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建筑結構設計論文范文1
結構設計的安全問題是所有從事結構設計與研究的人們一生都要面對的問題，本文作者結合自己的工程設計實踐，簡述了當代建筑師的設計思維對結構設計安全所提出來的挑戰，并且，通過一個結構設計師對當今建筑設計潮流的感悟與認識，提出了保障結構設計安全所必須堅持的基本原則。文章最后，對參與當代中國結構設計實踐的結構設計工作者們提出了一些期望。
■前言
一段時間以來，由法國巴黎戴高樂機場2E侯機廳通道部分倒塌事故引起的對結構安全問題的討論成為業界甚至各種傳媒的熱門話題，由之引起的對國家大劇院以及各奧運在建項目進行結構安全再認識的聲音也不時傳起。特別是對正在設計施工中的奧運項目，按照政府決策部門的意見，建設單位組織結構有關專家逐個項目地進行了更為嚴格的結構設計安全評估。
結構設計安全是我們所有從事結構設計與研究工作者必須面對和回答的問題，巴黎戴高樂機場事故是結構在其設計使用壽命初期（投入運營一年），在常規荷載作用（沒有恐怖襲擊、沒有惡劣的區域突發自然災害）的情況下發生的，就是說，一定是在結構設計或施工的某個環節給結構留下了致命的內部缺陷才造成的，這一缺陷既可能是結構設計理論方面的，也可能是結構設計構造方面的，既可能是結構材料使用方面的，還可能是建造過程中的施工質量控制方面的，等等。無論什么原因，這種結構破壞形態都是結構設計原則所不允許的，引起我們的警覺也是應該的。
另一方面，我們也還是應該理性地、科學地、全面地分析和把握結構設計的安全問題。其實，追溯人類改造自然、改造世界的歷史足跡，我們還是有理由對當代結構設計理論和建造技術的發展水平感到自豪的。雖然我們現在感覺是越來越累，越來越難，但是在力學和材料科學發展的有力支撐下，我們所從事的結構設計與建造技術的發展還是基本上滿足了那些滿腦子求新求奇，求高求廣的所謂當代建筑師的表達欲望與需求的。
■世界上沒有自由的結構設計師，但假如沒有我們，也就沒有建筑表達的自由
建筑師設計東西，無非表達兩種需求，一種是傳統意義上的功能需求，另外一種就是表達建筑情感，或者說是通過建筑表達情感。這種情感表達方面的需求可能是來自公眾的，也可能是來自政府或領導意志的，還可能就是直接來自建筑師的美學修為的。建筑師可以利用建筑特有的元素，比如建筑材料的材質、裝飾材料的色彩等進行其建筑情感的表達，但是這種表達的效果和能力是有限的，建筑師更重要的手段則是借助結構的能力完成這一表達需求，從這個意義上說，建筑師豐富的想象力既給結構設計提出了課題、帶來了挑戰，同時也就給結構工程師帶來了風險。
國家大劇院超大超深的地下結構體量，橢球拋物面殼體屋頂和圍繞殼體的環形水池都是安得魯實現其劇院功能需求與其情感表達需求的手法和元素。為了在不超越人民大會堂的限定高度內，完成劇場功能對豎向尺度的需求，“深入地下”是其自然的（也許是無奈的）選擇；橢球拋物面殼體屋頂罩住其下的三個功能劇場是建筑師進行區域空間整和的一種手段，在這塊區域上的建筑物進行這樣的整和處理我認為是必要的；建筑師設置環形水池的目的在于其制造區域寧靜氣氛的需要，這種建筑情感表達上的需求也是必要的。
國家大劇院
同樣的，在建的國家體育場（簡稱“鳥巢”）以及國家游泳中心（簡稱“水立方”）等標志性建筑，她們不單單是承載著滿足舉辦奧運會各單項體育功能方面的需求，也還要承載著通過其“別樣”的建筑形象來表達全國人民百年奧運夢想成真的情感需求，承載著要為最出色的一屆奧運會留下最出色的“建筑遺產”的使命。
自然的，建筑師是無法單獨承擔這樣的使命的，必須依靠結構工程師的支持來實現其“特別”的表達需求。或者說，結構工程師在這個時侯是沒有選擇的自由的，只有絞盡腦汁為建筑師的這種需求尋找“解決方案”，于是，百年之前的理論物理學命題“泡沫理論”被結構師拿來經過有趣的數學變換，最終成了表達建筑師“看似無序的水分子結構”的最好載體。
國家游泳中心總平面圖
■建筑結構形式的爭議多半不是“好與不好”的問題，而是“值與不值”的問題
為了滿足建筑師們的“浪漫”需求，在傳統的結構構成方式無能為力的時候，結構設計師就必須探索新的、非傳統的結構構成方式。結構系統的基本形式，可以說已經被我們認識的差不多了，但是，這種說法只是限于基本體系，并不意味著創造新的結構形態可能性的減少，在擁有無限多樣的物種的豐富多彩的世界里，限定結構形態的類型顯然是不恰當的。
結構工程師的任務就是在既要保證結構安全同時又要滿足建筑美學需求的杠桿上尋找一個平衡點。只是，世界上終究沒有免費的午餐，當各種或是張揚的、或是陌生的結構形態出現的時候，在結構材料科學還沒有長足的發展的時候，在我們還不得不用傳統的結構材料去實現這樣一個個“浪漫”的需求的時候，對結構安全的關注也就從來沒有象現在這樣引起一端又一端的“爭議”。
從一個結構設計與研究工作者的角度看待這些“爭議”，我認為很多時候我們是可以在力學或規范的原則內尋找到這個“平衡點”的，隨后的問題是，這會要我們付出多大的“代價”，或者說要我們支付多大的“結構成本”？我認為對這個我們要支付的成本“值與不值”的不同看法是對建筑結構形式“爭議”的焦點問題。
其實，作為一個結構工程師，常常是不能判斷建筑的形象與情感“效益”與結構實現的“成本”之間到底誰高誰底的，因為前者是很難量化的。我們所能做的就是在保證建筑功能與美學需求的諸種可選擇的結構實現方式中找到成本較低的解決方案。
國家游泳中心南北剖面圖
國家大劇院南北剖面圖
