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第一篇：房屋建筑結構設計中的問題與對策

1我國房屋建筑結構設計情況

經濟與科學技術的發(fā)展，在提高公眾基本生活水平的同時，也極大地開闊了人們的視野。社會公眾對建筑的要求越來越高，建筑對于公眾來說已經不單單是遮風避雨的場所，更是生活品質及安全的象征。順應這一社會需求，現代建筑逐步演化形成了環(huán)保型建筑、節(jié)能型建筑、全生態(tài)型建筑等等，而適用、可靠、經濟、節(jié)能環(huán)保也正是未來建筑發(fā)展的主要趨勢和方向。

1．1我國房屋建筑行業(yè)現狀

首先，我國房屋建筑行業(yè)發(fā)展速度過快。我國經濟自大步伐發(fā)展以來，城市一體化進程急劇加快，城市人口猛增，尤其是在一、二線城市，社會對住房的需求直線上升。這就在一定會程度上促生了大量房地產開發(fā)商的崛起和出線，加之國家對房地產行業(yè)的支持和鼓勵，導致我國的房屋建筑發(fā)展過快。房屋建筑行業(yè)已呈現出泡沫經濟狀態(tài)，空置房數量大大增加;其次，房屋內部設計問題逐漸增多?，F代建筑企業(yè)開發(fā)建設住房基本上都是以企業(yè)盈利為目的，很多建筑開發(fā)商為了增大建筑可用面積，而一味地壓縮住房安全面積及設施占地面積，這就使得建筑設計本身存在了安全隱患問題。而且，許多建筑內部設計也不盡合理，例如露天陽臺過小，衛(wèi)生間過大的現象時有曝光。再次，建筑質量問題堪憂。近年來我國的建筑企業(yè)數量直線上升，各建筑企業(yè)的資質與能力良莠不齊。在經濟利益的驅動下，這些建筑企業(yè)一擁而上都像在市場上分一杯羹，但是也正是在經濟利益的驅動下，這些建筑企業(yè)并沒有將建筑質量置于建設首位。

1．2我國房屋建筑結構設計發(fā)展趨勢

目前，我國的大大小小建筑企業(yè)非常多，建筑市場競爭壓力也相對較大。在這樣的市場大環(huán)境下，我國的房屋建筑數量仍將呈緩慢上升態(tài)勢，且各建筑企業(yè)將從自身管理、技術、設計、施工、售后等各方面出發(fā)不斷進行完善，以期在日益激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟。依照目前我國建筑行業(yè)的建設理念來看，我國未來的建筑設計將逐步趨向于環(huán)保節(jié)能，也就是說環(huán)境友好型建筑將逐漸在建筑市場上得以普及。

2我國房屋建筑結構設計中的常見問題

2．1對房屋建筑設計重視及履行度不足

房屋建筑設計是房屋建筑施工的根本導向和指南針，房屋建筑設計質量的高低直接決定了房屋建筑質量的優(yōu)劣。但是就我國目前建筑行業(yè)的發(fā)展情現狀來看，大部分建筑企業(yè)都沒有對房屋建筑設計予以充分重視，反而傾向于“經驗型”施工，即利用之前建筑建設的經驗通過人為策劃隨即開工。這樣不僅不能保證建筑設計風格，而且建筑在施工過程中出現質量及安全問題的風險也較大。此外，還有些建筑企業(yè)雖然有房屋建筑設計圖，但是設計圖對這些企業(yè)來說僅僅只是“一紙空文”，設計圖紙是用來應付相關政府單位檢查的“法寶”，而施工經驗才是這些建筑企業(yè)真正依照的建筑“圖紙”。

2．2圖紙結構布局不合理

單單有房屋建筑設計圖還遠遠不能構成規(guī)范建筑的基本需求，房屋建筑圖紙并不是隨意的測繪和描畫，房屋建筑圖紙應當體現一種和諧的建筑理念，并擁有完善合理的建筑外部、內部設計及搭配。但是目前很多建筑企業(yè)的建筑圖紙設計不盡科學，有些一味追求建筑的外部美觀而忽視了建筑內部協調，有些則是盲目地擴大建筑實際可用面積而隨意減少建筑承重墻等必要內設。只有房屋建筑設計圖紙盡可能的規(guī)范合理，成型后的建筑才可能規(guī)范，其外部及內部構造、最大承載力、受力結構等才能夠合乎標準。

2．3結構縫設置不合理

結構縫無論是在房屋建筑設計環(huán)節(jié)還是在房屋建筑施工環(huán)節(jié)都是一大技術難題，不同的地區(qū)有著不同的自然環(huán)境和氣候條件，氣候的冷熱和自然環(huán)境的急速變換都會對建筑造成一定程度上的影響。所以，房屋在設計和施工中都應當充分考慮到房屋結構縫的問題，但是就現階段我國建筑現狀來看，大部分建筑企業(yè)并沒有將結構縫納入建筑考慮范圍，有許多建筑企業(yè)都是在建筑施工結束后利用灌澆的辦法對結構縫進行處理，，但是灌澆法一來影響建筑美觀，二來壽命較短，影響房屋整體使用年限，三來也不會修復，會給今后的房屋建筑維護帶來很多不必要的麻煩。

3提高房屋建筑結構件設計的措施

3．1房屋建筑施工前進行嚴密的房屋結構設計

房屋建筑設計是房屋建筑施工之根本，所以各建筑企業(yè)首先應當對房屋建筑設計予以高度的重視，并成立專門的具有較高專業(yè)水準的房屋建筑設計隊伍提前進行周密的建筑圖紙設計。一來要對建筑當地的自然環(huán)境及氣候條件做以充分調查和了解，二來要關注當地的地形及地貌，對當地的地質災害做以了解，對經常發(fā)生的地質災害要嚴加防范并在建筑圖紙設計中加以體現。建筑企業(yè)一定要保證房屋建筑圖紙設計隊伍嚴密性、精確性和合理性，以房屋建筑圖紙為房屋建設的根本指南，確保房屋建設施工有條不紊的開展。房屋建筑設計圖紙能夠為后續(xù)的房屋建筑施工提供極大的便利，對于建筑企業(yè)來說，完成一份高質量無失誤的房屋建筑設計圖紙就相當于建筑施工已經成功了一半，房屋建筑設計圖紙對建筑施工的指導及保障作用不容小覷。

3．2房屋建筑施工過程中嚴格履行房屋建筑設計圖紙

建筑企業(yè)要擯棄“經驗型”建設傳統理念，并確保房屋建筑施工的每一個步驟每一個環(huán)節(jié)都嚴格按照房屋建筑設計圖紙進行，從根本上杜絕房屋建筑施工出現偏差的可能性。如果建筑施工方在建筑施工過程中無視建筑圖紙的存在，一味地按照自己的經驗型理念進行施工建設，那么后果是不堪設想的。房屋建筑設計圖紙不僅是對建筑各方面數據的明確規(guī)定和標識，同時也體現了我國建筑行業(yè)中對各建筑指標的技術要求及界定，所以，不參照房屋建筑設計圖紙進行施工不僅有可能會出現所建設建筑與預期不符的可能，還可能引發(fā)建筑施工安全問題。因此，我國的建筑企業(yè)一定要徹底杜絕不按照房屋建筑設計圖紙施工的行為，一方面要以房屋建筑設計圖紙為施工指南和依據，另一方面也要在施工過程中進一步加強對房屋建筑施工圖紙的監(jiān)督和更正，確保建筑圖紙呈現出最佳效果。

3．3重視結構縫設計問題

結構縫是建筑領域的一大技術難題，但是建筑企業(yè)不能因為害怕麻煩就在建筑的設計和施工環(huán)節(jié)忽視結構縫問題。結構縫問題是一個不容忽視的問題，若是結構縫問題沒有得以恰當處理，那么就有可能導致房屋整體的偏移，甚至坍塌，所以，建筑企業(yè)一定要重視結構縫問題。在房屋建設設計階段，房屋建筑設計人員應當親自深入建筑施工地，對當地的自然環(huán)境、地形地貌、氣候條件做出科學合理的評估，特別是要對當地一年四季的溫度、水溫、太陽輻射等條件做出具體的調查和了解。在了解這些基本情況以后，設計人員應當進行合議，必要時還應邀請地質或建筑專家進行共同商議，對不同建筑地域的建筑條件進行認真縝密的探討和分析，并最終確定適合該特定建筑項目的結構縫處理方法，確保房屋質量及使用安全。

