建筑结构设计要点及计算模型调整

白健荣

【摘要】文章首先对建筑结构设计要点进行了分析，然后阐述了结构体系和结构布置，最后对结构计算及模型调整进行了探讨。

【关键词】建筑结构，设计要点，计算模型

一、前言

我国在建筑结构工程上虽然取得了不小的发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在建设社会主义和谐社会的新时期，加强对建筑结构设计要点及计算模型调整的控制，对确保工程质量有着重要意义。

二、建筑结构设计要点

1、建筑结构设计的决定因素

水平荷载。在竖构件中因受到外力荷载而导致产生轴力和弯矩的楼面和楼房自重是随着楼房高度的变化而变化的，并且两者的关系是成正比例的；而在竖构件中产生轴力以及对建筑结构产生倾覆力矩的水平外力荷载是与楼房高度的平房成正比例关系变化的。一般情况下，在具有一定高度的建筑结构中，其竖向的荷载是一个固定的值，而其受到的地震作用导致的水平荷载和风荷载是不固定的，建筑结构动力特性的不同，它们也会随之有不同幅度的变化。

2、建筑结构设计的控制指标

结构侧移是高层建筑结构设计中的主要因素之一，这点与低层的建筑结构是有所不同的。结构在受到水平荷载时而产生的结构侧移是会随着建筑结构的高度增加而增加的，这就导致了在水平外力荷载的作用下产生的结构侧移能够被控制在一定的范围之内。

3、结构轴向变形也是设计时不能忽视的重要因素

当高层建筑结构受到很大强度的竖向荷载时，这是在其结构构件的柱内部就会引起很大的轴向变形，同时还会很大程度上影响连续梁弯矩的产生，从而增大了端支座负弯矩的值和跨中正弯矩的值，降低了连续梁中间支座的负弯矩值。另外，轴向变形对于预制构件中的下料的长度也是有一定的影响的，所以当需要对预制构件中的下料的长度进行调整和更改时，必须根据轴向变形的计算值进行调整。

三、结构体系和结构布置

1、结构体系的选择

对于高层结构来说，可选择的结构体系有框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构和巨型结构等。设计中选取何种结构，需经过方案比较，这主要比较建筑物的高度、用途、施工、条件以及经济等。如果拟建建筑物为宿舍，而且高度有比较高，则适宜选取剪力墙结构，这样便充分结合居住建筑要求足够多隔墙的要求。

2、对结构布置的要求

在建筑体型和结构体系选定后，结构布置时结构设计的重要一环。结构布置应充分考虑到以下要求：结构单元内的结构平面布置尽量做到均匀对称；各抗侧力结构的刚度中心应力求靠近水平作用合力的作用线，以减少扭转影响；抗震结构体系宜为多道防地震的体系。抗震结构设计时宜少采用装配式钢筋混凝土结构作为抗侧力结构。

3、结构布置

在建筑体型构思，平面布置和竖向设计阶段，建筑和结构设计人员一定要密切配合，相互取长补短，既要充分考虑到建筑物使用合理，造型美观，又要考虑到结构受力明确，结构设计经济合理，有利于抵抗水平作用和方便施工等。建筑物的体型对建筑结构的受力和材料消耗又极其重要的作用，在相同的基本风压作用下，采用圆形平面比采用正方形平面，风荷载可减小40%以上。

在建筑物竖向设计上，如能将顶部削成斜面，对抗风和抗震都有利的。另外，为了有效地减小结构自重，优先采用轻质隔墙。当建筑物需进行抗震设计时，其体型应尽量简单和规则。

4、多道抗震防线设计原则

绝大多数地震都有前震和余震，这就要求设计时一定要考虑多道防线的问题。在结构平面设计时应有意识地加强某些竖向抗侧力结构。例如，在剪力墙结构中，将某几片剪力墙特别加强其抗剪抗弯能力。强震下，其它剪力墙虽已出现朔性铰，但加强了的这几片剪力墙仍然处于弹性阶段。又如在框架―剪力墙结构中，让框架承受更多较多的水平作用。另外，在每榀框架抗侧力结构中也有所侧重，设计时也应该有意识的对不同的结构构件给予不同的可靠度，而且在构件的抗弯抗剪设计中，不同的部位也应适当不同的安全度。例如，在剪力墙结构设计中，应让地震能量首先在弯曲变形中耗散掉，从而有效地避免了剪切破坏先于弯曲破坏，即钢筋混凝土剪力墙的底部抗剪可靠度一定要给够，应超过一般构件抗剪验算的可靠度。充分认识各种结构的破坏机制和其朔性铰出现的顺序，对考虑多道防线设计的原则是很有帮助的。

