探究房屋建筑结构设计的原则与方法

1、探究房屋建筑结构设计的原则与方法    摘要: 结合笔者的工作经验，从多方面分析了建筑结构设计的内容和原则，指出在工作中要严格执行国家的相关标准，还要有灵活的创新思维以及扎实的理论基础和实践工作经验，才能将房屋建筑结构设计做得更加完美。 关键词: 建筑结构设计，原则，方法 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1 建筑结构设计的基本内容 结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其他专业工程师所要表达的东西。结构包括房屋的基础、墙、柱、梁、板、楼梯等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递

2、至基础。结构设计的内容由上可知为: 基础的设计、上部结构的设计和细部设计。 2 建筑结构设计的原则 1) 刚柔相济设计原则。 若要保证建筑结构体系安全，其设计应该是刚柔相济的。结构刚度过大说明结构体系变形能力差，当施加瞬间巨大的外力时，很容易造成建筑结构局部受损影响建筑的功能; 而刚度过柔的建筑结构可以有很好的接受外部施压的能力，但相当容易变形。所以，设计师要根据建筑物的功能特点来确定建筑结构体系的刚度。 2) 低碳环保设计原则。 目前，一些国家的建筑物是利用太阳能进行能量供给的，这不但节约了资源，还没有任何的污染。我们不仅要求建筑物美观，还需要建筑物在使用上低碳环保。一名合格的建筑设计师应该

3、是注重环保、追求人与自然科学和谐发展的。我国的大中城市花草树木比较少，而且一些城市的周边林草植被已经遭到破坏，水土流失严重，生态环境恶化，影响了人类的发展。工业与交通集聚扩充引发大气污染，水污染和噪声污染等，这就影响了居民的健康与生活。所以，建筑师在设计时要考虑设计区域的自然生态状况，本着保护和恢复原始生态的原则，利用好当地的植被进行环保设计，按照体现不同建筑的特点以及功能要求，尽量将建筑设计的低碳环保，让人们能够与自然和谐相处。 3) 多层建筑设计原则。 多层建筑的结构体系是多层设防的。在实际应用的建筑结构中，绝大多数的实际建筑结构都为超静定结构体系。无论什么情况，所有抵抗外力的结构都在协同

4、工作。若在这个时候，局部构件设计有一点缺陷，就会由于这些微小的问题而影响局部构件载荷的能力，导致局部构件产生破坏，产生超静定结构体系。高层建筑的设计比较复杂，所以建筑设计师要考虑到局部破坏对整体垮塌的影响，并且学会发现结构设计的安全隐患。不同类型的构件相连接以及同一构件截面改变的地方，都会形成需要存在设计图中的节点。节点时刻存在，这是由于结构体系乃是不断变化的。巨大的荷载突然来袭时，对于复杂的建筑结构体系来说，节点的复杂性不可以预测，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但各个节点的普遍存在，负载传递往往不顺畅而出现载荷集中的情况，而无法传递，建筑结构体系就会遭到破坏; 对于单一的构件，

5、力量传递合理，是可以控制的。 3 建筑结构设计的方法 31 绘制结构平面图 结构平面图的绘制必须符合有关抗震的要求。所以在进行建筑外体结构设计时，可以不采用计算机软件中的程序，建筑设计师可以直接进行设计。理论上，在时间充足的情况下，输入建模要比直接设计的效果好，但是要注意房屋建筑结构的受压以及局部受压设计问题。通过计算机编程，就可以帮助设计师进行房屋结构的荷载导算，这就能够使设计出来的结构实际受力情况更加精确。必要时，建筑设计师要进行现场勘查。 32 坡面屋顶的设计 坡屋面的结构处理方式有两种方法: 折板方式，一般用于房屋跨度较小的情况。另外一种方式就是适合用于房屋平面不规则的梁板方式，当设计

6、房屋板跨度较大，屋面坡度和屋脊线转折比较复杂的坡屋面时，就可以采用这种方式。这两种方式都是偏心受拉构件的设计。设计图纸上要有房屋梁板折角处的钢筋的布置具体示意图。为了能让施工人员准确的理解，建筑结构设计者要具备一定的空间概念以及正确理解建筑图纸和示意图的能力。 33 楼梯以及基础的设计 设计人员在设计楼梯梯板时要注意楼梯跨度的控制，其位置也要和上下楼层统一，除此之外，梯梁的高度要和房屋要求的一致，否则，在实际施工中会遇到麻烦，影响建筑物的质量。除了以上的建筑设计原则以外，还要注意房屋基础的设计。房屋基础的混凝土标号选择要符合房屋的结构耐久的要求。同时，基础的钢筋配比也要选用最小的比率。为了施工

