浅谈结构设计中被忽视的几点设计原则及注意事项

发表时间:2020/5/11   来源:《基层建设》2019年第33期   作者:李朝红
[导读] 摘要:在建筑领域,结构设计属于至关重要的内容,需要人们引起重视。
        广东华方工程设计有限公司  广东东莞  523000
        摘要:在建筑领域,结构设计属于至关重要的内容,需要人们引起重视。但是目前在设计结构时,却常常忽视了其中的一些关键点,需要展开系统化的分析和研究,全面加强设计工作,以延长各种建筑物的实际使用寿命。为此,本文针对这些被忽视掉的一些设计原则、重要注意事项,分析了结构设计方面的内容,仅供参考。
        关键词:工程建设;结构设计;设计原则;安全;注意事项
        在新时代的背景下,人们越来越注重建筑成本、使用性能、后期维护及整体节能性等,所以结构设计引起了人们的广泛关注。在现代结构设计中,需要尽可能地满足用户的建筑功能需求,大力提升、优化结构设计,在一定的约束条件下,设计出满足预定目标的工程结构。所以为了做好结构设计工作,除了应科学地选择结构方案外,还应积极考虑其中被忽视的部分,严格遵守设计原则,综合考量注意事项,从而尽可能地确保工程质量、降低总工程造价等。
        一、被忽视的几点结构设计原则
        1、整体性
        在结构设计环节,一般需要从整体角度来设计结构。而在目前的建筑工程中,往往对工程体型、建筑使用功能、工程体量等,均提出了很高的要求。所以,针对综合性的现代建筑,在进行结构设计时,必须重视整个建筑的整体性原则。在设计环节,应视各部分为一个整体来认真分析、研习。这样便能从整体角度,来更好地协调、优化设计各部分,以此来避免局部设计中的不足来引发整体性能问题。
        2、最优性
        结构设计往往涉猎相当复杂的内容,相应的设计范围也极为宽广。而建筑结构的不同组成部分,也会有不一样的设计要求,其中的差异性非常明显,以至增大了结构设计的实施难度。所以,在结构设计工作中,要想很好地协调、配合设计内容,则作为设计人员必须注意最优性原则,认真、深入地研习结构中不同部分的内容,最终优化设计不同部分的整体独立性乃至协调性等,以达到最优化的设计效果。
        3、刚柔适合
        在结构设计中,融合刚柔环节至关重要,因为如果结构太过刚硬,则在大破坏力的作用下,建筑结构则需要承受相当大的荷载,以至超过结构变形的极限能力,最终引发大范围的坍塌甚至全部毁坏恶果。相反,如果结构太柔,则强度势必不够大,一旦遭遇到破坏力,则一般很难以适应,而出现严重的整体性倾覆问题。所以,设计人员必须严格遵守刚柔相济、适合的原则,准确控制设计力度,以获得最佳的建筑结构。
        二、注意事项
        1、优化结构稳定性
        在设计建筑结构时,应关注侧向位移的具体限值。考虑到结构伴随高度的增大,往往会快速增大水平位移,所以要想防止结构位移过大,则需要通过一定的规范,来限制结构顶点发生的位移、不同层间的位移。首先通过改善顶点位移,一般旨在令人体在建筑内获得必要的舒适感,并且防止在地震中建筑会倒塌。所以,针对结构提出的防倒塌性要求,则需要结构设计采取一定的效应计算。其次通过层间位移的有效控制,则旨在防止非结构性的建筑构件,如填充墙、结构装饰物等,发生开裂或者损坏问题,这便需要严格遵守一定的标准规范来完成计算设计工作。此外,当建筑场地发生地震时,如果建筑物拥有的自振周期很接近于场地自身的特征周期,则会发生共振。所以在设计结构时,应科学地预估建筑场地的整体特征周期,并且适当调整结构层数,以优选结构的种类以及结构系统,从而令建筑物拥有的自振的周期明显有别于建筑场地自身的特征周期,来有效避免共振问题。


        2、结构平面优化设计
