建筑结构设计基本原则及合理设计方案探究

'建筑结构设计基本原则及合理设计方案探究摘要：在高层建筑的建设中结构设计工作成为初期的重大课题，必须把握这一时期的要点行工作通过强化使之形成高层建筑结构设计的性能和质量保障。本文就建筑结构设计的基本原则进行阐述，并对其合理设计方案进行探讨，以供参考。关键词：建筑结构设计；设计原则；合理设计方案中图分类号：TU3文献标识码：A引言建筑物在投入施工建设之前，首先需要依据建筑物的相关因素，进行建筑结构的设计，其设计的合理性与否直接关系到后期建筑施工的可操作性的高低。一个优质的建筑结构设计方案既能够保证建筑施工的安全，同时还能够最大限度的利用已有资源，降低建筑成本，同时还能够实现节能环保的功效，符合广大业主的使用需求。那么如何才能设计出最优秀的建筑结构设计方案呢？需要广大的设计人员在基本的设计原则基础上，不断的进行探索和钻研。一、建筑结构设计的基本原则随着环境污染的加剧，人们越来越渴望生活在绿色的空间中，因此绿色生态型建筑得到越来越多人的喜爱，建筑设计过程中，要充分考虑建筑物建设地段的环境、土地、植被特 点，全面设计所属区域的内外部环境空间，确保其绿色环境符合人们的使用要求。（一）、强柱弱梁和强剪弱弯作为建筑结构设计的专业人员，在进行建筑结构设计过程中，有两个设计元素必须要考虑，即强柱弱梁和强剪弱弯,通常被专业设计人员形象的描述为“抓大放小和分清主次”O这两项元素考虑合理，设计合理，可以有效避免建筑物受到强大外力时遭到破坏，提高建筑物的稳定性，特别是能保证其核心构件不被破坏，使其建筑物整体稳固，不会倒塌，防止人们的生命财产安全遭到威胁。（二）、刚性适度、柔性适中建筑结构在设计过程中即要考虑建筑物的刚性适度，又要使其柔性适中，只有刚柔共济，才可能保证建筑物质量稳定，防止坍塌或内部软体倾覆现象发生。建筑物的刚性如果太强，则其建筑物承受变形的能力就会下降，当外界发生较大波动，破坏力增大时，建筑物自行调节变形的能力弱，自然会导致大面积坍塌，甚至全部破坏，造成人们生命财产的损失。建筑物设计结构如果太柔，建筑物的稳定性就相对较低，当有外力作用时，建筑物自我调节进行变形，由于柔性太强，这个变形会产生过度现象，过大的变形会导致建筑物软体倾覆。所以说，建筑结构设计过程中，一定要刚度、柔度同时考虑，做到适中、适宜，确保建筑物既能适当变形，又能保证其稳定性。(三)、严格按标准规范要求设计建筑结构设计过程中，要做到多方面考虑，对每一个建 筑设计环节都要重视，严格按标准规范要求设计，从建筑物的整体结构出发，设计多道防线，步步设防，从而保证建筑物的整体结构安全。当有外界环境破坏时，建筑物的每一个部位都起到抗击外力的作用，形成一个抗击的整体，使灾难造成的损失降到最低点。二、合理设计方案(一)、构造和结构计算上的合理设计1、构造合理设计(1)要注意构件的最小配筋率和最大配筋率的极限值,尤其是在抗震结构设计中。既要确保在发生地震时建筑结构具有一定的延展性，又要保证构件符合最小配筋的要求。最小配筋和最大配筋的值是根据不同建筑物的具体情况分析计算得到的，两者之间有一定的范围，在设计中要保证极限值的合理性。(2)要严格的按照规范要求保证钢筋在每个地方需要满足的延伸、搭接和锚固的长度，在选择材料时也必须要满足一定的强度要求。必须要使用符合各种规范标准的钢筋，保证钢筋的质量。(3)要采取有效的融热通风措施，及时有效的做好各种通风散热工作，防止由于屋面温度的应力引起墙体开裂。(4)有的构造柱是按照抗震构造设计的，要在建筑物高度内达到上下贯通对准。上至墙压顶，下至低于50cm的基础圈梁或者延伸到室外地面50cm以下，圈梁、墙体和楼板跟构造柱的拉结也必须符合一定的要求。 2、结构计算合理设计(1)要注意避免使用不正确的方法计算楼板不能用简单的单向板计算方法来代替连续板的计算。在计算双向板时，一定不要忽略材料泊松比带来的影响，否则会导致计算值的偏小。