例如，在國家大劇院工程結構的第一輪初步設計時，法國ADP公司確定的結構底板的頂面標高為-26.0米，這個標高受到了中國建筑與結構工程師的質疑，如此深的基槽，且不說開挖與降水的成本會很高，結構壽命期內的抗浮設計成本更是一項很大的投入，為此，我們建議在保證其建筑功能需要的前提下，盡可能提高建筑底面標高，法方在修改后的初步設計中將這一標高提高到了-22.0米。
與上述情形相反，國家游泳中心工程的建筑設計由于采用了ETFE雙層充氣膜，這種膜材的造價很高，所以，在相對深挖（增加基礎開挖與結構抗浮成本）和抬升建筑總高度（增加圍護膜材的用量）的比較選擇中建筑師完全依賴的就是綜合成本最小化的原則。
■結構工程師要給浪漫的建筑師和建筑師的浪漫設定一條底線
作為一名結構工程師，我們還應該清醒地認識到，結構科學和材料科學的發展遠沒有達到可以令建筑師們的“浪漫思維”無約無束的境地。在實際結構的建造過程中影響結構安全的因素眾多，一方面，建筑結構理論歸根結底是一門實驗科學，理論與實際的偏差不可避免，另一方面，建造技術的發展水平和區域差異以及施工質量控制等等方面的諸多因素，都會給實際建造完成的建筑結構安全性能帶來某種程度的不確定性。
所以，建筑師們在通過建筑表達其美學或情感需求的時候，結構工程師們還是要給他們設定一條底線。這條底線不僅依賴于當代人類對自然界的認識水平，而且還依賴于現代結構技術與材料科學的發展水平，依賴于結構分析技術的發展水平。在某種程度上，我們可以允許他們突破某些“規范”條文的底線，但是不能允許他們突破“基本力學準則”的底線。尤其是當我們面對國外建筑師的時候，這一點做起來很難，譬如在和安德魯的法國ADP團隊合作設計國家大劇院的過程中，我們就經歷了多次的“爭執與說服”的過程。
國家游泳中心的設計過程也給了我們很多啟示，在建筑師浪漫的創意和結構的可實現之間還是有較長的一段路要走的，因此，我們投入很多精力進行了這種新型多面體空間鋼框架結構的試驗研究，最終才可以保證這種結構的安全、可靠。
鋼骨架結構效果
ETFE充氣枕結構
■不能認為結構設計安全與結構設計的創造性是永遠的矛盾
實際上，對結構設計安全性的憂慮往往會束縛住我們結構設計創造性探索的步伐，雖然這種憂慮不是多余的。發生巴黎機場結構倒塌事故后，我們聽到的幾乎都是對安德魯主持設計的建筑的一片懷疑之聲，結構設計工程師們，尤其是從事重要公共建筑結構設計的工程師們更是增添了更多的謹慎與小心。
我認為，結構設計的任務始終是：按照建筑的功能與美學需求確定安全、合理的結構體系；進而依據建筑結構可靠度設計有關標準所確定的原則對結構作用效應與結構抗力進行符合結構實際工作條件（性能）的分析；最終應做到在規定的結構設計使用年限內，在現行規范規定的各種荷載作用下，所設計的結構是安全可靠、經濟合理、技術先進的。
為了實現這樣的使命，對結構設計安全的自始至終的關切無疑是必要的，另一方面，結構設計的創造性不但是當今建筑設計發展的必然要求，同時也是結構設計技術自身發展的要求。國家大劇院、國家體育場、國家游泳中心以及新中央電視臺等建筑在結構設計方面的創造性探索可以為我們跟蹤當今世界先進的結構設計理念提供一些線索，也可以讓我們檢視一下很多經驗的、傳統的結構設計思維是否還適應現代結構設計發展的要求。
“水立方”內外效果圖
建筑結構設計論文范文2
關鍵詞：高層建筑結構設計；教學內容；教學方法；教學手段
高層建筑結構設計課程的教學內容涉及混凝土結構、結構力學、結構抗震等知識的綜合應用，作為培養從事土木工程設計、施工、預算、招投標工作的高級工程技術人才的土木工程專業，一般將高層建筑結構設計課程設置為一門專業限選課。土木工程專業畢業生的就業方向主要有結構設計、工程施工技術管理、預算和招投標等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結構設計具有密切聯系。土木工程結構設計崗位的主要工作內容已由多層建筑設計轉變為高層建筑設計；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結構的識圖與讀圖等知識，清楚高層建筑中哪些是主要受力構件，哪些是構造構件，在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學習；土木工程預算和招投標管理工作中大量的分析計算都要靠計算機來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學習。工程專業開設該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學中還存在不少現實問題。鑒于此，本文擬從教學內容、教學模式、教學方法、教學過程等方面探討高層建筑結構課程的教學改革問題，希望能為該課程教學質量的提高提供參考。
一、課程教學內容規劃
