淺談結構設計

牛超 邢海防

摘要：伴隨著我國社會經濟的迅猛發展，廣大人民的物質文化水平不斷提高，我國的建筑業也得到了越來越多的關注。本文分析了我國當前建筑中的結構設計的主要內容及要求，并對建筑結構設計過程中的相關問題進行分析思考，以真正的達到建筑、結構相協調。

關鍵字：結構設計；基本內容；相關問題；解決措施

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

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A文章編號：

所謂結構設計，是建筑設計工作的有機組成部分，是對所要進行施工的建筑物的表達，是建筑工程過程的重要關節，關乎整體建筑大局。受制于建筑設計的結構設計，往往是出現在建筑設計之后的。雖然結構設計會對建筑設計產生一定的影響，但其影響絕不能是破壞性的。我國的建筑結構設計一直堅持方便施工 、美觀、適用、經濟、安全的原則。以有限的空間，有限的時間，合理利用資源，達到既經濟又美觀的既定目標。

建筑結構設計具有系統性，這便要求相關技術人員要擁有嚴謹的工作態度和充足的理論功底。建筑結構設計主要由結構方案設計、結構計算和施工圖紙設計三個階段組成。在進行建筑設計的過程中，技術人員要勘察所要施工的建筑物，分析其重要性，根據該建筑物的高度和層數、該施工區域的抗震設防烈度和類型來確定所施工建筑物的結構形式。隨后，技術人員根據相應的特點和要求來確定承重體系以及受力構件。所施工的建筑物是坡屋面時，便有兩種處理方式可供選擇：折板式和梁板式，相關技術人員可在之前做過的詳圖的基礎之上來進行局部繪制大樣詳圖，也可在建筑詳圖基礎之上進行直接繪制大樣詳圖。

結構設計具有嚴格的規范性，因此結構設計有其特殊的功能要求?？煽啃允羌夹g人員首要考慮的問題，也就是說所設計的建筑應在符合規定的條件下，在應使用的期限中，達到耐久性、適用性、安全性這三種可靠性的要求。當然，對可靠性的要求越多，所需要投入的資金也就越大。因此，技術人員要進行勘察、分析，以求在經濟以及結構可靠這兩者之間，找到一個平衡點；而且這個平衡點要受到工作壽命、修復維修、經濟實力等多種因素的影響，技術人員因此要精確分析工程的情況，是否重要，充分考慮業主的需要，不斷地提高結構的可靠度以及經濟合理性；安全性是技術人員其次要考慮的問題。結構設計應保證整體的牢固性，充分考慮每個構件的各個連接是否結實，檢查各個構件是否安全，以保證建筑結構的安全性；技術人員在考慮可靠性、安全性的同時，還應考慮結構的適應性，比如說（f ≤[ f ]）。所謂適應性，是指在正常的條件下，結構不應發生超過正常適用范圍的震動、變形，其工作性能仍然能被保持；最后，結構設計還應考慮結構的耐久性，也就是說結構的剛度和承載力不會在外在因素的影響下而降低，對結構的安全性構成威脅。

根據建筑物的重要程度不同，建筑物結構被分為三個等級：一級為那些破壞后果很嚴重的建筑物，二級為工業與民用建筑物，三級為次要建筑物。但總所周知的是，技術人員在大多情況下，都有可能會出現結構設計的失效的問題。由于不確定的實際結構，結構設計失效的可能性也小大迥異。因此，技術人員往往會選擇概率方法來對結構的可靠性進行度量。

即 Pf=P(S>R)

一般來講，結構的可靠性可以用失效概率進行度量。結構的可靠性越小，失效概率就必定會越高;反之，結構的失效概率則會越低。假如當Pf大于技術人員所設定的某個值時，那么技術人員則可以認定這個結構并不可靠，有可能會失效，應對其進行重新設計。我國往往將結構設計的基準期定為50年，當然并不是說50年后技術人員所設計的結構必然會失效，只是會增加失效的可能性。在我國，技術人員對重要工程結構，采取相應手段措施，運用相應技術，將其可靠指標提高；對于出現延性破壞的一般的工程結構進行研究時，對脆性破壞值取B =3.7，對可靠指標則取B =3.2。對相關數據的研究，又使得所設計的結構更加的安全可靠。

