建筑结构设计基本原则和合理设计方案

'建筑结构设计基本原则和合理设计方案摘要：建筑结构的设计不仅是建筑物的基础施工建设，在满足人类生活根本需要的同时，还要达到安全稳定的效果，在建筑结构设计中，对建筑的每一个构件进行考虑并分析，要求建筑结构设计的每个部件要迗到整体建筑设计要求。本文将对建筑结构设计原则进行分析，并在此基础上就如何进行结构设计谈一下自己的观点和认识。关键词：建筑结构设计；基本原则；设计方案一、建筑结构设计原则建筑结构的设计不仅是建筑物的基础施工建设，在满足人类生活根本需要的同时，还要达到安全稳定的效果，因此建筑结构设计的基本原则如下：（一）建筑结构设计的安全性原则建筑结构设计首先要符合建筑整体的安全性原则，要求在建筑结构设计中，对建筑的每一个构件进行考虑并分析，要求建筑结构设计的每个部件要达到整体建筑设计要求，这样才能够保证建筑的安全性，实现建筑结构设计经济和安全的总目标。运用不同的安全系数设计方式对不同建筑构件进行设计，着重加强特殊情况下的建筑结构安全性。设计人员在设计建筑结构时，为了建筑结构的整体稳定安全性，不区分每个构件的实际承载力，因此造成建筑结构的不合理。在 建筑结构设计中，对竖向构件、独立构件以及静定结构可使用较大系数设计，而楼盖梁以及楼板的系数低。对于一些受力情况不同的特殊部位，需要采取相应的安全措施。如一些较其他建筑结构功能复杂的建筑，在剪力墙上洞口开凿过多，就需要布设暗柱对洞口进行加强，加大静定结构构件的安全储备；对于板构件和大悬臂梁要增加风荷与竖向地震力的稳定性和强度。（二）建筑结构设计的舒适度原则只有从建筑、结构、装饰到电气安装、给排水、燃气、暖通等方面设计优化组合，使建筑立面、建筑平面布置、建筑空间高度等符合建筑的外形观感及功能舒适度要求。只有用户对建筑物的舒适度给予肯定时，才能说建筑结构设计成功，这是建筑结构设计的出发点和落脚点。在建筑物结构设计中，只有将构建布置合理性、传力途径科学、结构体系优选以及选用材料正确性做充分的考虑，遵循建筑结构设计的舒适度原则，才能提高建筑的舒适实用性。（三）建筑结构设计的结构规则化原则根据建筑结构体系不同，以及建筑使用功能的不同，建筑的平面布置及形状呈多样性。建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性和对抗震性能及经济合理性的影响，宜择优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺 寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。在满足建筑结构设计相应功能的基础上，为了降低建筑成本，就要调整建筑结构柱、墙、梁的合理布局和大小，使建筑不规则结构产生同建筑规则结构一样的效果，这样建筑结构既具备了建筑结构设计的稳定性，又具备了结构设计的规则性。建筑结构设计师应使结构刚度中心与荷载中心尽量接近，在建筑楼层设计中，由于平面面积大，内部可分割出不同的空间，因此在结构布置上能够实现结构设计的规则性。（四）建筑结构设计中应以实际情况为原则在现代建筑设计中，常通过输入程序应用计算机进行计算，如果在建筑结构设计中，工程师在结构分析中，只是依赖于计算机得出的结果，会导致结构设计不合理性。在很多应用软件中，一些特定结构布局下的结构设计参数是假定的，与现实情况存有很大的差别，因此在结构设计中，计算机不能够得出合理的设计方案。除了整体电算，还需要对现场真实情况作出了解，必要时需设计人员进行手算复核，然后在实际结构受力状态下，对计算模型进行重建调整，这尤其值得重视。（五）建筑结构设计中的成本优化原则在建筑结构设计中，除要满足各个部件的受力均衡条件，保证结构整体安全性和效用最大化，最终达到建筑稳定 性和结构设计的科学性，同时还要实现建筑设计经济化，降低设计成本。在建筑结构设计中，是以使用功能为基础，来提高建筑的安全性和舒适性。而建筑产品中的结构造价非常大，合理的设计方案及建筑结构设计的优化能够降低工程成本，使经济效益得到提升。因此在建筑结构设计时，要将成本优化作为设计的一项重要原则。二、建筑结构设计建筑结构设计的基本要求是经济、舒适、安全。这三个方面相互联系，同时又各有侧重，不可缺其一。（一）结构计算设计在建筑结构设计中，要进行结构计算。