隨著我國經濟的發展，土建行業對人才的要求特別是對學生工程素質的要求越來越高，企業歡迎的是具有完備知識結構又具備較強工程能力的人才。高層建筑結構設計課程涉及很多計算，教學內容十分豐富，但該課程的學時往往十分有限，因此，合理選擇教學內容就顯得尤為重要。該課程教學內容的選擇應以應用型人才能力培養為目標，理論與實踐并重，并注意兼顧不同學習基礎的學生。土木工程專業一般將該課程安排在大學四年級第一學期，主要內容包括緒論、高層建筑結構的體系與布置、高層建筑結構的荷載和地震作用、高層建筑結構的計算分析和設計要求、框架結構設計、剪力墻結構設計、框架―剪力墻結構設計、高層建筑地下室和基礎設計等，與先修課程混凝土結構、混凝土結構與砌體結構、基礎工程、工程結構抗震等有緊密聯系，也存在一定的內容重復現象。為了保持教學內容的系統性，教師處理與已開設課程重復的內容時，應做到“重復的內容講差別，相似的內容講典型，突出重點”[1]。例如：荷載計算部分的一些內容與混凝土結構課程的相關內容相似，按照相似的內容講典型的原則，對該部分內容，教師應重點講解高層建筑結構的風荷載計算（考慮風震系數），而活荷載計算可不考慮不利布置；框架結構設計部分的一些內容，與混凝土結構與砌體結構等課程的相關內容存在重復現象，按照重復的內容講差別的原則，對該部分內容，教師應重點講解在框架結構設計中如何調整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規參數；高層建筑結構基礎設計部分的一些內容，與基礎設計和基礎工程課程存在內容重復現象，按照重復的內容講差別的原則，教師可重點講解高層建筑“筏板基礎”“樁基+筏板”設計中的常見錯誤及其原因。
二、課程教學模式
在開設高層建筑結構設計課程時，學生已具備一定的專業技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學模式是近年來該課程教學的主要特點之一。根據高層建筑結構設計課程實踐性和操作性強的特點，教師應以促進學生提高實踐技能、掌握關鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學內容開展任務驅動教學和項目導向教學，將“教、學、做”有機結合，著力體現應用性、實踐性和開放性的課程理念。將“教、學、做”一體化的教學模式有機融入教學過程，有利于處理“懂”與“會”的關系，學生可以先懂后會，也可以先會后懂或邊懂邊會。此外，教師還可以把課堂搬進實驗室、建筑設計院、工程施工現場等場所，廣泛開展直觀教學，實現課堂教學與實習實訓的一體化，從而有效提升學生的綜合能力。
三、課程教學方法與教學手段
高層建筑結構設計課程的教學環節分為課堂教學、PKPM軟件應用、工程設計實踐和考核[2]。以下從四個方面探討該課程的教學改革。
(一)課堂教學
課堂教學應以講解高層建筑結構設計的基本設計理論、抗震規范、高層混凝土結構技術規程等內容為主；要有明確的教學目標、有效的教學策略和具體的學習評價指標；要注重學生興趣的培養和潛能的發掘與提升，廣泛開展探究性學習和協作學習；要注意培養學生終身學習的觀念，力促學生自主發展和可持續發展。在高層建筑結構設計課程教學中，還應做到課堂講授、自學、討論相結合，課內學習與課外學習相結合，理論學習與實踐環節相結合[3]。第一，課堂講授與自學相結合。教師在課堂教學中應重點講授基本概念、基本原理和難點，并向學生指定課外自學的內容和思考題，以培養學生的自學能力，化解教學內容多而課時有限的矛盾。第二，開展課堂討論，啟發學生開展積極的思維活動[4]。大學生思想獨立性強，思維靈活，喜歡獨立思考問題。因此，在全班或小組內圍繞一個問題開展討論，讓學生各抒己見，相互啟發，有利于發揮學生學習的積極性和主動性，充分提高教學效果。如在高層結構選型內容的教學中，可讓學生以某“高層設計采用哪種結構體系較合理”為題在班級范圍內開展討論，讓學生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結構體系的有關知識。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學生在小組討論的基礎上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學效果，也可提高學生的表達能力。第三，課內學習與課外學習相結合。在每次課結束前，教師都應向學生明確課后的復習內容、預習內容及思考題。對于較抽象的教學內容，教師應組織學生開展課堂討論或課外學習小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結合單元教學內容，組織開展以高層結構設計基本理論知識和常規應用為基礎的小型競賽活動，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學生的知識運用能力。第四，理論教學與實踐教學相結合。筆者的調查表明，很多學生在學習過程中都感覺到“高層建筑混凝土結構技術規程”難以理解，難以聯系具體工程實例；結構設計只是停留在單個構件上，不明確結構整體設計的思路。因此，教師在教學中應結合具體教學內容引入工程實例，通過對工程實例的詳細講解，使學生加深對理論知識的理解，提高應用能力。比如，對高層建筑常用的三種結構，即框架結構、剪力墻結構、框架―剪力墻結構，教師可借助實際工程項目，依次詳細講解抗側力構件的布置、主要高規參數的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實例講解使學生理清結構設計的整體思路，加深對規范條文的理解。需要說明的是，教師教學中選用的案例可以來自企業生產實踐，也可來自教師指導學生完成的工程設計實踐項目。教師指導學生進行工程設計實踐（包括結構選擇、結構建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結構設計課程教學質量的有效手段。
(二)PKPM軟件應用教學
