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摘要:建筑工程的结构设计关系工程质量安全及寿命使用年限。所以,相应的设计工作需全盘考虑,综合分析各项影响因素,以科学性、合理性为设计理念,确保建筑工程的质量安全基础。本文首先分析了建筑结构设计要遵循的基本原则和设计要点,列举了现阶段建筑结构设计中存在的问题,并提出了并提出应对的解决措施,以供参考。
关键词:建筑结构设计;原则;要点;问题;对策
1结构设计中要遵循的基本原则
结构设计的目的是使建筑物安全并能够适应使用的要求,因此我们在结构设计中要保证和遵循这样四个基本原则:
(1)抓大放小。“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体,但各个构件担任的角色不尽相同,按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来,各个构件协作抵抗的目的,就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,如果平均用力,可能会“玉石俱粉”,损失则更大。在建筑结构中,要以最大限度减少可能出现的损失,关键是要分清主次,抓大放小,也就是要取大舍小。
(2)多道防线。安全的结构体系是层层设防的,灾难来临,所有抵抗外力的结构都在通力合作,前仆后继。这时候,如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上,是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了多道防线的设计思路。
(3)刚柔相济。合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好,还是柔多一点好?虽然现在没有“放之四海皆准”的精确答案,但最后,专家们还是达成了难以准确言传的共识:刚柔相济乃是设计者的追求。
(4)打通关节。在结构体系中,关节无处不在,因为结构体系乃是变化的统一。从历次灾害中可以看出,由节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。所以理想的结构体系当然是浑然一体的———也就是没有任何关节的,这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路,设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”,使力量在关节处畅通无阻。在设计的四个基本原则中,“抓大放小”、“多道防线”、“刚柔相济”是设计概念中的战略问题,但要想让这些战略思想得以实现,靠的是“打通关节”这个原则作为保证的,结构设计的具体操作,最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。
如何打通关节?在设计概念里,要解决的是外力在结构体系内重分配的问题,要确保力量是按照各构件的刚度大小进行分配的,避免出现不合理的集中,最终达到静态的平衡。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态,当力量不能畅通时,构件与构件之间的静态平衡被破坏,结构就会发生变化。可见设计者是协调者,其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态(也就是使其保持常态),或者是处在相对的静态之中。
2 建筑结构设计技术要点
2.1绘制结构平面图
在进行结构平面图的绘制过程中,必须要进行有关的抗震设计。现代建筑结构设计平面图一般都是通过计算机软件进行,不过对于这部分设计建筑设计师可以不借助软件直接进行设计。虽然理论上通过软件的建模设计效果优于直接设计,但是很多时候会出现房屋建筑结构的受压以及局部受压设计问题。建筑师可以对施工现场进行实地的勘察,适当的借助计算机计算房屋结构的荷载,使建筑结构的设计中的受力情况更加准确。
2.2坡面屋顶的设计
对于建筑工程的坡面屋顶设计需要根据建筑工程的实际情况进行设计,通常处理方式有两种:首先是折板方式,对于房屋跨度较小的建筑工程较为适用。其次梁板方式,这种设计方式适用于房屋平面不规则和房屋板跨度较大的建筑工程。再具体设计中,房屋梁板折角处的钢筋的布置需要在设计图纸中体现,这就要求建筑结构设计师具有一定的空间概念,同时能够正确理解建筑图纸和示意图。
2.3楼梯以及基础的设计
楼梯跨度的控制是设计人员在进行楼梯梯板设计中首先要考虑的因素,楼梯的位置要和上下楼层统一,同时梯梁的高度也要符合房屋的设计要求,否则就会导致建筑工程在施工中遇到麻烦,从而影响建筑工程的整体质量。除此之外,房屋基础的设计也是建筑结构设计的重点,无论是混凝土标号的选择还是基础中钢筋的配比都要进行科学合理的设计,而且还要准确的设计构造柱的位置,这些也是保证建筑结构基础质量的前提。
2.4多层住宅的设计
在进行多层住宅的建筑结构设计时,设计人员需要根据建筑结构的规模和具体情况进行设计,如果是一般的多层住宅建筑结构,在房屋的尽端和转角处尽量不要设计楼梯间,而且要均匀对称的进行纵横墙的布置设计等。如果建筑工程为高层住宅结构,就需要考虑其抗震性,使建筑中各结构能够承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的外来力,同时要保证框架与抗震墙等抗侧力符合要求。刻意合理的对屋盖的长宽比进行控制,使抗震墙的抗震能力提高,同时还可以进行适当的防护设计,保证楼、屋盖的整体安全及其与抗震墙的可靠性连接。