4結語

建筑是社會必不可少的重要組成部分，我國建筑領域依舊在向前蓬勃發(fā)展，新興建筑還在不斷涌現。為了加強房屋質量和安全，最大程度上避免房屋建筑隱患及問題，建筑企業(yè)就應該從房屋建筑設計階段入手，在房屋建筑設計過程中嚴抓技術、緊扣標準，在設計的同時不斷革新不斷改進，力求精益求精，確保后續(xù)房屋建筑施工的完整無誤。

作者:涂強 單位:江西茂華建設工程有限公司

第二篇：建筑結構加固施工技術的應用

1建筑結構加固施工的設計

只有正確的建筑結構加固施工設計才能在施工過程中合理、有效地對建筑結構進行加固，對于建筑結構的加固問題要由具有相應資質的機構進行評估，這樣可以避免因為對建筑物的穩(wěn)定性、安全性沒有準確認識，而造成施工結構加固的質量問題。另外，結構加固施工的設計可以對加固工程的施工進行有效控制，在施工過程中，依據設計好的圖紙、施工前的施工組織設計及各項施工方案進行科學有序的施工，既保證了施工進度，同時也節(jié)約了建筑結構加固的施工成本。在針對建筑結構加固設計中，需要考慮兩個方面:第一，在經濟上的可行性。由于建筑物長年累月經受自然環(huán)境侵蝕，而一般結構加固都是在建筑物使用了相當多的年限之后才會出現結構穩(wěn)定方面的問題，所以需要對加固建筑物是否符合經濟效益進行深入研究，如果經濟成本不符合經濟效益的話，就要重新規(guī)劃；第二，在結構加固設計前對建筑物進行全面了解。應與原承建單位進行協調，盡量減少對建筑物的破壞，對原承重部分進行最大限度的保留，這樣可以避免對建筑物進行二次破壞。如果原承建單位不能提供出準確的原始記錄，就需要設計單位對原有的設計圖紙和現場情況綜合考慮，然后給出合理的施工意見。

2常見的結構類型

2.1鋼筋混凝土結構

結構方面主要是以梁板柱為支撐和承重結構，這種結構整體性好、抗震能力強，由于主體使用的材料為鋼筋和混凝土，所以主體結構材料抗腐蝕能力很強，一般用于大型公共建筑、高層住宅和寫字樓等民用建筑，一些中小型的工業(yè)建筑也會使用鋼筋混凝土結構。在一些地基穩(wěn)定性較差、風力較強的地方對于高層建筑一般都會有剪力墻的設計，剪力墻的作用對建筑物的橫向受力有很大的平衡作用。

2.2鋼結構

鋼結構在大型工業(yè)廠房中被廣泛使用，其主體材料是由各種鋼材制作的預制件，一般是廠家以預制件的形式出廠，運輸到場地后進行現場組裝。鋼結構的特點是自重較輕，就其自身特性，在很多大跨度、高空間的建筑中，鋼結構的使用非常受歡迎。

2.3磚混結構

磚混結構主要應用于多層住宅中，磚混結構的特點是造價較低，但在高層建筑中如果使用磚混結構容易出現因下層砂漿沒有完全硬化而造成偏移，所以，如果在中高層建筑中使用磚混結構的話，必須要在下一層完全硬化之后才能進行上層的施工，有時受到天氣影響會對施工進度造成一定影響。

2.4磚結構

磚結構的特點是技術含量低，豎向受力以磚墻為主，橫向受力以木結構為主，其造價低廉，結構簡單，但穩(wěn)定性相對較差。磚結構主要應用于農村的屋舍，使用年限受到木結構的腐蝕影響。

3建筑結構加固施工技術的應用分析

第一種，增加截面加固法。這種技術已經相對成熟，具有施工工藝簡單的特點，應用非常廣泛，并且這一技術適用于多種情況。但此技術需要的作業(yè)時間較長，容易對建筑物的使用造成一定影響，只可對一般性的混凝土構件進行加固。第二種，外包鋼加固法。此方法是在盡可能減少增加截面的情況下對建筑物承重結構的截面積進行加固，可以在盡量減少占用體積的情況下大幅增加承載力。主要有干式外包和濕式外包兩種技術，對于一般的建筑都可以采用濕式外包型鋼技術，可以有效提高建筑物的承載力，而且其工序少、工期短，一般都是在梁和柱的位置進行加固。第三種，粘貼鋼板法。此施工方法在施工中不需要濕作業(yè)，而且具有工期短、加固時占用空間小、對原建筑造成的損害小等特點，但這種方法的缺陷也非常明顯，由于這種方法需要膠粘的工序，所以膠粘的好壞決定了施工的質量和承載能力，但是在施工過程中很難保證膠粘的質量，因此一般都是對靜力狀態(tài)下的建筑結構進行加固。第四種，碳纖維加固法。將碳纖維布或碳纖維粘板粘貼在建筑結構的表面來增加建筑物的承載力，這一技術具有質量輕、工序少、施工簡單、耐腐蝕性強等特點，但此材料的耐高溫性較差，容易發(fā)生火災，所以適用于60℃以下的環(huán)境中，如果超過60℃或者有防火需求時，則需要相應的技術措施進行處理。第五種，其他加固技術。植筋技術是針對原有混凝土結構中已有建筑物進行改造所使用的方法，在一些特定的情況下也有加固的作用；裂縫修補技術主要是對墻面的裂縫問題進行修復，這種技術應根據產生裂縫的原因有區(qū)別地進行處理。

4建筑結構加固施工技術需要注意的若干問題

應對即將施工的工序、技術方法以及可能出現的問題做出相應的方案及安全預案，并且認真編制相應的施工計劃，將工期、工序、成本等各個方面都進行詳細的計劃，在施工過程中嚴格按照相應的施工方案執(zhí)行，如果有意外情況出現須有組織地按照提前編訂的相關預案執(zhí)行，不可擅自做主。另外，在結構加固的過程中，應該盡量避免對原有建筑物的二次破壞，利用原本的結構進行合理、有效的加固，在科學合理的基礎上，盡量以最小的成本、最小的改動來達到最佳的效果。在加固的施工過程中，對各種材料的使用一定要應用在最合理的地方，不可以張冠李戴。

5結語

建筑結構加固施工是一項綜合且復雜的工程，在施工的過程中安全管理方面非常重要。而且在設計及施工過程中，一定要根據各種現場情況進行分析，在使用材料方面也要根據當地情況有針對性的選擇。施工過程中，各種施工方案能否嚴格執(zhí)行是工程質量優(yōu)劣的關鍵，只有各種因素都嚴格按標準執(zhí)行的情況下才能確保工程的施工質量。

作者:莊凱 單位:黑龍江省冶金設計規(guī)劃院

第三篇：建筑結構設計安全性分析

對于高層建筑來說，結構的安全，施工安全等都是十分重要的。當前我國建筑行業(yè)普遍工期較短，而且單位面積建筑物的數量超過西方發(fā)達國家。如果其結構設計存在任何問題，就給建筑物帶來潛在安全隱患，因此在對建筑物尤其是高層建筑進行結構設計的時候，就要將建筑安全放在首位。