PKPM軟件應用教學的重點是理解和掌握高層建筑結構設計的基本過程，主要有以下三個教學步驟：(1)結構布置的講解與練習。在此步驟中，要通過講解和練習，使學生掌握運用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規”關于結構平面和豎向布置的基本要求。結構平面布置要求平面形狀簡單、規則、對稱、質心和剛心重合[5]30−31；結構豎向布置的要求主要是抗側力構件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計算參數輸入練習。在此步驟中，應要求學生按照相關要求，結合工程結構的實際情況輸入PKPM相關參數，并理解基本風壓、基本雪壓、設計地震分組、抗震設防烈度、連梁剛度折減系數等參數的含義。(3)PKPM計算結果的分析判斷和參數調整。在此步驟中，應指導學生通過對計算結果的分析，判斷結構的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩定是否滿足要求，并對不滿足要求的參數進行調整。
(三)工程設計實踐教學
開展高層建筑結構設計課程實踐教學，有利于學生強化工程概念和感性認識，激發學習主動性，提高創新能力。在工程設計實踐教學中，教師可以組織學生分組參觀調查當地已建高層建筑，了解其構型、結構體系、存在的施工問題等；可以讓學生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學樓、辦公樓、賓館等框架結構的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結構的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結構的建模。
(四)課程考核
高層建筑結構設計課程的常規考核方法是筆試成績與平時成績相結合，但筆試成績一般占總成績的80%，這容易導致學生只重視理論而忽視實踐，不利于學生應用能力的提高。該課程的考核應著重考核學生綜合運用知識的能力，可采用筆試、上機操作、實踐環節相結合的考核方式。其中，筆試成績占總成績的50%，試卷的制作可參考國家“注冊結構工程師專業資格”考試；上機操作成績占總成績的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學生在規定時間內運用PKPM軟件完成滿足結構設計規范要求的結構建模；實踐環節成績占總成績的30%，內容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實踐教學中的表現等。
四、教學過程的組織
如前所述，在每次課結束前，教師都應向學生明確課后的復習內容、預習內容及思考題，其中預習的內容可以是參觀現有高層建筑結構，調查了解其結構形式、結構設計、施工中存在的問題等，并形成文字。導入新課時，教師可用5分鐘左右的時間了解學生的預習情況，并通過總結引出新課題。在講授新課的過程中，教師應突出重點，把握難點，可按照理論講授―例題解析―學生練習―歸納總結的步驟組織教學。如在講解高層建筑的結構體系時，可先分述每種結構體系的概念，再舉例分析典型的結構體系布置，然后讓學生畫出附近教學樓等高層建筑的結構，最后歸納總結常見建筑結構體系的選擇。課堂討論教學環節一般可采取學生自由發言與教師總結相結合的方式，而在安排有小組前期調研的情況下，應緊緊圍繞小組代表的匯報發言開展現場提問。另外，教師在課堂教學中還應引導學生主動到建筑設計院、工作室參觀實踐，以實現學以致用，不斷提高學生的實踐應用能力。例如，為了提高應用型技術人才培養質量，黃淮學院在其大學生創新創業園設置了建筑設計院校內實踐基地，為土木工程、建筑工程等專業學生的工程實踐提供了良好的平臺，教師引導學生到這里結合教學內容參觀實踐，無疑能夠有效地促進學生實現所學理論知識的內化和實踐應用能力的提升。
作者:邵蓮芬 單位:黃淮學院
參考文獻：
[1]牛海成，徐海賓．面向可持續發展的高層建筑結構設計課程教學改革探討[J]．高等建筑教育，2013(22)：72―75．
[2]劉圓圓．淺談《高層建筑設計》課程改革方案[J]．城市建設理論研究：電子版，2014(36)：8119―8120．
[3]孟麗巖，王濤，陳勇，等．高層建筑結構設計課程教學方法的改革與實踐[J]．黑龍江教育（理論與實踐），2015(3)：77―78．
建筑結構設計論文范文3
不確定性的地面運動的影響。地震動是地殼快速釋放能量過程中產生具有不確定性的多維振動，它是通過地震波的傳播實現的，它的隨機性和復雜性讓人難以預測。地震動的各個分量對建筑都具有危害作用，即一個豎向分量、兩個水平分量和一個轉動分量。地震災害具有突發性、破壞性、難以預測性，甚至是毀滅性的。結構動力特性的影響。影響結構動力分析的因素主要有：結構質量分布不均勻；基礎與上部結構的協同作用；節點的非剛性轉動；偏心扭轉可能使位移增加；柱的軸向變形可能會使周期變長，加速度降低；材料的影響?；炷恋膹椥阅Ａ侩S著時間的增長或應變的增大而降低，這意味著自振周期可能增長，而加速度反應將減小。阻尼變化的影響。鋼筋混凝土結構阻尼比受震松動以后會變大，且自振周期變長?；A不同沉降量的影響。按一般荷載設計的框架結構，當地震系數大于0，基礎差異沉降可能造成實際彎矩與設計彎矩出現較大的誤差，而這種誤差在設計中一般未予考慮。建筑結構的施工質量。施工質量是影響結構抗震能力的一個重要因素。施工的任一環節都可能對建筑結構的抗震性能造成重要影響。這就是為什么“豆腐渣工程”的抗震性能總是和設計值相差甚遠。
2.建筑結構抗震設計方法
2.1結構地震分析法