其一，在整体参数设定计算前，应当根据新规范要求、软件手册等，对参数意义进行描述，并且对软件初始参数、特殊构件准确设置。其中，应当对振型组合数、结构基本周期以及最大地震力作用方向等进行计算估计，经过试算后方可得到。其二，在计算楼板过程中，不能够使用单向板进行连续板的计算，而计算双向板时不可忽略结构材料的泊松比，否则会导致计算值因没有对跨中弯矩进行调整而偏小。其三，在计算荷载时，极容易发生少算、漏算，计算与建筑用料实际不相符，计算基础底板土重时出现误差，因此要提高实际结构设计的重视程度。其四，计算结构时，应准确、高效的对工程按实际情况进行内力分析并按照规范进行设计和处理。各结构计算软 件在采用计算模型上存在一定的差异，导致了计算结果的不同性。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算结果，再根据实际设计对结果进行正确判断，不能够由计算结果来决定结构设计。（二）剪力墙结构设计对于联肢墙而言，其主要是通过连梁将各墙肢连接而成，这样就增加了墙肢限制条件。当连梁刚度增大时，结构地震作用也会随之增大，连梁、墙肢的实际分配内力也会随之不断的增大。为满足这一要求，设计过程中必然会增大构件配筋量，最终会导致施工材料的严重浪费。基于此，建筑结构设计过程中，建议不要采用刚度太大的窗下墙作为连梁，应将连梁设计成为截面、或者刚度相对小一些的弱连梁。在满足结构刚度要求以及变形变化要求的同时，应当考虑经济、抗力以及变形等几个方面的内容，对抗侧力构件进行合理的布设。实践中可以看到，剪力墙越多，则结构抗侧力刚度就越大，结构发生位移就会减小；然而，结构地震力随着抗侧力刚度的增大而不断加大，结构造价控制难度也会随之增大。基于此，剪力墙应当以周边对称、均匀和分散布置原则，在满足水平位移限值的基础上，最大限度的减少剪力墙的设计数量。 （三）砌体结构设计在砖砌体设计过程中，应当确保其平面布置的灵活性，不宜做跃层结构、受力较大的一些突兀结构形式。对于门窗而言，其开洞宽度应当控制在2.1米范围之内，纵向的墙体应在三道以上。这样可以有效减少构造柱设置数量，降低工程成本，同时使砌体房屋成为纵横刚度相近的空间受力体系。（四）底部框架剪力墙设计对于底部框架剪力墙而言，其结构因竖向上的抗侧力构件缺乏连续性，导致转换层的上下刚度、位移以及内力等，发生突变现象，进而造成部分构件破损。实践中可以看到，底部框架剪力墙结构比较容易发生刚度突变、或者位移突变等现象，实际设计过程中，应当尽可能的避免出现错层、平面或竖向尺寸突变以及楼板不连续等现象，以免形成抗震薄弱点不规则结构；同时，承重墙应当尽可能的设置在框架梁之上，若必须放在次梁墙体上，则应当适当的加大主梁、次梁以及框架梁的安全系数，并且加厚楼板。（五）非结构构件的设计在建筑中，存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重结构体系的构件。对这部分构件，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件设计时，由于高层建筑的地震作用及风荷载均较大。因此，必须按照新规范中增加的非结构构件的计算处 理措施进行设计。结语：随着人民生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了新的要求。因此应当不断提高先进技术的应用水平，加强先进建筑结构设计理论的研究，为我国建筑行业的发展保驾护航。参考文献：[1]余金凤.探讨建筑结构设计的基本原则与合理设计方案[J].科技创新导报，2013,03：63.[2]朴东元，任雪.建筑结构设计的基本原则及方案优化[J].黑龙江科技信息，2013,21：241.[3]高跃峰，谢爽.高层建筑结构设计问题探讨[A].吉林省土木建筑学会.吉林省土木建筑学会2012年学术年会论文[C].吉林省土木建筑学会：，2012：3.[4]辛力.高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法[D].西安建筑科技大学，2006.[5]钞云芳.应正确选择结构设计方案[A]..河南省建筑业行业优秀论文集（2007）[C]:2007：5.'