1當前建筑結構設計當中的不安全因素

首先結構設計不安全，對于一棟建筑物來說，其結構是否合理，這是影響該建筑物是否安全的重點，通常不合理的設計有以下幾種情況，一種是在設計的過程當中對于建筑物水平方向所能承擔的載荷沒有進行計算，繼而在水平方向上設置相應的承載機構，這是導致建筑物在水平方向上出現傾斜的一個重要原因，對于建筑物的通風、防火等問題，沒有進行合理的計算，從而導致該部分設計不符合實際情況，一旦發(fā)生類似問題，極有可能發(fā)生失去控制，同時樓內的工作人員也很難從該建筑物安全逃離。其次，在建筑物抗震方面未達到要求，由于我國一部分地區(qū)位于地震多發(fā)帶上，因此在進行建筑尤其是高層建筑的時候，要充分考慮的就是建筑物的抗震性，這對于維護人民群眾的生命財產有著十分重要的意義。以汶川地震為例，由于建筑物抗震性差，而導致大量的人員傷亡。由此可見，我們必須提高建筑物的抗震性，但是當前由于地震并不常發(fā)生，因而使得一部分建筑設計人員，在進行設計的過程中，常常忽視了建筑物的抗震性，他們片面的以為通過建筑物自身的重載，就可以達到抗震性，但是這種方式往往在5～6級地震時，就導致該建筑物產生劇烈震動，從而極可能發(fā)生安全事故。第三，對于建筑物的材料選擇不夠嚴格，由于建筑物的選材是極為重要的，但是由于當前社會具有一定的投機性，建筑設計師完成設計之后，采購部門選擇的材料往往達不到建筑設計的要求，比如水泥低于一個牌號，本來要使用直徑為10mm的鋼筋，而實際只有9mm等等情況，由此就造成建筑物的安全隱患，還有就使得建筑結構設計當中，建筑設計師對于鋼筋的使用數量都進行詳細計算，然而在實際施工的過程中，偷工減料，減少了鋼筋的使用量。由于鋼筋是建筑物極為重要的結構，當減少鋼筋使用量之后，該建筑物的抗震能力、抗剪強度都受到極大的影響，因而就達不到設計要求，從而留下巨大的安全隱患。還有一種情況就是擅自更改鋼筋規(guī)格、降低鋼筋的使用量，此種方式雖然能夠節(jié)省出大量的資金，但是這種情況會導致建筑物的抗震性以及結構強度等均達不到設計要求，留有巨大的安全隱患。

2導致建筑結構設計不安全的主要原因

首先就是建筑設計師的綜合素質，由于我國建筑行業(yè)發(fā)展十分迅速，房地產行業(yè)的發(fā)展日新月異，然而高等院校培養(yǎng)相關人才的速度遠遠跟不上建筑行業(yè)的發(fā)展速度，因此通過拔苗助長的形式，出現了大量的建筑設計單位，由于該部分人并未經歷正常設計師所經歷的工作路線，因此其專業(yè)水平大大折扣，這就為建筑物的結構安全留下巨大的隱患。其次，建筑設計單位設計重點出現偏差。當前建筑設計單位，在進行設計的時候，為了滿足業(yè)主方的需求，其首先考慮建筑物的外觀，將理應進行的安全結構部分，認為進行修改，使得該部分產生不安全的因素。由此發(fā)生的建筑物倒塌事故不在少數。第三，建筑設計人員缺乏足夠的安全意識，很多建筑設計公司的工作人員對于建筑設計的安全問題不夠重視，其往往不考慮建筑設計的安全問題，而是只要求施工單位按照設計圖紙建設建筑物即可，換句換說他們首要考慮的因素就是建筑物的外觀、實用性等，由此設計出來的建筑物存在不安全因素也是不可避免的。第四，過于追求利益。由于建筑公司和設計公司都在追求利益最大化，因此就在設計、施工當中充分考慮成本和利潤的問題，這也是導致建筑物出現安全問題的重要因素。

3如何提高建筑物的安全性

首先對于建筑設計單位、施工單位以及業(yè)主方，進行安全方面的宣傳和教育工作，使其意識到建筑物安全的重要性，意識到不重視安全可能導致的后果以及需要承擔的相關責任。監(jiān)管部門應該根據當前實際狀況，定期對建筑設計單位、施工單位以及業(yè)主方定期進行宣傳教育、安全考核等，對于違法國家建筑法的有關行為嚴厲懲罰。其次，提升建筑設計人員的綜合素質，加強高等院校建筑設計人員的安全教育，對于一棟建筑物來說，其設計人員的專業(yè)水平能夠直接影響該建筑物的安全性，因此建筑設計公司就要對結構設計人員進行專業(yè)培訓，同時通過各種競賽、交流等活動，來提高建筑設計人員設計方案的安全性。

4結語

從上述情況來看，當前我國建筑物的安全存在巨大的隱患，應該建立相應的機構對于相應的建筑物，定期進行檢測，同時不斷提高建筑設計公司、設計人員的專業(yè)素質，同時也要提高業(yè)主的安全意識，在追求外觀、經濟性的同時，要重視建筑物的安全性，通過安全教育、培訓等方式來創(chuàng)造一個良好的安全氛圍。

作者:肖航 曹丹 單位:成都紡織高等專科學校建筑工程學院

第四篇：建筑結構抗震設計課程教學

1無法準確預測的地震作用

結構抗震如同要打一場戰(zhàn)爭一樣，要想取得戰(zhàn)爭的勝利，需要知己知彼，才能百戰(zhàn)不殆。結構抗震這場戰(zhàn)爭的敵人就是地震作用。然而，我們對地震作用的了解遠不及軍事戰(zhàn)爭中對敵人的認知程度。人們對地震作用的認識經歷了漫長的歲月，直到現在我們也沒有能力真正準確地計算出結構的地震作用。在地震工程學科建立之前，人們通常會把地震看成是一種超自然的力量，也就是說地震作用是不可知的，只能靜靜等待地震的到來，任憑地震的摧殘。地震作用本身具有強烈的隨機性，不僅與地震本身有關也與結構的自振特性密切相關。與其他作用相比，地震作用是一種間接作用，看不見摸不著，是一種慣性力。可見地震作用本質上是以運動形式存在，故稱為地震動。地震動的幅值、頻譜和持時是地震動最主要的特性。20世紀初期，大森房吉、佐野利器等日本學者提出了“震度法”，建立了靜力理論，從此拉開了現代地震工程研究的序幕。至今百余年來，研究者們一直在苦于探索如何才能既簡便又準確地反映真實的地震作用。靜力理論形式簡單，其核心思想是假定結構是與地面嵌固的剛體，結構的水平地震作用取結構重力與地震系數的乘積，地震系數建議取0．1。在靜力理論中，剛體假定忽略了結構本身是變形體的本質，也沒有考慮結構自振特性對地震作用的影響，地震系數的取值也很難準確反映不同地震大小的影響。盡管靜力理論如此粗糙，但該理論抓住了地震動的幅值特性，這也是人們對地震作用認識過程中質的飛躍。20世紀30年代，美國受到日本地震工程研究的影響，也開展了強地震動的觀測，并成功獲得了ElCentro地震記錄。20世紀40年代，美國學者Biot和Housner等人基于實測的地震記錄提出了反應譜方法。反應譜理論在保持靜力理論基本形式的基礎上考慮了結構的自振特性，反映了地震動的頻譜特性，使抗震理論又向前邁了一大步，目前我國抗震規(guī)范的地震作用計算所采用的振型分解反應譜法和底部剪力法就是依據反應譜理論。然而，反應譜理論只說出地震動的一半問題，沒有考慮地震動持時對結構破壞的影響。20世紀50年代，美國學者Housner提出了時程分析方法，能夠同時反映振動幅值、頻譜、持時三要素，從此結構抗震進入了動力理論階段。隨后美國學者Clough，Newmark和日本學者武藤清等人分別在結構有限元、數值積分算法和結構彈塑性理論等方面做出了巨大貢獻，使得抗震分析理論從彈性時程分析發(fā)展到彈塑性時程分析階段，并在實際工程應用中取得了顯著成績。然而，時程分析的結果又很大程度上取決于地震動記錄輸入的選擇和結構模型的精確程度。由以上分析可見，對地震作用認識經歷了一個由簡到繁、由淺及深的過程，目前的理論成果來之不易，但仍需進一步理論探索。這并不是地震作用認知的終點，我們依然還在路上。

