建筑結構設計研討

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1關于建筑結構設計安全度的概念

從事建筑結構設計的基本目的，是在一定的經濟條件下，賦予結構以適當的安全度，使結構在預定的使用期限內，能滿足所預期的各種功能要求，一般來說，建筑結構必須滿足的功能要求是：

1)能承受在正常施工和使用時可能出現的各種作用，且在突發事件中，仍能保持整體穩定性，即建筑結構需具有的安全性；

2)在正常使用時具有良好的工作性能建筑結構需具有的適用性；

3)在正常維護下具有足夠的耐久性。上述安全性、適用性和耐久性，是建筑結構安全與否的標志，總稱為結構的可靠性，對這些性能的度量，即結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率，稱為結構的安全度。

2關于我國結構設計安全度的現狀分析

我國的建筑結構設計安全度已不適應當前國情的需要。自2o世紀5O年代以來，我國建筑結構的設計方法，經歷了容許應力設計法、破損階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法的重大變化。在結構設計標準中，安全度主要表現為安全系數(容許應力法、破損階段法)、分項系數(極限狀態法)和可靠指標(概率極限狀態法)同時還與其它許多因素有關，如結構的構造規定、荷載標準值與材料強度標準值的取值、構件承載力計算公式及結構內力分析的精度等。從50年代到現在，我國建筑結構的設計標準不論在方法或具體內容上都有了很大的發展和提高，但在結構設計的安全度要求上，卻一直沒有大的變動，與國際通用設計標準相比始終處于低水平的安全度。這并不是一個單純的技術問題，從根本上說，結構設計安全度的高低，是國家經濟和資源狀況，社會財富以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。提高結構的安全度，必然會增加結構造價和耗費更多的材料，但能相應降低結構失效的風險。所以確定建筑結構設計的安全度，還應體現投資者或業主的利益，在結構造價與結構風險之問權衡得失，尋求較優的選擇。我國建筑結構安全度的現狀是：設計規范取用的荷載值比國外低，材料強度的取值比國外高，所用結構承載力計算公式的安全度比國外低，甚至在個別情況下偏于不安全，對結構的構造規定又遠比國外要求低。也就是說，在設計結構安全度的各個環節中，幾乎沒有一個環節比國外更偏于安全的。

3關于建筑結構設計的原則

適用、安全、經濟、美觀、便于施工是進行建筑結構設計的原則。一個優秀的建筑結構設計往往是這五個方面的最佳結合。完美的建筑結構設計就是在努力追求這五個方面的最佳結合的過程中產生的，適用、安全、經濟、美觀、便于施工是結構設計人員最終努力的目標，是結構設計的最佳體現。結構設計一般在建筑設計之后，“受制”于建筑設計。但又“反制”于建筑設計。結構設計不能破壞建筑設計，應滿足、實現各種建筑要求；建筑設計不能超出結構設計的能力范圍，不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。結構設計決定建筑設計能否實現，從這個意義上講，結構設計顯得更為重要，雖然一棟標志性建筑物建成后，人們只知道建筑師的名字，但一個適用、安全、經濟、美觀、便于施工的結構設計也是工程師們的驕傲和成就。

4建筑結構設計特點

4．1科學性

建筑結構設計是以數學、力學為理論基礎，借助現代計算機技術進行的一種應用性技術。一個結構工程師應該善于抽象建筑結構的理論模型，善于用數學和力學只是分析建筑結構的工作機理，只有這樣才能具有較強的認識能力和適應能力。

4．2應用性

建筑結構設計必須講究經濟效益，一個成功的建筑結構設計，技術上先進合理，經濟上效益顯著。

4．3實踐性

建筑結構設計是一種工程實踐活動，沒有一個工程師是直接從大學畢業生馬上變成一個成熟的工程師，而是必須經過一個較長時間的工程設計鍛煉。

4．4復雜性

建筑結構設計的復雜性首先表現在設計中各種因素的不確定性，建筑結構設計是一個具有多解而沒有標準答案的問題，作為一名結構工程師。我們需要找到一個相對最優的方案。

4．5創新性

建筑結構設計作為一種技術服務行業，在設計市場競爭激烈形勢下，要想獲得開發商的項目，必須提供比別人更加合理經濟的結構方案，這就需要工程師的創新能力。

5建筑結構設計中應注意的相關問題

5．1底部抗震墻框架結構

(1)底部抗震墻應雙向布置，應注意縱向抗震墻不要偏少。

(2)上部抗震墻與底部框架、抗震墻應對齊或基本對齊?！盎緦R”要求：(對于7度設防區)每結構單元不宜多于一道或每三道抗震墻不多于一道與下部框架、抗震墻不對齊。盡量減少次梁托換的數量，減少傳力途徑。

(3)托墻梁支座處應設柱，對于支承于抗震墻的托墻梁支座應采取加強措施。

(4)底框結構轉換層樓板應適當加強，避免開大洞。避免板標高變化產生錯層。

5．2關于箱、筏基礎底板的挑板問題

從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗并橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位很高，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

5．3建筑結構設計與暖通專業設計的協調

商層建筑空調設備(風道、冷熱水管、空調箱、空調機組等)通常與電梯、電梯廳、樓梯、電氣間、衛生間集中布置在核心區。構成維持整個高層建筑活動機能的關鍵部分。在豎向布置上又與給排水、電氣等集中布置在設備層。結構設計時應充分注意核心區及設備層的特點：

(1)樓面負荷大。在內力分析及樓板設計時應考慮。

(2)預埋管道附件多，注意局部荷載超過設計荷載。

(3)設備層層高不同于標準層層高，而且應力集中，是抗震薄弱環節，要考慮抗震加固措施。各構件之間的協同工作對協同工作的理解，還在于當結構受力時，結構中的各個構件能同時達到較高的應力水平。在多高層結構設計時，應盡可能避免短柱。其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時，能同時達到最大承載能力，但隨著建筑物的高度與層數的加大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大，從而造成高層建筑的底部數層出現大量短柱，為了避免這種現象的出現。對于大截面柱，可以通過對柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱。從而增大長細比，避免短柱的出現，這樣就能使同層的抗側力結構在相近的水平位移下，達到最大的水平承載力。