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浅谈建筑结构设计方法

2020-08-06董晓芳

装饰装修天地 2020年16期
关键词:设计方法建筑结构探究

董晓芳

摘    要:建筑结构设计就是运用结构设计语言来呈现建筑图纸表达的内容。建筑结构设计语言便是结构工程师从建筑专业图纸和其他的专业图纸中所精简提炼出来的结构表达方式,涵盖了基础、墙、柱、梁、板、楼梯、大样等等,接着再应用这些结构表达形式来设计建筑物的结构体系。基于此,本文深入细致地阐述了建筑结构设计的有效方法,以及结构设计要点,以供同行参考。

关键词:建筑结构;设计方法;探究

1  引言

总的说来,建筑结构设计分为两个环节,即概念设计与具体设计,概念设计是指建筑物的全方位结构设计,主要涵盖了建筑结构体系、基础类型、承重墙的位置和以及柱网分布等等。而设计过程则由建筑主体与基础两个部分组成。建筑工程的结构设计者必须根据建筑物的高度、建筑类别、以及本地域的抗震设计裂度等诸多具体限定条件来选择合适的结构体系。当完成概念设计后,随之便应该进入具体设计环节。对建筑物的梁、柱、楼板、剪力墙、楼梯几个部分进行内力计算。在具体设计过程中,应注意对于结构设计要点的把握和理解。

2  建筑结构设计的有效方式

2.1  柱强梁弱的结构设计理念

柱强梁弱的结构设计理念主要是针对“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设计目标而出现的。当建筑物中的梁遭到破坏时,实质上只是某一个特定区域内建筑构件的受力的失效,然而如若是柱受到外力破坏,那么整栋建筑物都会受到影响,由此可见柱的破坏力远超梁遭受破坏而产生的后果,为此,建筑结构设计人员在设计过程中务必应该坚守这一结构设计原则。首先务必应非常严格地把控柱轴压比,现如今的相关结构计算都是依据小震而进行的。如果在小震条件下柱轴压太高,那么会出现遇到大震时将对边柱产生超大的附加轴力,如此一来柱的安全可靠性会受到影响,换言之,遭遇大震时一定会遭受毁坏。因此结构设计人员应该明确轴压比的标准,即轴压比不能超过0 · 9%,同时,在设计对柱的断面配筋时,应当针对不同的部位做出不同的处理,边柱与角柱应适当增强,特别是设计角柱时,应该设计全柱加密箍筋的方式,且配筋率不小于1%。当配置梁部位的钢筋时,应注重配置相当数量的梁中部筋,如此一来方能确保梁端的现实承载力小于柱端的实际承载力。

2.2  概念结构设计原则—重视主体设计

概念是指能够反映出客观事物的本质与必然性的特征,是针对事物本质性质的思维模式,还是构建在实践行为基础之上由感性认知过渡至理性认识而形成的通用定义。概念设计的主要目的是将建筑工程的结构形式作为重要依据而应用的结构概念,而后与实际具体的工程条件相融合,初步设计出一个广义的结构设计方案,再经过一系列可行性的分析和探究后,如果结论是可以进行后续设计,便将此时的初步结构设计方案作为指导方向,再进行下一步具体详尽的结构设计。当然初步结构设计方案必须应建立在科学合理的基础之上,才能在后续发挥出积极的指导作用。

2.3  结构抗震设计

中国是一个地震频发的国家,尤其是近些年来颇为频繁的地震灾害的发生,给我国民众与社会经济都带来了巨大的生命财产损失,因而确保建筑物的抗震设计符合国家相关规范要求和规定是解决这一严峻问题的关键方式,同时也是建筑结构设计至关重要的步骤之一。因此,提升结构设计人员的抗震设计能力是提升整个建筑结构设计水准过程中不可或缺的重要环节。依据我国现阶段的抗震设计原则和相关规范标准,可以作为明确我国各地区建筑抗震设计的重要依据。遵循相关规范进行的抗震设计,其建筑物的抗震性能是能够经历考验的。然而,从现如今的实际抗震设计情况来看,最终的设计效果还尚不理想。追根溯源主要是由于一些结构设计人员对于抗震设计方法还不是特别地应用自如,忽略了基本的设计原则,往往从设计经验的角度出发,虽然是符合了理论上的抗震標准,然而实质上并未从区域地质特点出发,进行针对性的设计,由此致使安全隐患的存在。由此可见,要想提高设计人员的抗震设计水平务必应该做好概念设计,再在此基础上进行深入细致的计算,以做出最为恰当的定量标准选择。

