1、对建筑结构设计过程中注意的问题简述摘要：建筑结构设计是一个系统而又复杂的工作，它是一种密集的脑力和体力劳动的结合。随着不断出现的新技术、新要求，对结构设计师的专业技术及各方面的设计能力提出了更高的要求。该文对结构设计过程中的注意事项做简要分析及论述，供设计人员参考。 关键词：结构设计；设计质量；概念设计；荷载；基础设计 中图分类号：TU318 文献标识码： A 文章编号： 建筑工程质量的好坏直接影响着千家万户的生命安全；而其质量的好坏普遍说得较多的是施工质量，其实设计质量也是工程质量的一个重要要素。合理的结构设计是保证工程使用安全的基础，其重要性不言而喻。因此为确保建筑物的“安全、适用、经济和
2、合理性”四项基本原则的实现，对结构设计师的职业能力是有严格要求的。然而在现实设计工作中常常发生这样、那样的偏差，其后果无疑是为建筑物以后的使用埋下隐患。为避免或者减少设计事故的发生，确保工程质量，设计工作者应加强自身专业知识的学习，积累工作经验。 轻视概念设计、重计算 自远古人类开始穴居开始，人类在不断的发展过程中认识和完善建筑结构这个微观的事物的一些理论，然而部分设计人员在具体的空间机构、体系各平面、立体力系的把握上存在一些问题的局限性。概念是一种反映事物本质属性的思维形式，它反映客观事物一般的本质的特征，是人们在实践基础上经过刚性认识上升到理性认识而形成的。概念设计是不经数值计算，尤其在一
3、些难以做出精确理性分析或者规范中难以确定的问题，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系，结构破坏机理、震害试验现象和工程经验所得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布局和抗震细部措施的宏观控制。在进行结构设计前概念设计遵从从实际出发、全面分析的原则，对需要设计的建筑当地的既有建筑、气象、水文地质、民俗民风、及当地的资源坏境保护等等方面全面分析，对结构设计过程中结构所用材料、机构选型、各种材料荷载加以整体分析考虑。概念设计在主体结构设计中结构选型：如砖混、框架、框架剪力墙、筒体结构和大跨结构等都具有指导性意义。在处理协同受力方面需要做到各结构构件受力均匀，传力简捷、明确、应
4、当避免不明确的受力状态。结构的协同工作主要体现在：基础与结构上部的协调。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、混凝土等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。谁知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔
5、震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置） ；有的在建筑物顶部装一个“反摆” ，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达，并提高屋内物品的安全性。 现行的结构设计理论和计算理论仍然存在着一些缺陷：在一维结构计算模型只适用于结构的某一维（长度）比其他二维大得多的情况，如梁、柱、拱；二维的结构计算模型适用于结构的某一维（厚度）比其他二维小得多的情况，如双向板、深梁、壳体；三维的结构计算模型适用于结构没有一维显著大于或者小于其他一维的情况。作用效应及结构构件抗力计算模式的不精确性，包括确定作用
6、效应时采用的计算简图和分析方法的误差，截面抗力的计算公式的误差，以及关于作用、材料性能、几何参数统计分析中的误差等，消除这类误差完全可以运用概念设计来解决。 荷载问题 对于恒荷载多层结构一般采用一次性加载，因为施工对多层结构的竖向位移影响很小，固此方法只适用于地基无不均匀沉降的情况。高层框架剪力墙结构采用模拟施工加载法 ，此法考虑了从下往上一次施工和逐层找平等因素，为考虑结构地基的不均匀沉降影响，在一次性加载基础上将竖向构件（柱）的轴向刚度放大倍。采用此种方法计算出来的传给基础的力比较均匀合理。此法属于概念设计的一种体现。新老规范对于风荷载的部分内容是存在不少差异的：如阵风系数与体型系数在取值