結構抗震設計的首要任務就是對結構最大地震反應的分析，需要確定內力組合及截面設計的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、彈性時程分析方法、振型分解反應譜法、非線彈性靜力分析法以及非線彈性時程分析法。其中最為簡單的屬底部剪力法，其在質量、剛度沿高度分布較均勻的結構中較為適用。假設結構的地震反應以線性倒三角形的第一振型為主。并通過第一振型周期的估計來確定地震影響系數。對于較為復雜的結構體系，采用振型分解反應譜法來計算，它的思路就是根據振型疊加原理，將各種振型對應的地震作用、作用效應以一定方式疊加起來得到結構總的地震作用、作用效應。而彈性時程分析適用于特別不規則和特別重要的結構中，將建筑物看作彈性或彈塑性振動系統，直接輸入地面振動加速度記錄，對運動方程積分，從而得到各質點的位移、速度、加速度和剪力時程變化曲線。非線彈性時程分析法可以準確完整的反映結構在地震作用下反應的全過程。按非線彈性時程分析法進行抗震設計，能改善結構抗震能力和提高抗震水平。非線彈性靜力分析法考慮了結構彈塑性特性，在結構分析模型上施加某種特定傾向力模擬地震水平側向力，并逐級單調增大，構件一旦屈服，修改其剛度直到結構達到預定的狀態。
2.2建筑結構抗震設計方法
為了確保建筑結構的抗震能力最佳，所設計的結構在強度、剛度、延性及耗能能力等方面都達到最佳，質量分布均勻，平面對稱、規則抗側向力較好的體系及剛度與承載能力變化連續的結構體系是優先考慮的設計方案，從而經濟地實現“小震不壞，中震可修，大震不倒”的目的。
（1）根據我國的抗震設計規范，建筑持力層的選擇非常重要，它關系著整個建筑物的安全性能，同時規范還指出，建筑的形體要適當，要求建筑的形狀及抗側力構件的平面布置宜規則，并有整體性，不宜用軸壓比很大的鋼筋混凝土框架柱作為第一道防線。
（2）抗震結構體系布置是建筑結構抗震設計的關鍵問題，如房屋建造中框架結構體系和砌體結構的選擇問題。地震后會有余震，抗震結構體系應具有多道抗震防線。如框架結構設計中為了避免部分構件破壞而導致整個體系喪失抗震能力，將不承受重力荷載的構件用作傳遞途徑。
（3）傳統的結構抗震是通過增強結構本身的抗震性能(強度、剛度、延性)來抵御地震作用的，即由結構本身儲存和消耗地震能量。消能減震設計指在結構中設置消能器來消耗地震輸入的能量，減輕結構的地震反應，減小結構發生破壞和避免結構物直接倒塌以達到預期防震減震要求。隔震設計指在建筑物基礎與上部結構之間設置隔離層，即安裝隔震裝置，通過隔震裝置延長結構的基本周期，避免地震能量集中使結構發生屈服和破壞。這是一種以柔克剛積極主動的抗震對策,是一種新方法、新對策、新途徑。
（4）盡可能多設置幾道抗震防線，一個較好的抗震建筑結構由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。強烈地震之后往往伴隨多次余震，如果只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。如像教學樓這種相對大開間、單跨、大窗口、懸臂走廊的純框架結構，其縱、橫方向的剛度不均勻，很容易發生扭轉破壞，而整個結構只有框架一道防線，一旦柱子發生破壞，沒有其他約束措施，整個框架因喪失全部承載能力而倒塌。防止脆性和失穩破壞，增加延展性。設計不良的細部結構常常發生脆性和失穩破壞，應該防止。剛度的選擇有助于控制變形，在不增加結構的重量的基礎上，改變結構剛度，提高結構的整體剛度和延展性是有效的抗震途徑。
（5）場地條件就是導致建筑震害過于嚴重的關鍵因素，所以選擇最為有利的地形最大限度的防止建筑物出現在不利于抗震功能發揮的區域。選擇在抗震過于危險的區域來建造房屋，有可能對人們的生命財產安全帶來危害。在汶川地震時，北川縣城西的房屋建造在有滑坡隱患的山體之下，在地震的作用下，山體崩塌、滑坡，將大量的房屋掩埋，死亡1600人，損失慘重。
3結語
建筑結構設計論文范文4
土體的形成是具有非常漫長的歷史的，土是一種多孔材料，構成復雜。土體在受到外界的荷載作用之后，會發生以下的改變：
1、土體在剪切應力作用下會發生塑性應變，同時球應力也會引起塑性應變；
2、土體的不同構造就會具有不同的特性，土體發生沉積塌陷也會發生不同的特性改變；
3、應力路徑會影響到土體的變形，不同的加載路徑作用在土體上就會發生不同的形變；
4、土具有流變特性，尤其是軟粘土這些特性十分明顯；
5、緊砂、超固結粘土等土體在受剪后會表現出應變軟化的特性；
6、土體還具有剪脹性等。為了更好的了解土體的特性和氣真實力學變形特性，可以建立應力、應變和時間的關系，在實踐與理論的結合上提出新的數學模型，即：土體的本構關系，可以更好的了解土的本構關系。
二、建筑結構設計要遵循的原則
建筑結構在設計中藥遵守四個基本原則“抓大放小”、“多道防線”、“剛柔相濟”，圍繞這幾個原則來設計建筑的結構。
1、抓大放小。一個完整的結構體系是由不同的構件共同組成的，每個構件在結構中起到不同的作用，“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等是建筑結構設計中非常重要的概念，也是在結構設計中所需要注意的問題。
2、多道防線。在結構體系中設計多道防線可以增強建筑的安全性，提高建筑的穩定性，在災難來臨的時候，更加有保障，不能把生存寄托在單一的構件上。
3、剛柔相濟。建筑結構的設計要遵守剛柔并濟的原則才能讓各個建筑結構協調的組成完整的整體。如果結構的剛度很大，那么變形能力就比較弱，破壞力首先會對建筑進行壓迫，造成建筑形變，剛度大很容易受損。結構太柔雖然可以很好的消除外力，但是形變過大建筑會無法使用。
