见 , 随着 高层建筑 高度 的不 断增加 , 这 过采用 弹性假定 的方法来进行 。 目前 , 弹性 的计 算方法 已经成为 个值也会随之逐渐增大 , 对建筑结构 的影响也必然会越来越 大。
2 ) 框架一剪力墙 体系 。由于剪 力墙本 身具有较 好 的强度 和
因此 , 在框架体 系的强度 和刚度达 不到建筑 使用需 求 的时 越来越复杂 , 结构体 系更是 多种 多样 , 高层建筑 结构设 计也 成为 刚度 , 往往会 采取 安装剪力 墙的方法来 代替 部分框架 , 二 者所 形成 了工程设计师所面临的一项重大课题 。因此 , 为了能够 满足建筑 候 , 的功能需求 , 在对 结构进 行设计 之前 , 对其 中所涉及 的要 点进行 的体系就是框架一剪力墙体系。其 中, 框架所 承受的 主要 是垂直
剪力墙 所承受 的是水平剪 力。剪力墙 的设 置不仅能 探讨和分析是必不 可少 的 , 只有 在充分 掌握设 计要点 的基 础上 , 荷载的力量 ,
才 能够设计 出符合建筑功能要求的整体结构。
够在很 大程度上 增强建筑 的侧 向刚度 , 使其水 平位移 变小 , 而且 还能够使框 架所 受的力实现均匀分布。
构件被破坏 。
构 的工作状态 , 因此 , 必须 要采用 弹塑性 动力 的分析方法 进行 分 3 ) 轴 向变形也 同样很重 要。轴 向变形在 结构 设计 中也是 不 析 。此外 , 刚性楼板假定也是高层建筑 结构分析基 本假定 的内容

钢结构厂房设计要点和难点探析

钢结构厂房设计要点和难点探析 传统厂房构建,主要使用的是钢筋混凝土,与现阶段厂房构建的发展趋势不适应。因此,越来越多的厂房设计者倾向于使用新材料,以保证厂房效能的发挥。而在此过程中,钢结构厂房就成为应用的主要对象,被大量使用到厂房工程中去,发挥着越来越重要的作用。因此,我们有必要积极去探析钢结构厂房设计中需要注意的问题。

一,钢结构厂房设计工作管理的必要性 从理论上来讲,钢结构厂房在施工速度,承载能力,抗震性能,整体刚度等方面发挥着很大的优势,但是钢结构厂房由于自身材料的缺陷性,同样在部分性能发挥方面存在漏洞。因此,我们有必要在钢结构厂房设计阶段,开展管理和控制活动,以保证规避缺陷,发扬优势,最大化的发挥钢结构厂房的效能。具体来讲,钢结构厂房设计工作管理的必要性可以从以下几个方面来探析:其一,钢结构厂房设计工作管理,有利于促进钢结构整体性能的发挥,保证其符合厂房建设的需求;其二,钢结构厂房设计工作管理,有利于保证钢结构缺陷的规避,是促进经济效益提高的关键所在;其三,钢结构厂房设计工作管理,有利于促进钢结构厂房建设的规范化,是保证钢结构厂房项目顺利进行的重点环节。

二,钢结构厂房设计过程中应该注意的问题 2.1钢结构厂材料的保温隔热和防火效能 从理论上来讲,钢结构的温度达到400度。当钢材温度达到150度的时候,其强度会出现下降的情况,此时就应该积极做好保温隔热和防火设计工作,以保证刚才的导热性能,使得其不至于受到高温作用而难以发挥作用。对此,一般情况下,会采取以下几方面的措施进行完善:其一,在钢结构构件周围浇筑混凝土或者安装耐火性强的转,以保证其保温隔热性能;其二,在钢结构附近安置硬质板材,将相关的热量导出,实现散热的目的;其三,依据当地实际气候,采用厚涂型的防火涂料对于钢材进行保温,以营造比较好的工况环境。

