建筑结构设计范文1
关键词：建筑结构；梁式转换层；结构设计；高层建筑
1梁式转换层概述
1.1转换层的类型和特点
转换层可以根据建筑的功能分为以下几种结构：第一种，梁式转换层，该结构主要被用在底部大空间的框架剪力墙结构中，能够将上部剪力墙转换为下部框架结构，从而形成不落地的剪力墙。在需要横纵向同时转换时应采用双向梁布置，该结构的设计施工相对简单且传力结构明确，在实际建筑结构设计中得到了广泛的应用。第二种，箱式转换层，该结构主要被应用在转换梁截面较大的情况中，在转换梁的梁顶和梁底部同时设置一层楼板形成一个箱形梁，该结构可以全层转换布置，具有约束性强、刚度大、整体效果好、上下部结构均匀的优势，但是该结构需要开大量的设备洞，施工相对复杂且总体成本较大。第三种，厚板式转换层，该结构主要被应用在上下柱网错位较多且无法用梁体直接承托的情况下，板式转换层的厚度可以结合柱网的实际尺寸和上下部结构的荷载情况来确定，该结构具有下部柱网布置较为灵活、厚板刚度较大、整体性好、施工简便的优势，但由于厚板自身有较大的重力，地震作用大容易在地震时产生自我破坏，且对材料的用量较大，整体成本较多。
1.2梁式转换层结构的工作原理
以结构布置来划分，可将转换层转换情况分为以下几种：第一，不改变上下层的柱网与轴线，只在轴柱结构进行转换。第二，改变上下部结构，包括上部剪力墙结构和下部框架结构，转换层的作用是将上部结构转换为下部框架结构，形成一个不落地的剪力墙。第三，对结构的轴线和结构的形式同时转换，能够最大限度避开柱网线与上部轴线。梁式转换层在转换时的工作机制，是在转换层上一层地板位置设置交错转换大梁用来承托上部竖向上的传力构件，为了满足最大的荷载采用钢筋混凝土转换大梁，由于梁式转换层结构简单，所以布置时可采取横向或纵向方式布置。具有施工简单、成本较低的优点，但是其抗震性能较差，且现场施工所需设备和管道众多，在设计施工中要充分考虑上述所有因素才能达到提高转换层结构质量的效果。
2梁式转换层结构设计要求
2.1抗震设计
转换层的位置越高该转换层的抗震能力就越差，为此在进行设计时一方面应保证转换层结构的刚度，另一方面要增强抗震设计，规范对转换梁高度、材料、剪力墙及其重要构件的布置。首先，要求转换梁的高度大于宽度的20%，材料选择高性能高等级的混凝土材料。当建筑底部空间较大时，应控制框支剪力墙结构层数在6层内，若使用的转换层的上下结构刚度较好，则上下部内力变化不会很明显，可适当提高转换层的高度。另外，可根据建筑物的抗震等级要求进行合理的转换层高度调整。最后，采用梁式转换层结构，必须严格按照技术规范进行转换柱和剪力墙的设置，确保两者中心对称。剪力墙应设置在转换柱中间，减少竖向转换构件可避免功能转化效率降低的问题，同时为避免影响结构的稳定性，应适当控制转换构件数量，以提升整个建筑结构的抗震性能。
2.2结构布置
结构布置分为竖向布置和平面布置，在竖向布置时要求下部刚度应大于上部刚度，且应避免刚度的突然变化，在建筑工程梁式转换层结构中，上下等效侧向刚度比应接近1，在设计时注意强化下部结构而弱化上部。具体操作方法如下：第一，与建筑专业协商，尽量让剪力墙落地必要时可通过在底部增加剪力墙来增加底部的刚度。第二，在转换层以下的剪力墙部分可通过适当增大厚度来强化下部。第三，尽量在底部剪力墙中少开洞或开小洞，避免对底部刚度削弱太大。进行平面布局时可以通过框架剪力墙结构作为底部施工，其体型简单规则；上部则可以采用纯粹的剪力墙结构。此外平面布置时需要确保东西的对称性，将中心以及刚度的误差控制在一定范围内，还要进一步降低建筑结构的偏心率。在剪力墙布置过程中要确保其分散的均匀性，通过周边均匀分布的方式，进一步加强抗扭性能。
3梁式转换层结构构件设计
3.1框支柱设计
轴压比和剪压比决定了框支柱的截面尺寸，为了使框支柱有更高的延性就必须控制轴压比。对于建筑工程的框支柱而言，其抗震等级是一级，所以轴压比的设置不能超过0.6。其次，柱截面的延性还和配箍率有很大的关系，所以框支柱的配箍率一般比普通框架柱的大，箍筋需要加密且不能低于1.5%。在建筑工程中，对于既做框支柱又冲淡剪力墙端柱的还要求约束边缘构件配箍特征值不可低于0.2。框支柱作为建筑工程梁式转换层结构中的重要构件之一，必须保证其质量和安全性，所以要求每一层承受建剪力的和应是基底剪力的30%左右。在计算时若楼板的刚度无限大，则需要对水平剪力进行竖向的构件刚度分配工作，该过程中要保障底部的剪力墙刚度大于框支柱的刚度，避免剪力下降等施工问题发生。在框支柱设计过程中，可以进一步强化转换层的上下连接，避免框支柱剪力过大导致的施工问题发生。施工企业可将框支柱的上部墙体范围中的纵筋伸入到上部墙体内，其他纵筋则应该水平锚入到转换层的梁板中。
3.2框支梁设计
剪压比决定了框支梁的截面尺寸，其宽度不能小于上部墙厚的2倍，但是不能太小，高度则不能小于计算跨度的1/6。由于建筑工程梁式转换层结构中的框支梁受力情况十分复杂，不仅需要承受上部荷载，还需要有足够的能力提升剪力墙的抗震性能，所以，在设计中应根据对框支梁的要求将其纵筋配筋率设置大于0.4%，且需配置足够数量的腰筋来使梁中也可以承受荷载，腰筋设置时要求沿梁高距离不能大于200mm，且能够可靠地锚入到支座中。由于框支梁的受剪能力较强，所以在纵筋充足的情况下必须增强箍筋并做好加密设置。
3.3转换层楼板设计
转换层将上部分成剪力墙结构，将下部分成框架结构，在上部结构中根据剪力墙的等效刚度比例来分配外荷载产生的水平力，而下部结构中由于框支柱和落地剪力墙之间存在较大的刚度差异，水平剪力主要作用在落地剪力墙中。作为承担上下部结构荷载分配的重要构件，转换层的楼板设计非常关键，其自身平面内受力较大且变形较大，因此必须提高转换层楼板的刚度，采用高等级高质量的混凝土材料，且控制厚度不能低于200mm，提高配筋率至少在0.3%左右。为使转换楼板更好地发挥分配上下两个结构应力的作用，可适当增强该层以上两层和以下两层楼板的厚度。
4结语
综上所述，在建筑工程结构设计中，对于带有转换层结构的高程建筑，在进行梁式转换层结构设计时会受到诸多因素的干扰而可能无法实现设计目标，所以为保证建筑结构设计和具体情况相符，应尽量遵循布置规则、均匀、对称的原则，尽量使横纵向布局和上下刚度靠拢，注意对特殊构件，如框支柱和框支梁的设计优化。此外，考虑到转换层结构设计较为复杂且工程量很大，需要将概念设计和结构设计结合起来，注意在充分掌握相关原理、数据的基础上再使用合适的设计方法来实现最优设计效果。
参考文献
建筑结构设计范文2
关键词：建筑结构设计;剪力墙结构设计;应用分析
剪力墙是一种结构墙，也可以作为抗震墙，其既能承受各种作用力，又能维护建筑物整体安全稳定。为了优化建筑物结构性能，施工单位需要了解剪力墙结构设计的基本原理，将其与建筑架构设计合理结合。本文通过对剪力墙构造特性与设计基本原理进行了剖析，并对其在建筑架构设计中的具体利用展开了探讨，并希望能够给有关人员提供借鉴。
1剪力墙结构概述
1.1剪力墙结构分类
根据剪力墙洞口设计的不同可以将其分为几个种类：其一，实体剪力墙，即墙体未设置洞口，该种剪力墙结构稳定性和承载力较强。其二，整体小开口剪力墙，即墙体上存在孔洞，但孔洞面积不大，通常不会超过整个结构的15％。虽然洞口较小，但也会在一定程度上影响剪力墙结构的整体稳定性和承载力，在使用过程中可能会导致连梁处出现反弯现象。其三，连肢剪力墙结构，在即墙体上有很大的孔洞，这会导致剪力墙承压能力减弱。第四，壁式框架剪力墙结构，与连续剪力墙相比，整体承载力差，难以保障建筑安全［1］。
1.2剪力墙结构的优缺点
1.2.1 优点
