建筑结构设计及其发展趋势分析

摘 要：建筑行业的不断发展，使得建筑物的高度在不断的增加着。因此现代建筑中，高层建筑成为了更为普遍的建筑形式。然而对于高层建筑而言，如何将建筑结构与环境效益以及经济效益结合起来，成为了建筑设计师需要首要考虑的问题。此外还要考虑到建筑结构的艺术性，因此建筑结构的设计不仅与建筑的实用性功能相关，还与许多其他因素相关。文章从介绍建筑结构设计的现状入手，进而分析了建筑结构设计中的新理论以及结构设计的发展趋势。

关键词：高层建筑；结构设计；发展趋势

1 概述

随着社会的发展与科技的不断进步，人们对于建筑的要求不仅仅在建筑的功能性上，同时也体现在结构的艺术性上。建筑结构设计也因此得到了长足的发展。作为城市发展的一个重要标志，建筑结构的设计师们通过现有的科学技术寻找更为合理的建筑结构设计。但是随着建筑高度的不断增加，建筑结构设计的难度也大大增加。建筑技术以及经济效益等问题都对建筑结构设计有很大的影响。文章通过对建筑结构设计以及发展趋势的分析，希望能够为相关部门提供参考与帮助。

2 高层建筑的发展以及对建筑结构设计的影响

在高层建筑中，建筑结构的体型较为复杂，内部的空间具有多变性，在建筑中的平面与立面也十分不规则。在高层建筑的结构中主要包括的形式有加强层结构、平面的不规则结构以及带转换层等。而随着高层建筑结构理论以及结构体系的不断发展与不断创新，建筑材料的不断更新以及不断提高的建筑技术，使得建筑的结构设计得到了不断的发展。而建筑业的不断发展，也对建筑结构的设计提出了更高的要求和更大的挑战。如在高层建筑中，为了能够满足建筑形体的需求，建筑结构的分析与设计难度也大大增加。为了能够满足建筑的抗震设计，需要根据建筑结构的地震破坏相关机理来采取相关的措施。同时在进行建筑结构设计的同时需要考虑到建筑工程的造价问题，因此，还需要运用新型技术降低建筑工程的造价。在建筑的设计以及运营当中还要将建筑的性能设计尽可能的体现出来。随a着我国经济的发展与科技的进步，在建筑中钢结构成为了更加普遍的应用结构，尤其在高层建筑中。经过建筑设计师的分析能够看出，钢混结构要比混凝土结构和全钢结构更加适合建筑工程的应用与设计。因此，在选择建筑结構时首先考虑的是钢混结构以及钢结构。

3 建筑结构设计中常见问题以及处理措施

在建筑建设过程中，结构设计是其中非常重要的一个环节，对于建筑的功能应用以及质量有着重要的影响。因此，在建筑的建设过程中需要对建筑的结构设计有着足够的重视。而在建筑结构的实际设计当中常常存在着一些问题，需要建筑设计师们进行处理和解决。

3.1 回填土的质量问题

回填土是建筑施工过程中常常会涉及到的步骤。因此在结构设计中也要考虑到回填土质量的影响。尤其对于高层建筑而言，回填土的质量对于建筑结构的安全以及稳定起着至关重要的作用。在建筑结构设计中，首先进行开挖基槽，而后进行回填土这一步骤。回填土步骤出现问题主要有两个方面。一方面，在灰土的搅拌方面，由于搅拌不够均匀会导致占用场地较大，增大搅拌的劳动强度，同时在搅拌的过程中也会污染环境。另一方面，夯实灰土的工作也是具有相当的难度，由于灰土夯实有时会与地下结构相邻，因此，常常会导致地下结构的破坏。如果不能保证回填土的质量，那么建筑结构就会产生水平位移，大大降低了建筑的稳定性，严重影响着建筑结构的质量与安全。另外回填土的质量问题还会导致地坪开裂以及下沉等现象。为了减少回填土质量问题带给建筑结构设计的不良影响，建筑设计工程师需要加强对于回填土质量的重视，提高建筑施工的质量，从而保证建筑结构的科学性与稳定性。而压密注浆方法是常用的解决方案。该种方式是通过在回填土上进行压实的加密处理，减少回填土中空隙对于地面下沉的影响。