2.2屋盖支撑系统和屋面设计工作 实际上,屋盖支撑系统主要设计到横向支撑,纵向支撑,垂直支撑和系杆结构。在构建支撑系统的过程中,应该注意以下几方面的问题:其一,综合考虑厂房的跨度,高度,柱网布置,屋盖结构形式,吊车设置和吨位大小等因素,做好合理的工作规划;其二,屋盖设置垂直支撑;其三,在无檩体系大型屋面面板处理过程中,三点与屋架之间需要进行焊接,但是往往由于施工条件的原因,在屋盖上都应该做好横向支撑;其四,在此过程中,如果厂房屋架间距超过一定范围,或者在厂房内部设置有吊车和振动设备的话,就应该积极做好纵向支撑的设置工作。以上是屋盖支撑系统的设计工作。另外,我们还应该高度重视屋面的设计工作,具体来讲,需要注重以下内容:其一,树立防水设计意识,将防水设计作为重点来开展;其二,综合考虑屋面坡度,天沟形式,单坡屋面长度等因素,开展屋面设计工作;其三,积极弄清楚当地气候,在掌握其自然规律的同时,做好爬坡度的调整,保证做到具体问题具体分析;其四,对于单坡屋面来讲,其长度应该有温度和降雨来决定,保证其符合当地的气候特点;其五,对于单坡长度超过一定范围的情况,应该积极做好特殊处理,以保证发挥相应的效能。

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建筑结构设计原则与要点探析
【摘要】改革开放以来,中国经济快速发展,一栋栋建筑如雨后春笋般拔地而起,城市化进程不断加快,建筑结构的设计就显得尤为重要。

建筑结构设计是个系统、全面的工作,本文阐述了建筑结构设计的原则与要点,希望为今后实践提供帮助。

【关键词】建筑结构;设计;原则与要点
1 结构设计的目的
在现有技术基础上,用最经济的手段来获得预定条件下满足设计所预期的各种功能的要求,包括安全性、适用性、耐久性。

1.安全性:指结构应能承受正常使用时可能出现的各种荷载和变形等作用,在偶然事件(如地震、强风)发生时及发生后结构仍能保持必需的整体稳定性,即结构仅产生局部损坏而不致发生倒塌。

2.适用性:指结构在正常使用过程中,应具有良好的工作性能。

3.耐久性:指结构在正常使用和正常维护条件下应具有足够的耐久性能,能够正常使用到预定的设计使用期限结构的功能要求概括起来为结构的可靠性,即在规定的时间内(设计使用年限),在规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护),结构完成预定功能(安全性、适用性、耐久性)的能力。

2 建筑结构设计的概念
建筑结构设计就实质而言,分为两个层面,一方面是建筑设计,另一方面是结构设计。

建筑设计侧重于建筑物的功能方面的设计,
如建筑物的外观形态、建筑风格等等;结构设计侧重于建筑物的结构安全性能方面的设计,如建筑物的抗震能力、建筑物防风能力等等。

就我们经常说的建筑结构设计而言,其实侧重于第二个侧面,即建筑物的结构设计。

就是结构设计师用结构语言把自己所要表达内容完整无误的表达出来。

其中设计用到的结构语言就是协助建筑师把自己的建筑结构思想表达出来所用到的语言符号,或者是设计专业图纸中所用到的结构元素。

故此,建筑结构设计就是结构设计师用特定的结构语言符号或者结构元素把建筑的结构体系表达出来。

3 建筑结构设计的内容
建筑结构设计的内容主要包含如下四个环节:方案设计、结构设计、构件设计和绘制施工图四个部分。

1.方案设计
结构方案设计包括结构选型、结构布置、主要构件的尺寸估计和结构的初步分拆等内容。

结构选型包含上部结构选型和基础结构选型两方面内容。

对结构选型实际是对未来建筑物的结构设计提供各种不同设计方案,然后通过一定的评判标准来确定方案的优劣,最终选定最满意的结构。

2.初步设计
初步设计部分要把建筑物本体结构、给排水、电气线路和设备、工艺,暖通等内容全部囊括在内,进行综合考虑,形成设0计的初步方案。

在这个阶段,结构设计师要对结构设计涉及到的如楼板厚
度、梁柱的尺寸等内容给一个初步的数据范围,然后再依据一定的标准对该结构体系进行初步计算和分析,判断结构体系是安全可靠。

在初步设计阶段,让建筑物达到以下几个方面的要求:1)抗震设计,根据我国的《建筑抗震设计规范》的要求,一般建筑物的抗震设防烈度范围为6度到9度,根据建筑物所处的不同区域和建筑物的重要性来确定;2)计算结构构件的承载能力,构件在建筑物中承载能力不能到达一个构件的极限承载能力,这样保证了建筑物的安全性。