首先，能够花费较小的成本提升墙体结构整体质量、强化墙体功能、减少设计以及施工成本。其次，由于剪力墙自身的强度和承载能力都比较好，可以承担多种荷载，对提高建筑结构的整体稳定性和安全性有很大的帮助。最后，采用剪力墙结构，既可以将承重墙、分隔墙等结合起来，又可以有效扩大室内空间，使建筑物整体更具美感。
1.2.2 缺点
一是遇到外力时很容易在力的作用下产生形变。二是其应用会在一定程度上增加重量，导致建筑的整体重量增加。三是剪力墙结构的承载力有待提升。四是剪力墙结构的耐久性较差。
2剪力墙结构设计原则
2.1位置选定原则
剪力墙的部位选择应该坚持一定的原则，首先要在建筑物两侧均匀分布，然后对于像楼顶之类的造型曲折多样的区域，应该减少剪力墙的布置。在横向布置时，还应充分遵循对称原则，如实际结构无法对称，则应尽可能使中心接近地面。如在剪力墙上打洞时，则要把孔洞置于正中，远离墙脚等部位，以免影响建筑结构安全［2］。
2.2间距和厚度设置原则
剪力墙结构设计时最大间距应在规定范围内，这样既能保证屋面的侧向刚度，又能防止楼板在横向载荷过大时发生弯曲和变形。在此基础上，应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》相关规定，规定剪力墙结构厚度。
2.3墙肢长度确定原则
一般情况下，墙肢的长度都是根据具体情况来决定的，但是大部分都小于8m，因为如果太长很有可能会断裂，当然，墙肢也不能太短。确定墙肢长度的办法是将其确定为厚度的8倍左右，且总长度应该小于4m。如果必须要设计更长的墙体，可以通过在墙壁上打孔的方法来增长墙体，只要比值＞2且孔径大小合适，墙体就不会轻易受损［3］。
2.4数量确定原则
剪力墙的数量要适当，而不是越多越好的。如剪力墙数量过多，会使自身所需承受的力变大，进而对建筑整体结构产生不利影响，且容易遭到破坏，浪费的材料也更多。因此为了减轻自身所需承受的力，应在满足建筑结构设计要求的前提下尽量少采用剪力墙。
2.5梁板分布原则
通常，房子的高度越高，所需承受的压力就越小，因此楼层数决定着梁板厚度，而梁板厚度又决定着钢材的用量。剪力墙结构设计必须在满足梁板厚度要求的基础上尽量减少钢材用量，从而节省大量费用。此外，梁板分布应尽可能简洁、清晰，保证质量，减少次梁数量，减少传力途径繁冗的情况。
3剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
3.1基础方案及承重构件的设计
在剪力墙基础方案设计过程中，需要综合考虑建筑周边的地质条件、水文条件、建筑群分布情况以及施工工艺等，进一步提升剪力墙结构基础方案设计的可行性［4］。而在承重构件设计中，由于其是一面墙，因此在结构上的布局显得尤为重要。一方面，可以结合双向布置设计，以提高剪力墙的承载能力和抗剪性能。同时必须始终遵循对称原则，不仅要满足建筑墙体的承重要求，而且要符合审美需求。另一方面，剪力墙中心要与建筑内部空间轴线保持一致，并且要保证其均匀性，以便能够有效分散剪力作用，从而保证平面布局的合理性。
3.2剪力墙结构的设计
剪力墙结构的最大优点是其承载力、平面刚度好，而其平面外承载力比较薄弱，如果将平面外梁直接连接到剪力墙上，则会增加墙体的平面外弯矩。因此，当墙体横断面较小时，可以考虑采用半刚接法来调节墙体的平面外弯矩。在此基础上，应尽可能保证剪力墙平面均匀分布，并使其刚度中心尽可能靠近整个建筑物的中心，以使扭转作用最小化。当刚度中心与建筑物中心有很大偏差时，可以根据需要调整墙体长度和连接梁高度，来调节刚度中心的位置。另外，由于剪力墙的侧向刚度大、自振周期短、水平地震作用大，会对结构的整体性能产生一定影响［5］。为了减小建筑物结构受地震剪应的影响力，可以采取减小墙体厚度、加大主次结构设计间隔、减小墙体总数等措施来减轻结构的整体重量，进而提高结构的抗侧移刚度。
3.3大墙肢处理
在进行剪力墙结构设计时，必须充分考虑其延伸特性，如果不对其进行合理处理，将会对结构稳定和耐久性产生不利影响。而为了提高剪力墙结构的承载能力，可以采取封层间隔的方法，将大跨度剪力墙分为若干个单独的墙体，以改善其稳定性，防止其在施工中受到外力影响。
3.4剪力墙厚度的控制与配筋
合理控制剪力墙的厚度以及配筋能够进一步提升整体应用效果。在剪力墙结构厚度设计过程中，要根据建筑抗震需求以及相关规范要求进行合理设计。但是部分规定在面对多层或是高层建筑结构设计的时候并不能完全适用。如果建筑结构对于空间有一定要求，而不能设计外纵墙、翼墙等，则墙体厚度需要达到320mm的最低值，同时进行合理计算和分析，保证墙肢轴压比满足工程实际需求。而对墙体配筋率的设计应当遵循我国相关规范中各项条款规定，例如：如果抗震等级为1级，那么在剪力墙结构设计过程中，墙体配筋率不得低于0.25％，加强部位配筋率应在0.3％及以上。此外，设计人员在进行配筋过程中需要根据剪力墙压力进行合理计算，并根据试验结果合理调整配筋率，以适应剪力墙施工要求。
3.5连梁的设计与优化
在剪力墙中，连梁并非必需的结构。但对设有连梁的剪力墙来说，如果连梁设计不合理，则必然会对剪力墙承载力产生一定的影响，甚至出现截面与设计不相符的现象。在设计连梁时，必须注意以下几个方面：一是降低连梁的刚度。连梁跨高低，但与其相连的墙体刚度大，当出现横向应力时，连梁将受到很大的内力影响，从而导致开裂和损坏。因此在设计时要科学降低连梁刚度，如果设防烈度很低，可以降低折减量，如果设防烈度较高，可以适当提高折减量，但是要保证折减率不超过0.5。二是扩大孔洞宽度。在减小连梁高度的前提下，增大开孔宽度可以明显折减连梁刚度，从而改善其抗震性能。三是可以根据工程实际，适当增大剪力墙的厚度［6］。
3.6边缘构件设计
在剪力墙结构设计的过程中，边缘构件是非常重要的内容。通常情况下，施工中会用到约束性边缘构件和无约束能力的边缘构件，相对于后者来说，前者在承载力上要更强，几乎可以达到40％。实际设计的过程中，需要根据工程的实际情况来选择合适的边缘构件种类。通常情况下，如果实际轴压比大于可不设约束边缘构件的最大轴压比，那么可以选择约束性边缘结构构件；而如果实际轴压比小于可不设约束边缘构件的最大轴压比，则选择构造类的边缘构件。
4案例分析
一栋25层的高层建筑，包括两层地下车库；第一层层高6.5m，为高架层；二层及以上为居住区，层高3.3m。本项目安全等级为2级，地震设防烈度为7度。
4.1转换层结构布置
现阶段，转换层结构布置通常有厚板转换层、巨型梁转换层、巨型桁架转换层等不同的结构形式。在工程实施的过程中，转换梁的形式较为常见，该方式受力明确且施工便捷，因此被广泛应用于各种剪力墙结构中。该项目采用了大型梁式转换层结构。工程高度为B级，为了能够有效提升整体结构的承载力和延展性，采用CRC结构作为框架支撑。
4.2标准层结构布置
在设计时，应尽可能使标准层结构刚性中心与建筑物重心相一致，以减少扭转对建筑整体的影响。当建筑物自身平面形变起伏大时，应在凸出端附近设置一定数量的剪力墙，从而达到控制结构变形和改善整体结构的目的。在此项目中，在进行剪力墙布置时，纵横剪力墙设计呈L型或T型，刚度基本相同。整个剪力墙结构自上而下所使用的混凝土强度由C45逐渐变成C30，剪力墙的厚度从300mm逐渐变成200mm［7］。在角窗位置设置高为1 200mm的梁，适当提升地震作用下整个结构的抗扭能力。
4.3结构构件设计