2.4  优化和完善计算机辅助设计的功能

随着信息化技术在各个领域大放异彩,现如今建筑结构分析工作通常也是由计算机来完成,绝大多数的结构设计图纸都是由计算机辅助设计来完成的。那么计算机结构设计软件的内容基准就会决定着建筑结构设计的水平的优劣。随着我国房地产领域的快速发展,近些年来,建筑物的面积规模都愈加扩大,建筑结构形式也呈现出多样化和复杂化的特征。因而建筑结构设计的内容也随之增多,设计难度也越发加大。与此同时,我国建筑结构施工技术水平也在不断地提升,对建筑结构设计的相应广度与深度都有所提升。在这一背景下,务必对当前的建筑结构设计软件进行不断地升级与更新。特别是对于一些重要的项目,必须应用计算机辅助设计,进行严谨的计算方能实现精准无误。只有如此才不会影响结构关键部位的相关计算数据的准确性。由此可见,要实现提升建筑结构设计水准,追求行之有效的结构设计方式之一就是不断优化和完善计算机辅助设计的相关功能,提升计算的精准度。

3  建筑结构的设计要点

3.1  水平载荷的重要作用

在建筑结构设计的过程中,每一个项目的结构设计都会经历一个系统而繁复的进程,这也是充分考量当前诸多方面因素而进行统一分析和思考的过程。不管哪一个建筑物在进行建筑结构设计时都会同时面对承受竖向荷载和由风引起的水平荷载,在设计中应该根据实际的各种自然气候因素与地形地貌特征进行综合的分析与探究归纳,同时提出相应的结构设计理念与防控办法。在楼层较低的建筑物中,通常是以重力为主要代表的竖向荷载控制,因而在设计中对于承载能力的相关要求较低,对设计中的抗震设计要求也更为宽泛,由此可见针对中小型建筑而言,主要的结构衡量标准是哪种类型。而针对楼层较高的建筑物来说,不仅仅需要考虑竖向荷载对于结构设计的影响,更应该考虑到水平荷载的相关影响,在结构设计过程中应用科学合理的方式来把握整体的技术分析与全局控制。

3.2  不容忽视的轴向变形

结构设计人员往往在进行低层建筑的结构分析时,仅仅考虑到弯矩项的影响,由于轴力项的影响相对较小,因而剪切的作用通常可以不予考虑。然而对于高层建筑结构而言,情况则大为不同,由于楼层高,轴力数值很大,再加上在高度方向累积的轴向变形非常明显,轴向变形会导致整个高层建筑结构的内力数据的大小与分布范围都产生明显的变化。

3.3  侧移是重要的控制指标

在结构设计中,结构侧移己然变为高层建筑结构设计过程中的重要因素之一,伴随着楼层的攀升,在水平荷载作用下的结构侧向变形快速呈现出增大的迹象。因而在设计高层结构时,既要求结构必须具备足够的强度,能够稳定地承受受风荷载影响而产生的内力,还要求必须具备足够的抗侧刚度。能够使受水平荷载作用而产生的侧移被限制在一定的数值之内。

4  结束语

建筑结构设计是一项系统而全方位的工作,需要结构设计人员具备牢固的理论基础知识与灵活的思维和严谨科学的工作态度。从基本的结构构件开始到重要的结构体系,做到深刻理解和灵活应用,同时深入理解相关规范,并紧密配合其他专业协作完成设计。

参考文献:

[1] 王少峤.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用方法探讨[J].建材与装饰,2020(18):68+70.

[2] 石永久.中美建筑钢结构设计方法比较——焊缝连接[J].钢结构(中英文),2020(5):34~49.

[3] 卢士安.建筑结构设计中的模型自动转化方法分析[J].决策探索(中),2020(5):46.

[4] 李彬瑜,史健勇.建筑结构设计的知识管理与智能化方法研究[J].工程管理学报,2020(2):123~128.

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