然而，受到外界因素以及技術人員的自身因素的影響，一些在結構設計工程中的問題往往被忽略，導致更多資金的投入，并造成建筑物質量下降。結構設計過程中存在的問題主要集中在承重柱截面高度、構造柱、地基與基礎、樓板、懸挑梁等方面。

技術人員在進行承重柱截面高度設計過程中，在建筑物美觀及尺寸方面限制的條件下進行結構受力分析，往往會人為的降低承重柱截面的高度，計算軸心受壓。然而，這種做法往往會導致水平裂縫的產生，因為，較小的柱截面配筋，無法承受高強度的受力。這樣會對建筑物的安全性及可靠性產生不利影響，無法使建筑物在應有的時間和條件下發揮其應有的價值。

進行框架結構設計時，技術人員需明確一個問題，那便是橫向框架與縱向框架同樣重要，這兩個主軸方向的水平地震作用應該被分別計算。然而，部分技術人員僅將其注意力集中于橫向框架的設計。對縱向框架的不重視嚴重影響了整個結構設計，使柱節點、箍筋、縱筋無法到達整體框架的配置要求。而且，部分技術人員忽視縱向地震的作用，這會對框架結構抗震作用中起重要作用的梁柱產生不利影響，導致支座負筋、箍筋以及縱筋等方面出現配置不足的情況。因此，技術人員應在分析空間作用的前提下，對箍筋和縱筋采取大幅度增加的設計方法。

樓板在整個建筑工程中擔負著承重的重要任務，假如樓板設計未能達到標準，必然會影響到墻、柱、梁等方面的正常使用，會對整體建筑的安全性能產生不利影響。比如說在進行民用建筑的樓板設計過程中，部分技術人員往往失誤的將隔墻的總荷載附以該板塊的總面積，使配筋承重不足，導致裂縫在隔墻區域的樓板上出現。

當前很多技術人員在未進行地質勘察分析的情況下，僅憑自身經驗，便進行盲目的施工，不能保證基礎以及地基的安全。在進行換土墊層的方法處理軟弱地基時，部分技術人員并不著眼于對換土墊層的厚度和寬度，忽視了對相關換土墊層的設計。從長遠看，技術人員的作法既不科學，又不經濟，更不安全。另外，在結構設計過程中，構造柱不可以被當作承重柱來使用。但現如今，技術人員往往用構造柱代替承重柱，大大降低了構造柱對墻體的約束效力，使建筑物的抗震能力、承載能力大大降低。假如發生地震，造成的后果將不堪設想。

因此，在結構設計的過程中，技術人員應綜合考慮，合理設計，遵循經濟合理的要求，嚴格遵循相關技術和措施，不能光憑自身經驗進行設計與施工，用合理科學的方法對地基以及基礎進行檢測，堅持重視對工程資料的收集、分析、保管，為結構設計保留提供重要依據。

隨著經濟的發展，社會的進步，新型建筑材料的應用，我國在結構設計方面取得了眾多的經驗和進步。比如，北京展覽館綜合樓展示中心的結構設計，相關工作人員進行了嚴格的對比分析，并將來自地震垂直方向的作用、溫度對結構的影響也考慮在內，采用了彈性及剛性樓板的假定，進行了抗震設計，嚴格的驗算了在強震影響下的彈塑性變形的問題，大大提高了工程的可靠性及安全性。

總之，建筑結構設計并不是一件簡單的事，具有全面性和系統性，需要認真的工作態度以及不斷創新的思維和方法，同相關的理論規范相結合。結構設計規范對技術人員有了在設計計算、配筋構造、結構抗震等方面的更高要求，大大增加了結構設計的難度。因此，技術人員更應該充分考慮規程和規范的要求，不必急于求成的將設計一次性完成，應與其他專業進行密切配合，時刻保持嚴謹的態度，反復總結結構設計中的經驗，使我國的建筑結構設計達到既經濟又合理的要求。

[1]孔雅莎.《建筑結構設計雜談[J].建筑結構》,2006(3).

[2]顏興強.《淺談建筑結構設計方法[J]》.沿海企業與科技,2009(5).

[3]熊煜.《建筑結構設計中若干問題分析[J]》.山西建筑,2009(25).