在本工程中，结构构件的设计主要体现在以下几方面。首先，框支柱方面。本工程的框支柱抗震等级设置为一级，其轴压比不得大于0.6。对于部分短柱来说，其轴压比设置不得大于0.5，配筋率不得小于1.5％，并且保证箍筋全长加密。这样可以避免脆性剪切破坏，改善整个剪力墙结构的抗震性能。其次，框支梁方面。此项目中，框支梁的宽度设定在600～9000mm之间。框架—支撑梁结构既是上部和下部的传递枢纽，又是保证整个剪力墙抗震性能的重要组成部分，所以在设计时要为其预留足够的空间，且框支梁配筋率配筋比例不应低于0.5％，并且配备了足够数量的腰筋，此外整个框支梁的设计始终坚持“强剪弱弯”的原则。
5结语
建筑结构设计范文3
在国民经济和科学技术的大力推动下，工业建设得到了高效的发展。为了满足现代工业建筑越来越高的要求，工业建筑的结构和各种因素要进行全面的分析和研究以达到优化工业建筑的设计结构的目的是十分必要的，保障工业建筑的安全性、可靠性和功能性。工业建筑的设计风格各不相同，主要是根据功能性的不同，设计者也会相对应的设计出不同形式的建筑主体。我国目前的工业建筑大多是采用钢筋混凝土结构和钢结构来构筑的。
关键词：
工业建筑；优化设计；钢筋；结构
现代工业建筑结构的设计风格多种多样，不同建筑的功能性也大不相同，依据设计角度的不同，工业建筑的结构优化设计需要依据具体情况来制定的。工业建筑的建设是十分复杂的，对于建筑的荷载也是比较大的，为了解决在工业运作上高分贝的噪音和污染物等情况需要对于工业建筑的建筑工艺结构进行更高层次的优化设计。
1工业建筑结构优化设计的探讨
1.1工业建筑优化设计的目的
在现代工业建筑的优化设计中，根据不同建筑优化需求的目标不同可以将其分为两种。第一种是传统概念上的建筑结构的设计和优化，其中包含了对于结构成本结构设计优化、设计质量的提升以及能够保障结构设计的科学性和合理性，完全满足现代社会低碳环保的要求。第二种是通过建筑结构的设计的优化目的来达到企业工业的生产目标的要求，实现对于建筑整体结构的布局和设备的放置以及施工流程数据的分析和处理，以提高工业生产的工作效率，增加企业的市场竞争力。
1.2工业建筑结构优化设计的队伍建设
受到建筑结构优化设计对设计优化人员的要求具备专业性和技术性的影响，工业建筑结构设计的优化需要企业建立科学合理的优化设计队伍为中心开展工业建筑结构的优化设计工作。工业建筑结构优化的团队应该包括专业的建筑工程师来对于建筑结构的主体结构进行分析和设计，还有要具备工艺技术人员来完成对于工艺布局和工艺流程的数据分析理解[1]，对于建筑结构的要求进行解读，分析所设计的建筑结构的优化方案的可行性和合理性。基础团队中还需要配备相应的工程机械设备工程，来完成对于设备的安置和使用和结构布局等进行分析处理，最终确保设备能够安全合理的运行。工业建筑的结构优化需要做到以基础团队为核心开展工作，才能确保在工业建筑的结构设计优化工作的科学发展。
1.3工业建筑结构优化设计中存在的问题
在现代工业建筑结构设计优化的经验研讨和共享中，多数设计团队和建筑工程师都对工业建筑结构的提出了不同的见解。首先建筑物内部钢结构的应用对空间美学的设计会造成产生巨大的影响。除此之外，在工业建筑结构设计优化的项目中，会因为部分设计人员因为经验不足缺乏对整体建筑结构布局的认知，从而导致对建筑工艺的使用和了解不足，造成建筑结构优化设计的成果不突出，进而会出现许多企业对工业建筑结构设计优化的工作不支持、不认可等问题。在上述工业建筑结构优化中，工业建筑物内部对钢结构的设计是所有建筑结构优化设计中最重要的方向。工业建筑施工建设的项目中占据总成本七成以上的是材料的费用，其中钢材料的价格就达到几千元一吨。在保障建筑物整体工程质量的基础上采用科学、合理的方式减少建筑物中钢材料的使用比例可以有效的降低工程造价。因此对工业建筑结构的优化中要合理优化和使用钢材料，实现降低成本的目标，确保企业的经济效益的增长。我国工业建筑结构的优化设计中，由于部分工业建筑在概念性的优化设计在整体设计方向上缺乏量化标准，所以建筑结构的设计优化中会存在较大的差异，严重影响了建筑物整体的设计和施工，针对这一特殊情况的产生，工业建筑结构在优化设计上应该更加灵活的应用和制定建筑结构设计优化的具体方案，以具体的建筑数据作为参考依据来对建筑结构的整体设计进行优化处理，以提高优化效果。工业建筑结构的优化设计中，由于工业结构的特殊性，所以会对建筑物内部的管理工作需求以及数字化办公产生一定的影响，在工业建筑使用之后仍然会有各岗位的人员不断出入来操纵内部各设备和软件，因此在工业建筑结构设计优化上需要充分考虑结构布局的影响。综合考虑各建筑内部的设备使用和工作管理的需求，对工业建筑的结构设计进行充分的分析和研究，提高企业的工作效率和工作质量，降低企业对成本的投入，提高企业的发展和进步。
2工业建筑结构优化的方法
2.1结构优化模型和设计方案
工业建筑优化设计可以在基础结构方案、围护结构设计方案和屋盖系统方案这三个方向上对建筑结构模型进行优化分析。可以在型号的选择、受力分析时和资金等方面投入等实施的过程中围绕结构优化的总体目标进行优化，以便最终能达到经济适用、安全可靠、高效环保、以人为本的要求。通过参数的选择和确定的方式来建筑工程的结构进行优化设计，在过程中可以通过设计多个变量和约束条件的来对非线性结构设计进行优化处理。在方案结束后，通过编制来进行运算就可以实现对于建筑结构优化的最终确立。[3]
2.2建筑结构优化的注意事项
现阶段的建筑结构优化过程中，我国大部分建筑师都不会参与到前期方案的制定和设计上，对于结构合理性和可行性的问题充分的认知，在后期的工程建设和方案的设计中增加了困难，这就需要加大对于工程的投入和使用。在工程结构设计前期就引入结构优化的设计理念，这样不仅能够从全局的角度来分析和理解工程优化设计的需求和作用，还能降低企业资金的投入，在工程的前期就进行有效的控制。根据不同的建筑工程所处的地理环境、周边位置以及选择合适的地基基础结构来制定工业建筑的设计优化方案。把握对于工业建筑内部的细部结构设计，例如在钢筋的选择上，要符合对于扭转力和抗拉力的要求。[4]工业建筑的结构优化能够通过对于优化活动的开展情况，来降低在管理过程中对人力、物力和移动距离的投入，提高企业的工作效率，降低企业对于工业的建筑结构的成本投入。现工业建筑内部的钢结构的应用日益增多。对于工业建筑的结构设计中，设计人员缺乏对于钢结构工艺的深入了解和探讨，十分容易造成优化设计的效果不突出，达不到预期的工业建筑结构优化设计的标准。
2.3建立完善的工业建筑结构优化体系
目前国内的工业建筑结构的优化设计中，由于对各工业建筑结构的优化设计缺乏一个统一的指导和管理，就会出现建筑内结构优化不合理的问题。因此在对工业建筑结构进行优化之前就必须建立一个完整的管理体系，通过管理体系和工业建筑结构优化中出现地问题进行相互验证，来及时掌握管理体系中存在的问题，及时发现及时解决，并对管理体系进行完善，相关岗位的工业人员也要针对管理体系的建立来采取更加合理的管理方式，不断完善工作内容，以此实现对工业建筑结构设计优化质量管理的目标，提高工业建筑结构的优化设计的质量和后期的使用效率。
3结束语
我国工业化的发展速度在不断的提高，工业领军企业的规模也在逐步的扩大，新的工业园区对于园区内的工业建筑的相关要求也更加的严格。针对工业建筑结构的复杂性和特殊性，相关企业应该重视对建筑结构优化设计的关注度。充分利用工业建筑结构的优化设计方案来优化技巧、降低对于工业建筑的整体投入，节约成本，降低工程总资本的投入。同时要满足工业建筑结构中设计优化过程中对工业职能的需求。随着市场竞争逐步朝向白热化的发展趋势，企业的经营管理成本已经成为影响企业在未来发展重要因素。
作者：吴琦 单位：大地工程开发（集团）有限公司南京分公司
参考文献
[1]李晓光.工业建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新与应用，2014，10：194.