4、打通關節。結構體系是變化的，但是變化又是統一的，這取決于結構體系中的結構關節。沒有任何關節，渾然一體的構型這是理想中的結構體系，結構體系能使任何外力迅速傳遞和消減。永遠處于原始的靜態就是要打通關節保持平衡的目的，當一旦流入力量，構件與構件之間的靜態平衡就會遭到破壞，結構也隨之發生變化。結構設計是要滿足建筑設計的，不能對建筑設計造成干擾，而建筑設計也要在結構設計的能力范圍內，不能超出安全、經濟、合理的結構設計原則。
三、基于本構關系的建筑結構設計方法
基于本構關系的建筑結構設計方法有兩個最大的特點。一是把整個建筑結構進行微分為:混凝土單元、鋼筋單元及混凝土與鋼筋接觸處的連接單元。只有這三個單元，所以在建筑結構設計方法中不存在構件，也不必對梁、柱、板等進行區分。所以只要有了混凝土和鋼筋的準確的本構關系和準確的混凝土與鋼筋接觸處物理參數，所有建筑結構設計問題都可以迎刃而解。二是整個分析過程中都有混凝土單元、鋼筋單羅凌霄吉林省城鄉規劃設計研究院吉林長春130061元及混凝土與鋼筋接觸處的連接單元參與，所以整體設計時可進行鋼筋混凝土結構的彈塑性性能分析，也可對整體鋼筋混凝土結構的受損階段進行分析。下面筆者從分析結構入手，對其設計方法進行簡單的說明。
1、分析結構在建筑結構設計過程中，分析結構是一項極為關鍵的工作，主要是將各種作用下的結構效應合理計算出來，其分析得出的結果一定要能夠準確地評定與說明在預設作用下的結構效應，分析結構的合理性與科學性會對結構安全、可靠、經濟造成直接性影響。確定計算模型屬于分析結構的重要工作環節，其主要內容有計算理論與計算簡圖，這兩個內容是分析結構的難點與重點。在實際設計工作中，不管是什么類型的分析模型，都無法準確地表達實際結構，所以有關規定要求只要在一定程度上與實際結構相近即可。通常情況下，設置結構做模型分析時，都應采取一些假定措施，例如假定建筑結構材料屬于均質連續性材料，這一假定對于結構來說并不會產生嚴重偏差，只有將重要建筑結構的構件加入到整體性能的相關效應中，才會對建筑結構造成直接性影響，主要是因為這個假定沒有充分考慮到次要構件以及非結構構件。
2、設置結構建筑結構在設計中首先需要有完整的結構體系，還要保證結構設置沒有缺點，結構的設置對建筑設計方案有很大的影響，嚴重時會影響到整個建筑的安全性和實際功能的運用情況。結構縫設置。在對建筑結構進行設置的時候要注意一些影響結構安全的因素，例如形體復雜、沉降和溫度收縮等?？梢岳梅勒鹄p、沉降縫和伸縮縫對結構進行有效的劃分多個單元，對每個劃分后的單元進行分別處理，除去影響建筑結構的因素。結構豎向設置。結構豎向設置主要是為了防止建筑結構出現過大的內收與外挑現象，在做豎向結構之間要先了解結構設置的強度與剛度需求，配合整體建筑結構進行設置。處在同一樓層的樓面要把標高位置設置的相同，避免發生錯層與局部夾層狀況。高層建筑的剛度和強度直接要合理的處理，保持一致性。
3、結構計算結構計算主要包括荷載的計算和構件的試算。荷載分為外部荷載和內部荷載，對于荷載的計算要根據荷載規范的要求和規定采用不同的組合值系數和準永久值系數進行不同組合的計算。構件的試算也要進行不同數值與組合的交叉計算。
四、結束語
建筑結構設計論文范文5
【關鍵詞】建筑結構；剪力墻結構；應用分析
1引言
高層建筑是城市重要組成部分，建筑可以美化城市，而有一些標志性建筑甚至在某種意義上代表了這座城市城市，例如如廣州的小蠻腰和上海的東方明珠塔，都是國際性大都市的標志。因此，城市和建筑互相依賴，彼此生存。如今，土地資源稀缺，高層建筑已成為城市建設的主體，是城市生活的主流建筑，也是當代建筑的發展趨勢。隨著人民生活水平的不斷提高，對居住舒適性的要求也有所提高，特別是對住宅公寓的要求越來越高。剪力墻結構的壁厚與填充墻、平面的厚度是一致的，保證室內無框架柱突出，可有效提高空間利用率，因此，高層住宅剪力墻結構應用的十分廣泛。
2建筑結構設計中剪力墻結構概念方案布置
剪力墻結構概念方案布置是進行剪力墻結構設計的前提，而布置設計的合理性與否對整個工程造價有很大的影響，下面對剪力墻結構布置進行簡單的介紹。剪力墻布局應沿兩個主軸方向雙向進行布置，盡量做到分布均勻，這種安排，能夠讓兩軸剛度盡可能接近。剪力墻集中布置會導致結構載荷中心和剛度中心偏移，造成較為嚴重的扭轉效應。剪力墻的分散布置會導致梁板跨度加大和剛度分布不均勻，而在跨度增大時，會增加結構的重量，增加地震效應，從而增加工程造價；另一方面，剪力墻間距太大，以致于單片剪力墻承受荷載過大，增加了軸壓比，從而對剪力墻延性設計產生影響。以及結構在不規則的地震扭轉薄弱部位凸起后形成棱角。扭轉大變形導致扭轉破壞。因此，考慮剪力墻平面布置，應單獨布置，并用對角線局部加強。在平面角部盡量布置L形墻肢，還可采取設置端柱及轉角部位樓板中設置暗梁等構造措施進行加強，以達到提高其扭轉剛度的目的。剪力墻豎向布置宜沿房屋高度通高布置、上下對齊、連續布置，墻厚及墻長沿高度宜均勻變化，以達到豎向剛度逐漸變小，從而能夠有效避免豎向剛度發生突變情況。這樣既經濟又能滿足承載力、側向變形的要求。因此，剪力墻結構的布局對整個結構的合理性和經濟性有直接的影響。目前，結構的經濟性已成為結構設計中必須考慮的因素。在滿足安全的前提條件下，最大限度地利用有限的資源，是結構工程師要去探索的問題。因此，在合理布置剪力墻的前提下，盡可能節約經濟，降低工程造價。而對于結構的關鍵部分或者計算模型與實際情況不相吻合的部分，至少使用兩種不同結構軟件進行了分析計算，并進行了圍護結構設計，加固了結構。在概念布局的早期階段，結構設計師應與建筑師密切合作，確定合理的安排以避免不規則或嚴重的不規則的平面與立面。實現技術先進，安全適用，經濟合理的總體設計，達到降低總成本的目的。
