摘 要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑設(shè)計的重要組成部分，對建筑的結(jié)構(gòu)和施工都重要影響。作為建筑設(shè)計人員，必須要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容有清楚的認識，才能順利的完成結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，才能保證設(shè)計方案的質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計;布置

　　Abstract: The design of building structures is an important part of building design, it have an important influence on the structure of the building and construction. The basic design of building structures as architectural design must have a clear understanding, in order to successfully complete the structural design work, in order to guarantee the quality of the design.

　　Key words: construction work; structural design; layout

　　中圖分類號：TU2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　一、計算理論

　　計算理論是建模的重要組成部分，用于建筑結(jié)構(gòu)分析的計算理論主要有線性理論和非線性理論。而其中又以線性理論最為成熟，是我國建筑結(jié)構(gòu)分析所普遍采用的一種計算理論，主要用于常用結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)分折;非線性又可以分為材料非線性和幾何非線性。材料非線性是指材料、截面或構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系，如應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系、彎短—曲率關(guān)系或荷載—位移關(guān)系等是非線性的。幾何非線性是指由于結(jié)構(gòu)變形對其內(nèi)力的二階效應(yīng)使荷載效應(yīng)與荷載之間呈現(xiàn)出非線性關(guān)系。

　　選擇結(jié)構(gòu)的非線性分析還是線性分析要看工程的具體情況而定。一般來說線性分析比較簡便，在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常使用線性分析。但是，如果建筑結(jié)構(gòu)跨度大、屬于超高層，結(jié)構(gòu)變形的二階效應(yīng)就會比較大，因此，還必須運用非線性分析。

　　二、結(jié)構(gòu)的總體布置

　　科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計既需要有合理的結(jié)構(gòu)體系還需要有完美的結(jié)構(gòu)布置。因為結(jié)構(gòu)布置會影響到建筑設(shè)計方案的效果，影響到建筑的安全和功能的使用。結(jié)構(gòu)的總體布置要考慮控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形、平面布置、豎向布置、縫的設(shè)置和構(gòu)造等幾個方面。

　　(一)平面布置

　　平面布置的選擇主要是根據(jù)建筑工程的實際情況來確定，如果是獨立的結(jié)構(gòu)單元，則采用形狀較為簡單，而且要根據(jù)相對應(yīng)、相協(xié)調(diào)的原理，剛度和承載力分布要呈現(xiàn)出比較均勻的形狀。此外，根據(jù)抗震設(shè)計的要求，高層建筑單個的結(jié)構(gòu)單元長度要控制在一定的范圍內(nèi)，不能太長，否則在發(fā)生地震時，結(jié)構(gòu)的兩端可能會出現(xiàn)反相位的振動，這將會導(dǎo)致建筑被過早地破壞，同時威脅到人們的安全。

　　(二)豎向布置

　　為了避免過大的外挑和內(nèi)收，結(jié)構(gòu)的豎向布置應(yīng)遵循形體規(guī)則、剛度和強度沿高度均勻分布的原則，而在同一層的樓面，要設(shè)在統(tǒng)一標(biāo)高處以防止錯層和局部夾層的情況出現(xiàn)。而在面對高層建筑時，還要注意解決結(jié)構(gòu)剛度和強度發(fā)生變化的情況，對于這種情況，應(yīng)逐漸變化。

　　(三)控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形

　　建筑的結(jié)構(gòu)一般都要同時承受豎向荷載、水平荷載。水平荷載會使側(cè)移隨結(jié)構(gòu)的高度增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，如果建筑高度超出一定的范圍后，就會造成結(jié)構(gòu)發(fā)生過大側(cè)移和相對的位移，有時甚至?xí)乐氐仄茐姆墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件，所以，我們要把控制側(cè)向位移作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點和難點來解決，一般情況下，要以限制結(jié)構(gòu)的高度和高寬比為控制手段。

　　(四)縫的設(shè)置和構(gòu)造

　　建筑結(jié)構(gòu)的總體布置應(yīng)該要考慮到沉降、溫度收縮和形體復(fù)雜對結(jié)構(gòu)帶來的不利影響?？梢岳贸两悼p、伸縮縫或防震縫把結(jié)構(gòu)分成若干個獨立單元，以消除沉降差、溫度應(yīng)力和形體復(fù)雜對結(jié)構(gòu)的不利影響。但如果設(shè)縫，就會對建筑的使用要求、立面效果、防水處理帶來不便。因此，在設(shè)縫上必須要謹慎對待，盡量能從總體布置上或構(gòu)造上采取其他有效的措施來減少沉降、溫度收縮和形體復(fù)雜引起的問題。

　　三、抗震設(shè)計

　　(一)設(shè)計軟件進行施工圖配筋計算時，要求輸入合理的歸并系數(shù)、支座方式、鋼筋選筋庫等，如一次計算結(jié)果不滿意，要進行多次試算和調(diào)整。