[2]吴士杰.对工业建筑结构优化的几点思考[J].科技尚品，2015，9：14+19.
建筑结构设计范文4
关键词：建筑；结构设计；概念设计；结构措施
1建筑结构设计中概念设计的重要意义
合理应用建筑概念设计能够提高建筑设计的合理性，可以实现工程师实践能力的提升。通过加强概念设计的应用和落实能够将建筑设计师们的概念设计能力全面、科学地提升优化，有助于培养设计人员改革创新意识。在具体应用概念设计过程中，应当明确建筑结构受力概念，从多角度对建筑结构的受力情况进行分析，从而实现结构方案的优化。设计师秉持开拓创新理念，对不同建筑的需求进行合理分析，丰富和完善建筑结构设计，将建筑物的活力提升，可以实现建筑设计方案经济性和安全性的提升。
2概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用
某高层住宅建筑为剪力墙结构体系，包括地上26层+地下1层共计27层，建筑高度为78m。其中，地下室按照4m高度设计，一层按照5.5m高度设计，其余楼层均按照2.9m高度设计，工程建筑面积共计11134.57m2。该住宅建筑抗震设防烈度为8°，按照0.20g的标准设计地震基本加速度。
2.1结构布置
如图1为该建筑设计中两种剪力墙结构布置方案。整体结构形状会受到地震灾害的较大影响，如果建筑物缺乏合理的刚度或者存在不连续的几何结构，那么一旦发生地震可能会产生较大的位移，为了保证建筑结构的承载力和刚度能够达到标准要求，需要在整个建筑平面上均匀对称分布绝大部分结构构件。剪力墙结构有着很强的平面内抵抗侧向的能力，但是却缺乏足够的平面外抵抗侧向能力。当前有的设计师没有充分考虑墙对平面外水平力横向阻力，为了能够实现两个方向抗侧能力提升的效果，一般需要设置两个垂直相交的墙体，从而实现承载力的提升，合理应对两个方向的侧向力。可根据建筑物质量特性设计从而将建筑结构受到地震作用产生的扭转效应减少。抗扭转效果最好的方式是刚度中心靠近所施加侧向力的质心时。该工程按照2.0m~3.5m标准设计剪力墙的长度，壁厚至少为5bw（bw为壁厚）。该工程一层采用的是250mm厚度剪力墙，其他楼层采用的是200m厚度剪力墙。
2.2结果和分析
该工程结构设计以保证建筑结构强度、刚度和稳定性为前提，用PKPM有限元分析软件分析设计方案，得到如下所示结果。第一，对比楼层层间位移角。层间最大位移和层高之比为层间位移角，该指标是控制建筑结构不规则性和整体刚度的主要标准。合理地设置限制层间位移角能够将主题结构弹性优化，避免混凝土构件在发生过度变形后发生开裂等不良问题，有助于提高结构构件的使用状态，能够保证填充墙、各种管道、其他非结构构件不会发生明显的损伤。在地震工况下两种方案具体层间位移角如下。方案1：X方向——1/846，Y方向——1/870方案2：X方向——1/1421，Y方向——1/1366风荷载工况下两种方案具体层间位移角如下。方案1：X方向——1/1579，Y方向——1/1549方案2：X方向——1/1328，Y方向——1/1275地震荷载+风荷载工况下两种方案具体层间位移角如下。方案1：X方向——1/1204，Y方向——1/1153方案2：X方向——1/1102，Y方向——1/1021在地震和风荷载作用下，建筑楼层最大层间位移角的限值为X方向1/1000，Y方向1/1100。通过分析方案一和方案二的结果可知，方案一没有达到要求，而方案二满足规范中的要求。第二，对比横向刚度。建筑结构抗侧力构件主要为剪力墙，有将近80%的水平地震和风荷载作用由剪力墙结构承担。建筑结构的安全性能和造价直接受到剪力墙抗侧刚度的影响。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）中规定，建筑楼层的侧向刚度应当至少达到上一层的70%，至少为上三层平均刚度的80%。通过分析方案一和方案二可知，两种设计方案的侧向刚度都符合标准规定。第三，对比振动周期。扭转周期与平动周期之比即为周期比。建筑扭转控制的重要指标就是周期比，周期比可以对扭转刚度和转动惯量分布情况进行直观的反应。为了能够合理有效地布置建筑结构，避免扭转效应过大，需要合理设计控制周期比，也就是保证扭转形变比平动变形小，计算方式如下。方案1：t3（1.5429）/t1（1.8644）=0.827＜0.9方案2：t3（1.4510）/t1（1.6929）=0.857＜0.9式中：t1——振型1的振动周期；t3——振型3的振动周期。通过计算结果可知，方案一和方案二都能够达到标准规定。第四，对比刚重比和剪重比。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）中规定，建筑结构在竖向重力荷载作用下很少会发生整体结构失稳的现象。在设计高层建筑结构时，为了提高建筑结构的稳定性，需要重点对风荷载和水平地震作用下重力荷载引起的二阶效应进行控制。两个方案的刚重比如下。方案1：X方向——7.73，Y方向——7.71方案2：X方向——8.66，Y方向——8.71剪重比结果如下。方案1：X方向——4.17%，Y方向——5%方案2：X方向——4.72%、Y方向——5.40%规范中要求建筑结构刚重比要＞1.4，剪重比＞0.048。通过上述结构可知，两种方案的刚重比都达到了稳定性方面的要求，但是剪重比方面，方案一没有达到规范要求。最终设计结果选择方案二。
3概念设计与结构措施的应用优化措施分析
3.1提升设计人员能力以及设计方案内容
建筑工程结构的稳定性和设计效果直接受到设计人员结构设计水平和资质能力的影响。为此，应当加强设计人员专业能力的提升，从而达到优化设计方案内容的效果。设计人员需要加强对建筑结构工程整体实际情况的分析，明确掌握当前建筑结构工程的抗震性能需求、主体构造强度情况，定期组织培训，将设计人员的资质能力提高。
3.2建筑结构材料的科学选用
建筑结构主体性能从很大程度上受到建筑结构材料选择合理性的影响。通过以往结构设计经验可知，在地震作用下，建筑物所遭受的地震作用率会随着建筑结构刚度的增加而提高，也就是说，建筑结构构件刚度越大，那么表现出的遭受地震灾害的影响也就越大。为此，在建筑材料选择过程中，需要充分考虑建筑材料的抗震性能。比如在选择建筑屋面构件过程中，可以用轻质材料将传统厚重材料取代，从而将建筑结构构件重量减少，将地震带来的危害影响降低。此外，施工人员在现场应用建筑材料过程中应当加强检查抗震材料的质量情况，保证材料合格方可应用于施工当中。
3.3建筑结构体系的协同工作
建筑结构构件设计、构件耐久性等方面都是建筑结构设计中需要重点关注的内容。我国近些年建筑行业持续发展，促使涌现出了越来越多的高层建筑、超高层建筑，有的工程中会发生短柱现象，这不利于保证建筑结构的抗震性，所以需要采取加固措施。在设计过程中，通常需要采用加强构造柱的方式发挥建筑结构中所有构件的水平应力。此外，成本是现代企业非常关注的一项工作内容，通过优化建筑工程结构设计有助于将成本降低，从而达到提升建筑企业经济效益和社会效益的作用。为此，可以采用协同设计的方法，充分发挥建筑结构中每个构建的作用，将建筑材料的利用率提高，真正地落实结构措施和概念设计的方式，在保证建筑物质量水平的同时加强节约，为企业创造更多的经济效益。
4结语
建筑结构设计范文5
关键词：房屋建筑，建筑结构，结构设计
1房屋建筑结构设计当前不足