3剪力墻的特征及其種類
從整體上來說剪力墻的特點有下面幾點，其側向剛度很強。還有一個相對比較小的側移，如果發生地震可以吸收更多的地震能量。在剪力墻結構的應用中，室內墻體很平整，但剪力墻結構，在施工的時候需要很多環節，所以造價相對較高。如果按照剪力墻結構開洞與否可分為以下幾種：小開洞剪力墻、壁式框架、實體墻、雙肢或多肢剪力墻等。這些剪力墻各有不同的應用特點，每個結構設計人員應針對具體的建筑結構，選擇合適的剪力墻結構形式。
4建筑結構設計中剪力墻結構受力分析
剪力墻結構設計有自己的設計原理及其原則。由于剪力墻通常比普通墻的厚度大且寬，所以它的特征比較像板，但是還是有一定的區別，剪力墻通過壓彎構件計算，板根據彎曲構件計算。因此有必要在結構設計分析中考慮到具體的設計差異。此外剪力墻墻肢長度，壁厚范圍都有自己的特點，當高度和墻段比厚度小于或等于4，應按框架柱的結構設計；當墻肢截面高度與厚度之比大于8時，使用一般剪力墻；當墻肢截面高度與厚度之比在4~8之間時，則要使用短肢剪力墻，這些也是剪力墻的結構設計的基本原則。剪力墻結構由一系列縱向剪力墻和橫向剪力墻以及由空間結構組成的梁板組成。在兩種負荷的主要：一是豎向荷載，豎向荷載主要是梁板傳來的活載、恒載、豎向地震作用及剪力墻身自重；其他主要是水平荷載，地震作用和水平風荷載。剪力墻內力和變形分析包括承載力極限狀態和正常使用極限狀態分析。在極限承載力狀態下，剪力墻在各種工況下不受破壞，能安全承受重力荷載。在正常使用極限狀態下，結構變形滿足規范要求，在滿足設計要求的基礎上結構經久耐用。框架結構的變形主要是剪切變形，剪力墻的變形主要是彎曲變形。為了實現剪力墻的彎曲破壞的延性破壞模式。《高層建筑混凝土結構技術規程》中有規定，墻的長度最好不要超過8m。事實上，有兩個主要因素影響剪力墻的破壞模式是軸壓比和剪跨比，只要軸壓比小于規定的限值而剪跨比大于2，可以實現延性破壞模式。當剪力墻的長度超過8m時，盡可能在墻體中部開洞，形成一個雙墻肢，通過弱連梁連接，一般來說剪跨比也會大于2，可以滿足延性破壞的要求。在地震作用下，通過連接梁的能量，梁端首先進入塑性變形，形成塑性鉸，使梁成為抗震的第一道防線。
5連梁設計
高層住宅剪力墻結構，由于墻長較長時通過開洞或剪力墻平面內梁跨較小形成連梁，如果出現跨高比較小的連梁，在計算過程中，容易產生過度抗剪的連梁，通常有以下解決方案：①增大連梁的截面積，可以增強連梁本身的抗剪能力，但梁的剛度相應也會增加，吸收的地震力也會增加，只能增加有限的抗剪承載力。在梁寬固定的情況之下，可以使用加高梁高的方法；當梁高是一定的，可以擴大梁寬，增大斷面的連接剛度，但寬度對連梁剛度貢獻較小，僅是一個線性關系，使得分擔剪力的增加值小于抗剪力的提高值。②調整設計內力，在提高連梁截面對提高抗剪承載力沒有影響的狀況下，可人為的降低連梁的剛度，來控制剪切力的分配比例，并解決了連梁的抗剪性能問題。最簡單的控制方法是在計算參數選擇時，通過調整連梁剛度折減系數，只有在采用內力配筋計算時才可以。在整個計算和非地震荷載作用下，連梁的剛度不會降低，連梁應具有足夠的抗彎承載力和抗剪承載力，以滿足正常使用的要求。對于跨高比大于5的連梁，應根據設計的框架梁，滿足框架梁的要求。③可作水平縫從而形成雙連梁、多連梁或其他結構措施，以提高抗剪承載力，如設置交叉暗支撐等措施，以提高連梁的抗剪承載力。
6結語
中國的國民經濟和建筑結構設計整體水平與發展規模都在提升，高層建筑將成為現代建筑的主流。剪力結構在側向剛度、側向變形等方面具有一定的優勢，在高層建筑中得到廣泛應用。因此掌握剪力墻結構的特點，對剪力墻結構設計有很好的把握。我們要從設計的基本原則出發，設計更加經濟合理的剪力墻結構。因此建筑結構設計人員要根據剪力墻結構設計原理有明確的認識，同時，不斷從設計實踐出發來推動中國建筑業整個工藝設計水平的提高。本文從剪力墻結構設計的概念開始。就建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用進行了介紹，希望以此促進行業發展。
參考文獻
[1]李捍文.剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析[J].科技創新與應用，2012（9）.
[2]孫雪蘭.淺談高層剪力墻結構的優化設計[J].山西建筑，2010（8）.
[3]林濤，張景禎.建筑結構設計要點及計算模型調整[J].科技傳播，2011（17）.
建筑結構設計論文范文6
關鍵詞：高層建筑結構；設計；對策
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言
科技在發展,社會在進步。自從19 世紀以來出現了現代高層建筑，高層建筑正逐漸廣泛的應用于人們的生活中。作為一個龐大復雜的系統，高層建筑的結構設計，一方面要滿足包括抗震，抗風等在內的安全性能的要求，另一方面，也要重視高層建筑結構的科學性和經濟合理性。
1 高層建筑結構的特征