2不能被徹底認知的結構材料

俗話說“巧婦難做無米之炊”，土木工程結構同樣需要建筑工程材料。傳統的材料有土、木、鋼材、石材、砌塊、混凝土等。在綠色建筑節(jié)能減排的號召下，建筑材料科學有了突飛猛進的發(fā)展，建筑工程有了更多的新型輕質、高強、高性能材料的選擇，也為實現特殊形式、特殊功能的建筑結構提供了物質保障。鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土組成的復合材料，共同工作是要有可靠的粘結性的前提?；炷帘旧砭途哂蟹浅４蟮碾x散性，通常也是帶裂縫工作的。在地震作用下，鋼筋混凝土材料經歷彈性變形階段、開裂階段、彈塑性變形階段到逐漸喪失承載能力階段。在每一個階段中，材料的性能都會發(fā)生本質的變化，從理論上如何準確地描述這些行為也是非常具有挑戰(zhàn)性的。受到生活習俗和當地經濟的影響，目前我國農村大部分地區(qū)采用的都是以砌體材料為主的房屋結構。然而，這一類房屋結構在地震中的破壞率和倒塌率卻是很高的。從材料的角度來講，砌體結構是由砌塊和砂漿砌筑而成，然而這兩種材料本身性能差別很大，又很大程度上受到施工質量的影響。因此，從理論上要說清楚材料在結構中的受力行為及確定破壞準則更是一件非常困難的事情。我們一般是在試驗研究的基礎上，做出一些假定，利用經典的力學來描述材料的性能，然而現實中的材料與經典力學中的材料有本質的差別。同時，材料在靜載下的性能與在地震作用下的性能也存在明顯差異。目前材料及構件層次的恢復力模型種類繁多，仍沒有被廣泛認同的模型和模型參數確定方法。土木工程的發(fā)展呼喚著新型材料的出現，材料科學的發(fā)展又會促進土木工程學科的進一步發(fā)展，二者相輔相成，相互影響。提高對建筑材料的認知程度會大大增強結構抗震設計的可信度。

3不能被精確分析的結構

建筑行業(yè)“節(jié)能減地”是城市發(fā)展的基本戰(zhàn)略，隨著經濟和建筑技術的飛速發(fā)展，世界各地涌現出一系列設計理念超前、科技含量高、使用要求高、施工難度大的重大工程。結構越來越呈現出“高”“大”“怪”等新特點，建筑作為凝固的音樂記錄了時代藝術的魅力和科技發(fā)展的進步，同時結構本身的復雜性也為抗震設計提出了新的更大挑戰(zhàn)。隨著建筑層數和高度的增加，地震作用對高層結構的安全性的控制則會更加顯著。為了適應不斷攀升的建筑高度，就必須提高結構的抗側移剛度，以控制結構在水平作用下的側移。結構體系也由傳統的框架結構(20層)、剪力墻結構(35層)以及框架—剪力墻結構(50層)逐步發(fā)展為框筒結構(55層)、筒中筒結構(65層)、束筒結構(75層)、巨型框架(90層)和大型支撐類結構體系(140層)。目前，很多超高層結構采用多種材料和結構類型的混合結構體系。在結構抗震中要知己知彼，知己就是對我們結構自身的認識。無數次地震災害警示我們要重視結構的規(guī)則性。怪異的結構體型不僅會減弱結構的抗震能力，同時也會大大增加結構分析的難度。不是結構師要埋沒建筑師奇思妙想的靈感，而是結構師目前確實還沒有精確分析出復雜結構地震反應的能力。樓房已經建造完成了，可誰又能保證在之后的極端作用下結構是安全的。中國唐山地震、中國汶川地震以及美國“911”事件等都說明了建筑結構在抵抗極端作用能力的不足和結構倒塌后所造成人員傷亡等后果的嚴重性。與軍事戰(zhàn)爭相比，戰(zhàn)爭勝利的標準是不同的，軍事戰(zhàn)爭可以以犧牲人的生命為代價消耗敵人、攻占城池或奪取政權，然而結構抗震這場戰(zhàn)爭是以地震中犧牲最少的人作為勝利的最低標準，若能保證在地震中結構不倒塌則是錦上添花?？梢?，在關注結構體系發(fā)展的同時更要提升對結構體系抗震性能，尤其是結構抗倒塌性能的認知。

4不完善的結構地震分析

結構地震反應分析是指以結構動力學為基礎，計算和分析結構在地震輸入下的結構響應，檢驗結構的抗震性能，并為抗震設計提供指導和建議。進行結構抗震分析時，首先就需要將結構系統簡化為力學模型，進而抽象為數學模型，計算在系統輸入下結構系統的輸出，即結構的地震反應。結構地震反應分析結果誤差主要來自于三個方面，分別是系統的輸入選擇的合理性、結構系統的簡化模型的準確性以及結構反應的計算方法的可靠性。目前我們根據場地條件和設防烈度來選擇地震記錄的輸入，但這并不能代表未來結構可能遭遇的地震動。與真實結構相比，結構模型也做了大大的簡化，忽略了很多影響因素，尤其在結構、構件、材料的恢復力模型上還很難達到共識。結構彈塑性地震反應分析主要是基于動力有限元分析方法，有限元將結構連續(xù)體在空間上進行了離散近似，逐步積分算法則是將結構反應在時域上進行了離散近似，這些近似算法的精度都會受到某些條件的限制，有時計算結果誤差較大，甚至會發(fā)散。盡管地震反應分析還存在以上問題，但這并不能否認結構抗震分析的必要性。大量的震害表明，經過抗震分析并進行抗震設計的工程結構遠比未經過抗震分析和抗震設計的工程結構優(yōu)越，這也得到了理論界和工程界的廣泛認同。為了檢驗結構分析結果的有效性，目前可采用三種驗證手段:1)進行結構抗震試驗;2)結構地震反應監(jiān)測;3)結構震害研究。實踐是檢驗真理的唯一標準，試驗是實踐的一種近似體現。與航天工程、機械工程領域相比，由于土木工程結構體型龐大，幾乎不可能完成足尺結構的抗震加載試驗，因此通常采用模型結構試驗。近幾年，國際上陸續(xù)舉辦多次不同類型結構的盲測試驗，以檢驗現有的各種數值模擬方法。比賽結果表明參賽者采用不同軟件甚至采用同一軟件所模擬的結果相互都存在較大差異，這也說明我們目前的結構地震反應分析還要進一步的完善。由于受到模型尺寸效應和加載時間效應的影響，模型結構的抗震試驗結果能否再現原型結構真實的地震反應和抗震性能也是值得商榷的。由于在地震中的結構安裝監(jiān)測設備數量很少，這也大大降低了采用結構地震反應監(jiān)測檢驗地震結構分析的可行性。結構震害可以被看作是對真實結構進行了一次最真實的足尺結構試驗，結構在地震中的表現是最有說服力的。所以，我們更要分外重視歷次地震中的震害，從中獲得啟示。要從震害中找到結構倒塌規(guī)律，并用來檢驗、發(fā)展現有的結構分析方法，改進現有抗震設計方法。

5發(fā)展中的結構抗震設計

結構抗震設計是基于現行的抗震設計規(guī)范進行的設計工作。為滿足抗震設防目標，一個完整的抗震設計應包括三個方面，即概念設計、抗震驗算和構造措施，三者缺一不可，互為補充。自從新中國建國以后，我國陸續(xù)頒布了59，64，74/78，89，2001，2010等6版抗震設計規(guī)范。每一次的抗震規(guī)范的修訂都在吸納國內外相關學科的最新研究進展和借鑒結構最新震害的啟示?！?9版規(guī)范”明確提出了三水準抗震設防目標，“2001版規(guī)范”關注了基于性能的抗震設計，吸納了彈塑性靜力推覆分析和隔震、消能減災等抗震設計方法?！?010版規(guī)范”吸納了很多汶川地震中的震害啟示，尤其是加強了概念設計和構造措施，重視了強柱弱梁延性破壞的保障。結構抗震設計也從基于承載力的設計方法發(fā)展到基于承載力和延性的設計方法，目前正向基于性能抗震設計方法方向發(fā)展。傳統的抗震設計主要是依靠主體結構或構件的破壞來耗散地震能量，其核心思想是“抗”，通過增大構件截面尺寸和材料強度及用量來提高結構的抗震能力，以硬碰硬，往往為兩敗俱傷，震后結構難以修復。結構振動控制技術將控制技術與土木工程相結合，通過在結構上設置控制元件來消耗、吸收、調頻地震能量，從而降低結構的地震反應，提高結構抗震性能。根據控制中外部輸入能量的大小，振動控制可分為被動控制、主動控制、半主動控制和智能控制。雖然目前結構振動控制技術工程應用還很有限，技術本身的有效性還有待于在地震中進一步驗證，但可以將其看作為一種廣義上的抗震設計方法，這為結構抗震打開了一扇窗，使得結構抗震設計更有主動性和生命力。