3.详细工程设计
结构设计之后,就要进行详细工程设计。

详细工程设计是指柱、梁、板、墙(剪力墙)和块体这5部分的内力和配筋计算。

梁和柱可看作细长杆件,内力情况与计算体系相符合。

单向板可简化为单位宽度的梁来计算,双向板的计算理论也较成熟,异型板的计算较为复杂,应尽量避免。

对于单片的剪力墙,一般把它视为薄壁柱作近似计算,有时要考虑翼缘的作用;对于筒体结构中的剪力墙,则要用空间力学的方法来计算。

块体不同于梁、柱、板、墙,它在空间3个方向的尺寸都比较大,难以视作细长杆件或简化为平面体系来计算。

如单独基础、柱的承台、深梁等都是块体,受力情况复杂,难以精确分析,所以在计算中往往加大安全系数,以保安全。

整个建筑结构设计的最后一个环节是绘制施工图。

建筑和结构设计师的所有想法和创意都体现在施工图中。

因此,施工图是工程师的语言,工程师的设计意图主要是通过施工图纸来表达,施工图纸是
施工人员进行施工的主要依据,关系到施工的质量和效率,也关系到工程的质量和使用功能的发挥。

因此,在绘制施工图纸时,必须保证图纸的表达正确、规范、简明和美观,以便施工人员通过图纸正确的理解设计意图,保证施工工作与设计工作相联系,保证施工的顺利进行。

4 建筑结构设计的原则
1.安全性
安全性建筑结构设计的安全性原则是指建筑物在正常施工和正常使用的条件下,承受可能出现的各种作用的能力,以及在偶然事件发生时和发生后,仍保持必要的整体稳定性的能力,这里的偶然事件多指自然灾害如强震、剧烈爆炸、强风等。

如在建筑结构设计中用到的杆件,对其安全性要求就要考虑杆件的材料、压杆的截面形状与大小、压杆的长度和压杆的支撑情况等内容。

作为一个建筑物在保证适用性的同时,也要保证安全性。

2.适用性
建筑结构设计适用性原则是指建筑结构在正常使用过程中,应具有良好的工作性能。

任何一个建筑物,都有一定的建造目的,该原则说明,在建筑结构设计阶段要充分考虑到未来建筑物的建筑功用,即要满足建筑物的功能要求:如蓄水池能够蓄水,如果底部有裂缝,则蓄水池就失去了蓄水功能。

当然,在建筑结构设计阶段,考虑建筑物适用性的同时,还要综合考虑到我国现阶段的施工技术水平、建筑材料、地理环境、用户对建筑物的外观要求等因素。

3.经济性
经济性原则指的是在建筑结构设计过程中要考虑到经济因素。

这里有两个层面的经济性,一方面是说建筑物在满足适用性和安全性的条件下,造价经济、划算,另一方面说的是在耗费造价一定的条件下,产生收益最大化,这里的收益也就是效用最大化。

4.保证质量
对于建筑美观的追求没有止境,它会随着时代的前进而不断的发生变化,因此,建筑结构设计师应考虑美学因素。

就是要求设计师在建筑结构设计时既要做到保证建筑物的安全性、适用性、经济的前提,还要融入时代的美观因素,才能使得设计的建筑物在满足使用要求的同时,也满足了人们对建筑物在美观方面的要求,满足了建筑物所赋予人们在精神上的感受。

5.施工方便
建筑结构设计对施工难度影响很大,优秀的建筑结构设计师要时刻想到自己的设计是否便于施工,施工者不满意的设计就是一个失败的设计。

在设计过程中这些经验是可以汲取的:设计过程中尽量减少截面种类,减少制模工作,模板也可再次利用;各结构构件混凝土强度等级尽量统一;要充分了解使用功能,把握业主的要求和实际的使用要求,可避免后来业主要求的变更;钢筋排放不宜过密,太密捣砼的振动棒不好操作、梁柱节点处施工难度大,特别是顶层与边柱或角柱相连的梁负筋不宜配双层,因为钢筋都要锚入柱内,配双层对浇筑砼影响很大;梁、柱、基础编号时,尽量归并;
配置板钢筋时,板钢筋间距不要太多;注意有些结构做法,在施工图上看起来可行,觉得没什么不妥,但不一定能在现场施工,或很难进行施工;对一些复杂的建筑,应考虑它周边的建筑环境,还有和其他建筑物的关系以及施工队的装备情况。

因此,作为施工设计人员,这些便于施工的经验和技巧应该牢牢掌握。

参考文献
[1] 混凝土结构设计规范,gb50010-2010
[2] 刘征.结构设计与工程造价关系的探讨.工程建设与设计,2009(1),112-114.
[3] 陆海燕.基于遗传法和准则法的高层建筑结构优化设计研究.博士学位论文,大连理工大学,2009。

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