　　(二)生成施工圖以前，要認真輸入出圖參數(shù)，如梁柱鋼筋最小直徑、框架頂角處配筋方式、梁挑耳形式、柱縱筋搭接方式，箍筋形式，鋼筋放大系數(shù)等，以便生成符合需要的施工圖。軟件可以根據(jù)允許裂縫寬度自動選筋，還可以考慮支座寬度對裂縫寬度的影響。

　　(三)施工圖生成以后，設(shè)計人員還應(yīng)仔細驗證各特殊或薄弱部位構(gòu)件的最小縱筋直徑、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密區(qū)長度、鋼筋搭接錨固長度、配筋方式等是否滿足規(guī)范規(guī)定的抗震措施要求。規(guī)范這一部分的要求往往是以黑體字寫出，屬于強制執(zhí)行條文，萬萬不可以掉以輕心。

　　(四)最后設(shè)計人員還應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，對計算機生成的配筋結(jié)果作合理性審核，如鋼筋排數(shù)、直徑、架構(gòu)等，如不符合工程需要或不便于施工，還要做最后的調(diào)整計算。

　　四、優(yōu)化設(shè)計

　　(一)軟件對混凝土梁計算顯示超筋信息有以下情況：

　　1、當(dāng)梁的彎矩設(shè)計值M大于梁的極限承載彎矩Mu時，提示超筋;

　　2、規(guī)范對混凝土受壓區(qū)高度限制：四級及非抗震：ξ≤ξb;二、三級：ξ≤0.35(計算時取AS’=0.3AS)一級：ξ≤0.25(計AS’=0.5AS)當(dāng)ξ不滿足以上要求時，程序提示超筋;

　　3、《抗震規(guī)范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5%，當(dāng)大于此值時，提示超筋;

　　4、混凝土梁斜截面計算要滿足最小截面的要求，如不滿足則提示超筋。

　　(二)剪力墻超筋分三種情況：

　　1、剪力墻暗柱超筋：軟件給出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的，而各規(guī)范均要求剪力墻主筋的配筋面積以邊緣構(gòu)件方式給出，沒有最大配筋率。所以程序給出的剪力墻超筋是警告信息，設(shè)計人員可以酌情考慮;

　　2、剪力墻水平筋超筋則說明該結(jié)構(gòu)抗剪不夠，應(yīng)予以調(diào)整;

　　3、剪力墻連梁超筋大多數(shù)情況下是在水平地震力作用下抗剪不夠。規(guī)范中規(guī)定允許對剪力墻連梁剛度進行折減，折減后的剪力墻連梁在地震作用下基本上都會出現(xiàn)塑性變形，即連梁開裂。設(shè)計人員在進行剪力墻連梁設(shè)計時，還應(yīng)考慮其配筋是否滿足正常狀態(tài)下極限承載力的要求。

　　(三)柱軸壓比計算

　　柱軸壓比的計算在《高規(guī)》和《抗震規(guī)范》中的規(guī)定并不完全一樣，《抗震規(guī)范》第6.3.7條規(guī)定，計算軸壓比的柱軸力設(shè)計值既包括地震組合，也包括非地震組合，而《高規(guī)》第6.4.2條規(guī)定，計算軸壓比的柱軸力設(shè)計值僅考慮地震作用組合下的柱軸力。軟件在計算柱軸壓比時，當(dāng)工程考慮地震作用，程序僅取地震作用組合下的的柱軸力設(shè)計值計算;當(dāng)該工程不考慮地震作用時，程序才取非地震作用組合下的柱軸力設(shè)計值計算。因此設(shè)計人員會發(fā)現(xiàn)，對于同一個工程，計算地震力和不計算地震力其柱軸壓比結(jié)果會不一樣。

　　(四)剪力墻軸壓比計算

　　為了控制在地震力作用下結(jié)構(gòu)的延性，新的《高規(guī)》和《抗震規(guī)范》對剪力墻均提出了軸壓比的計算要求。需要指出的是，軟件在計算斷指剪力墻軸壓比時，是按單向計算的，這與《高規(guī)》中規(guī)定的短肢剪力墻軸壓比按雙向計算有所不同，設(shè)計人員可以酌情考慮。

　　(五)構(gòu)件截面優(yōu)化設(shè)計

　　計算結(jié)構(gòu)不超筋，并不表示構(gòu)件初始設(shè)置的截面和形狀合理，設(shè)計人員還應(yīng)進行構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計，使構(gòu)件在保證受力要求的德條件下截面的大小和形狀合理，并節(jié)省材料。但需要注意的是，在進行截面優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)以保證整體結(jié)構(gòu)合理性為前提，因為構(gòu)件截面的大小直接影響到結(jié)構(gòu)的剛度，從而對整體結(jié)構(gòu)的周期、位移、地震力等一系列參數(shù)產(chǎn)生影響，不可盲目減小構(gòu)件截面尺寸，使結(jié)構(gòu)整體安全性降低。