高層建筑結構同時承受著垂直方向的重力荷載，風產生的水平方向的荷載，并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，低層建筑結構受到水平方向上的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風產生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的水平位移增加較快，但是高層建筑過大的側移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結構構件以及非結構構件。在設計高層建筑結構時，首先控制側移在規定的范圍之內，所以，高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。
2 高層建筑結構設計的原則
2.1 選擇合理的高層建筑計算簡圖
在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算模型，那么就比較容易造成結構安全事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，結構構件設計應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，也要要確保和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。
2.2 選擇合理的高層建筑結構基礎設計
按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案?；A方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的基礎類型。
2.3 選擇合理的高層建筑結構方案
合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么需要平面和豎向的規則性。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。
2.4 對計算結果進行準確的分析
計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中，使得設計工作效率大大提高。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。
2.5 高層建筑的結構設計要采用相應構造措施
高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。
3 高層建筑結構體系的選型
建筑的結構在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時,構件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結構體系。根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼-混凝土混合結構體系以及鋼-混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系具有混凝土和鋼筋兩種材料的協同受力性能特征，耐久耐火，成本低，整體性能優良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結構體系的強度高，抗震性能比較好，施工方便，用途多，但是存在著費用高，防火性能差，施工復雜等不足；鋼-混凝土混合結構結合了鋼筋混凝土構件和鋼構件的長處，不但增加了鋼構件的材料強度，同時具有較高的抗震性能，然而這兩種材料構件的連接技術還存在著不足；鋼-混凝土組合結構具有承載能力高，抗震性能強，比鋼結構具有更優良的耐火性，但是存在著節點的構造比較復雜的缺點，一般被用于小偏心受壓構件。根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架-剪力墻結構體系。
4 高層建筑結構設計問題分析及對策
4.1 高層建筑結構存在著超高的問題
基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B 級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。
4.2 高層建筑結構設計嵌固端的設置
一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。
4.3高層建筑結構的規則性
在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案?！币虼?，為了避免后期施工設計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。
5 結束語
高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。20世紀90年代以來，隨著我國高層建筑的不斷發展，鋼筋混凝土結構體系、鋼和混凝土的混合結構體系也0積累了很多工程經驗和科研成果，因而對高層建筑的結構設計的要求越來越高，本文簡要分析了高層建筑的結構特征，高層建筑結構設計的原則，闡述了高層建筑結構體系的選型問題，并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策，可以為高層建筑結構設計提供參考和依據。
參考文獻：
[1]何俊旭. 高層建筑結構設計及結構選型探討[J].價值工程,2010.
[2]田龍. 淺談高層建筑的結構設計[J].價值工程,2011.