7、人员能够看懂，在设计条基交接部位的钢筋设置时，设计人员要画出详图或选用标准图。另外，要给予设计基础图中的构造柱准确定位。 34 结构验算 在进行验算时需要注意: 对于砌底，刚度较匀称的多层结构，只适合用底部剪力法进行验算，对那些有薄层的混合结构，应该先考虑其塑性变形集中的影响。建筑设计师在计算底层框架结构的剪力分配时，要用多种方法对比进行计算，从而选出合理的设计方法来设计底层框架抗震墙。由抗震墙来承担全部剪力，框架按刚度比例来承担剪力。在进行刚度验算时，框架承担剪力不减，抗震墙则承担剪力减到弹性刚度的 20% 30%。在进行双向板查表验算时，设计人员不能忽略材料泊松比所带来的影响，否则，跨中弯

8、矩要进行适当的调整，会使比值计算值比实际的小，这会影响工程的施工质量。为了避免造成安全隐患，尽量避免或者减少楼板验算中使用不正确的方法; 连续剪力的验算不能用单向板验算的方法来进行。 35 多层住宅的设计 对一般多层住宅结构，楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处; 纵横墙的布置宜均匀对称，沿竖向应上下连续，沿平面内宜对齐。对于高层结构住宅，为了各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的外来力，框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置; 框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了控制屋盖的长宽比、保证抗震墙本身的刚度以外，为了保证楼、屋盖的整体安全及其与抗震墙的可靠性连接，还需采取一些保护措施。

9、4 建筑结构设计中需要注意的问题 41 建筑地下室外墙设计上应注意的问题 建筑地下室外墙的混凝土配比、厚度、抗震等级在设计时要根据建筑场地的环境、地下水的条件高低、承载负荷、埋深等因素进行综合考虑。设计经验丰富的建筑设计师应该知道混凝土等级的确定、高层地下室的外墙厚度等设计条件。一般情况下，地下室都要求防水，所以，地下室的外墙对抗渗等级也是有相关要求的。地下室外墙的钢筋配比是由墙的水平载荷所控制的。水平载荷包括地基土的侧向压力、地下水的压力、地下室外部土壤的侧向压力等等。所以，由此看来，地下室外墙的设计要求考虑的因素比较多，在实际设计中要将这些因素进行分析。 42 高层建筑基础的选择要注意的问

10、题 高层建筑的地基在选择过程中要求整体性好、满足建筑物允许变形的要求，而且，在一定程度上能够调节不均匀的地下沉降的情况，达到经济节约以及安全应用的目的。在建筑物地下室柱距大、基地较大的情况下，应该采用地基平板式; 地下水位较高不宜采用梁板式的基础; 筏形基础主要适用于可以满足正截面承载力较大的建筑，它具有双向底板的厚度，所以，其承载能力较大。 43 基础底板设计应注意的问题 在基础底板方面，要将钢筋均匀的铺上，本着节约材料的原则，在布置楼板钢筋上，要尽量避免钢筋重叠的情况，在减少基础沉降的设计中，可采用天然地基，合理的选择建筑地点，在进行设计前，设计工程师要进行实地考察，搜集基础资料，这样才能

11、准确地进行设计。 在梁、板的跨度设计方面，梁板的结构就是一个截面板，其计算长度应该从梁的中心算起，取用钢筋配比的最大值，以保证建筑的安全性。 基坑方面，要注意基底会受到土的约束，尽量不要反弹，当基坑很大时，实际上坑边的约束可以作为安全储备，所以这就出现计算沉降大于实际沉降的情况。基坑开挖后一定要做好安全措施，计算上要按基底附加应力计算。 5 结语 房屋建筑结构设计的好坏关系到住宅居民的生命财产安全问题，所以，我们要高度重视建筑结构设计的问题。设计工作人员应该以严谨的科学态度，遵守国家的相关规范以及标准来进行设计，同时，根据建筑的功能要求以及重要性来确定其地理位置和抗震防裂的强度、建筑类别和建筑的高度等内容。并且根据不同结构来布置建筑结构的受力体系以及承重构件。下面主要探讨一下房屋建筑结构设计