3建筑结构设计中存在的问题
3.1建筑结构设计图纸过于简易
设计图纸在建筑结构设计工作中有着深刻的影响地位,如今已经被视为建筑施工的基础性指导标准。为了确保建筑结构设计质量得以大幅度提升,相关工作人员需要将各个设计细节在图纸上予以清晰化标注,包括建筑结构抗震和抗裂等级、施工所需沿用的原材料、墙梁柱标号等。可实际设计环节中,因为有关工作人员专业技能和职业道德素质限制,不能确保全面性地考虑相关问题,图纸中的标识内容过于简易单调。如若肆意放纵下去,势必令日后施工进度和质量同步遭受深度遏制。
3.2建筑基础选型不够科学妥善
地基是建筑结构安全稳定性的前提保障,其直接承载建筑整体的重力。因此该类结构施工质量将完全决定建筑整体质量,特别是在基础选型层面上,务必要注意竭尽全力维持建筑的安全效果。可是因为设计人员选型不够科学,往往令地基实际承载能力无法顺利贯彻预设的建筑规范诉求,持续到后期接连衍生出不均匀沉降和侧移等消极状况。对建筑结构安全系数造成影响,更令建筑使用期限全面缩减。因此,作为现代专业化建筑结构设计人员,要确保对建筑结构合理性选型产生高度的重视态度。
3.3选材不合理
随着建筑行业的竞争逐渐激烈,很多建筑商家为了提高经济效益而选择降低成本。因此,目前最为常见的情况是在建筑结构设计中,对于材料的选取没有给予极大重视,相反,在很大程度上降低了建筑材料中的含钢量,为整个建筑的安全性带来威胁,并会影响各方面的效益。
4建筑结构设计存在问题的解决策略
在建筑结构设计中,设计师们应当对建筑工程的设计流程有详细的了解,然后才能在此基础上找到问题所在,并提出一定的解决策略,图1为建筑结构设计的简易流程图,设计师应当将存在问题的环节予以标注,进而想出相应的办法解决。
图1建筑结构设计的简易流程图
4.1合理运用设计的结构方案
建筑结构的设计人员应该科学、充分地考虑建筑物整体结构各部件间的联系、结构设计的稳定性因素等主要会对建筑结构造成影响的设计因素,并且对建筑结构进行综合的研究与分析,应该创新对结构有利的因素,以期待有效加强各个构件间的和谐性、协调性,不断完善、修正以及改进对其结构的不利因素,以保证其对于建筑物结构设计的正面推动作用。
4.2认真对待建筑工程设计图纸的设计工作
建筑工程设计图纸最主要的设计理念就是注重细节,减小误差。因此,责任意识对完成设计重任非常重要,而提高能力是关键。作为建筑工程的图纸设计人员,只有严格遵照规范设计,摒弃私心投入设计,详细描述每一条细节内容,才能确保后期施工顺利进行。尤其是面临更高标准、更高要求的建筑工程,设计人员更应严谨对待,不断打磨自身设计技术,积极学习国内外先进设计理论和方法,时刻保持细心、耐心和专业的敬业精神。另外,当每一项设计任务完结,图纸设计负责人还应保持持续关注,核对细节,实时跟进修正,避免后期突发问题、失误等,确保有始有终地完成建筑工程结构设计工作。
4.3确保建筑地基选址的严谨科学
建筑工程的整个承力点全部来自于地基。因此,对于地基承力能力的考察是选址工作的重中之重,从地形地质着手考察是地基选址的因素之一。首先,施工人员需从设计图纸着手,研究分析建筑工程外形构造以及工地现场地形地质条件,形成对工程设计特点和地质环境、气候水文等情况的整体思路。其次,应做好内部设计沟通工作,施工人员与设计人员应保持联络,确认核实图纸与工程现场的相符情况,如发现出入,则能安排设计人员及时调整和修正。通过以上严谨的工作流程,图纸和选址的地基才能保持高度吻合,确保建筑工程结构设计的科学性。最后,建筑施工人员在
反复修正设计图纸后,才可以进行电脑建模,为建筑工程下一阶段的工作打下基础。
4.4综合系统安排建筑工程施工原材料
施工材料是影响建筑工程的质量和使用寿命的直观因素,在正式开工实施作业之前,就应检验分析所需的原材料,以达到预期的质量要求。一般说来,主要从两个方面考察建筑工程施工材料,即材料的受力能力和建筑工程的环境符合度。此外,建筑施工人员要对原材料心中有数,做好统筹规划,尽可能全面考虑原材料的使用效率,避免不必要的浪费。因此,建筑工程设计人员要从实际出发,综合考虑施工情况,周正安排对比,选取成本最低、功效最高的经济使用方式,达到综合使用效率最高的原材料利用。
5结语
近年来随着建筑业发展的速度不断加快,对结构设计提出了更高的要求,这就需要结构设计人员不断的强化自身的技术水平,具有高度的责任心,加强自身实践经验的积累,能够在实际设计工作中对每一道设计工序都能够做到有效的处理,对存在的问题进行全方位的考虑,确保建筑各项性能都能达到相关规范的要求,确保其具有良好的安全性和稳定性,促进建筑业的稳定发展。
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论文作者:张本波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/9/29
标签:结构设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 建筑工程论文; 结构论文; 构件论文; 设计人员论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;