四、结构计算及模型调整

根据建立的结构模型，我们基本上可以把握它与环境、形体与空间构成以及建构空间的关系，确定与之相应的设计参数，但是在确定这些结构模型之前中，我们需要对结构模型进行往返多次的计算，及时调整结构建模的不合理之处，进而确定合理的结构模型。

1、在计算模型结构前，输入软件需要的参数

在刚建立模型结构时，我们利用建模的具体结构和当前的技术条件，计算、检测其中的建模结构和与之相应的参考数据。我们在计算程序中输入与软件相应的参数――主要是技术和条件参数，其中技术参数――在建模结构时，我们根据软件程序要求所确定的内部参考数据，条件参数――在建模结构时，我们根据建设工程本身的结构所确定的参考数据。

2、根据计算调整相应的结构模型

根据结构模型，选择相应的模型结构进行计算，计算结束后，作出合理的判别，判别其是否符合相应的结构要求，即根据结构进行计算模型调整。

检查各层之间的位移是否满足相应的规范要求，如通过计算后，我们首先得知各层之间的梁柱的刚度没有达到相应的标准，则需要把梁柱刚度调到相应的强度等级；其次，检查纵横梁及其钢筋所要求数量、尺寸与实际摆放情况是否向匹配，根据上述结果的计算信息，调整相应纵横梁及其钢筋的数量与尺寸； 最后，检查轴压比是否在规定的范围内，如混凝土强度等级是否达到相应的等级要求，柱混凝土强度等级比同一层梁板高的情况，通常先实施节点混凝土强度，其次是梁板的强度，以达到调整混凝土节点裂缝的出现。我们也要检查柱纵筋的数量、配比是否达到相应的要求，如纵筋净距不得大于200，也不得小于50，且对角柱中柱要求达到最小配筋率，同时，竖向钢筋按照结算配置 ，水平钢筋在满足结算要求的前提下适当的提高配筋率，若没有达到规定的要求，这就要求我们进行相应的调整。

例如依据主要力学特点判别其中的结构模型是否满足相应的要求---平面和立面均为弧形板，高9m。由于外荷载不大，因此没有必有采用三维实体结构模型进行模拟分析，但考虑到构件的高度和悬挑长度较大，如果只按照构造要求配筋，恐怕不能满足受力要求。通过上述具体结构模型计算，我们根据相应的信息来调整相应结构模型，而调整的结果是取单位长度如图2所示的结构计算模型。

随着城市化发展以及建筑用地的紧张，建筑将日益增多。建筑的结构设计不仅应保证建筑具有足够的安全性，还应保证结构的经济性、合理性。但是，我国现阶段建筑结构设计质量却不容乐观，多数的设计项目追赶流行时尚，这是普遍存在于建筑设计界的通病。为了切实改变这一现象，我们建筑结构设计人员必须不断的提升专业技能，综合考虑设计的各个因素，才能为建筑界的发展交上完美的答卷。本文结合工程设计实践经验，提出建筑结构设计应从概念设计出发来合理选取结构布置，同时对计算模型进行合理的调整，以使得结构更加科学。

五、结束语

通过对新时期下，建筑结构设计要点及计算模型调整的分析，进一步明确了提高建筑结构工程质量的方向，有助于提高工程的整体效益。

参考文献

[1]王顺卿.当前建筑结構设计中概念设计的应用[J].山西建筑，2010

[2]赖运强.地下结构设计的荷载模型、方法的确定[J].中国高新技术企业，2010

[3]吴新刚.论建筑结构设计中要注意的一些问题[J].商品与质量：建筑与发展，2011