發(fā)布時間：2023-03-16 15:56:53
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的建筑結(jié)構(gòu)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)；檢測；加固
在需要對建筑物的施工質(zhì)量進(jìn)行評定時，或當(dāng)建筑物由于某種原因不能滿足某項功能的要求或?qū)M足某項功能的要求產(chǎn)生懷疑時，就需要對建筑物的整體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的某一部分或某些構(gòu)件進(jìn)行檢測。當(dāng)判定被檢結(jié)構(gòu)存在安全隱患時，就應(yīng)該對其進(jìn)行加固處理，或者拆除。
以前，建筑結(jié)構(gòu)檢測、加固的重點主要是面對舊房，但近十年來，無論舊房或新房都存在著檢測、加固的問題，建筑結(jié)構(gòu)檢測檢測、加固的工作越來越多。一般來說，在下列情況下要對建筑物進(jìn)行檢測、鑒定和加固：(1)設(shè)計不周或有誤；如對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)尾部和地基情況了解不全，地基承載力估計過高，漏算或少算作用于結(jié)構(gòu)上的荷載；設(shè)計人員受力分析概念不清，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算錯誤等；(2)施工質(zhì)量低劣；如混凝土強(qiáng)度等級低于設(shè)計要求，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件有蜂窩、孔洞、露筋等缺陷，鋼筋力學(xué)性能不符合設(shè)計要求；或砌體砌筑方法不當(dāng)，造成通縫，空心砌塊不按設(shè)計要求灌筑混凝土芯柱；或鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量或焊縫高度達(dá)不到設(shè)計要求；(3)使用或改造不當(dāng)；如未經(jīng)核算就在原有建筑物上加層或?qū)ζ溥M(jìn)行改造，造成原有結(jié)構(gòu)承載力不足，使用過程中任意改變用途加大荷載；或隨意拆除承重墻或墻上開洞；（4）使用環(huán)境惡化；如結(jié)構(gòu)長期受到高溫、振動、酸、堿、鹽、雜散電流等不利因素作用，引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的腐蝕性和損傷等。(5)建筑物年久失修．結(jié)構(gòu)有損傷或破壞，不能滿足目前的使用要求或安全度不足；(6)由于各種災(zāi)害事件的影響使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或者破壞；(7)需要對古建筑、歷史性建筑進(jìn)行進(jìn)一步維護(hù)、保護(hù)。
建筑結(jié)構(gòu)試驗檢測技術(shù)是以相應(yīng)現(xiàn)行規(guī)范為根據(jù)、以實驗為技術(shù)手段，測量能反映結(jié)構(gòu)或構(gòu)件實際工作性能的有關(guān)參數(shù)，為判斷結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲備提供重要依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)試驗檢測不僅對新建工程安全性能的評定起重要作用，而且對于危舊房屋的更新改造、古建筑和受損結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)等提供直接的技術(shù)參數(shù)。
一、常用檢測方法
結(jié)構(gòu)檢測工作包括的內(nèi)容比較多，一般有結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸檢測、鋼筋位置及直徑檢測、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的開裂和變形情況檢測及結(jié)構(gòu)性能實荷檢測等。我們按所檢的結(jié)構(gòu)種類把建筑結(jié)構(gòu)檢測方法分為：混凝土結(jié)構(gòu)檢測、砌體結(jié)構(gòu)檢測、鋼結(jié)構(gòu)檢測和鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)檢測等。對某些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件為獲得其結(jié)構(gòu)承整體受力性能或構(gòu)件承載力、剛度或抗裂性能，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的整體性能的靜力實荷檢驗。對某些重要建筑和大型的公共建筑還可進(jìn)行結(jié)構(gòu)的動力測試。其中靜力實荷檢驗可分為使用性能檢驗、承載力檢驗和破壞性檢驗。