结构选型在设计中的重要作用

　　摘要：近年来，随着建筑技术的迅猛发展，我国建筑物的高度逐渐增高，结构体系逐年翻新，建筑功能与类型也越来越复杂，然而在建筑物结构工程设计中，有些设计人员忽视了建筑结构选型的重要性，以致某些建筑作品的建筑功能与内在结构不和谐，加大了建筑造价等。本文结合笔者多年的实践经验从建筑结构选型的原则、建筑结构与建筑设计的关系、结构选型方案的选择等方面谈谈结构选型在设计中的作用。

　　关键词：建筑结构；结构选型；建筑设计

　　Abstract: In recent years, with the rapid development of architectural technology in our country, the height of the building is higher, the structure system renovation of the year by year, architectural function and type also more and more complicated, however, in the structure engineering design, some design personnel ignore the importance of building structure selection, so that some of the architectural works architecture function and inner structure is harmonious, increase the construction cost, etc. This paper combining the practical experience for many years in the selection of structure from building principle, structure and the architectural design, the relations between structure selection plan of the choice of talk about the structural type in the design of the function.

　　Keywords: building structure; structural type; Architectural design

　　中图分类号：TU318           文献标识码：A              文章编号：

　　建筑结构主要是通过一定空间与造型的形成来保证建筑物安全使用，其可以承受认为或自然界等各种施加于建筑物上的荷载作用。建筑设计中建筑构思、整体布局与建筑造型地确立的核心环节即为结构造型。一个实用、经济、合理、美观、建筑功能与内在结构和谐统一的建筑作品离不开结构工程师与建筑师地密切配合。结构造型除了整体与各部分结构形式的确定，还包括围绕建筑功能要求进行结构局部的合理布置和妥善处理，如混合结构的刚度与变形、房屋结构缝的减少、砖石结构的超高等等，然而这些问题又恰恰是结构设计中出现最多且最难处理的问题。

　　1、建筑结构与建筑设计的关系

　　建筑结构是建筑技术的重要组成部分，同时也是保证房屋安全、保障群众生命安全的重要手段。建筑结构的形式不仅可以满足建筑功能的要求，而且还可创造出一个美观的建筑。建筑结构是由注册结构师完成，而建筑设计是由注册建筑师完成；前者处于服务地位，主要用于解决坚固问题，而后者处于先行与主导地位，主要用于解决功能、适用、和美观的问题。但是两者又必须是相结合的，因为只有真正符合结构逻辑的建筑才具有真实的表现力和实际的可行性。因此，建筑结构与建筑设计即相互独立又紧密联系。建筑结构设计特别是高层建筑的结构设计具有以下几个特点，1）水平荷载为决定因素；2）侧移为控制指标；3）轴向变形不容忽视；4）结构延性是重要设计指标。

　　2、结构选型的原则

　　建筑结构选型的内容主要分为三点，一是独立基础、箱形基础、条形基础、桩基础等基础结构地合理选择；二是框架-剪力墙、筒体等竖向承重结构地合理选择；三是无梁楼盖、井式楼盖、双向板肋形楼盖、单向板肋形楼盖等水平承重结构地合理选择。结构选型是建筑设计的空间组合和建筑造型过程中最主要的环节，而在结构选型时应遵循以下原则：1）应适应建筑功能要求。不同类型的建筑有其不同的建筑功能，特别是某些公共建筑，会有视听功能要求。比如说体育馆，其比赛大厅内不可又柱子且结构应采用大跨度结构以保证其具备较好的观看视觉效果；2）应满足建筑造型要求。这个主要是针对一些造型复杂、平面或立面特别不规则的建筑结构选型，其应在合理位置按实际要求设置防震缝，以形成较多有规则的结构单元；3）应使结构自身优势得到充分发挥。每个建筑结构形式都有其独特的特点和不足以及适用范围，因而，工程师在结构选型时应结合建筑设计的具体情况；4）要充分考虑材料和施工条件。结构形式与材料和施工技术有关，若材料和施工技术存在不同，建筑结构形式也会不同。例如钢结构形式的采用，当钢材供应紧缺或钢材价格与施工技术不完善时工程师就不可选钢结构；5）应考虑经济要素，尽可能将造价降低，节省成本。当几种结构形式同时满足建筑设计条件时，为了节省成本支出，工程师可考虑经济条件尽量采用能降低工程造价的结构形式。

