谈建筑结构设计要点及流程

姚 海 芳

(山西省阳泉市建筑设计院，山西 阳泉 045008)



谈建筑结构设计要点及流程

姚 海 芳

(山西省阳泉市建筑设计院，山西 阳泉 045008)

简述了建筑结构设计的基本原则，基于建筑的构成与类别，从增大截面、增设支点、剪力调整、强柱弱梁四方面，探讨了建筑结构加固的设计要点，旨在确保建筑结构的安全性。

房屋建筑，结构设计，框架结构，剪力墙

0 引言

随着我国城镇化建设进入关键阶段，政府高层对新建在建房屋的质量非常重视。我们作为建筑行业的从业人员深刻了解建筑结构设计工作对于房屋建筑的工程质量有着至关重要的意义，要充分发挥房屋建筑整体的安全性和实用性，保证房屋建筑能够发挥最大的社会效益和经济效益。

1 建筑结构设计的基本原则

为了提升建筑质量以及建筑结构的安全性，施工单位需要在进行建筑结构设计时遵循以下基本原则。

1.1 抓大放小原则

施工单位设计人员需要对建筑物各种结构之间的关系进行明确的描述与分类，在确保结构设计安全性的基础上提高实用性，然而当安全性与实用性相冲突时，设计人员需要在较小的范围内一定程度上放弃建筑结构的实用性，同时能够充分发挥建筑结构的主要性能，确保建筑结构在安全性方面万无一失，当出现危险情况时，要保证受损的只是部分次要建筑结构，只有保护好核心建筑结构，建筑整体才不至于完全倒塌。

1.2 刚柔相济原则

对建筑结构整体进行加固设计是建筑结构设计工作的重要组成部分，而在加固施工中，除了需要高强度的刚性材料之外，还需要辅以一定量的柔性材料，提高建筑结构的韧性，使建筑整体在外力作用下更加稳定。这就需要设计人员在对建筑结构进行设计时，要同时预留出刚性加固材料与柔性加固材料的置入空间，优化加固材料的置入结构，既要发挥出加固材料的最大性能潜力，同时也要尽量节省加固材料，控制建筑施工成本。

1.3 多重设防原则

安全性是建筑结构设计工作的首要要求，我国是一个地震灾害频发的国家，当发生地震时，经常由于建筑结构设计不合理，对外力作用的承受能力不足，造成房屋坍塌的后果。遵循多重设防原则，既需要加强每一道加固的稳定性，也要注重各项加固工程的关联性，充分发挥多重设防施工加固的安全性优势。

1.4 打通关节原则

建筑结构设计的基本原理要求设计人员通过各种设计手段，提高房屋建筑整体性，尽可能多地打通建筑整体内部各个不同结构之间的连接点，提高房屋建筑整体的稳定性，延长建筑寿命。

2 建筑的构成与类别

2.1 筒体构成

筒体构成在社会公共建筑中应用的较多，这种构成的优点是其平面设计的形式比较丰富，建筑的空间结构比较多样，采用筒体结构的建筑物具有较强的抗侧力并且抵抗扭压的能力更强，其外形可以兼容圆形、正方形以及三角形，如果所设计的平面结构比较复杂，则需要采用长宽比小于2的矩形来做模板。

2.2 砌体构成

这种构成方式所采用的材料比较单一，具有施工效率高、施工程序简单以及技术门槛低等优点，其侧体构成墙面可以承受更大的重量，使得建筑物本身的立体作用更加牢固，其缺点是抗震性差，所以不适合运用于高层建筑中。

2.3 框架结构

这种结构所采用的材料包括石子、水泥砂浆以及钢筋等，具有抗压、抗弯和抗震等优点，所以这种结构在高层建筑中得到了广泛应用。随着楼层的升高，建筑的独立性越来越重要，承受重量和保护的效益必须分别进行检查。这种结构的框架构成不受墙壁的影响，其平面设计的形式十分多样化。