6結語

結構抗震的認識經歷了由淺入深、由表及里、循序漸進的過程，也是在理論研究和實踐中逐漸知己知彼的過程。結構抗震理論錯綜復雜，科學研究就是要逐漸認識事物本質的過程，找到事物發(fā)展的客觀規(guī)律。引導學生既要懷有感恩之心，珍惜現有的結構抗震的認識成果，同時也要清楚地知道現有的認知僅僅是現階段的相對真理而已，要不斷汲取結構抗震經驗和教訓。結構抗震方法和技術在不斷修正和發(fā)展，鼓勵學生要有更為開放的心態(tài)來學習這門課程，體味結構抗震中的科學思維方法。

作者:王濤 孟麗巖 單位:黑龍江科技大學建筑工程學院

第五篇：建筑結構設計優(yōu)化技術探討

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都對建筑提出了自己的獨特要求，建筑行業(yè)一時間得到突飛猛進的發(fā)展，同時建筑建造工程也成為社會上造成環(huán)境污染、資源緊張的主要工程之一。建筑工程的時間和資金成本有很大一部分是花費在建筑結構的建造上，而建筑結構的設計優(yōu)化有助于在保證建筑質量的前提下，綜合各個影響建筑性能的因素，提高建筑材料利用率、使建筑結構更加科學合理，降低建筑成本，提高建筑的經濟效益。因此，建筑師在建筑設計時應注意學習運用，并不斷改進結構設計技術，以提高建筑的整體性能、降低建筑結構的成本，進而提高建筑的整體經濟效益。

1建筑結構設計優(yōu)化的意義

眾所周知，房屋建筑結構直接影響著房屋的功能與質量，優(yōu)化房屋的結構設計對于房屋安全性、持久性、美觀性、經濟性等都具有十分重要的意義。在房屋建造中，許多因素相互制約著，如果結構設計不合理，很容易顧此而失彼。這些因素包括建筑物層數、土地占有、建筑物結構分布、建筑物結構外觀及經濟性等。以采光性和建筑密度的關系為例，如果要求在確定的地皮上建造更多建筑面積，那就不得不增加建筑高度，而建筑高度的增加，勢必會影響相鄰樓的采光性。而建筑設計優(yōu)化，則是兼顧各個影響因素，根據業(yè)主對建筑的功能要求，找到各個因素的最佳結合點，從而提高建筑的經濟性與適用性。

2建筑結構設計的主要優(yōu)化技術

2．1結構優(yōu)化設計模型

建筑結構的可行性直接影響著建造成本的分配情況，分析其可行性的具體原理為將結構化的理念引入到建筑結構設計中來，在各種影響變量中選擇主要參數，建立函數模型并得到建筑的最優(yōu)解。首先要選擇合理的影響變量，具體來說，就是將對建筑結構性能影響不大的參數設置為預定參數，將影響較大的參數設置為設計變量，以減少計算量;其次，根據選定的設計變量的相互關系來建立目標函數，并且通過此函數，尋找在約束條件下的最優(yōu)解;最后，設定約束條件。建筑結構可靠性的要求約束條件包括應力、裂縫強度、結構強度等各個方面，并且在尋找到最優(yōu)解之后，還要使用分析軟件對設計方案進行構圖模擬，測試設計方案是否達到最初的設計要求，以及有哪些需要改進的問題。由此在全面的調查分析研究及精準的簡圖計算基礎上，結合之后的模擬檢驗，使最終的方案設計更加科學合理。

2．2房屋建筑整體結構的選擇

建筑自身的結構類型對房屋建筑的工程成本有很大的影響，普通房屋建筑的結構類型主要包括以下幾種:1)抗風墻類型。此結構類型被廣泛應用于高層建筑中，以混凝土為基礎，其優(yōu)點是建筑抗震能力強，并且鋼筋等材料使用數量較少。2)框架類型。這種結構類型的優(yōu)點是在建筑結構布局上很靈活并且造價較低，其缺點是柱結構自身的截面較大，因而降低了抗震能力。3)混合結構類型。這種建筑結構類型綜合了以上兩種結構類型的優(yōu)點，并適當規(guī)避了不必要的缺點。這種建筑結構類型廣泛應用于日常的工程建設中，應用性較強并且結構布置等方面的合理性、科學性都有所提高，而且這種混合結構類型的抗震和抗側力能力很強，因此通常運用于民用建筑工程中。以上三種建筑結構類型都優(yōu)缺點共存，并且在不同類型建筑上有所發(fā)揮。因此，具體分析和選擇建筑結構優(yōu)化方案具有十分重要的意義。在建筑工程開始之前，施工單位要考慮業(yè)主和實地情況對建筑性能的種種要求，使建筑結構優(yōu)化方案不僅能夠滿足業(yè)主的要求，還可以提高建筑的經濟性，一舉兩得。

2．3信息化技術的合理應用

在房屋建筑施工過程中，結構優(yōu)化設計方案受到許多因素的制約，這將對工程的整體進度、建筑施工造成很大影響。因此，建筑工程需要將許多在施工過程中可能會遇到的細節(jié)問題納入考慮范圍，綜合到建筑結構優(yōu)化設計中來，以確保之后的正式建筑施工能順利展開。如今計算機網絡、云計算等技術日趨成熟，這些信息化技術的應用可以幫助建筑設計工程師預測建筑建造過程中可能出現的細節(jié)問題。例如:通過一些可以定義施工參數的電腦軟件，就可以既精準又快速地完成相應任務。在房屋建筑優(yōu)化設計過程當中，為了簡化設計過程，常常只將對建筑性能影響加大的因素納入綜合設計范圍，而對那些影響較小的細節(jié)問題作為非重要因素忽略，這容易給房屋建筑施工過程帶來隱患。電腦設計軟件就可以減少甚至避免此類問題的出現，從而彌補設計工程師的不足。通過使用電腦設計軟件不僅大幅度提高了建筑結構設計工程師的工作效率，也有力地保障了建筑施工的順利開展。TBCAD系統是建筑結構優(yōu)化設計使用最為廣泛的軟件，其通過詳細分析結構方案、結合各種資源來更加優(yōu)秀地完成優(yōu)化設計。TBCAD系統實際操作過程可分為兩個主要步驟進行:1)對建筑施工過程使用到的各項資源進行優(yōu)化設計，既使用少的材料，又達到最好的效果，讓房屋建筑的整體結構性能達到最優(yōu)的配比;2)可以對結構設計當中使用的構件強度進行優(yōu)化，即對每個部件當中鋼的使用多少與截面的大小進行相應調整，從而達到質量最優(yōu)、成本最低的目的。

2．4節(jié)能結構設計的優(yōu)化

在國家綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的號召下，做好結構的節(jié)能設計是十分必要與重要的。在房屋建筑的使用中，能量開支比較大的活動項目包括取暖、照明等。因此，在結構設計時，要注意設計建筑的主要朝向向南，以得到最大的采光時間，降低照明對電能的消耗;要擴大南面的窗口面積，以得到最多的太陽輻射能;在建筑的北面做好保溫設計，進而將熱量留在房屋建筑內部，從而提高房屋的保溫效果。另外，屋頂的設計可以采用架空的方式來增加房屋的保溫;或者鋪設循環(huán)水管，這不僅可達到冬暖夏涼的效果，同時還可以增加熱水的供應量。

