房屋建筑结构设计的原则与方法

【摘 要】随着我国经济的快速发展,同时也带动了各个行业的发展,其中发展速度最快的就是建筑行业.社会经济的发展促进了人们生活水平的快速提升,人们对于建筑结构的设计提出的要求也越来越高,房屋的建筑逐渐由单层、多层转向高层发展,房屋的结构形式也变得复杂多样化起来.本文主要针对房屋建筑结构中的一些问题,依据建筑结构设计原则提出相应的解决措施.

【关键字】房屋建筑；结构设计；原则；方法

房屋的设计质量跟施工质量决定了一个房屋质量的好与坏.房屋的住宅结构设计是一项比较繁重复杂、责任重大的工作,它不仅关系到建筑的适用性以及经济性,而且它的结构设计工作也是很重要的.

1.建筑结构的设计过程

建筑结构的设计大致可以分成结构方案阶段、结构计算阶段以及施工图设计阶段三个阶段.方案阶段的主要内容是根据建筑的重要性以及建筑所在地的抗震防烈度、工程地质的勘查情况报告、建筑场地的类别以及建筑的高度跟层数来确定建筑的结构形式.建筑结构形式确定后就可以根据不同的结构形式特点要求来布置结构的承重体系以及受力构件；结构计算阶段的内容主要有荷载的核算,主要包括永久荷载、可变荷载和偶然荷载,荷载的相关计算要根据荷载规范的要求跟规定采取不同的组合值系数来进行不同工况下的组合计算,根据计算出来的荷载值,按照构造措施的要求,使用要求以及手册上推荐的试算方法初步确定构件的截面,最后根据确定的构件截面跟荷载值计算内力,根据计算出来的结构内力进行配筋设计直到满足相关规范的要求.

2.建筑结构设计的内容

（1）宏观设计：主要包括结构体系的选择,柱网的布置以及剪力墙的分布、基础的选型等内容,宏观设计主要分为主体跟基础两部分进行,设计人员根据建筑的材料、高度以及重要程度、建筑所处地的抗震设防烈度、风力等条件选择合适的结构体系.

（2）具体设计：进行宏观设计后,就需要进行实际具体设计了.主要指柱、梁、板、墙四部分内容,进行结构分析时,梁和柱一般作为杆单元计算,板和墙作为面单元计算.

3.建筑结构设计的原则

（1）抓大放小：“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”等这些都是建筑结构设计中重要的一些概念.虽然说整个结构体系主要是由各种构件之间协同工作的,但是各个构件所担任的角色是不同的,有其轻重之分,抓住主要因素有利于提高房屋的整体抗震性能.

（2）层层设防：安全的结构体系是应设置多道防线的,即整个抗震结构体系由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作.同时抗震结构体系应具有最大可能数量的内部、外部赘余度,建立起一系列分布的塑性屈服区,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破坏也易于修复.这些都体现出了层层防线的设计思路.

（3）刚柔相济：一个好的建筑结构体系需要合理的刚度,如果结构刚度过大,那么它的变形能力就比较的差,同时在地震来临时将会吸收很大的地震力,于结构的抗震不利.如果结构的刚度过小,则会导致结构产生过大的变形,影响建筑物的正常使用.

（4）打通关节：打通关键是为了能够保持房屋的平衡,让房屋永远处在原始的静态中.当房屋结构的力量不能通畅的时候,构件跟构件之间的静态平衡就会被打破,构件之间的传力应尽可能直接通畅,使力流总能沿最短的途径向下传递.

4.建筑结构设计方法

（1）结构建模：用计算机软件进行结构设计,首先需要将结构输入至计算机内,此时得到的模型称为结构模型.当结构模型输入完毕,进行力学计算时,为了适应计算理论和相应程序的要求,需要对模型进行一定得修正和简化,由此得到可直接用于力学计算的模型称为计算模型.结构模型反映的是结构的实体特征,注重结构构件的实际位置,构件间的构造关系及构件材质等内容.计算模型要求真实的反映结构的受力特性.因此在结构建模过程中,对实际结构进行合理的简化和归纳是必要的.

（2）合理的结构布置：在进行结构构件布置时,除考虑建筑功能要求外,结构单元抗侧力结构的布置宜规则、对称,受力明确、力求简单,传力合理、途径不间断,并应具有良好的整体性.在一个独立的结构单元内,应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼电梯间；减少地震作用下的扭转效应.竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多、过急,结构刚度、承载力沿房屋高度宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱部位.

（3）把房屋抗震要求作为起点,进行合理的结构设计：对于一般多层砌体住宅结构来讲,要优先采用横墙承重或是纵横墙共同承重的结构体系,关于纵横墙的布置要均匀对称,沿着平面内对齐,沿着竖向从上往下连续,楼梯间不要建造在房屋的尽头或是拐角的地方,挑檐不适合使用无锚固的钢筋砼进行预制；对于钢筋砼多、高层结构的住宅,在进行设计的时候要注意框架跟抗震墙等抗侧力结构要进行双向布置,这样方便它们各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同的工作状态,除了控制抗震墙之间的楼、屋盖的长宽比以及保证抗震墙本身的刚度外,还需要采取相应的措施,保证楼、屋盖的整体性能以及它跟抗震墙之间的可靠性连接；结构布置要尽可能的采用规则结构,对于那些复杂结构,可以设置防震缝.

（4）结构施工图绘制：在施工图绘制过程中,应把握一些基本原则：如图面整洁,内容编排紧凑,字体正规,数字清楚,尽量用简洁的图纸张数表达丰富的内容；整套图纸规格力求一致；图纸编号应考虑施工顺序,由基础向上编排；构造复杂部位必须交待清楚；相互有关部位尽可能绘在一张图纸上,少引见其他图页；大样详图是建立在建筑详图没有差错的基础上,它的绘制可以建立在建筑详图基础上直接进行绘制,也可以在以前做过的一些详图的基础上进行局部的改进绘制,这个阶段需要注意的是保持在建筑外形的前提下尽量的让结构合理受力,方便施工,在标高跟外形的尺寸上一定要跟建筑专业协调相一致.

5.总结：

建筑结构是一个系统全面的工作,设计人员需要有扎实的理论知识基础,还要有灵活的头脑,不断创新的思维以及严肃认真负责的工作态度,设计人员首先需要按照规范相应的构造要求严格执行,在明白规范来龙去脉的基础上灵活应用,这样才能够从根本上消除设计质量所带来的隐患.