　　3、结构选型方案的选择

　　随着建筑业的快速发展，现代建筑除了要考虑建筑功能与建筑平面布置、使用空间组合相互间的关系，还应对建筑功能与建筑体型的关系、建筑功能与立面的关系、建筑美感等方面引起更多地关注，从而向建筑设计多样化迈进。因而，结构工程师应在不违背相关规范条件的情况下，通过试验研究、分析，以及相应的、有效的、合理的构造上措施地采取，使建筑结构选型能够最大限度地与建筑设计相协调、相一致，从而创造一个实用、经济、合理、美观的建筑产品。

　　一般情况下，建筑选型将直接对建筑体型、空间、立面、平面布置等方面产生影响，而不同的建筑物，都有其不同的建筑功能，都要求不同结构形式与之相适应。

　　1.1框架结构体系

　　框架结构体系是由砼、梁、柱组成的方格承重体系，其能同时承受垂直荷载和水平荷载，这主要是因为一般框架结构体系中的梁与抗节点为刚性连接。由于框架结构体系能设计较大空间，比较容易满足建筑功能要求，因而其被广泛地应用于大型会议室、大型办公楼、展览厅、贸易厅、大跨度工业车间以及车站等等。框架结构体系不仅能在非地震区采用，而且还能在地震区广泛采用，那是因为其在对立而复杂的提醒及各种施工方法中都具有较强的适应力。框架结构体系在地震区采用时，由于框架柱正断面与侧向刚度相对较小，使得房屋层间变形和顶点位移在水平荷载的作用下而变大，因而，为了能满足强度和变形的极限值要求，即有效地抵抗侧向力的作用以及将房屋层间变形和顶点位移减少，工程师可在建筑物层数较多时将柱子断面加大。然而，在建筑物层数增多时，仅仅采用钢筋砼框架结构的建筑造价较高，且非常不经济。

　　1.2剪力墙结构体系

　　剪力墙结构体系是指受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成，即由实体墙或具有小开口的钢筋砼纵、横墙所组成，使竖向荷载和水平荷载通过楼板传至纵横墙，其既可作为承重结构，又可作为间隔墙。剪力墙结构体系是为了弥补框架结构体系中抗侧刚度不足的缺点，它是一种多功能高强度的结构体系，其墙体具有刚度大、延性好、传力直接均匀、整体性好等优点。剪力墙结构体系能组成小开间，因而主要用于住宅、办公楼、高层旅馆、贸易中心等建筑。然而，由于剪力墙体系平面被纵、横墙所分割，且墙体本身又不允许较大的洞口，因而剪力墙结构体系的适应能力受到了限制。

　　1.3框架-剪力墙结构体系

　　框架-剪力墙结构体系是指在框架体系的强度与刚度满足不了相关要求（即侧向刚度差）以及剪力墙结构体系建筑功能的发挥受到影响（即建筑空间使用和平面布局受到约束）时，将通过建筑平面适当位置较大剪力墙的设置来替代部分框架，其中剪力墙主要用于水平剪力的承载，框架体系主要用于垂直荷载力的承载。框架-剪力墙结构体系是在纯框架的基础上，通过电梯间、楼梯间和其他有效部位抗侧刚度较大的剪力墙地设置来承担主要的水平力。该体系位移曲线呈弯剪型，且其能建高度要比框架体系高，且对建筑使用能力强，能保证结构合理。

　　1.4筒体体系

　　筒体体系是指以筒体为抗侧力构件的结构体系，可分为单筒体、筒中筒、筒体-框架、多束筒等。筒体体系具有刚度和强度大、抗震能力强、各构件受力合理等特点，主要被大跨度、大空间及超高层建筑等采用。

　　4、结论

　　总之，结构选型是建筑设计中重要环节，其与建筑设计是相互独立但又相互结合。建筑结构选型一直都受到国内外专家与学者的关注，但真正在理论研究及方法应用方面还是相当不充分。结构选型是一个复杂的决策问题，有大量的不确定性，与建筑功能与建筑体型的关系、建筑功能与立面的关系、建筑美感等方面都有一定的关系，且直接对它们产生影响。因而，注册结构式在选择结构方案时应充分考虑建筑功能、建筑体型、建筑立面与平面等方面，将结构选型与它们紧密地联系在一起，即结构选型应尽量适应建筑功能要求，与建筑平面布局、立面体型密切配合，并应对这些因素进行详细对比，最终选择一个受力合理、经济适应且施工方便的结构方案。

　　参考文献：

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