2.4 剪力墙的构成

这种构成的优势在于其具有很好的承载能力、空间性以及整体性。通常用来作为高层建筑的抗侧力构件，是建筑物的主要承重构件，但其结构形式十分单一，在住宅区的建设中应用较多。

3 结构加固的设计要点

3.1 增大截面

增大截面是指在钢筋混凝土受弯构件受压区添加混凝土浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯能力，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。这是我们经常采用的并且技术上已经非常成熟的结构加固方法之一。

3.2 置换混凝土

置换混凝土加固法的施工原理与增大截面法相似，是一种相对传统的结构加固方法，但是它对于结构加固所起到的作用是不可替代的。当在施工中遇到强度等级偏低的混凝土，施工单位必须对其进行置换，几乎没有其他的解决办法。采用混凝土置换还可以避免增大截面而引起房屋空间压缩的问题。但是这种施工的问题在于施工难度大，在长时间的湿作业过程中，持续发热的化工工厂就不适用，例如钢铁厂。

3.3 增设支点

增设支点加固是对房屋建筑增设额外支架从而使得结构的计算跨径减少，以此改变结构的内力分布，从而提高结构的承载力。

这些增设的支点通常用来分担房屋建筑原有的钢架、梁柱的受力并为建筑提供纵向支撑。在抗震设计中，要注意构件的配筋率，必须保证在地震发生时，建筑结构的延性，以及最小配筋率的要求。在进行结构设计时，建筑结构要尽可能地使用规则结构，设置防震缝，以此来增加建筑物的抗震能力。

3.4 剪力调整问题

我国的高层建筑结构越来越复杂，尤其是采用了不对称设计的建筑中含有大量的斜柱结构。相比于传统的垂直结构，斜柱结构倾角十分明显，这就需要建筑结构具有更大的剪力。目前的国内建筑设计人员在对建设结构进行设计工作时，通常会将垂直构件简化为柱子，将斜柱简化为斜杆。虽然在一般情况下，这种做法不会对建筑的整体稳定性造成太大影响，但是在对框架柱剪力进行调整的过程中则会影响到建筑的稳定性。由于建筑物中的斜柱主要起到横向支撑的作用，但也需要一定程度的竖直荷载作为竖向支撑，所以这一部分荷载就会对剪力的计算造成较大的影响。由此可见，设计人员在对剪力进行调整时一定要充分考虑到竖直方向荷载的影响。依照建筑区域的具体环境，合理调整建筑物的剪力，充分发挥建设结构的稳定性。

3.5 强柱弱梁的设计

在建筑结构的设计过程中，需要对梁和柱的两个方面做整体的考虑。为了提高建筑结构的安全性，在水平荷载较大或者面临强震时，建筑结构中的塑性铰一定要出现在梁上，这可以在剧烈水平震动的情况下维持建筑结构的稳定性并提高建筑的抗压性，在受力过后更容易回到初始形态。建筑结构设计人员需要对梁与柱的设计进行弹塑性方面的计算与分析。通过分析的结果来确定塑性铰是否出现在梁上。

4 结语

当前我国建筑市场的竞争越来越激烈，市场和社会都对房屋建筑有越来越高的要求，为了在建筑市场上赢得更多的生存空间、为我国高速发展的城镇化作出积极贡献，建筑行业从业人员一定要在各自的工程施工过程中着重注重建筑结构设计工作。在结构加固施工中，选择合适的加固技术，全心全意为居民的生命安全负责，保障房屋建筑的安全质量。

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Discussion on the design key points and process of building structure

Yao Haifang

(ShanxiYangquanArchitecturalDesignInstitute,Yangquan045008,China)

This paper briefly described the basic principle of building structure design, based on building structure and category, from increasing section, additional pivot, shear adjustment, strong column and weak beam four aspects, discussed the design main points of building structure reinforcement, to ensure the safety of building structures.

housing construction, structural design, frame structure, shear wall

1009-6825(2016)32-0064-02

2016-09-04

姚海芳(1974- )，女，工程师

TU318

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