科学理念在建筑结构设计中的应用

白雪枫

摘 要：随着科学技术的不断发展，建筑规模越来越大，形式多样化的同时结构设计也越做越复杂，建筑结构设计也是工程设计的关键所在。不同于其它的专业设计，建筑结构的设计理念和质量直接影响着工程周期、节能环保、成本节约。可以说是一个工程中重要的灵魂。文章就从建筑结构设计的基本内容和原则出发，探讨科学理念在建筑结构设计时的应用。

关键词：科学理念；建筑结构；应用

引言

建筑结构设计是一个综合反复的过程，任何失误、遗漏都会使建筑结构设计效果不理想，甚至会直接影响到设计过程以及施工过程。为了防止建筑结构设计过程中出现不稳定因素，在建筑结构设计过程中，设计人员应当从消费者较高使用需求以及建筑美的视角出发，采用科学的原理深入探析设计方案，树立系统的前沿理念，努力提高建筑结构的使用价值，完善建筑结构的多样化功能，最大限度地追求设计应用的整体效益，大幅度增强设计应用的实效性。

1 建筑结构设计的基本内容及其原则

建筑结构设计包括许多内容，通常有结构设计、建筑设计、暖气通风设计、电气设计和给排水设计等。在建筑结构设计过程中，每一个部分都要满足功能性、环保性、美观性以及经济性的要求。由于建筑结构设计影响到建筑的综合水平，为了确保科学的建筑结构，必须要通过认真计算，计算出结构构件承载能力的极限状态和对正常使用极限状态进行验算。另一方面，当多种作用效应同时发生在结构上时，应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应，考虑其有可能产生的最不利组合。最后，在抗震性方面，建筑结构的设计必须因地制宜，依据其所在地区的地质地形，对于相对应的抗震标准，进行不同的计算与设计。下面就规则性原则作简要的分析。

1.1 结构的规则性

建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。严重不规则的结构体系，不仅会导致建筑难以具备必要的承载能力、变形能力和刚度，而且由于部分结构或构件的破坏会使整个结构丧失承受风荷载、重力荷载和地震作用的能力。结构的竖向和水平布置应当具有合理的承载力分布和刚度，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。面对这种情况，要对可能出现问题的薄弱部位，采取有效的措施予以加强。建筑的结构体系宜具有多道抗震防线。

1.2 规则结构的主要特征

规则结构通常是指建筑体型（平面和立面）规则，结构对称并具有较好的抗扭刚度且平面分布均匀。结构竖向布置均匀，结构的刚度、质量和承载力分布均匀，没有突变。建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，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，避免抗侧力结构出现侧向刚度和承载力突变的情况；建筑及其抗侧力结构的平面布置宜对称、规则，并且具有良好的整体性。

1.3 规则平面布置需满足的要求

结构平面布置必须考虑到抵抗水平和竖向荷载的问题，应满足受力明确、均匀对称、传力直接、减少扭转的条件。在地震作用下，建筑平面应力求简单规则，而风力作用下则可适当放宽。抗震设防的建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。在建筑的独立结构单元内，应当使结构平面形状简单规则，承载力和刚度分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置，减少偏心。

2 建筑结构设计的科学理念

从我国建筑结构设计的内容和基本原则，可以清晰的看出我国对于建筑业的要求。但是就目前情况来说，过多的建筑商一味追求经济效益，忽视社会效益，追求速度，忽视质量，在我国的建筑行业发展现状和发展水平与国际水平还有一定的差距的基础上。更加不利于建筑业的健康发展。在建筑结构设计过程中，应当坚持的科学理念，以助建筑业长足发展。