3.2 地梁问题

建筑的结构设计中，地梁问题是非常重要的一个问题。它是建筑中非常关键的一部分，对建筑的结构有着至关重要的影响。因此需要对建筑工程中的地梁问题进行科学而谨慎的处理。在建筑结构当中，地梁是与地基相连接的，起到了将建筑结构与建筑地基相连的作用。能够一定程度的将地基产生的不均匀沉降进行调整。如果地基埋深较深时，地梁还能够降低框架柱的高度，影响框架柱的内力分析。地梁是支撑建筑中底层墙体的受力构件，它不会受到介质的约束，将建筑结构中的负载传递给地基或是框架柱。但是由于土反力比较复杂，因此，土反力以及梁侧的土摩擦阻力就难以准确确定。为了能够减少地梁给建筑结构带来的问题，通常采用两种方式进行解决。一种是在计算时将地梁当做是框架梁进行计算，不考虑地基土给地梁带来的影响，将荷载全部传递给框架柱。这种方法虽然能够很好的解决该问题，但是在实际的计算上却很难得到实现。另一种方法是将地梁当做简支梁，不将其算入到框架结构的计算当中去，地梁上具有的剪力传递到框架柱上去，不考虑地梁的弯矩带来的影响，这个方法较为合理，在实际的建筑结构设计中有着广泛的应用。

4 建筑结构设计的发展趋势

4.1 建筑结构设计理论研究的发展趋势

在建筑不断发展的过程中，可以发现建筑结构设计的发展趋势在于新型结构的发现与发展。因此，建筑的结构体系也得到了长足的发展与创新。因此，大型复杂的结构以及结构分析的新方法和新理论对于建筑结构设计而言是非常重要的。

4.2 理论研究越来越多

随着建筑结构的不断发展与更新，建筑结构的发展中理论研究也是非常重要的。而且理论研究会随着建筑的发展而不断的增多。而由于建筑结构逐渐的复杂，理论研究的难度也在不断的增加。建筑结构的理论研究是为了对建筑结构的性能进行精准的分析，并且将结构的不确定性以及材料的不确定性等多方面影响因素考虑其中，尽可能客观的分析建筑结构，从而为建筑结构的设计提供参考。而在建筑结构理论当中，还缺乏精细化的分析方法对建筑结构进行尽可能详细的分析。因此，在建筑结构的理论当中，最为重要的前提就是发展以及研究精细化的分析方法对建筑的结构进行分析。而这种分析方法的基础是结构、荷载的不确定性以及结构的非线性等。因此，为了建筑结构理论的长远发展，当务之急便是对结构、荷载的不确定性等基础的分析。

4.3 建筑结构设计趋向于结构优化

随着建筑的不断发展，建筑结构也逐渐变得复杂。另外建筑还会受到地震等地质灾害的影响，在结构设计的优化方面存在有诸多困难。在进行结构优化的过程中，涉及到的变量较多，受到的限制也非常多，复杂的隐式函数使得在进行分析计算的时候工作量大大增加。即使是计算机也很难完成。而进行结构的优化设计是基于建筑发展的前提之下发展的一种新型设计方式。它不仅仅是将钢筋混凝土的数量减少一部分，而是将建筑中的构件刚度比例进行调整，对各个构件之间的受力特点进行分析以及利用，尽可能的将各个构件的优点进行充分的发挥，从而使建筑的结构达到最优化。结构优化的大致步骤为：首先，对于建筑结构的最初设计方案进行整体分析，从而获得结构内力的相关分布。而后将建筑整体结构分解为各个子结构或者是多个构件组建而成。对于其中的子结构以及构件进行优化，根据优化的结果对于建筑中的各个变量进行修改，从而得到新设计方案。

5 结束语

在建筑设计中，结构设计是最为重要的一个环节。想要保证建筑质量首先就要保证建筑结构设计的合理性。建筑设计师需要重视结构对于建筑的重要性。对于建筑结构设计中出现的问题进行分析，并且尽可能根据建筑行业的进步尽可能提高建筑结构设计的相关技术。而建筑结构设计的发展趋势朝着结构优化的方向发展。

参考文献

[1]钱立彬，李勇.高层建筑结构设计的影响因素[J].黑龙江科技信息，2010（10）.

[2]涂冬冬.建筑结构设计基本方法及注意事项[J].中国新技术新产品，2010（7）.

作者简介：朱建华，身份证号：362202197311065151。