(2)注意避免计算荷载时的错误如活荷载折减不当、少算荷载、基础底板上多算或少算土重、建筑物的用料不符合实际的计算等。(3)不能仅依据计算结果来做出评价,还要根据工程设计的经验来总结分析、判断计算结果。应根据结果的正确与否，来决定其能否成为施工图纸的设计依据。(一)、建筑物的整体节能设计及外部环境的节能设计(1)建筑物的整体及外部环境的节能设计是建筑师从整体综合设计概念出发，坚持与环境专家、能源分析专家、设备师和建筑结构师紧密配合，我们在建筑规划和设计时，要尽可能地利用自然环境，同时，还应该创造良好的人工环境，按照使用要求对人工环境与自然环境进行协调控制。(2)建筑节能设计首先应该考虑规划节能。规划节能是指在规划设计当中充分考虑建筑与外部环境的关系，以节能为指导规 划设计的主要目标，充分地利用自然资源，如利用太阳能也可进行绿色发电和供暖等。我们要从总体上为建筑节能创造先决条件的设计方法。其中，规划节能对于居住建筑尤为重要，因为在我国人口众多的情况下居住建筑占所有建筑的85%以上，而且对居住建筑的利用要求和利用时间也是最长的，这就要求我在居住建筑设计中充分考虑相应的节能设计，让使用者能够尽可能的利用自然资源，降低不可再生能源的消耗。（3）通风和光照是影响居住区气候环境和居住舒适性的重要因素。因此，我们在建设过程在必须保证必要的光照，但又要防止太阳的辐射过大产生大量的热量，从而使得在夏季需要增加制冷负荷设施，同时防止光照不足导致冬季需要增加采暖负荷，增强建筑的自然通风效果，这些是规划节能的主要方向。（三）、按照抗震要求进行合理设计概念设计在整个建筑设计中具有举足轻重的作用，只有经过了全盘正确合理的概念设计,才会完成合理、经济的优秀设计。根据目前我国最新的抗震规定和要求，在那些抗震等级比较高的地区，建筑设计无论是框架剪力墙结构或多层砖混结构，都必须要从抗震角度出发，通过采用二阶段设计达到实现三个水准的设防要求。设计人员为此必须要进行建筑结构的概念设计，具体的做法如下。1）对于多层砌体结构，要优先采用横墙承重或者是采用纵横墙承重的结构体系。 在布置纵横墙时，要保证均匀对称，竖向上要上下连续,房屋的转角处和尽端不宜设置楼梯。以免在发生地震时，造成坍塌伤人事故。2）《建筑抗震设计规范》中对结构梁的纵向配筋率有明确的规定，规定中指出，当结构梁纵向受拉钢筋的配筋率大于一定数值时，梁箍筋的数值因该超出原有数值，可在建筑结构设计的实际应用中，却忽视了这一规定，有些建筑问题的出现就是由这一问题造成的，结构梁的纵向配筋率的设计不到位，会造成梁端的延性不足。3）《混凝土结构设计规范》中明确指出，当结构梁的锚固长度不足时，应该将结构梁的上部纵筋伸至柱外边并向下弯折。应该注意梁上部纵筋的选择，以保障结构梁上部水平锚固的长度。（四）、依据地基沉降问题进行合理的设计在设计高层建筑结构时，由于必须要有一定的埋置深度，基础通常会采用桩筏或桩箱结合的形式。这时要保证箱体的整体刚度，布置群桩的形心就要跟上部的结构重心相互吻合。如果土层有比较大的起伏时，可以使同一个建筑结构下的桩端位于同一土层中，还要考虑可能会产生的液化作用。对于软土层厚度比较大的地区的多层建筑，可以通过地基处理法来控制建筑物的沉降。软土地基处理方法有很多，选择时一定要充分研究考虑地基和上部结构的特点和周围的环境情况；还要依据工程设计，确定好地基的处理范围和要达到的技术指标。结束语总之，在实际的操作过程中，由于不同的建筑物其建筑位置和建筑环境以及建筑材料和外部构造等都存在差异性，所以，不能够照搬照抄成功经验，需要设计人员在符合客观因素的条件之下，不断的进行实地考察和分析，以确保建筑 物的基本质量为前提，进行设计方案的优化。参考文献[1]周自强•建筑结构设计方案详解[J].建材与装饰，2012(19)[2]单厚义•高层建筑结构设计的发展研究[J].成都：技术与市场，2011(12)：100-101.[3]杨恒•浅谈建筑结构设计中应注意的问题[J].黑龙江科技信息，2008,(15).'