建筑结构设计探讨

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1建筑结构设计原则及特点

在目前的建筑设计，尤其是高层建筑设计中，建筑的水平荷载往往在许多影响因素中占据关键位置。楼房自身重量和建筑所受荷载在轴向受力构件中所引起的轴力和弯矩的数值，与建筑高度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的扭转力矩，以及在轴向构件中引起的压力，是与建筑高度的平方成正比。对高度已经确定的建筑来说，结构轴向荷载的大小一般很难发生变化，而水平方向上风力荷载和地震作用的力的大小往往会随高层建筑结构的动力特性不同而变化。由此可见，水平荷载对建筑物的影响必然成为首要考虑的问题。同时，建筑的轴向变形也是一个需要注意的问题。在高层建筑中，轴向力往往很大，能够给建筑轴向支撑引起较大的轴向变形，从而对建筑内部连续梁弯矩产生影响，造成跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩值减小。在考虑轴向变形时，不能简单的按一次加载考虑，否则会出现一些不合理的计算结果，还会对预制构件的下料长度产生影响，还能对构件侧移产生作用，在考虑构件竖向变形时，会得出质量安全出现问题的结果。在建筑结构设计中，侧移也是一个重要的控制指标。

2建筑结构设计影响因素

2.1结构选型

建筑物的结构选型，要求建筑物具有足够的承载力，可承担自身重力及辅助建筑重力。而且要具有足够抵抗水平荷载的强度，使建筑在水平力作用下所产生的侧向位移限制在安全的距离内。基于上述原则，建筑结构设计时应注意结构的功能适应性、受力合理性、抗灾减灾能力、经济性、施工方便等因素。建筑的功能适应性包括使用空间、使用功能等要求，在建筑选型时应首要考虑。选取不同的结构型式，建筑物所能获得的使用空间大小和高度均不同。各种建筑结构体系有截然不同的受力特征，在抗风抗震等各方面各不相同，结构选型时应认真考虑建筑结构受力合理性。

2.2轴向变形

在低层建筑结构分析中，通常只考虑建筑所受弯矩，因为轴力对建筑安全影响很小。但对于高层建筑结构，情况却截然相反。由于高层建筑高度大，因此轴力值很大，再加上因高度增长而带来的轴向变形高度增长，轴向变形会使高层建筑结构的内力大小与分布改变。当建筑很高时，轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使其负弯矩值减小，还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。另外，轴向变形对构件剪力和侧移也会产生一定影响。在考虑轴向变形影响时，要考虑施工过程中，竖向荷载是分层施加的，不能简单地按一次加载考虑，否则就会出现一些不合理的计算结果。

2.3结构延性

结构延性是建筑设计需要的考虑的因素之一。我国是地震多发国家之一，提高房屋抗震性能，保证人民群众财产安全是建筑设计最重要的课题。高层建筑相对低层建筑而言，在遇到地震时，震动作用下的建筑结构变形会更大。增大建筑结构延性，可做好防震设计，避免建筑倒塌，可使建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，给人员撤离留下充足时间。建筑中的延性是指指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能。对当代建筑中常用的混凝土受弯构件来说，随着荷载增加，受拉区混凝土首先出现裂缝，表现出非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压区长度减小，受压区混凝土压碎，构件最终破坏。延性结构有很大变形能力，又有较大的强度，发生地震时，延性结构可以吸收较多能量，从而极大地减小了结构倒塌率，保证建筑安全。

2.4水平荷载与侧移

水平荷载的决定因素是不容忽视的，在现代建筑的结构设计过程中，虽然重力等轴向荷载起决定作用，但在高层建筑中起控制作用的其实是水平荷载。原理等同于杠杆作用，随楼层高度增加，水平荷载引起的弯矩增加迅速。因此，在建筑结构设计中，水平荷载必须进行周密分析与计算。同样，因为结构侧移的大小直接关系到建筑是否可以使用，所以结构侧移在高层建筑结构设计中位置相当重要。随着建筑高度的增加，同等大小的水平荷载会使结构的侧向变形倍增。高层建筑设计时，不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗侧移能力，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一距离之内，保证良好的居住和工作条件。过大的侧向变形会造成极大的安全隐患与财产损失，所以要将侧移控制在安全的范围内。

3结语

生命财产安全高于一切，在建筑结构设计工作中，必须综合考虑各种影响因素与条件，采取合理的措施来减少建筑结构设计中常常出现的问题，保证施工的准确性，提高建筑安全。

作者：李迪单位：黑龙江佳木斯市建筑设计研究院