通过对房屋建筑结构设计当前不足的分析与了解，可在一定程度上有效的帮助我们及时的采取针对性的解决措施，进而就能不断的促进相关设计活动的有序展开，从而就能有效的提高整个房屋建筑结构的设计水平。下面，就针对房屋建筑结构设计当前不足展开具体的分析与讨论。
1．1地基设计不足
地基作为整个房屋建筑结构的基础，其设计的有效性就在一定程度上影响着整个建筑结构的安全性。但是，就针对当前房屋建筑的地基设计而言，其还存在着地基设计不足的问题，这样就会降低整个房屋建筑结构的设计质量。有些建筑企业在对地基进行设计时，往往不结合当地的地质条件就开始进行地基的设计，这样就使得地基的设计无法满足房屋建筑结构的设计需求，进而也就严重影响了整个房屋地基设计的适用性和安全性。
1．2建筑框架设计的不足
对房屋建筑结构的设计就是对建筑的框架进行设计。但是，许多设计师在对建筑的框架进行设计时，往往只注重横向框架的设计，而忽略纵向框架的设计，这样也就使得整个房屋建筑结构的设计存在着不安全的因素。此外，高质量建筑框架的设计，不仅应包括对横向框架的设计，而且还应包括对纵向框架的设计，这样才能有效的提高整个房屋建筑结构的设计质量。而倘若只注重一方面框架的设计，就会给另一方面造成一定的危害，进而也就会影响整个房屋建筑结构的安全性。
1．3结构安置的不足
结构安置的不足也是当前房屋建筑结构设计时所存在的主要问题。其中，当制定好合理的施工方案后，就要开始对整个房屋建筑进行施工。但是，在施工之前，还应对整个房屋建筑结构之间的力学进行科学合理的计算，以此才能有效的确保整个房屋建筑结构的空间以及应力能够有效的结合，从而就能不断的提高施工效率。但是，由于建筑企业施工人员大多都为流动性人员，且存在着极大的不稳定性，这样也就使得对结构安置的设置还存在着一定的不合理性，进而也就无法将房屋建筑结构中的空间与应力进行有效的结合，从而也就影响了整个施工活动的开展质量。
1．4设计方案思路不明确
任何房屋建筑在施工之前，都应制定合理的设计方案，这样才能有效的避免房屋建筑在施工的过程中出现问题。但是，有些设计师在对设计方案进行设计时，由于自身专业能力的限制，往往存在着思路不明确的问题，这样也就会导致设计方案的设计与正常施工活动的开展存在着一定的偏差，从而也就影响了整个房屋建筑的安全性。此外，有些设计师在设计方案时，往往只注重房屋建筑结构的功能性，而忽略其的适应性和安全性，进而也就降低了整个房屋建筑结构的设计效率。
1．5房屋设计科学性不足
随着人们生活水平的不断提高，对现在的房屋建筑结构的设计质量提出了更高的要求，不仅要满足基本的居住要求，而且还应有效的满足功能、审美的要求，这样也就给整个房屋建筑结构设计工作的展开带来了难度。而在对房屋建筑结构进行设计时，不仅要对整个房屋建筑的框架进行设计，而且还应对施工中的特殊材料以及技术进行有效的设计，这样才能有效的确保房屋设计活动的展开满足人们的多样化需求。但是，许多设计人员在对房屋建筑进行设计时，往往缺乏一定的科学性，这样不仅会影响施工活动的顺利展开，而且还会导致施工过程中不安全事故的发生。
2房屋建筑结构设计的改善策略
2．1地基设计的优化
地基作为整个房屋建筑结构的基础，其对整个房屋的质量具有至关重要的意义。因此，设计人员在对地基进行设计时，就应首先对实地进行考察，不断的了解房屋建筑所在地的地质条件和承载力，这样才能有效的提高整个施工活动开展的安全性。此外，设计人员还应积极的总结影响地基的因素，并及时的做出相应的应急预案，从而就能有效的避免不安全事故的发生。在施工场地还应有效的增设相应的防护措施，来不断的促进地基与周围环境的有效融合，这样就能有效的提高整个房屋建筑结构的设计质量。
2．2建筑框架设计完善
只有横向框架与纵向框架的有效结合，才能有效的发挥整个房屋建筑框架的作用。因此，在对建筑框架进行设计时，设计人员就应首先明确纵向框架设计的重要性和有效性，并不断的强化设计人员纵向框架设计的意识，这样才能有效的促进纵向框架与横向框架的有效结合，从而不断的为房屋建筑施工活动的展开奠定良好的基础。
2．3结构安置的完善
在对房屋建筑结构进行设计时，不仅要完善整个建筑框架设计，而且还应有效的完善整个结构的安置。因此，设计人员就应合理的计算整个房屋建筑结构的空间与应力，这样才能有效的提高整个房屋建筑的安全性。虽然随着建筑行业的不断快速发展，越来越多的设计人员加大了对结构安置方面的重视程度，但是还有部分的设计人员对房屋建筑结构的安置方面存在着一定的误解。因此，建筑企业就应不断的培养设计人员的安全意识，并通过采取相应的管理制度以及制定相应审核机制的方法来有效的约束工作人员的工作行为，这样就能有效的实现对整个房屋建筑结构安置的完善。
2．4设计方案思路清晰化
为了有效的促进房屋建筑施工活动的顺利展开，就需对整个施工设计方案进行有效的明确和设计。因此，设计人员在设计方案时，思路应保持更加的清晰化和明朗化，并不断的结合房屋建筑结构的使用特点，来合理的对施工方案进行设计，这样才能有效的促进房屋建筑施工活动的展开满足人们的居住需求。此外，设计人员还应不断的提高自身的专业能力和综合素质，不断的更新自己的设计思路，以此来有效的提高整个房屋建筑结构设计的功能性和实用性。
2．5科学性房屋设计
房屋建筑施工活动的展开不仅需要大量的施工材料，而且还需要大量的施工技术。因此，在对房屋建筑结构进行设计时，相关人员就应综合考虑施工材料以及施工技术，并对特殊的施工材料进行实时的保护和优化，以此来有效的提高整个房屋结构设计的科学性。
3结语
不断的研究与分析房屋建筑结构设计中常见的问题，对于有效的提高房屋建筑结构的设计质量以及不断的促进我国建筑行业的快速稳定发展都具有至关重要的作用。因此，我们应首先认识与了解房屋建筑结构设计当前所存在的不足，进而从地基设计的优化、建筑框架设计完善、结构安置的完善、设计方案思路清晰化以及科学性房屋设计五个方面来不断的提高整个房屋建筑结构的设计水平，这样就能不断的满足人们的居住需求。
参考文献：
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［2］刘孝廷．房屋建筑结构设计中常见问题分析［J］．内蒙古科技与经济，2015（9）：91，96．
建筑结构设计范文6
关键词：结构设计优化；房屋建筑结构设计；应用
近些年，人们对生活质量和居住条件的要求不断提升，相应地，对建筑工程的综合品质也提出了更高的要求。与此同时，国家也出台了相关政策呼吁建筑的节能化、高效化发展，这就要求建筑企业积极运用结构设计优化方法，使有限的空间与资源的价值得到最大化发挥，进而促进建筑工程实用性、经济性发展目标的实现，这对我国整个建筑行业的可持续发展来说也是大有好处的。
1建筑结构设计优化的重要意义
1.1结构设计优化有利于提高材料的有效利用率。对于我国这样的发展中国家而言，建筑结构设计优化的主要目的就是以最少的资金建设出最好的建筑。站在优化设计的层面来看，结构性能最佳的方案并非一定是材料利用率最高的方案，这就要求设计者在开展设计工作的时候必须注重对结构材料的充分利用，与此同时，还要加强对各类新型建筑材料的应用，如钢管混凝土结构、预应力混凝土结构等。其中，钢管混凝土结构是在薄壁圆形钢管中填入混凝土的一种全新结构形式，其可将两类材料有机结合起来，通过填入的混凝土来提高钢管壁本身的稳定性水平，同时，还可利用钢管对核心混凝土产生的作用，使其处于三向受压状态，进而增强其抗变形能力以及抗压强度。与普通的钢结构相比，钢管混凝土结构在承载力和自重基本一致的情况下，可节省约50%的钢材，同时还可简化焊接工序，有效降低焊接工作量。相较于普通混凝土而言，钢管混凝土在确保钢材使用量相近以及承载性能一致的基础上，可减少大约50%的构件截面面积，相应的材料用量也可节省一半左右。事实证明，对房屋建筑结构设计的优化，可显著提升材料的利用率，使工程成本得到有效控制。
