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【摘 要】本文在对建筑结构设计师进行结构设计的基本原则进行分析的基础上,依据结构设计理论和实际工作经验,提出了影响结构设计的几点关键的影响因素.
【关 键 词】建筑结构；设计；影响因素
建筑结构设计是指将建筑设计师的构想在具体的建设项目中进行全面的结构设计和具体细致的实施过程.建筑结构设计是工程建设的关键所在,是承接设计师的构想和项目施工的桥梁,是具体的建筑艺术实施的重要环节,也是确定和控制工程造价的重点阶段.建筑结构设计环节是保证结构安全、保障项目建设的关键环节,应严格遵守国家法律法规和相关设计规范,同时在设计过程中贯彻优化设计的原则,减少项目工程中不必要的浪费.
1建筑结构设计的原则
1.1硬性指标和软性指标相结合
合理的建筑结构设计体系要求建筑物的构造应既具有硬性的要求,又具有软性的要求.硬性的要求主要体现在建筑结构体系为了适应或者预防地震等不可抗力导致的较大破坏性而要有一定的刚度；软性原则要求与刚性原则要求截然相反,要求建筑物要有一定的柔韧度,“柔”主要是为了适应突发不可抗力时建筑物能具有较高的延展性,能适应骤然的结构变化,不至于造成整座建筑物的毁坏.
1.2多道防线原则
安全的建筑结构设计应设多道防线.类似于一个大型工厂,如果其中的一条生产线遭受突发事件,会有备用生产线马上予以补充,不至于使企业造成停产的状况或者使企业造成过大的损失.在设计时就应该注意到多肢墙比单片墙能有更多的选择空间,框架剪力墙比纯框架更能承受强大的冲击力等,这就是集中体现了多道防线原则.
1.3舍小取大原则
在建筑结构设计中经常会遇到“强柱弱梁”和“强梁弱柱”的问题,这也是建筑设计中非常重要的概念和设计准则.就是我们在设计时故意把一部分建筑构件设计成薄弱的原则.在遭受不能避免的毁坏时最大限度的降低损失.所以在设计时应对建筑构件的设计坚持抓主放次,舍小取大的原则.
1.4强化节点
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在结构设计体系中,节点是指结构连接处或者在承受外部压力时变化出现的地方.在建筑结构设计的概念里,需要解决的重点就在于结构体系的整体配置原则.设计者在建筑结构设计中就应该解决外力在结构体系中重新配置的问题,确保力量产生变化时能按照建筑结构构件强度刚度的大小适当配置.争取达到静态的平衡,避免出现结构设计节点的分散和不合理的过度集中.
2建筑结构设计应考虑的因素
2.1选择合适的结构类型
结构设计中选取一个合适的结构形式是十分重要的,一个合适的结构形式不仅影响一个建筑项目成败的可能性,更重要的是能给项目施工和造价的经济性造成直接影响.框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好,造价较低,但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸,影响家具的布置和美观,有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置.框架―剪力墙结构平面灵活,适用性强,结构合理,能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用.异形柱较普通矩形柱的变形能力低,节点抗震性能不好,易致脆性破坏延性小.各种设计结构都有自己相对应的优缺点,因此设计师在进行建筑设计时应分清主次,着重考虑项目的主要影响因素.
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2.2抗震设计经济化
对高层建筑结构造价影响最大的是水平荷载的作用,而水平荷载除风载以外,主要就是地震荷载.对于有抗震要求的建筑物,其抗侧力机构的选择和应用成为控制建筑结构造价的重点所在,随着建筑物层数的增大,抗侧力结构体系造价迅速增加.对于一个结构,从设计一开始设计人员
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2.3合理降低含钢率
近年来,随着钢铁价格的暴涨,钢材成本占材料成本的比例很高,从减少钢筋用量上来降低结构造价效果要更为突出.在满足结构安全和规范构造要求的前提下将含钢率控制在合理的范围内,不仅是结构设计人员的职责,更是衡量设计单位的技术水平和市场竞争力的重要标志.在梁板设计中,选择合理的梁、板截面尺寸使构件截面大小与构件配筋率平衡.优先选用抗震和抗风性能好而且经济合理的结构体系,既能达到良好的抗震性能又使结构中用钢量较低,从而使结构造价降低.
2.4建筑经济层高
在建筑物的基本功能设计完成之后,加高建筑物的层高无疑会增加工程项目的造价.建筑层高的增加影响工程造价主要体现在门窗、墙体承重、梁的载荷和建筑材料等方面.增加层高也会对建筑材料提出相对较高的要求,这其中包括承重梁和承重墙对材料强度等级要求的加强.所以在结构设计的过程中应权衡建筑物功能需要和结构设计对工程造价和建筑使用寿命的影响两方面因素,寻找适合功能结构的最佳比例,以期获取最大的经济效益.
2.5建筑面积
建筑面积是指住宅建筑外墙外围线测定的各层平面面积之和.建筑面积也是建设工程设计施工中一个十分重要的经济技术指标,特别是在住宅建筑的设计中,对于结构设计和单位造价将直接造成影响.增加建筑面积固然能减少单位面积造价,但建筑面积的增加也不是无限制的扩大的.如果设计标准超出了一定范围的衡量标准或限制条件,不仅不会降低单位面积的造价,反而会使其增加.
2.6建筑材料
建筑材料也是影响工程造价的主要因素.合理选择建筑材料不仅可以达到满足设计要求、使用功能和标准,更重要的是还能节省投资,降低建筑单位面积造价.因此结构设计应该在熟练掌握各种材料性能和功能的基础上,了解各种材料的价格,合理选择材料.
综上所述,影响结构设计的因素较多,结构设计师在进行结构设计时不应仅仅考虑到整体构造功能,还应在熟悉掌握建筑类型、建筑材料和建筑标准的基础上,采取适当措施降低投资造价的标准.
参考文献：
[1]梅丽娜.浅谈结构设计的几项基本原则.黑龙江科技信息[J].2008（7）：279
[2]黄存汉,建筑抗震设计技术措施[M],北京,中国建筑工业出版社,1999.
[3]李辉政.结构设计与工程造价的分析与探讨,山西建筑[J].2009（6）；57-59.
[4]Pederson•,P.Topologyoptimizationofthreedimensionaltrussesdesign.TopologyofStructure,KiuwerAcademicPublishers,Dordrecht,1-30
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