建筑结构设计的基本原则与合理设计方案

■张 路 ■江西新钢设计院，江西 新余 338001

近些年来，随着我国科学技术水平的快速进步和人民生活水平的迅速提高，人们对于建筑的要求正不断增加，除对以往如安全性、适用性、耐久性等建筑结构的基本预定功能提出要求之外，更对建筑的质量、舒适性以及环保性等方面提出了更高的要求。科学、合理的建筑结构设计是达到这些要求的根本保证，因而这也对建筑结构的设计带来了较大的挑战:必须保证建筑结构设计的科学性、合理性和规范性，才能满足当前时期人们对于建筑包括安全性、适用性、耐久性、高质量、经济性、舒适性以及环保性等在内的各种要求。因此，探讨建筑结构设计的基本原则以及如何保证设计方案的合理性，意义重大，不仅直接关系着建筑行业自身的生存、发展，更关系着我国国民经济的正常发展和人民的生命财产安全。

1 建筑结构设计所应遵循的基本原则

对于建筑而言，其最重要、最基本的预定功能是安全性，其次是适用性和耐久性，在这些基本预定功能的基础上，才有可能实现高质量、经济性、舒适性以及环保性等要求。因而，建筑结构设计的基本原则也应当遵循此顺序为:

1．1 多道防线，层层设防

安全性是建筑最为重要的预定功能。对于一个建筑而言，其安全性体现在该建筑面临灾害时整体的对抗性，单个构件对于灾害的抵抗力是有限的和不稳定的。在建筑结构设计中通过设置多道防线，层层设防，联合各个构件、环节使整个建筑作为一个有机整体来抵御灾害，是最大限度降低灾害后果最为有效的方式之一。在实际设计中，以框架剪力墙取代纯框架好、以多肢墙取代单片墙等，便是一个很好的例证。

1．2 分清主次，抓大放小

对于建筑的安全性而言，除联合各个构件层层设防外，还必须认识到组成建筑整体的不同构件所能承受的外力和所担负的作用是不同的。因此，在建筑结构设计中还应遵循分清主次，抓大放小的原则，重点确保核心构件的安全性，如在建筑结构设计中就有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等重要概念，这样才能保证建筑在遭受损害后核心构件、主要构件依然能够最大限度的发挥职能，从而降低灾害损失。

1．3 打通关节，静态平衡

一个好的建筑，其结构应当是浑然一体的，这样可以快速传播、消解整个建筑所遭受的外力。但实际情况则往往是建筑结构组合部位处所留下的节点使得建筑的整体性大大降低，不仅影响建筑的安全性，也影响着建筑的耐久性。因此，在建筑结构设计中应当贯彻打通关节的理念:即按照构建刚度的大小合理分配各构件的受力大小，避免受力出现不合理的集中的现象，以实现建筑整体的静态平衡。

1．4 刚柔相济，合理和谐

刚性和柔性两大特性是建筑同时具备的，若建筑结构的刚度过强，则其变形能力就较差，将会大大降低建筑抵抗外力的能力;若建筑结构的柔性过强，虽可有效消解外力，但也会因为变形过大而导致建筑整体的倾覆，无法支撑整个建筑的正常使用。因此，在建筑结构设计中，必须做到刚柔相济，根据构件的性质合理安排建筑不同部位的刚柔比重，并使建筑整体的刚性、柔性达到和谐。

1．5 以人为本，绿色环保

在满足安全性、适用性、耐久性的基础上，结合当前人们的实际需求，还应尽量使建筑达到舒适性和环保性。首先，建筑的根本用途是服务人类，随着人们对建筑舒适程度的要求越来越高，因而在建筑结构设计中需加入以人为本的原则。其次，在全球尤其是我国生态环境急剧恶化的形势下，对建筑环保性的要求也日益凸显，因而在建筑结构设计中还需加入绿色环保的原则。

2 建筑结构的合理设计方案

2．1 从结构计算和构造出发

在结构计算计算方面，主要应当注意以下几个问题:一是底框砌体结构的验算;二是避免使用错误的方法计算楼板;三是避免荷载计算错误;四是应当运用实际经验对计算结果做出合理的分析、判断，并决定能否依据其进行施工设计。

在构造方面，主要应当注意以下几个问题:一是应注意构件配筋率的极限值，对于具有抗震要求的建筑，在设计过程中不仅需要考虑建筑的延伸性，还需保证构件满足最小配筋率的要求;二是必须选用符合标准的钢筋，并保证钢筋满足不同位置的延伸、搭接和锚固的长度的要求;三是及时采取融热通风等措施，避免屋面温度的应力引起的墙体开裂等现象的出现;四是具有抗震性能的构造柱应在建筑内部实现上下对准贯通。

2．2 从抗震要求出发

建筑尤其是民宅建筑需要具备一定程度的抗震能力，已经越来越受到重视，因而在建筑结构的设计过程中必须要考虑到抗震功能，一般可采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。对于一般的多层砌体结构的住宅建筑而言，应优先选用横墙承重或是纵横墙承重的结构体系，并在保证纵横墙的均匀对称和上下连续;楼梯不应设置在房屋转角处和尽头处，以避免在地震时发生坍塌;对于多层或者高层的钢筋混凝土住宅建筑而言，应采用规则的结构将抗震墙和框架等抗侧力结构进行双向布置，并控制好抗震墙之间屋盖和楼盖的长宽比，还可在较为复杂的结构上设置防震缝。

2．3 从地基情况出发

由于建筑构件会随地基的沉降情况而遭到不同程度的破坏或发生不同程度的开裂，对于需要将地基做一定深度的埋置的高层建筑而言，这种情况会更加显著。因此，在进行建筑结构设计的过程中，必须要将地基沉降这一因素考虑在内。对于高层建筑而言，基础一般可采用桩筏或桩箱的结合形式，在布置群桩的形心时需跟上部的结构重心相一致以保证箱体的整体刚度。对于多层建筑而言，一般遇到的情况是软土层厚度较大，此时可采用软土地基处理法来控制多层建筑的沉降情况。在选择处理方法时，需将地基情况、建筑上部结构特点和周边环境综合考虑，并结合建筑结构的实际设计情况，确定出地基的处理范围和处理完成后应达到的技术指标。在综合考量各处理方案的可行性、经济性、实用性的基础上，确定最佳处理方案

3 结束语

我国经济的迅速发展带动了建筑行业的发展，随着科学技术水平的快速进步和人民生活水平的迅速提高，人们对于建筑的要求也不断增加，除对以往如安全性、适用性、耐久性等建筑结构的基本预定功能提出要求之外，更对建筑的质量、舒适性以及环保性等方面提出了更高的要求。这对于建筑行业而言，既是机遇，又是挑战。这就要求在进行建筑结构设计时，必须依据相关原则，保证其设计过程的科学性、合理性和规范性，从而设计出最为合理的方案。这将是建筑行业自身得以生存和发展的根本保障。建筑结构设计的合理性与适宜性对于整个建筑物的质量和安全都起着重要的作用。对于建筑结构设计人员，要不断提高专业技能，认真思考，综合考虑各方面因素，以确保设计的建筑物结构满足使用要求。

［1］余金凤．建筑结构设计的基本原则与合理设计方案［J］．科技创新导报，2013．

［2］任斌．建筑结构设计基本原则及合理设计方案［J］．城市建筑，2013．