1.2结构设计优化有利于提高建筑结构的经济性。建筑的层高越高，其墙体面积和柱体积也会相应地增加，进而致使结构的自重增大，各类水电管线也会加长。反之，若层高较低，便可大大节省材料，同时也能增强建筑的抗震性能，与此同时，建筑的总高度也会随之下降，两栋建筑之间的日照距离也会因此而缩短，这就间接节省了用地面积。在建筑面积相同的条件下，若选择圆形或接近于方形的平面形状，建筑外墙的周长系数相对来说较小，与此同时，建筑基础以及内外表面装修也会随之减少，这样就能有效提高建筑的经济性能。从以往的工程实践中可以看出，采用结构优化设计方法可使建筑工程的总造价降低6%~30%，从而使整个建筑工程的经济效益更为可观。
2当前房屋建筑结构设计的现状
2.1建筑结构设计图纸不够详细。建筑工程施工中一个最为基础的要素就是图纸，这也是必不可少的一大关键要素，整个施工过程相关工作的开展都需要以图纸作为基本参照，只有设计出一个科学完善的建筑结构图纸，才能为施工提供方便，避免在后期出现不必要的变更。然而，当前部分施工企业所提供的建筑结构设计图纸并不完善，图纸中的细节内容不够详细，经常出现结构类型不明确、缺乏抗震等级要求、没有规定墙体材料类型等问题，另外，还有些图纸本身设计不够专业，没有严格按照相关标准进行图纸的绘制，图纸中的内容标识也不是很清晰，这种不规范的设计图纸对施工造成的不良影响非常大，严重时甚至会致使现场施工陷入混乱无序的状态，最终引发施工安全事故。
2.2基础选型缺乏科学性。对于房屋建筑来说，使用功能的重要性毋庸置疑，但安全性也是非常重要的，建筑物的安全水平主要是由建筑结构设计的合理性决定的。建筑结构的选型是否科学、使用的材料是否满足标准要求、承载性能是否达标、抗震等级是否合理等，都会直接影响到建筑工程的整体安全水平。从当前的现状来看，我国建筑行业经常出现建筑结构选型不合理的问题，如建筑承载性能偏低、施工基础差等，这就极易导致建筑物在后期出现不均匀沉降的问题，最终引发各种安全隐患。
3结构设计优化在房屋建筑结构设计中应用的步骤
3.1建立结构优化模型。要实现对房屋建筑结构设计的有效优化，首先就必须建立科学合理的结构优化模型。结构设计优化需要从大量变量中选择出最为重要的参数，通过这些参数建立函数模型，从而计算出最优解。一般来说，模型的构建主要可分成两大环节：首先，应选择最为合理的设计变量，这是构建模型的基础和关键，变量的设计将对参数的选择产生直接影响，科学合理地对变量进行计算可大大降低后期计算编程的工作量。其次，应对目标函数进行确定。相关人员应先找出符合函数条件的最优解，然后再确定约束条件，约束条件具体主要涉及到弹塑性、强度和尺寸等方面。在对建筑整体结构进行优化的时候，必须确保上述约束条件都处在规定范围内，尽可能满足设计的相关需求。
3.2对计算方案进行优化设计。在建筑结构优化过程中，各方面的约束条件以及变量参数都会直接影响到优化过程。因此，在开展相关计算工作的时候，必须将所有的约束条件转化成非约束条件，保证整个优化过程的顺利完成。与此同时，还要综合考虑变量的因素，采用科学有效的计算方式对建筑结构设计加以优化。
3.3程序设计。在完成计算方案优化设计的基础上，还要做好程序设计工作，首先需要对程序进行合理编写，然后再将其导入到计算机之中，为后期计算工作的开展奠定基础，在进行相关计算的时候，工作人员只需要将所需数据输入到系统之中，就可通过设定好的程序计算出准确而直观的结果。
3.4结果分析。建筑结构优化设计的最后一环就是结果分析，所有计算机计算出的数据信息都需要经过详细的分析才能得出最终的结果，进而以此为依据确定最佳的优化设计方案。在开展结构优化设计工作的过程中，应对各方面的阻碍因素进行综合考虑，最大限度确保结构设计优化工作的顺利完成。对建筑工程而言，整个施工过程往往需要花费较多的人力、物力以及财力，结构优化的主要目的就是把上述指标控制在最低，并为建筑质量的可靠性提供保障。因此，在对建筑结构进行优化设计的时候，必须注意以下问题：第一，应找准建筑经济与技术之间的平衡点，尽可能降低或消除二者之间的矛盾，即使引入了一些现代化技术，也无需付出过多的成本。第二，应认识到技术所能带来的经济效益，明确技术的优化可在一定程度上降低经济成本，因此，必须加强对先进技术的应用。
4结构设计优化在房屋建筑结构设计中的具体应用
4.1整体优化和局部优化。建筑结构设计表现出明显的层次性和复杂性。首先，从层次性上来看，其主要涉及到建筑设计体系、结构体系和安装设计体系等，且上述每个体系之下还包括诸多小的分支体系。设计人员在开展建筑结构设计工作的时候，应当结合工程的具体情况以及各个分支的特点加以优化，循序渐进地解决各环节遇到的困难，进而确保整个工程的顺利完工。其次，站在复杂性的层面来看，其主要涉及到建筑原材料的选择、零部件的选择以及结构类型的确定等内容。所以，不管是哪种类型的房屋建筑，都可从整体和局部出发进行优化，最终实现建筑结构设计水平的最大化提升。
4.2基础优化设计。房屋建筑的基础结构与建筑整体功能的正常发挥及其稳定性有着十分密切的联系，所以，在进行建筑基础结构设计的时候，设计人员必须注重对结构优化设计方法的运用，尽量实现对地基地质、基础结构等重点环节设计工作的全方位把控，在基础结构设计方案中，应处理好建筑基础结构与施工成本、施工技术等的关系，找准三者之间的平衡点。对于框架结构来说，应根据地质勘察报告对基础形式进行合理选择，若施工现场的地基承载力较好，则最好选择浅基础形式；若施工现场的地基承载力较差或者土质状况不佳，首先应考虑地基处理方案是否具备可行性，若可行则选用地基处理方案，若不可行则需采用桩基础。灌注桩和预制桩是两类比较常见的桩基础形式，其中，灌注桩的施工过程比较复杂，整个施工工期也比较长，且很难对施工质量进行有效控制。因此，在沉降满足相关标准的前提下，可采用预制桩施工法，利用深层桩基增大土壤对桩身的摩擦力，并尽可能选用长度较长的预制桩。
4.3分阶段优化。建筑工程项目各个环节的施工都是密切联系的，且每一个环节都有着自身独特的优化设计方法。因此，在实际开展工程建设工作的时候，应坚持分阶段优化设计的原则，首先应对建筑施工建设的阶段进行合理划分，然后将不同阶段的性质作为参考依据，对建筑结构设计加以优化，同时还要注重对整个工程寿命的优化，这样才能使企业的经济效益得到进一步提升。
4.4上部结构的优化。在对房屋建筑的上部结构进行优化的时候，首先应对剪力墙进行科学设置，具体而言，应让剪力墙的质量保持一定的均匀性，确保对称楼层的平面中心与同楼层的结构重心相重合，尽量降低大风、地震等外部因素带来的不良影响。在房屋类型满足标准要求的前提下，应采用大开间的剪力墙构造形式，适当增长剪力墙的墙肢，控制墙肢总数，从而节约混凝土使用量。另外，由于剪力墙的暗柱一般采用的是钢筋，这样一来，就可通过采用大开间剪力墙来降低钢筋的使用量。但是，在遇到建筑施工现场地质条件较差或者地质环境比较复杂的情况时，不能减少钢筋的数量，在这种情况下也就不适用采用大开间剪力墙的构造形式。