        针对建筑结构,完成平面设计时,应先实地考察建筑物的实际情况,例如,现场地质构造、本地抗震烈度、四周环境、公共设施等。其中在评估抗震的实际设防烈度时,如果建筑物现场抗震设法分为六度区烈度,则不用演算建筑物界面的具体抗震情况,但是必须达到结构要求的抗震设计规范及各项抗震需求等。在具体的平面设计环节,设计人员应认真分析构件的整体受压情况,并且通过实地考察,来控制设计足够准确。如果抗震设防的设计烈度位居七度区甚至更高的范畴,则可以利用电脑来建模并且采取运算措施。这样通过软件图层的先进功能,便可以直接冻结相关层,并在构建图层结构,如新柱层、工程梁层等时,可以获得很高速度的绘制效率,以修改、复制不一样的结构平面图,达到便捷、准确的效果。
        3、优化设计结构缝隙
        结构设计环节往往会包含各种结构缝隙方面的设置工作,如温度伸缩缝、沉降缝、防震缝等。其中的温度伸缩缝,往往波及诸多效果影响因素,通常规定利用最大间距来控制伸缩缝。如果其中的最大间距,要求有所减小、放宽时,则应根据具体的工程情况、严格的条文规定来完成。例如,在某商业中心、市医院中的部分工程结构中,虽然相应的结构长度在100m以上,但是考虑到其它措施,则并未采取温度伸缩缝方面的设置。沉降缝往往是因为同一建筑物中不同部分基础有明显沉降差而引发的。具体在其设计环节,往往采取“放”、“调”、“抗”之类的方式来完成。例如,利用刚度强基础设置、调整不同部分基础形式等措施,比方说针对部分工程,采取基岩端承桩设置方式,避免进行主楼与裙房间的缝隙设置等;又如针对部分工程结构,采取留后浇带措施等。而针对防震缝,则并未明确提出一定的规范规定,应按照实际情况来完成设计工作。
        4、结构扭转
        在整体的结构设计环节,应保持结构刚度中心、重心、几何形心尽量汇集在一点。而这里说的结构扭转则是指结构设计中三心没有合一的状况,以至于在水平荷载的作用下,结构发生扭转的情况。要想避免建筑物在水平荷载下,出现扭转问题,则在结构设计环节应合理选择结构的平面布局形式。所以,要控制楼层水平力均匀分布在平面,以降低结构扭转情况,则设计的建筑平面,必须尽量引入简单的形式,如矩形、圆、方形等。但是如果在设计城市环节,考虑到街道景观及工程场地限制等,而无法使用简单的建筑平面,不得不用到一些复杂性平面,如L形或者T形等,则需要控制凸出厚、宽比在设计的允许范围,并且尽量维持结构的对称性。
        5、结构的现代概念设计
        与一般商品不同的是,建筑特别是高层建筑,由于很多都是城市标志性地理建筑,因此一般均保持一定的个性化特征,以免过于统一的建筑形式带给人们枯燥、乏味的审美观。所以,针对结构设计在概念设计角度,必须尽可能多选择令人耳目一新的建筑样式,并且兼顾抗震、抗风之类的基础性结构设计要素。然而,在设计结构时,也应避免盲目性,而需要尽量选择规则性更强的结构设计,保持平面、立体均尽可能符合该原则的要求。
        三、结语
        综上所述,在建筑领域,结构设计工作相当系统且复杂,并且与房建工程的整体质量息息相关。为了达到房建的适用、安全、耐久要求,设计人员应高度重视结构设计事宜,真正设计好每个细节,尤其是其中常常被忽视掉的几点常见的设计原则。同时,还应密切关注相应的注意事项,以增强建筑的功能性,从根源上控制结构设计的整体质量,进而加快设计事业的可持续发展。
        参考文献:
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        [2]牛吉.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略[J].四川水泥,2018,No.261(5):70.
        [3]高小波.浅析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012,(11):315.
        [4]徐辉华.浅谈建筑结构设计中存在的问题及对策[J].建材与装饰,2018(9).00034-00035.
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