3評價與展望

建筑結構設計優(yōu)化技術為我國建筑行業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻，并在社會上創(chuàng)造了很大的經濟效益，對我國實現綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展具有很大的現實意義。當前，我國建筑結構設計優(yōu)化技術也在不斷創(chuàng)新進步中，新技術新工藝不斷涌現出來，并被行業(yè)內設計及施工公司所實踐和認可。建筑結構優(yōu)化設計逐漸延伸到建筑設計的更多方面，以發(fā)揮更多的功能，促進建筑的使用性能不斷提升。另一方面，由于建筑建造工程也是造成大氣污染、資源緊張的一大因素，因此國家和社會應不斷加大對建筑結構設計優(yōu)化技術研發(fā)人力和資金的投入，使我國的建筑結構設計優(yōu)化技術得到更快的發(fā)展，確保我國的建筑工程更加能夠滿足社會經濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，并降低社會住房方面壓力，改善民生。

作者:杜相安 單位:太原市城市規(guī)劃設計研究院

第六篇：剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

1剪力墻結構概述

1．1剪力墻結構的定義和特點

剪力墻結構是應用范圍較廣的承重體系，是縱向與橫向的鋼筋混凝土墻的結合，因能承受水平方向與豎直方向的力而得名，同時還能制約建筑在水平方向上產生的力。剪力墻由鋼筋混凝土墻體構成，它的產生是建筑結構的一種革新，用鋼筋混凝土墻體代替最初起承重作用的梁柱來承擔荷載以及荷載自身產生的力。剪力墻結構在高層建筑中應用的十分廣泛，發(fā)展至今已經成為一種十分常見的結構體系。剪力墻結構的優(yōu)點:剪力墻結構具有較好的穩(wěn)定性和整體性，能夠提高建筑物的承載能力;側向剛度較大，對建筑物水平方向的荷載有較好的限制作用，適合高層建筑;無外露梁柱和構件，不會影響建筑內部空間美觀和功能的分布。剪力墻結構的缺點:剪力墻雖然穩(wěn)定性好，承載力佳，但對建筑的類別限制較大，因其承重原理是靠墻體和樓板形成的受力系統，且一旦建成就不易拆除，在空間上更是宜小不宜大，所以對于住宅和賓館等空間間隔不大的居住類建筑，比較適用剪力墻結構;除此之外，剪力墻對鋼材的消耗也較大，在經濟性上不具備優(yōu)勢?？偟膩碚f，剪力墻結構整體性好，水平荷載作用下側向變形小，剛度好，但空間布局不夠靈活。

1．2剪力墻種類

許多剪力墻為滿足功能和使用要求，要在墻體上設置洞口，這就會影響到剪力墻的承載力，因此，剪力墻結構以此為分類依據，主要有:1)實體墻。當剪力墻上沒有洞口或所開的洞口在墻體面積15%的范圍內時，對該墻體的荷載承受能力影響較小，仍具有較好的穩(wěn)定性，不會有異常情況發(fā)生，屬于實體墻。2)小開口整體剪力墻。當剪力墻上所開的洞口面積超過整面墻體面積的15%時，從受力圖中能看出本應在洞口處呈直線狀的正應力已經變成在洞口兩側，此種情形雖然不會使剪力墻產生異常情況，但是在連梁處有反彎現象。3)聯肢剪力墻。剪力墻上的洞口開的過大，或者過多以至于墻體的整體性已經被破壞，此時墻體截面的正應力分布不再是規(guī)律的直線，連梁將比它自身承受荷載能力大得多的墻肢聯系起來，形成墻肢剪力墻，其中僅一列連梁連接兩個墻肢的稱為雙肢剪力墻，一列連梁連接墻肢的稱為多肢剪力墻。4)壁式框架。剪力墻上洞口開得過大，剪力墻截面整體性將受到破壞，除梁柱的交接處不產生變形外，剪力墻此時已接近于框架的內力分布，成為剪力墻與框架之間的一種過渡，即壁式框架。

2剪力墻結構設計原則

剪力墻既是建筑分隔墻的一部分，又是結構墻體的一部分，因此對剪力墻的布置必須同時滿足建筑方案的設計要求起到分隔空間的作用，又要滿足適合結構布置的合理位置與結構布置的要求。為了更好的使剪力墻結構在建筑中發(fā)揮受力性能，最大化利用剪力墻的剛度和抗震性能，在建筑結構設計的過程中和實踐項目的總結中，提出以下幾點原則。

2．1剪力墻位置選取原則

剪力墻的位置選取，要遵循對稱、均勻、分散的原則沿著建筑縱向及橫向布置，還應布置在房屋的端部以及形狀變化多的地方，恒荷載大、處于端部樓電梯處應減少剪力墻的布置;剪力墻在平面布置中盡可能對稱，若無法滿足，則盡量讓質量中心與剛度中心接近;剪力墻上設置洞口時，其位置應盡量位于截面的中部，避免位于柱子處和墻端。

2．2剪力墻間距和厚度確定原則

剪力墻的間距和厚度布置原則:剪力墻的最大間距應控制在一定范圍內，在確保屋蓋側向剛度的情況下，使水平荷載作用下樓蓋平面內的彎矩變形得以避免;剪力墻的厚度取值原則包括通過周期比、位移比和最大層間位移等各項指標確定剪力墻厚度原則;不同抗震等級下的軸壓比控制混凝土厚度原則;滿足穩(wěn)定性和構造性要求的原則;剪力墻厚度選取還應滿足《高層建筑規(guī)范》中的相應要求。

2．3剪力墻的墻肢長度確定原則

剪力墻的墻肢長度應按具體項目而定，但大多不宜超過8m，避免配筋拉斷的可能性，且也不宜過短。剪力墻墻肢長度的確定一般是厚度的8倍多一點，且剪力墻整體長度應在4m以內。當需要將墻體設計為較長的長度時，可以通過在墻體上開洞的方法將墻體的高寬比值控制在2以上，且確保開洞均勻、尺寸不宜過大，采用弱連梁，避免剪力墻的剪切破壞。

2．4剪力墻的數量設置原則

剪力墻數量的設置需要適度，并不是數量越多，性能越好，反而有時布置的數量的增多會使結構自身所承受的地震力加大，消耗建筑材料等。因此剪力墻的數量布置原則是在滿足建筑側向變形的限值情況下，盡量少的布置剪力墻，以此減輕結構自身的重量，避免剪力墻數量過多反而承載力不好的現象。

2．5梁板布置原則

通常情況下，高層住宅的荷載較小，因此用鋼量主要由樓板的厚度決定，為了使用鋼量盡量降低，樓板的厚度在滿足必須的板內設備穿管所需厚度、滿足撓度和裂縫的情況下，盡量取低值。梁的布置，盡量設計為簡單清晰的傳力途徑，避免次梁過多、傳力途徑過于復雜的情況。

3剪力墻結構在建筑結構設計中的應用

3．1約束邊緣構件

在建筑結構設計中，約束剪力墻邊緣構件對其進行處理可以使剪力墻在相同條件下發(fā)揮更大的作用。由約束邊緣構件和無約束邊緣構件這兩種方式構成了剪力墻的約束邊緣構件處理，各有優(yōu)缺點，綜合比較看來無約束邊緣構件在建筑承載力上有更好的表現，而有約束邊緣構件則在抗震性和穩(wěn)定性上優(yōu)于無約束邊緣構件，所以應按具體項目具體需要進行選擇。

3．2控制墻體配筋中的應用

剪力墻結構有耗鋼量大的特性，而且在我國，這種建筑結構在工程建設中應用較廣，控制住配筋量可以在資源和經濟上都有很好的節(jié)約作用。在具體控制方法上，比較常見的是滿足規(guī)范配筋最小值的前提下，將水平鋼筋外側、豎向鋼筋內側布置。迎水面保護層在采用雙向鋼筋網片時，可以很大程度上減少配筋量，其厚度可降為30mm。