4.5排水结构协调优化。现代房屋建筑工程中往往设有给排水专用房，其中涉及到大量的机械设备，如此一来就会加大建筑的负荷量，所以，在设计的时候应尽量将水泵设置在地下室中。需要注意的一点是，由于排水房间中的管道数量非常多，且管道规格尺寸各不相同，因此，必须适当加固楼板上的穿孔位，预留出满足规范要求的孔洞，最好不要让孔洞影响到水平方向管线对建筑梁结构的贯穿。若管道需要贯穿房屋的承重墙，则还要注重加强对墙体的维护，整个排水结构优化设计中，必须处理好结构布设与管网体系的关系，以免发生管道绕梁或柱的问题。
5结语
建筑结构设计范文7
关键词：建筑结构设计；剪力墙；结构设计
1引言
剪力墙结构作为目前建筑工程结构设计中较常使用的形式，具有抗侧刚度大、抗震性好等特征，尤其是对于现阶段的高层建筑来说，剪力墙结构的运用能够确保建筑的稳定性和安全性，提高建筑的实用价值。本文就重点对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用加以说明，希望可改善建筑结构设计水平，丰富建筑实用性能。
2剪力墙结构的基本概念及优势
2.1概念。建筑结构设计中的剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，承受着竖向压力和其平面作用下的水平剪力的双重力量。剪力墙的宽度和高度较大，但厚度相对较小，这使得剪力墙具备几何特性以及不同于其他结构的受力特征。由于剪力墙厚度较小，相当于板的厚度，所以如果单独使用，在地震灾害下，很容易因刚度不足引起结构变形、断裂等问题。所以在设计过程中，除要考虑增大剪力墙刚度外，还需对弹性变形能力和抗震性进行综合分析，合理设计结构种类和规模，确保结构的稳定性、安全性。通常情况下，剪力墙结构设计以延性弯曲型为主。
2.2优势。建筑工程设计中，采用剪力墙结构具有十分显著的优势。首先，剪力墙结构具有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构具有更好地抗侧能力，因此，剪力墙结构可建造较高的建筑物。其次，剪力墙墙体布置无凸出，剪力墙结构的楼盖一般采用现浇钢筋混凝土楼板，楼板周边不设明梁，所以空间利用比较好，可节约层高。最后，剪力墙的抗震性能好，用钢量小，可大量的适用于开间较小的住宅、公寓、旅馆项目。
2.3优势。建筑结构设计中，剪力墙的应用优势可概括为以下几点：一是承载能力好，能够确保结构空间的完整性。相比于框架结构，剪力墙还具有较好的抗侧性，可保证高层建筑的质量和安全。二是剪力墙结构的楼盖多以现浇混凝土钢筋为主，周边不会设计明梁，结构完整性得以保障，避免过于突兀。三是降低钢材应用量，优化建筑抗震性能，在一些商业建筑中也得到了广泛应用。下面为剪力墙结构实例图。
3建筑设计剪力墙结构设计的应用策略
建筑设计中剪力墙结构设计尤为关键，在设计的过程中需全方位考虑工程设计和建设的基本要求。为此，设计人员务必做好细节的把控和处理，如剪力墙的合理布置、剪力墙墙肢长度的确定、厚度确定，连续梁类型、配筋及边缘构件设计等。下面将作具体论述。
3.1剪力墙的规划布置。在剪力墙结构设计中，需要参照空间特点展开合理布局，一般情况下，如果是高层建筑，会采用双向剪力墙结构，确保两侧剪力墙刚度的均衡性，减少水平位移的产生，避免剪力墙在外界荷载作用下出现扭转，提高建筑结构的稳定性。剪力墙的水平地震作用力较大，自振周期短，结构本身稳定性很容易受到影响。所以在设计过程中，需考虑到力的平衡，可通过减小剪力墙厚度，或者增加剪力墙之间的间距，来降低水平地震作用力带来的影响，防止位移、断裂等问题的出现。同时上述操作也能够降低剪力墙自重，削弱建筑结构承担荷载。如果剪力墙设计中存在较大洞口，洞口位置要保证在一条线上。考虑到墙体结构受力情况，应展开应力的科学划分，确保两者均衡性、对称性。底部结构如果设置框架支撑层，落地剪力墙的数量要在上部剪力墙数量的一半以上。剪力墙设计中，需充分考虑抗震性能要求，避免楼板平面等结构因变形发生危险。
3.2确定剪力墙墙肢长度。确定剪力墙墙肢长度时，首先应考虑满足建筑功能的要求，其次是剪力墙墙肢长度不能太长也不能太短，确定原则是，尽可能布置长墙，少布置短墙。当墙肢长度很长时，受弯后产生的裂缝宽度会较大，墙体的配筋容易拉断，因此墙段的长度不应过大，墙肢长度宜控制在8m以内；当墙肢长度很短时，可能形成短肢剪力墙，短支剪力墙的出现可能会导致多楼层出现反弯点，受力发生改变，逐渐接近异形柱的状态，抗震性能较差。所以为保障建筑的安全性，不会将其应用在地震区域内，且不得采用全短肢的剪力墙的结构。
3.3确定剪力墙结构的厚度。按照现有规范要求可知，在抗震等级在一二级时，底部加强部位的剪力墙厚度要控制在200mm以上，长度要求在层高或无支长度的十六分之一，当抗震等级为三、四级时墙厚不应小于160，且不宜小于层高或无支长度的1/20。其他部位的剪力墙厚度，当抗震等级为一、二级时墙厚不应小于160mm，且不宜小于层高或无支长度的1/20，当抗震等级为三、四级时墙厚应在140mm以上，长度在层高或无支长度的二十五分之一。之所以这样规定，是为避免因剪力墙厚度过小，刚度不足，导致结构稳定性减弱，产生压屈失稳情况。不过这一规范也存在特例，对于八级地震区的多层或地层剪力墙结构建筑来说，上述规定可能会存在较大偏差。如10层以下的剪力墙结构，在重力荷载作用下，墙肢压轴相对较低，墙柱结构只能进行构造配筋，但为保证底部结构的质量，按照层高要求，剪力墙厚度一般设定在240mm，已经超出规范标准要。所以在设计过程中，需要在规定基础上，根据实际情况加以综合分析，以确保剪力墙厚度设计的合理性。
3.4剪力墙连续梁方案。连续梁指的是剪力墙中连接墙肢结构的梁，具有跨高比小、连接墙肢刚度大等特点。连续梁除起到连接作用外，还具有较为明显的支撑作用，能够有效抵抗地震荷载、风荷载带来的影响，一旦连续梁结构出现问题，建筑结构也将受到较大影响。所以在设计中需结合实际情况，合理设计连续梁施工方案，增大其刚度，保障结构的稳定性。在工程实际设计中，剪力墙连续梁的设计宜按“强墙肢弱连续梁”原则进行抗震设计，为了提高连续梁的延性，通常情况是对于跨高比较小的连续梁内宜设置交叉斜筋，交叉斜筋的走向与主拉应力的走向一致，目的是抵抗弯剪作用下主拉应力的变化，从而控制应力变化产生的裂缝问题。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相较于传统配筋连续梁具有更大优势，在提高剪力墙结构质量，增强建筑结构整体性和稳定性上起到了显著作用。
3.5剪力墙墙体配筋的合理设置。在剪力墙结构中钢筋使用量较大，因此合理配置剪力墙钢筋是结构设计人员应该考虑的重要问题之一，通常情况下，墙体配筋是根据结构计算得来的，但部分墙配筋是按照规范规定确定的，在剪力墙墙身配筋过程中建议在满足结构计算的前提下，将墙体的水平、竖向分布钢筋分别按墙体的外侧、内侧进行配筋设计，这样既满足墙体承载力的要求，又能降低钢材的用量，从而实现节约钢筋材料的目的。
