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1、谈建筑结构设计在工程建设中的作用摘要：建筑工程质量问题备受关注，本文详细分析了结构设计的各个环节来 阐述建筑结构设计在整个建筑设计中的作用。关键词：结构设计；方案；作用近些年来，建筑行业发展迅速，建筑工程质量也成为被关注的焦点，衡 量工程质量的标准有两点：设计质量和施工质量。现在我们来谈谈建筑设计中的 结构设计。建筑结构设计，是建筑设计的重要组成部分，它是以建筑设计的要求为 基础，根据建筑工程的实际情况，确定建筑物的结构类型和结构体系，同时进行 结构分析和评估，然后以分析结果和相关结构设计的规范为依据，进行施工图设 计。一、方案的选择一个设计的关键在方案，一般结构设计总可以有多种方案来实现建筑
2、师 的构想，而多种方案中通常必有一种相对更对经济、合理，作为方案技术比较和 经济分析是一项必不可少的重要工作。建筑物的平面及造型一般是建筑师的工作，市场经济有时往往为投业主 所好，标新立异。结构工程师处于比较被动的地位，解决这一问题的办法，除了 建筑师需要掌握基本的结构知识，特别是抗震设防的概念外，结构工程师在方案 的前期就应该与建筑师共同商讨，通力合作，密切配合，以实现建筑师在设计上 的创新。近年来，我国新材料、新结构、新技术、新工艺迅速发展，城市人口的 增长、地价的增高，房屋往高层发展，现代化设施也随之增多，影响房屋造价的 因素也越来越多，结构工程师不仅要注意本专业的经济指标，更要顾及综合
3、经济 指标。时间也是衡量经济的重要因素，也是衡量设计优劣的因素，方案的复杂、 简单会使设计周期和施工周期延长或缩短，缩短时间会减少物价上涨的风险，减 少贷款利息。要准确的评价复杂的经济因素，得出最后的数据，即使有计算机的 帮助也是非常困难的，设计人员要建立起经济的概念，能够一般的评价和比较不 同结构方案的优缺点和经济性能，优化设计，做到受力明确，传力简捷，安全可 靠，经济合理。二、结构分析结构分析是结构设计的重要内容之一，主要是计算出结构 在各种作用下的效应。分析结果要求能够解释和评估真实结构在预设作用下的效 应。结构分析是否科学合理直接影响到结构的安全性、经济性和实用性。计算模 型的确定是结
4、构分析的核心环节，它包括合理选择计算简图和计算理论，这是结 构分析的重点和难点。无论是哪种分析模型，都不可能全精确地描述真实结构， 实际上都只是要求对实际结构在一定程度上的近似。一般情况下，建立结构分析 模型时，都会做一些假定。如：假定结构材料是均质连续的，这种假设对结构的 宏观力学性能不会引起显著的误差；只有主要结构构件参与整体性能的效应。这 个假定忽略了次要构件和非结构构件对结构性能的影响；可忽赂的刚度。即忽赂 结构中作用较小的刚度。该假定的采用需要根据构件在结构整体性能中应发挥的 作用来进行确定；相对较小的和影响较小的变形可以忽略。用于建筑结构分析 的计算理论主要有线性理论和非线性理论。
5、而其中又以线性理论最为成熟，是我 国建筑结构分析所普遍采用的一种计算理论，主要用于常用结构的承载力极限状 态和正常使用极限状态的结构分折；非线性又可以分为材料非线性和几何非线 性。材料非线性是指材料、截面或构件的本构关系，如应力一应变关系、弯短一 曲率关系或荷载一位移关系等是非线性的。几何非线性是指由于结构变形对其内 力的二阶效应使荷载效应与荷载之间呈现出非线性关系。选择结构的非线性分析 还是线性分析要看工程的具体情况而定。一般来说线性分析比较简便，在一般的 结构设计中，通常使用线性分析。但是，如果建筑结构跨度大、属于超高层，结 构变形的二阶效应就会比较大，因此，还必须运用非线性分析。建筑结构