3．3短肢剪力墻的應用

短肢剪力墻在《高規(guī)》中有明確規(guī)定:指截面厚度不大于300mm、各肢橫截面的高度與厚度之比應在4和8之間的剪力墻。短肢剪力墻的應用越來越廣泛，與長肢剪力墻相比，它的肢厚比更小，這種改進對于住宅建筑來說，更有利于空間的排布，室內的布局及二次設計中受到的結構限制也大大減小。雖然短肢剪力墻在靈活性和自由度上較長肢剪力墻更具優(yōu)越性，但是同長肢剪力墻相比，短肢剪力墻仍存在許多待解決和待提高的問題，比如它會使整個建筑結構的受力能力和承載力降低。雖然有過關于短肢剪力墻對結構受力性能影響大小的測試，其結果表明短肢剪力墻對結構受力的影響性較小，但在高層建筑的結構中仍不應選用全部為短肢剪力墻的布置形式。當建筑結構布置中，短肢剪力墻的數量較多時，應布置成筒體或者是一般剪力墻，通過這種方法使短肢剪力墻與筒體或一般剪力墻形成整體，一同抵抗水平力作用的剪力墻結構。

4結語

隨著科技和綜合國力的提高，高層建筑的發(fā)展也越來越快，這種情形下，剪力墻的應用則更加具有普遍性，如何能提高剪力墻結構的優(yōu)越性，完善剪力墻結構在建筑結構體系中的應用已經成為當下及將來研究與解決的問題，具有重要性和必要性，我們不僅要在設計中不斷的思考和創(chuàng)新，更要吸取和借鑒國外關于剪力墻結構設計的先進理念與項目實踐，使我國的建筑工程設計水平有所提高。

作者:王俊飛 單位:山西宏廈建筑工程有限公司

第七篇：建筑結構設計建筑安全性問題

在工程技術不斷提高的基礎上，建筑設計和施工的復雜程度也在持續(xù)提升。對于建筑結構設計來講，要求越來越高使得需要考慮的因素越來越多。但是，無論出于何種考慮，保證建筑安全始終是設計的首要原則，一旦建筑安全出現問題，所有的一切都將成為空談。因此，建筑工程設計中必須將結構安全問題納入重點考慮。

1建筑結構安全性概述

一般來講，建筑結構安全性可以簡單理解為在合理設計與規(guī)范施工的前提下，建筑對外界破壞的抵御能力和防倒塌能力，是一項評價工程結構的指標［2］。該指標不僅與施工、結構使用關聯密切，與設計工作也有著直接聯系。所以，為了保證建筑結構的安全性，就必須在設計中對相應因素進行控制，確保結構設計的科學性。保證結構安全應是設計工作的首要考慮。在經濟允許的前提下，這樣做的基本目標是通過合理的設計，使工程能夠在使用年限的范圍內滿足預期要求，具備應有的各項功能。

2建筑結構設計中建筑安全性問題探討

2．1常見問題

(1)砼結構問題。鋼筋砼結構在性能和成本方面均有優(yōu)勢，在建筑工程中具有較高的應用價值。此種結構目前已經得到了廣泛應用，在工程中表現出了較強的抗震能力。一般來講，工程的抗震能力取決于結構。所以，在設計過程中，必須保證設計的結構能夠達到抗震要求的標準。在建筑高度越來越高的情況下，結構設計時需要滿足的條件也越來越多。但是，在實際的設計中，依舊存在很多與規(guī)定和要求不相符的地方。

(2)人為因素問題。偷工減料的情況并不局限于施工環(huán)節(jié)，設計中也經常會出現。對于建筑結構設計來講，“偷工減料”表現在下述方面:①部分建筑單位缺乏責任感，只關心工程能夠為自身帶來的收益，對質量則抱著“得過且過”的心態(tài)。所以，這類工程在結構設計環(huán)節(jié)中存在非常高的偷工減料風險，比如在結構設計時將利潤作為首要考慮，為了縮減成本，一味的強調“節(jié)約”，造成不應省略的部分被省略，加大了結構安全風險。還有的建筑單位為了獲利不擇手段，刻意的使用一些劣質建材代替本應使用的建材，造成工程品質低下，存在大量安全隱患，比如，有的建設單位會故意選擇價格低但是與工程要求不符的鋼材，以次充好。另外，鋼筋對工程結構的穩(wěn)定性起著重要作用，我國對其配筋率有著明文規(guī)定，但依舊有部分工程無視規(guī)范要求，導致配筋率達不到要求，由此導致的安全風險是比較高的，甚至會引發(fā)安全事故。②當前，部分企業(yè)由于規(guī)模不大，在項目建設中，往往過分看重資金成本。比如，有的工程中選用的鋼筋為韌性不佳且強度較大的冷軋鋼筋，這個類型的鋼筋不符合現代建筑的建設要求，應用后會造成結構抗震性低下，使得結構安全面臨很大風險。總體而言，人為因素對建筑結構的影響主要體現在建材使用上，具體方法多種多樣，但出發(fā)點都是一樣的，即降低成本、追求利益最大化。而正是由于企業(yè)無意或故意的做出了上述行為，才使得建筑結構存在諸多隱患，面臨巨大風險。

2．2改進建筑結構安全性的對策

(1)選擇適宜結構形式提高建筑結構安全性。當前，建筑施工中通常采用的結構形式包括下述幾種:①磚混結構。此種結構若應用不當，將出現倒塌事故。造成此種結構倒塌的原因一般有兩種，一為結構形式問題，表現形式包括縱墻承重以及大開窗等;二為抗震措施問題，表現在無圈梁等方面。所以，對于此種結構來講，設計時需要重視澆筑部分，尤其是要確保構造柱達到質量要求標準。②鋼結構(見圖一)。此種結構的優(yōu)勢在于抗風、抗震性能俱佳，并且還具有節(jié)能環(huán)保的特點。因此，鋼結構在目前的建筑工程中應用較廣。③框架結構。此種結構比較常出現的問題是柱端出鉸以及剪切破壞等，這些問題均會影響到建筑安全。所以，工程中若采用此種結構，就必須重視嚴格遵照“強柱弱梁”等原則，進行科學的建筑結構設計。上述結構各有特點，在抗震方面應以實際采用的結構的特點為依據，確定有效的抗震方法。④剪力墻結構。該結構具有更高的空間利用效率，但缺點在于不夠靈活，應用范圍比較有限。除此之外，建筑工程中常用的結構還有框架一剪力墻結構、輕鋼結構等。

(2)減少人為因素導致的隱患。對于建筑工程來說，設計、是對其安全性影響最重要的環(huán)節(jié)。要想做好結構設計這項工作，設計者必須具有完備的理論知識、極強的責任感和靈活的思維模式。同時，考慮到結構設計對后續(xù)施工和工程質量均有重大影響，設計時必須把握好每一個細節(jié)，在掌握實際情況的基礎上，保證每個環(huán)節(jié)的合理性，以改善設計的整體質量。為了保證設計能夠按照相應規(guī)定進行，設計者在具體工作中必須始終以國家和當地頒布的設計規(guī)范及行業(yè)標準為準則，切實做到依規(guī)定辦事。除此之外，設計者還要及時的進行自我反思，通過改進不足和吸取教訓等方式，促進自身工作能力的不斷提高。對于設計中的技術性問題，則需要設計者按照相應的理論，采用科學的設計方法進行解決。為了使設計者能夠做到上述要求，現實中企業(yè)必須積極發(fā)揮作用，采取培訓等可行措施提高他們的安全意識和責任意識，使其能夠自覺對建筑安全進行充分考慮，主動規(guī)避風險。鑒于當前的工程技術發(fā)展很快，設計工作也要堅持與時俱進。結構設計工作中，設計者應積極學習，提升自身的設計水平，以適應當前設計工作的深度和廣度要求。在信息時代已經到來的背景下，計算機成為了各項工作開展中提高效率的工具。結構設計中也可以將計算機技術的優(yōu)勢給應用過來，若設計者能夠熟練運用各種軟件，其工作效率與質量也會有所提高。因此，企業(yè)有必要對設計者進行技術培訓，以適應時展。

