郭莹之
浙江省天正设计工程有限公司 浙江杭州 310012
随着社会经济的迅速发展，人民物质生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，高层住宅如雨后春笋一座座拔地而起。一个优秀的建筑结构设计往往是适用、安全、经济、美观、便于施工的最佳结合。完美的建筑结构设计就是在努力追求这五个方面的最佳结合的过程中产生的。
一 建筑结构设计的概念
结构设计简而言之就是用结构语言表达建筑师及其它专业工程师所要表达的内容。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。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、上部结构设计和细部设计。
二 建筑结构设计的原则
建筑结构设计可分为整体设计和部件设两部分。整体设计包括结构体系的选择、柱网的布置、梁的布置、剪力墙的分布、基础的选型等。整体设计一般分主体和基础两部分进行。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度及当地的抗震设防烈度、风荷载情况等条件来选择合适的结构体系。选定结构体系后，就要具体决定柱、梁、墙（剪力墙）的分布和尺寸等。
在进行主体结构内力计算后，主体结构底截面的内力就是基础选型和计算的重要依据。进行整体设计后，就要进行部件设计。部件设计是指柱、梁、板、墙（剪力墙）和块体这5 部分内力和配筋计算。梁和柱一般可看作细长杆件，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，有时要考虑翼缘作用；对于简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、桩的承台、深梁都是块体，受力情况很复杂，难以精确分析，以在计算中往往加大安全系数，以保安全。
三 建筑结构设计方法
⑴结构平面图。当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的，直接设计即可，但要注意受压和局部受压的问题。必要时进行人工复核，对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好，有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的，绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了，这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分，简单快捷的方法是利用软件的图层功能，直接冻结相关的层，然后再建立新的结构图层：圈梁层，构造柱层，梁层，文字层，板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率，方便在不同结构平面图问的拷贝移动和删除。
⑵屋顶结构图。当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有两种：梁板式及折板式。粱板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面，反之，则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件，板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力，板厚基于构造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图，至于坡屋面板的平面画法，建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法。
⑶大样详图。大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制，前提是建筑详图要准确无误，也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量地使结构受力合理和施工方便，在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。需要提醒的是建筑标高和结构标高的关系要搞清楚，该减的减，不该减的就不要减。
⑷楼梯。楼梯梯板要注意挠度的控制，梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求，梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一，局部不合适处可以采用折板楼梯，折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固，防止局部的应力集中。
⑸基础。基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。基础的配筋应满足最小配筋率的要求，条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图，条基交叉处的基底面积不可重复利用，应注意调整基础宽度，局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度，基础图中的构造柱，当定位不明确时应给与准确定位。
四 建筑结构设计步骤
⑴完成整体参数的正确设定。计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。但有几个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构周期等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。①振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。②最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某个角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出，设计人员如发该角度绝对值大于15 度，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。
③结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如不能事先知道其准确值，可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结构基本周期”选项，重新计算即可。上述的计算目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正确设置，否则其后的计算结果与实际差别很大。
⑵确定整体结构的合理性：①周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求构件足够结实，而是要求结构承载布局合理。②位移比是控制结构平面不规则性的重要指标。其限值在《建筑抗震设计规范》和《高规》中均有明确的规定。此外，位移比的大小是判断结构是否规则的重要依据，对选择偶然偏心，单向地震，双向地震下的位移比，设计人员应正确选用。③刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。根据《抗震规范》和《高规》的要求，软件提供了三种刚度比的分别是剪切刚度、剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比。④层问受剪承载力之比也是控制结构竖向不规则的重要指标，其限值可参考《抗震规范》和《高规》的有关规定。⑤刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效应的主要参数，该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当引起设计人员的足够重视。
五 抗震措施的要求
⑴设计软件进行施工图配筋计算时，要求输入合理的归并系数、支座方式、钢筋选筋库等，如一次计算结果不满意，要进行多次试算和调整。
⑵生成施工图以前，要认真输入出图参数，如梁柱钢筋最小直径、框架顶角处配筋方式、梁挑耳形式、柱纵筋搭接方式，箍筋形式，钢筋放大系数等，以便生成符合需要的施工图。软件可以根据允许裂缝宽度自动选筋，还可以考虑支座宽度对裂缝宽度的影响。
⑶施工图生成以后，设计人员还应仔细验证各特殊或薄弱部位构件的最小纵筋直径、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密区长度、钢筋搭接锚固长度、配筋方式等是否满足规范规定的抗震措施要求。规范这一部分的要求往往是以黑体字写出，属于强制执行条文，不可以掉以轻心。
⑷最后设计人员还应根据工程的实际情况，对计算机生成的配筋结果作合理性审核，如钢筋排数、直径等，如不符合工程需要或不便于施工，还要做最后的调整计算。
六 结语
建筑结构设计是个系统的，全面的工作。需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。结构工程师只有正确理解规范条文，认真执行强制性条文，选择符合实际工作状态的计算模型，准确把握事关全局的总信息，采用合适的构造措施，确保设计质量，保证结构安全合理。在工作中应事无巨细，应善于反思和总结工作中的经验和教训。这样才能做好建筑结构设计，才能取得最优的方案和经济效益。
论文作者:郭莹之
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/6
标签：结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 基础论文; 详图论文; 钢筋论文; 荷载论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;