使用性能的檢驗主要用于驗證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在規(guī)定荷的作用下不出現(xiàn)過大的變形和損傷，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件經(jīng)過檢測后還必須滿足正常使用要求；承載力檢驗主要用于驗證結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計承載力；破壞性檢驗主要用于確定結(jié)構(gòu)或模型的實際承載力。對混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土材料強(qiáng)度目前廣泛應(yīng)用的檢測方法是鉆芯法和回彈法。鉆芯法是在建筑構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣直接進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢驗，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但會造成對結(jié)構(gòu)物局部的損壞，尤其是對重要的結(jié)構(gòu)部位，無法進(jìn)行大量的檢測。非破損法中的回彈法、超聲法、超聲一回彈綜合法所測定的參數(shù)（回彈值、聲速值）對混凝土強(qiáng)度來說并不很敏感，測試結(jié)果精度不高。拔出法是一種介于鉆芯法和非破損檢測方法之間的混凝土強(qiáng)度微破損檢測方法，操作簡便易行，對結(jié)構(gòu)物損傷極小，又有足夠檢測精度．尤其是近20年才出現(xiàn)的后裝拔出法無需預(yù)先在混凝土中埋置錨固件，而是在己硬化的混凝土上通過鉆孔、擴(kuò)槽、嵌人的方法將錨固件置人并固定其中，因此，在己硬化的新舊混凝土的各種構(gòu)件上都可以使用，適應(yīng)性很強(qiáng)，檢測結(jié)果的可靠性也較高，特別是當(dāng)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)缺少混凝土強(qiáng)度的有關(guān)試驗資料時，是非常有價值的一種檢驗評定手段。對砌體結(jié)構(gòu)的檢測目前主要使用軸壓法、扁頂法、原位單剪法、原位單磚雙剪法、推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、回彈法、點荷法、射釘法。這些檢測方法大致可分為兩類：直接法和間接法，前者為檢測砌體抗壓強(qiáng)度和砌體抗剪強(qiáng)度的方法，后者為測試砂漿強(qiáng)度的方法。直接法的優(yōu)點是直接測試砌體的強(qiáng)度參數(shù)，反映被測試工程的材料質(zhì)量和施工質(zhì)量，其缺點是試驗工作量較大，對砌體有一定的損傷；間接法是測試與砂漿強(qiáng)度有關(guān)的物理參數(shù)，進(jìn)而推定其強(qiáng)度，“推定”時難免增大測試誤差，也不能綜合反應(yīng)工程的材料質(zhì)量和施工質(zhì)量，使用時具有一定的局限性，其優(yōu)點是測試工作較為簡便，對砌體工程損傷較少或無損傷。檢測方法的選用應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)情況，選用直接或間接或兩者綜合。由于鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)均勻，因此具有強(qiáng)度、塑性與韌性均能較方便地進(jìn)行測試的優(yōu)勢。
二、常用加固方法
一般所需加固的結(jié)構(gòu)大都存在由于結(jié)構(gòu)自身的承載能力因災(zāi)害（如火災(zāi)、腐蝕、凍害）或施工質(zhì)量不到位或功能改變等因素的影響而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力不足的現(xiàn)象，所采用的加固方法多是從提高結(jié)構(gòu)的有效受力面積出發(fā)（如加大載面法等）減小截面的應(yīng)力，或者直接改變結(jié)構(gòu)的受力體系，改變其傳力途徑（如增加支撐法等）從而降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力，最終達(dá)到加固的目的。a）混凝土結(jié)構(gòu)加固方法，b)砌體結(jié)構(gòu)加固方法，c）鋼結(jié)構(gòu)加固方法。結(jié)構(gòu)加固中需根據(jù)實際條件以及使用要求選擇適宜的加固方法。
對于混凝土結(jié)構(gòu)，在選擇加固方法的同時還需選擇相應(yīng)的配套技術(shù)。其中施工技術(shù)一般有：