3結語

總體來講，結構設計是決定建筑使用壽命和安全的重要環(huán)節(jié)，對工程效益有著巨大的影響。所以，出于保證建筑安全的考慮，在現實中企業(yè)除了要重視以工程實況為依據采取必要的抗震措施之外，還要加強對設計質量的控制，以降低建筑安全風險。

作者:程望平

第八篇：高層建筑結構設計中不規(guī)則性分析

1現代主義建筑中不規(guī)則建筑結構的特點

1．1平面不規(guī)則性

在平面不規(guī)則類型中主要分扭轉不規(guī)則、凹凸不規(guī)則和樓板局部不連續(xù):(1)扭轉不規(guī)則主要表現在每一層樓的最大彈性水平移是該棟樓樓層兩端水平移平均值的1．2倍，或者最大層間移位是該樓層的兩端的層間移位平均值的1．2倍;(2)凹凸不規(guī)則類型主要是以建筑結構面凹進一側的尺寸大于實際投影方向上總尺寸的30%為準;(3)樓板局部不規(guī)則主要以樓板尺寸以及平面剛度發(fā)生的急劇變化為判斷標準。

1．2豎向不規(guī)則性

建筑不規(guī)則整體結構除平面不規(guī)則外還包括豎向不規(guī)則類型，而豎向不規(guī)則中主要分為以下幾種:(1)側向剛度不規(guī)則以該樓層的側向剛度值小于與其相鄰上一樓層的70%，或者小于該樓層以上相鄰的三個樓層側向剛度平均值的80%，除掉頂層外的樓層布局收進的水平向尺度大于與其相鄰下一層的25%為判斷依據;(2)豎向抗側力不規(guī)則以豎直方向上的抗側力產生的內力通過水平的轉換構建而向下傳遞為依據;(3)樓層承載力突變以層間的抗側力結構受剪程度小于上一層的受剪程度的80%為判斷標準;(4)樓層間質量突變以樓層質量大于相鄰的下一樓層質量的1．5倍為判斷標準。

2不規(guī)則建筑結構中的問題

不規(guī)則建筑結構中的結構經常會出現一些應力集中的部位，這些部位一旦受到較大的水平力影響會最先出現問題，嚴重的會造成破壞。另外，因不規(guī)則的結構產生的較大的扭轉力，對結構本身都是存在影響的。假設樓板為平面內的無限剛，當期結構發(fā)生平動和扭轉時，將發(fā)生受力變化。通過公式中為剛性樓蓋的計算同一側樓角點豎向最大水平位移;為剛性樓蓋的計算同一側樓角點豎向最小水平位移;為剛性樓蓋的計算，該樓層平均水平位移;使位移比為，并將其帶入到公式中得出，另外當時，從以上對比數據中可以看出當時，整個構建的受力呈現不均勻的狀態(tài)。按照國家抗震規(guī)范可以把建筑方案分為三個等級，第一個是一般不規(guī)則，處理措施是按照一般規(guī)范、規(guī)程的相關規(guī)定加強保護措施;第二個是特殊不規(guī)則，處理時需要經過專業(yè)部門的研究和論證后采取高于一般規(guī)范的規(guī)章制度進程加強措施，并且對于高層建筑嚴格按照建筑部第111號命令進行抗震設防和專項檢查;第三個是嚴重不規(guī)則，對于此類建筑要求建筑師進行修改和調整。根據上文中對平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的介紹，也需要通過這兩個方面對其安全性進行考慮，平面不規(guī)則中需要考慮的為以下三個方面:首先，平面質量的偏心，因為截面尺寸不同的結構構件會造成質量偏心的產生，另外，由于結構施工、使用等因素也會造成質量偏心;其次，平面剛度偏心，因為所受承載負荷的不用，施工環(huán)境等復雜因素會造成平面剛度的不唯一性。進而產生一定的平面剛度偏心;再次，平面強度偏心，因為上文中的兩種偏心現象較為常見，導致人們經常忽視了平面強度偏心，在實際項目實施中，因為所配混凝土、各種型號的鋼筋等構件因素的不同，導致了結構設計強度與實際強度存在較大的差異，這種情況下容易造成強度偏心的想象發(fā)生。

3針對高層建筑不規(guī)則性的措施

3．1減少高層建筑中相對偏心距的大小

根據時屬于大偏心受壓構件，屬于小偏心受壓構件的原理，對偏心距進行適當的調整有利于改善結構空間和平面的整體分布，能夠保證結構之間的穩(wěn)定性和安全性。在實際的工程建設中采取一定的措施以減少偏心距，首先在對其具體的數據要進行精確的運算，根據計算得出相應的值并制定合理的調整方案，并且在設計圖紙上需要明確的標注出相對離心距的位置，還需要對相關的數據和資料進行分析，這樣才能有利于減少偏心距的大小，使整體設計更為合理。

3．2根據實際改進建筑結構的抗側剛度和抗扭剛度的大小

根據相關調查結果得知，高層主體結構出現扭轉的效用和自我震動周期的平方值中具有保持線性的函數關系。所以，在對高層結構進行設計時，可以合理的降低建筑結構自我診斷的周期長短，以此來削弱高層主體結構。在相關剪刀墻的設計中，可以根據調節(jié)墻體的長度和大小來達到此目的。在實際的操作中，以改善高層建筑主體結構邊緣裝置柱梁的方式。來降低高層主體結構的自我震動周期，此外提高邊緣連梁值的大小同樣可以起到調整的作用。

3．3合理增加高層建筑主體結構邊緣構件的抗剪強度

如果想實現更好的結構分布效果，除了從主體結構的調整上采取措施，還需要加強建筑邊緣的結構強度。在出現外力影響的情況下，建筑主體結構會因此發(fā)生嚴重的破壞，相關人員調差發(fā)現，如果高層建筑受到雙向水平地震作用，處于彈性期間時，會導致建筑結構形態(tài)因回彈不發(fā)生變化，而處于非彈性期間形態(tài)發(fā)生變化進而產生偏心現象等問題。在此情況下，就需要建筑具備一定的抗震性，加強建筑邊緣結構的強度，提高周邊抗扭構建的抗剪力，使建筑結構在強震的作用下也能發(fā)揮自身功能處于整體彈性狀態(tài)，保證建筑的完整性，給建筑內的人員逃生時提供一定的時間。

3．4依據科學建立防震縫

在實際的工程設計過程中，設計師們經常會碰見空間與平面形體復雜的高層建筑圖紙，在諸多條件的制約下，很難將這種復雜的結構設計成有規(guī)劃的整體，對于此類現象就需要建立一些防震縫來保證工程的質量。另外應用防震縫有利于將房屋分成若干形式簡單，結構剛度均勻分布的獨立部分，以此減輕因相鄰建筑由地震造成的碰撞，進而導致房屋的破壞。同時在建立防震縫時需要注意的兩點:一是如果建立防震縫兩側的設施不同或抗震力不同，需要按照抗震力弱的一方進行設置;二是如果出現鄰近建筑物沉降值超出限值的情況，需要建立相應的沉降防震縫。

3．5合理布局不規(guī)則部件

為保證在高層建筑過程中出現的各種意想不到的情況，需要設計設在進行設計時，注重對不規(guī)則部件的規(guī)劃和安排，以利于減少整體結構中出現的偏小現象，避免因不規(guī)則部件的散亂布局造成建筑出現大幅度的扭轉效應。

4結語

在現代工程建設中，高層建筑的不規(guī)則性已成為時展的趨勢，而如何在建造不規(guī)則高層建筑使保證整體結構的完善和建筑的質量，需要在設計施工中對比較薄弱的環(huán)節(jié)進行及時的改進，并提出相應的解決方案，這樣才能更好的保證高層建筑的安全性，在實際建設施工中需要根據實際情況進行合理性的改進，利用新技術和新概念，減少建設過程中的不利影響，做到在保證建筑美觀的同時保證建筑的質量。

作者:馬萍 單位:河南省人防建筑設計研究院有限公司