2.1 人性化设计

住宅作为一种共同需要的商品，应该充分满足住宅居住者对住宅的生理和心理需要，同时需要保证居住者的安全、舒适和健康。所以对于建筑结构的设计者，在充分考虑建筑使用者上述需要的基础上，调整设计思路，从全局出发，设计出符合建筑使用者的人性化需求的产品。对于具体的建筑结构设计来说，住宅的整体环境就是一种宏观考虑，除了空间和环境品质的物质形态，还是以人及存在的环境的关系为中心的一种环境，它包括自然环境、社会生态环境、人文历史环境等。整合居住区生活方式场所，使其更适于人居住和发展。从内部来说，建筑结构设计的室内环境，就要求将人的生活习惯、健康舒适、建筑风格等都考虑在内，尤其是在无障碍设计方面，如住宅出入口设置无障碍坡道，注意扶手高度；公共走道满足无障碍设计的要求等等。人性化理念融入每一个细节是我国建筑业综合水平提升的理念之一。

2.2 技术和人才的共同进步

虽然在建筑结构的设计中采用了CAD技术，但在结构施工图中还是会出现很多概念性的错误以及计算错误，其中有些错误甚至会导致严重的后果。这些错误产生的原因是由于部分结构设计人员虽然具备了一些初级建筑结构设计软件的使用能力，但未受过系统的专业知识教育，从而导致缺乏整体结构认知概念。对软件技术设定条件认识不清或过分相信计算机分析结果从而导致计算出错。建筑结构设计时，我们应当认真考虑从模型简化、荷载汇总、结构计算到施工图绘制的每一环节，保证简化的计算模型与工程实际相符，这需要使用软件的人熟悉设计软件的适用条件及技术条件，正确的运用PKPM软件，保证计算结果准确。但是软件技术发展再完善，也只是辅助设计程序，需要设计人员对软件参数设置有成熟的理解。不断提高自己运用结构的素养和技巧，在创新的同时，了解并学习先进的建筑技术，将先进的技术应用于现有建筑。

2.3 自然环境与设计的融合理念

自然环境与设计的融合理念主要包括以下两个方面：一方面是节能环保，另一方面是因地制宜。通过对建筑的合理设计，合理选材，达到建筑结构设计环保节能的目的。可以通过设计手段，把室内自然温度控制在人体舒适的温度范围之内。例如合理使用太阳能、地热、风能等以及各种建材与节水节电设备等。在降低建筑物的运行能耗，提高用能效率的同时为居住者提供舒适、环保的居住空间。应当加大开发和使用可再生能源以及新能源的力度，因为节能环保与先进的技术密不可分。所以学习先进技术和创新是一项重要任务。而建筑结构设计时的因地制宜就是指充分利用当地的地理条件，少动土方，将原有的地理形势与设计结合起来，最大程度地利用原有的地形地貌。另一方面是合理利用当地自然资源，例如将园林植物、湖水等自然景观与建筑风格相融合。達到既降低了成本，又体现出自然舒适、亲近大自然的目的。因地制宜的另一体现，就是将当地历史文化、地域特色、传统习俗等人文软资源融合到建筑结构设计中去。建筑之美并不是千篇一律的，应当是有特色的。真正好的建筑是可以代表一个地域，让人眼前一亮，看到就可以联想到特定的地域。这些特色是从当地建筑文化内涵中来的。只有吸取合理的建筑思想，才可以创造出具有时代精神、民族传统和地方特色的建筑结构设计风格，才可以将自然环境与设计完美融合，达到人与自然的和谐相处的境界。

3 结束语

目前，我国的城市化建筑当中，高层建筑的比例越来越大。对建筑使用功能的要求也越来越严格，随着越来越复杂的建筑类型与功能的出现，建筑高度的不断增加，高层建筑数量的日渐加大，建筑结构体系的多样化，建筑结构设计的应用也越来越受到重视。只有全面了解建筑结构体系及其结构设计的特点原则，将先进的科学理念融入设计之中，才可以使设计应用达到技术先进、经济合理、安全适用的目的。

参考文献

[1]张蕊.建筑结构设计的基本方法及存在的问题[J].科技咨询导报，2007（8）.

[2]汪志仿.浅谈建筑设计的人性化理念[J].城市建设理论研究，2011（26）.