7、上做了调整，基本风压基本值的重现值由年调整为年， 高规条规定“对于级高度的高层建筑或者特别重要的高层建筑，应采用年一遇的风压值” 。荷载组合设计是以各构件进行内力组合，获得控制载面上的最不利内力作为该构件的配筋设计依据，但是这种方法是比较保守的设计。对于承载能力极限状态结构构件应该按文献要求采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计。基本组合应该按（） 、 （）式确定，对于一般排架、框架结构按（）式确定，即 其中，为结构重要性系数，按文献采用；为永久荷载分项系数，按文献采用；，为第个和第个可变荷载分项系数，按文献采用；为永久荷载标准值的效应；为在基本组合中起控制作用的一个可变荷载标准值的效应；为
8、第个可变荷载标准值的效应；为第个可变荷载的组合系数，其值不应大于；（）为结构构件的抗力函数；为结构构件抗力分项系数；为材料性能标准值；为几何参数的标准值； 为简化设计表达式中采用的荷载组合系数；一般情况下可取 为，当只有一个可变荷载时取。 基础设计问题 “万丈高楼平地起” ，基础对整个建筑来说很重要，基础结构设计包括基础埋深、基础选型、上部传力荷载形式等等。对于基础埋深问题在满足结构受力的情况下一般倾向于浅埋基础，考虑到地下水位的变动对建筑结构的浮力及冻土对结构的冻融破坏，因此在埋深这一块需要充分因地制宜全面考虑。现在很多结构设计人员都是采用电算程序计算出各种荷载效应的标准荷载和同一地基或者桩
9、基承载力特征进行设计。风荷载及地震效应引起建筑边角竖向轴力较大，若将这种短期荷载和永久荷载等同对待，显然会导致边角竖向结构的基础过大，而未能增强中部竖向结构的基础，从而会导致地下基础结构部分的横向墙体产生裂纹。因此当风力荷载和重力荷载组合时，应适当的将承载力特征值提高到到倍，当重力荷载与地震作用组合时，可以按照文献的要求适当提高承载力特征值。桩基设计也须因地制宜，目前很多地区都有各地比较成熟的经验，在桩基设计过程中应依据当地的地区规范来设计。桩基和承台设计应该依据上部结构类型、荷载大小、桩穿越的土层、桩端持力层土类型、地下水位、施工条件和经验、当地材料供应情况等等因素综合考虑。对于甲级设计等级
10、、建筑体型复杂、桩端以下存在软弱土层的乙级设计等级、沉降有严格要求及采用摩擦桩的桩基础必须进行沉降计算。对桩基承受比较大的永久水平作用或者对水平位移有特别要求时，必须进行水平验算。对于有地下室的高层建筑必须要综合考虑上部荷载、岩土压力以及地下水等不利因素，地下室外墙必须满足水压力、土压力以及地面其他荷载的侧压力作用的影响因素。外墙的水平和竖向的配筋率不得低于，钢筋间距应小于。地下室外墙混凝土强度应该大于以上，必须考虑防水，设计成防水混凝土有利于结构自防水的实现。地下室防水问题确实值得大家重视。结构设计在一块防水等级尽量满足一定的系数，因为在很多施工过程中对于防水这一块不是很严格，因此也存在很多
11、基础结构渗水的问题。 建筑结构楼板设计应注意的问题 楼板既承受水平荷载又受到竖向活荷载及结构自重的影响，其结构受力比较复杂。在建筑楼板结构设计过程中也存在不少问题。如对主次梁刚度相差很大的楼板不能综合考虑梁板整体受力，造成配筋浪费，并影响结构的使用安全。还有就是不管什么结构前提，很多设计人员都是一味的套用弹性理论来处理，这样的后果很容易超筋。在结构计算方面，根据文献 ，混凝土板应按下列原则进行计算： （）两边支撑的板应按单向板计算。 （）四边支撑的板应按下列规定计算：当板的长边与短边之比小于或等于时，应按双向板计算。当板的长边与短边之比大于但小于时，宜按双向板计算，当按沿短边受力的单向板计算时
12、，应沿长边方向布置足够的构造钢筋。当长边与短边之比大于或等于时，可按沿板的短边方向受力的单向板计。 结束语 结构设计是一个复杂的、理论性很强的工作，需要设计人员加强自身理论知识的学习，不断在实践中完善各项理论。 参考文献 高立人，王跃结构设计的新思路概念设计 工业建筑，（）： 刘力设计概念与概念设计的区别 温州瞭望，（）： 3程懋堃结构设计杂谈 第十一届高层建筑抗震技术交流会论文集 北京：中国建筑工业出版社， 4戴国莹，李德虎建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题 建筑结构，（）： 5，建筑结构可靠度设计统一标准 6陶莉法计算结构可靠度的电算程序 水利与建筑工程学报，（）： ，建筑抗震设计规范 孙海林手把手教你建筑结构设计 北京：中国建筑工业出版社，
