建筑结构设计方法及其发展趋势探讨

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　　摘要：概念设计与结构措施作为建筑结构设计中的重要因素，对于建筑结构设计有着非常重要的作用和影响。本文将在对于建筑结构设计中的概念设计以及建筑结构设计的结构措施分析基础上，对其在建筑结构设计中的具体应用进行研究探讨。
　　 关键词：建筑;结构设计;概念设计;结构措施;重要性;作用意义;应用;分析
　　在建筑结构设计领域，概念设计以及结构措施作为建筑结构设计中的两个重要因素，能够在一定程度上对于建筑结构设计水平进行侧面反映。近年来，随着社会经济的不断发展以及科技水平的大幅提升，使得建筑行业在不断发展进步的同时，对于建筑建设设计的质量要求也越来越高，建筑结构设计作为建筑建设设计中的重要一部分，对于建筑事业的建设发展以及设计提升有着直接的作用和影响。
　　 1、结构设计的基本方法
　　 1.1结构平面图 在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下，就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6度区时（建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外），根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算，但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模，直接设计即可，但要注意受压和局部受压的问题，必要时进行人工复核。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张，建议还是输入建模较好，有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。另外，当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时是必须要输入软件建模计算的。绘制结构平面图时，如果没有建模就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了，这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分，简单快捷的方法是利用软件的图层功能，直接冻结相关的层。然后再建立新的结构图层：圈梁层、构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层，等等。这样做的目的是提高绘图效率，方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。
　　 1.2屋顶（面）结构图 当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有两种：梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整、板跨度较大、屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面;反之，则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120mm厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法。
　　 1.3大样详图 大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制，前提是建筑详图的准确无误;也可以在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量地使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。需要提醒的是建筑标高和结构标高的关系要搞清楚，该减的减，不该减的就不要减。
　　 1.4楼梯 楼梯梯板要注意挠度的控制，梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求，梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。阁楼层处的楼梯由于有分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求，并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题，必要时应设梯梁。
　　 1.5基础 基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求（通常情况下可采用C25）。基础的配筋应满足最小配筋率的要求（施工图审查中心重点审查部位）。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用，应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度（因软件计算的是墙下的平均轴力）。基础图中的构造柱，当定位不明确时应给予准确定位。
　　 2、我国建筑结构设计的发展趋势
　　 2.1 以功能为基础的设计
　　 功能设计的概念在于根据灾害荷载的不确定性（发生时间、强度、作用历时等的变化）以及抗力的不确定性特点对不同风险度水平的灾害荷载作用（地震等），将建筑物设计成满足不同的功能要求，既保障建筑物在稀有大震时的安全，同时又使建筑物在整个运行期充分发挥功能，维护和改建方便，符合经济目的。这是我国建筑抗震设计规范体现的“小震不坏，中震可修，大震不倒”原则的进一步发展。
　　 2.2系统可靠度、结构的冗余度与防止连锁破坏
　　 整体性要求结构具有必要的冗余度与延性，能适应较大的变形并具有较强的耗能能力。此外，整体性还要求加强结构各构件的相互连接，特别是加强边梁和结构的连接。整体性促进了结构冗余度的研究。冗余度表示结构具有多重传力途径，代表结构抵御破坏和抵御运行事故的能力。在新建结构中一般不宜采用单一传力途径。传统的结构安全度评价方法常常建立在单一构件分析的基础上，对于具有并行系统（冗余度）的结构，系统的抗力和单个构件抗力之间的关系变得比较复杂。因为这种系统某一部件超出承载极限以后，作用力将在其它部件之间进行重分配。系统的可靠度取决于并行系统的数目、构件材料的力学性质（本构模型）和作用力重分配的方式等。这是目前可靠度研究中的一个重要方面。
　　 2.3结构投资的合理分配
　　 传统的设计方法根据满足某一最低要求的安全度出发，安全系数的确定在很大程度上依靠经验和判断，显然不能满足工程建设日益发展的要求。一些研究者提出了运用期费用（life-cydecost）的期望值为最低的概念。运用期费用包括建造费用、维护费用、灾害事件（如强地震、强风）发生造成的破坏损失及修理费用、伤亡损失费用等。同时还要考虑不同时间费用和损失的贴现（均化为按现时价格计算）。采用一定的计算模型可以得出运行期费用的解析表达式，从而获得最优解，求出最合理的设计荷载和杭力水平。
　　 2.4结构振动控制
　　 在强震区，新建房屋或对现有建筑进行维修加固，采用各种控制技术在美、日等国已经相当普遍。房屋隔震中比较广泛应用的是叠层橡胶支承。但橡胶材料在低温时性能不好，需要加热。隔震目的在于利用支承的柔性延长房屋周期，减小地震力。通常橡胶支承延长周期依靠增大垂直应力，使橡胶变软、变细，这相应增加了不稳定性。采用摩擦支承可以使情况得到改善。可以将橡胶支承与摩擦支承联合运用，调节它们承担侧力的比例。
　　 2.5新材料与新结构
　　近10年来，新型建筑材料与结构型式得到很大发展。首先值得提出的是高性能混凝土（HPC一凡ghPer10rmaneeC石nerete）在许多国家受到日益广泛的重视并在很多类型的工程中得到应用。HPC最初指高强混凝土HSC，由于HPC采用低水灰比，具有高密实度，目前HPC的含义还包括低透水性混凝土、抗化学侵蚀混凝土以及其它特殊性能的混凝土等。加拿大高强混凝土在桥梁和房屋建筑中运用的经验表明HPC施工速度快，构件断面小，自重轻，可提供更多的利用空间，从而带来经济效果。HPC由于低水灰比，自然增加了耐久性。HPC也有利于增强钢筋的防腐蚀性，提高抗老化能力。HPC可做到对氯离子有较低的穿透力和低导电性，这就使钢筋的寿命得以延长。
　　 3.结语
　　 结构设计是个系统的、全面的工作，设计结果直接决定建筑物的寿命和正常使用。因此，结构设计工作者和科学家不断创新，研究更科学的设计方法，以便更好的為社会经济发展和群众生活服务。本文介绍了目前我国建筑结构设计所采用的基本方法，并分析了其发展趋势。
　　 参考文献：
　　 [1]林皋. 廿一世纪建筑结构设计和建造技术的发展动向[J]. 建筑结构，1999，（8）.
　　 [2]王有为. 中国的建筑结构及发展[J]. 建筑学报， 2002， （02）.
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