6、分析中所采用的数学方法主要有解析法和数值法两种。解析法通常 只适用于简单的结构模型求解。如果建筑结构复杂，大多数结构很难抽象成一个 可以用连续函数表达的数学模型，而且其边界条件也没有办法用连续函数表达， 就不适宜使用这种方法了。因此，在通常情况下都需要用数值方法来求解。数值 方法又可以分为有限单元法、有限差分法、有限条法等。而目前有限单元法是应 用最为广泛的。其原理是把结构拆分为一个有限单元的组合体，以便够解析地模 拟或逼近真实结构的解域。通常情况下可以模拟几何形状复杂的结构解域，因为， 单元能够按不同的连接方式组合在一起，而单元本身又可以有不同的几何形状。 最常用的有限单元结构分析软件有PK
7、PM系列、T阳A、SAP系列、ANSYS以 及ADINA等。三、总体布置科学合理的建筑结构设计即需要有合理的结构体系还需要有 完美的结构布置。因为结构布置会影响到建筑设计方案的效果，影响到建筑的安 全和功能的使用。结构的总体布置要考虑控制结构的侧向变形、平面布置、竖向 布置、缝的设置和构造等几个方面。（一）控制结构的侧向变形建筑的结构一般 都要同时承受竖向荷载、水平荷载。水平荷载会使侧移随结构的高度增加而变大， 因此，在水平荷载的作用下，如果建筑高度超出一定的范围后，就会造成结构发 生过大侧移和相对的位移，有时甚至会严重地破坏非结构构件，所以，我们要把 控制侧向位移作为高层建筑结构设计的重点和
8、难点来解决，一般情况下，要以限 制结构的高度和高宽比为控制手段。（二）平面布置平面布置的选择主要是根据 建筑工程的实际情况来确定，如果是独立的结构单元，则采用形状较为简单，而 且要根据相对应、相协调的原理，刚度和承载力分布要呈现出比较均匀的形状。 此外，根据抗震设计的要求，高层建筑单个的结构单元长度要控制在一定的范围 内，不能太长，否则在发生地震时，结构的两端可能会出现反相位的振动，这将 会导致建筑被过早地破坏，同时威胁到人们的安全。（三）竖向布置为了避免过 大的外挑和内收，结构的竖向布置应遵循形体规则、刚度和强度沿高度均匀分布 的原则，而在同一层的楼面，要设在统一标高处以防止错层和局部夹层的
9、情况出 现。而在面对高层建筑时，还要注意解决结构刚度和强度发生变化的情况，对于 这种情况，应逐渐变化。（四）缝的设置和构造建筑结构的总体布置应该要考虑 到沉降、温度收缩和形体复杂对结构带来的不利影响。可以利用沉降缝、伸缩缝 或防震缝把结构分成若干个独立单元，以消除沉降差、温度应力和形体复杂对结 构的不利影响。但如果设缝，就会对建筑的使用要求、立面效果、防水处理带来 不便。因此，在设缝上必须要谨慎对待，尽量能从总体布置上或构造上采取其他 有效的措施来减少沉降、温度收缩和形体复杂引起的问题。四、构件设计和绘制施工图构件设计主要有截面设计和节点设计两个部 分。因为截面尺寸在方案设计阶段已初步确定，构
10、件设计阶段所做的工作是确定 钢筋的类型、放置位置和数量，因此，截面设计在混凝土结构中，也称可以称为 配筋计算。节点设计在钢结构中的使用比在截面设计中的使用更为广泛，一般来 说，节点设计也可以称为连接设计。而构件设计主要有两个部分组成：一是计算； 二是构造，两者共同组成了结构设计的主要内容，结构设计内容主要是根据计算 和构造来确定的，计算是构造的基础，构造是计算的重要补充，两者是相互补充， 相互联系的。绘制施工图是设计的最后一个阶段。施工图是工程师的语言，工程 师的设计意图主要是通过施工图纸来表达，施工图纸是施工人员进行施工的主要 依据，关系到施工的质量和效率，也关系到工程的质量和使用功能的发挥。因此， 在绘制施工图纸时，必须保证图纸的表达正确、规范、简明和美观，以便施工人 员通过图纸正确的理解设计意图，保证施工工作与设计工作相联系，保证施工的 顺利进行。
谈建筑结构设计在工程建设中的作用
