建筑结构设计在建筑工程中的应用简述

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　　 摘要：建筑的结构造型是一个城市文化底蕴和精神面貌的体现，它对于人们的生活有着重要的影响。如何从结构设计出发，建造出美观、实用、经济的建筑作品一直就是建筑业关注的重要问题和追求方向。本文将根据结构设计的特点、结构形式应用范围等方面入手，对结构设计在建筑工程中的应用做一些分析介绍。
　　 关键词：结构设计;建筑工程;应用
　　 引言
　　随着改革开放的深入，人民生活水平和生活追求不断提高，这需要建筑行业不断开拓创新，建筑的设计建造不仅需要经济合理，还需要美观安全，这给建筑结构设计提出了更高的要求。建筑工程结构设计牵涉面很广，它对整个建筑工程的建造难度、经济预算和整体效果都有决定性的影响。所以我们在进行建筑工程结构设计时，必须首先深入了解结构设计的特点、结构形式应用范围、影响因素等，然后结合实际情况和消费需求进行相应的结构设计，避免无根据的天马行空结构设计，最后给建筑的施工和成本带来管理困难。
　　 一、建筑结构设计的特点
　　 1.1水平方向的应力方面
　　 一般情况下以建筑重力为主的竖向载荷决定着结构设计中的受力控制。在水平受力方面，因为其楼层低，载荷小等特点，使得水平应力基本不对结构设计的稳定等造成大的影响。而对于高层建筑来说，水平荷载对结构产生的倾覆力矩，是与楼层高度的两次方成正比，加之水平载荷的风载荷和地震的影响，它的数值随着这些因素的动态变动而有着较低层建筑更大的变动。所以对于高层建筑而言，水平载荷才是结构设计决定性因素
　　 1.2结构延性方面
　　 对于低层建筑而言，更加注重的是竖向的结构延伸性，因为其主要的受力是集中在重力为主的竖向应力，它的建筑风格更加固化和硬质一些。而对于高层建筑，考虑到水平荷载对结构产生的倾覆力矩以、风载荷以及地震载荷，它的结构设计需要更加柔和一些。为了应对建筑结构塑性变形后还能有较强的变形能力，这就需要使用一些特殊的延展性较强的材料和特殊的工艺方法，保证建筑结构具有较好的结构延展性。
　　 1.3侧移控制方面
　　 在侧移方面，低层建筑比较好控制，主要就是保证地基的稳定性，在结构设计上，尽量使受力在竖向平衡的分布。而对于高层建筑而言结构侧移是一个关键因素，随着建筑高度的不断增加，水平侧移力不断增加，加上高层建筑为了减少自重会采用一些新的轻质结构体系，这使得侧向位移控制难度大大增加。
　　 二、建筑结构的总体布置
　　 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。
　　 2.1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。
　　 2.2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。
　　 2.3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。
　　 2.4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、防水處理带来不便。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。
　　 三、建筑结构设计在建筑工程中的应用
　　 结构设计方面必须要考虑的因素主要有：建筑物结构类型的选择;基础形式的选择;上部结构体系及构件的确定;混凝土设计强度的确定等。建筑结构设计极大的影响着整个建筑工程的整体效果，它应用于建筑工程的方方面面，比如施工进行、造价控制、安全美观度。下面我们就从这三方面进行分析介绍：
　　 3.1施工方面的应用
　　 建筑结构设计对于施工的进行有着重要影响，什么样的结构设计决定了什么样的施工方案。施工方面分为基础结构施工和上部结构施工，地基基础的结构设计首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。对于上部结构，我们要考虑建筑的稳定性和造价的平衡，我们首先要保证建筑的稳定性，在此基础之上严格控制造价。
　　 3.2在造价控制上的应用
　　 结构设计在造价控制方面的目的就是在保证结构安全的前提下，通过设计人员自身的判断力和创造力对结构方案进行优化，以控制工程造价，满足投资方的经济要求。在结构设计中影响建筑工程在造价的因素有：一.建造结构形式的选择。它对整个工程的建设影响极大，因为不同的结构会有不同的施工方案，相应的安全美观度也不一样，造价更是大不一样。如高层建筑水平应力其主要的控制作用，所以我们在选择结构形式的时候，水平应力就应该是主要的考虑因素，还应根据实际需要选择相应的结构，如筒体结构。二.建筑材料的选择。在建筑材料的选择上，低层建筑而言我们一般选择钢筋混泥土结构，但是对于高层建筑而言，我们要考虑减轻它的自重和地震等的影响，所以一般会选择高强度混凝土可以减小结构截面和减轻结构自重，填充墙材料宜采用轻质墙体。三.高宽比是建筑物的总高度和倾覆方向支承体系的总宽度之比。高宽比对高层建筑物的造价影响相当大，有时甚至比建筑物的绝对高度影响更大。四.新技术的使用。近年来，随着信息化的发展，很多新技术也不断被建筑行业应用，但是由于新技术带来的成本提高，使得在应用中我们必须要掌握好工程造价和新技术之间的使用平衡。
　　 3.3在安全美观方面
　　 建筑的结构和外观造型体现着该地区的建筑水平和文化发展。所以建筑结构设计在安全美观这方面，也有着积极的影响。如澳大利亚的悉尼歌剧院，图中贝壳形尖屋顶，是由2194块每块重15.3吨的弯曲形混凝土预制件，用钢缆拉紧拼成的，外表覆盖着105万块白色或奶油色的瓷砖。外形美观且有文化特点，它是悉尼艺术文化的殿堂，更是悉尼的灵魂，是公认的20世纪世界十大奇迹之一，是悉尼最容易被认出的建筑，这一切都归功于伟大的建筑结构设计。
　　对于目前我国的建筑结构设计应用中还应该注意一些问题：如尽量采用节约型的结构设计，以适应我国节约型社会的发展趋势;提倡使用概念性的设计方法;对于结构设计采用一些量化的指标进行评定等。
　　 结语
　　 通过建筑结构设计优化，不仅可以有效降低预算成本和工程造价，还可以满足建筑的功能要求。在此过程中，需要强调的是经济收益、建筑质量应当兼顾，在建筑结构设计优化过程中，既要实现经济效益的最大化，又要强化结构设计的技术性。
　　 参考文献
　　 [1] 李能能，董斌.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].建筑设计管理，2013，12：73-75.
　　 [2] 周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2014，01：117.
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