3.6合理确定剪力墙结构边缘构件。剪力墙布置完成后合理确定剪力墙边缘构件显得尤为重要。设置剪力墙边缘构件目的是为了增加墙体的延性，增大耗能能力，从而进一步降低其他结构构件的抗震需求。剪力墙边缘构件一般指的是剪力墙中的暗柱或者端柱，暗柱一般位于墙肢平面的端部、转角以及剪力墙开较大洞口后洞口两边位置。在剪力墙中设置边缘构件，既可提高墙体的承载力，又能提高墙体的延性。
4结束语
总之，建筑结构的设计质量，与房屋建筑结构整体的安全性和稳定性具有直接关联。建筑结构设计人员为了能够提升设计的安全性与科学性，在充分应用剪力墙结构进行设计，在保证设计质量的基础上，充分考虑人们对建筑结构设计提出的实际需求，进而为人们设计出更加舒适、美观的建筑空间。
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建筑结构设计范文8
关键词：建筑结构；抗震设计；经济损失
在建筑结构设计中，设计人员必须明确抗震设计的意义，全面掌握抗震设计要点，以提升整体建筑结构的抗震性能，维护公众生命财产安全。下文将论述建筑结构抗震设计的基本原则与重点内容，同时结合实例，提出切实可行的优化设计策略。
1建筑结构抗震设计的基本原则
1.1简单化原则
通常来说，越简单的建筑结构体系，其抗震效果越好。因为简单化的建筑结构体系，其力学计算结果精确性越高，越有利于控制建筑结构的平整性。
1.2整体性原则
建筑结构的抗震性能并非是某一部分的功能需求，而是针对于整个建筑结构体系的。为此，设计人员应从整体建筑结构角度出发，保证整体结构布局的合理性与可靠性。尤为关键的是，严格控制建筑结构安全稳定性的影响因素，加强抗震设计效果。
1.3抵抗性原则
为使建筑结构有效抵抗地震波作用力，设计人员需加强抗震设计。在建筑结构设计中，设定合理的抵抗力参数，以达到良好的预防效果。需要格外强调的是，这种抵抗力不得过大，以免影响整体结构的力学平衡。
2建筑结构抗震设计的重点环节
2.1选择适宜的施工地址
除建筑结构自身以外，建筑物所在区域的地质结构条件也是影响抗震能力的关键要素。建筑物所在区域的地质环境、地下水文环境、自然环境等都会在不同程度上影响建筑物的抗震能力。为此，选择适宜的施工场地也尤为重要。按照建筑物所在地发生地震灾害的概率性差异可将其划分为甲乙丙丁4类。其中，甲类地区由于地理位置较为特殊，发生重大地质灾害的概率较高。同时，甲类地区的建筑物必须具备最高级别的抗震能力；乙类地区存在发生地质灾害的可能性，但能够及时恢复到正常状态；丙类地区的建筑物具备一般级别的抗震能力即可；丁类的安全级别较低，对临时性建筑物的抗震等级的要求也相对较低。
2.2改善结构构件延性条件
第三水准抗震设计是指当遭受到高于本地区设防裂度的高强度地震灾害时，建构筑物不致于整体垮塌，危害公共生命财产安全。处于第三水准抗震设计的建筑结构已进入弹塑性状态，而有效改善建筑结构的延性条件，可以在很大程度上增强整体建构筑物的安全稳固性。以钢筋混凝土结构的延性特征为例。①由于混凝土构件在不同承载体系中的破坏形态各不相同，为此，相关人员必须严格控制混凝土构件的破坏形态，尤其是混凝土构件对地震能量的吸纳量与抗衡量；②竖向混凝土构件在整个建筑结构体系中发挥着至关重要的支撑稳定作用。若竖向混凝土构件的柱轴压过高，则会在一定程度上削弱柱的延性条件。为此，相关人员要结合抗震要求，对竖向混凝土构件配置一定数量的箍筋，并采取适宜的箍筋配置方式，有效改善构件的延性条件；③针对延性条件差，且应力失衡的构件，可使用型钢混凝土，对混凝土构件的延性与整体建筑结构的抗剪能力予以平衡。
2.3加强非结构构件设计
在建筑结构体系中，非结构构件是指依附在主体结构上，且用于连接建筑结构、机电部件及其系统的构件。简单来说，非结构结构并非是承受荷载的骨架承重体系的构件。但是非结构构件作为建构筑物结构体系的重要组成部分，其设计水平也直接决定了整体建筑物的抗震性能与安全稳固性。①在保证女儿墙、挑檐、门斗及雨棚等重要附属构件完整性的基础上，还需加强附属构件与主体结构的连接稳固性；②非结构墙体抗荷载力与抗剪切力等基本条件，也会在很大程度上影响主体结构的抗震性能。为此，设计人员既要优化调整主体结构的受力状态，又要改善主体结构的刚度条件，削弱非结构墙体的不利影响；③针对顶棚、天棚、吊顶等非结构构件，应结合实际情况，采取刚度连接或柔性设计等方式，增强其安全稳固性。
2.4抗震设计系数的测评
依靠计算机辅助系统，对结构体系与结构构件实行性能化设计。利用高效且合理应用多样化技术手段，实现可视化结构设计分析，确保各类结构构件在地震中保持安全稳定状态。具体要求如下所述：1）小震作用下的结构构件性能分析在明确小震等级与最不利荷载组合形式的情况下，严格遵照标准规范，对结构构件的预应力进行调整，确保整体建筑结构的承载负荷强度要求与弹性抗形变要求达到预期。2）中震作用下的结构构件性能分析在中震作用下，对关键构件、普通竖向构件及耗能构件的性能要求各不相同。关键构件主要包括底部加强区核心筒剪力墙和底部加强区外框柱两部分。若关键构件出现轻微损坏，即达到标准要求；普通竖向构件主要包括非底部加强区核心筒剪力墙和非底部加强区外框柱两部分。若普通竖向构件出现轻微损坏，即达到标准要求；耗能构件主要包括连梁和普通楼层梁。需要格外注意的是，由于连梁与普通楼层梁的设计部位与功能差异较大，对二者的性能要求也较大。只要连梁出现轻微损坏，即便部分普通楼层梁出现中度损坏，也能够达到标准要求。3）大震作用下的结构构件性能分析在大震作用下，针对底部加强区核心筒剪力墙及底部加强区外框柱等关键部位予以抗震荷载力分析，采用最有利的荷载组合形式。
2.5确定建筑结构平立面体型
建筑结构的平立面布置直接决定了整体建筑结构的安全稳固性。加强建筑结构平立面布置的科学合理性，可以最大限度地增强建筑结构的抗震性能，保障整体建筑结构的安全稳固性。在建筑结构设计过程中，设计人员要尽可能选择平面规则的体型设计，使同楼层的刚度条件保持一致。此外，尽量减少建筑物的竖向凹凸，确保建筑竖向高度保持一致性和稳定性。针对结构复杂且建设难度较大的工程，需按照标准规范设置抗震缝，对抗震缝两侧的建筑予以分离。由此，避免两侧结构在地震中发生不必要的碰撞。通常，抗震缝多设置在建筑结构形变较为敏感的部位。
3抗震优化设计策略
3.1结构构件延性设计
延性系数是指在低周反复加载试验所得的骨架曲线上，结构破坏时的极限变形与屈服时的屈服变形之比。而延性系数法，是指结合整体建筑结构的延性要求，确定对应结构构件的延性标准。通常来说，建筑结构抗震设计人员往往更加注重最大曲率位移延性系数。
3.2其他抗震设计策略
提高底部加强部位剪力墙结构的竖向钢筋的配筋率；增大转换层板体厚度，根据罕遇地震的板平均弹性拉应力，双层双向贯通配置板钢筋，优化边梁构造形式，提升边梁配筋率；增大塔楼楼梯间与周边楼板厚度，在适当位置配置拉梁与拉板，且双层双向贯通配置板钢筋，以优化边梁构造形式，增大边梁配筋率；提高框支柱配筋率，并在轴压较大的部位设置芯柱；在剪力墙底部加强部位核心筒周边设置边框架，改善框架剪力墙结构延性条件。
4结语
综上所述我们可以获知，随着建筑行业的蓬勃发展，建筑抗震设计水平也在不断提高。而严格遵照标准规范进行抗震设计，优化建筑结构抗震性能，能够加强整体建筑结构安全稳固性，这对于维护公众生命财产安全具有重要意义。
参考文献
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