(1）托換技術(shù)。該技術(shù)系托梁（或析架，以下同）拆柱（或墻，以下同）、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)的概稱。托換技術(shù)屬于一種綜合性技術(shù)，由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成，適用于已有建筑物的加固改造。與傳統(tǒng)做法相比，具有施工時間短?費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點?但對技術(shù)要求比較高，需要由熟練工人來完成，才能確保安全。
(2)植筋技術(shù)。該技術(shù)系一項對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù)，可植入普通鋼筋，也可植人螺栓式錨筋，已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程。
(3)裂縫修補(bǔ)技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護(hù)方法進(jìn)行修補(bǔ)，使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)；主要適用于已有建筑物中各類裂縫的處理，但對受力性裂縫，除修補(bǔ)外，尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。(4)碳化混凝土修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)系指通過恢復(fù)混凝土的堿性（鈍化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術(shù)，目前這一技術(shù)還不夠成熟。(5)混凝土表面處理技術(shù)。該技術(shù)是指采用化學(xué)方法、機(jī)械方法、噴砂方法、真空吸塵方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油跡、殘渣以及其它附著物的專門技術(shù)。
我國的高層建筑的設(shè)計特點大部分都集中的體現(xiàn)在側(cè)移、結(jié)構(gòu)延性、軸向變形和水平荷載等方面。而在一些豎零件中，由于樓房的自重問題以及樓面的使用荷載，而最終產(chǎn)生的彎矩數(shù)值還有軸力僅僅和樓房高度的成正比，另外由于豎向荷載較水平荷載具有的不確定性而具有確定性，所以，水平荷載往往在高層建筑中起到?jīng)Q定性的作用。而由于在水平荷載的作用下的結(jié)構(gòu)側(cè)移變形會伴隨著這個高層建筑的樓層高度的增加而漸漸增大，所以，結(jié)構(gòu)側(cè)移都是整個高層建筑設(shè)計的關(guān)鍵因素和控制指標(biāo)。除此之外，結(jié)構(gòu)延性也可以作為高層建筑設(shè)計的重要指標(biāo)。為了保證真?zhèn)€高層建筑擁有足夠的結(jié)構(gòu)延性，就需要使其結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形的階段時仍然具有較強(qiáng)的變形能力而不會使自身出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象，須在其結(jié)構(gòu)的處理上采取相應(yīng)的措施。此外，在整個高層建筑的設(shè)計中同樣不能忽視高層建筑的軸向變形因素的影響。
二、高層建筑的構(gòu)體系
2.1框架與剪力墻
當(dāng)施工中單醫(yī)德框架體系的強(qiáng)度及剛度無法滿足施工的實際要求時，就需要在建筑平面的某些適當(dāng)位置設(shè)立相應(yīng)的增加較大的剪力墻來替代一部分框架，這就形成了框架-剪力墻體系。在受到水平方向力的影響時，框架和剪力墻都需要通過有足夠大的剛度的樓板以及連梁組成的協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。
2.2剪力墻體系
當(dāng)承受力的主體結(jié)構(gòu)主體部分全部都是由平面剪力墻構(gòu)件組成的時候，就形成了剪力墻體系。在這種體系當(dāng)中，一堵剪力墻就能夠承受全部的垂直荷載及水平力。而剪力墻體系屬于剛性結(jié)構(gòu)的一種，其位移的曲線一般都呈現(xiàn)為彎曲型。而剪力墻體系自身的強(qiáng)度和剛度都很高，并且具有一定的延展性，抗震、抗倒塌等性能比較優(yōu)越，是一種較為優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)體系，能建的高度大于框架-剪力墻的混合體系。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)問題分析
3.1結(jié)構(gòu)超高的問題
在國家新出臺的抗震規(guī)范和新規(guī)范中，對于建筑結(jié)構(gòu)的總體高度有著一定的限制，尤其是新規(guī)范當(dāng)中針對建筑物超高的問題，除此之外將以前高層建筑的高度限制設(shè)定為A級高度以外還新設(shè)立了B級高度，同時相應(yīng)的處理措施以及設(shè)計方案也都有極大的改變。在工程師進(jìn)行實際的工程設(shè)計工作時，可能出現(xiàn)的由于結(jié)構(gòu)類型改變的問題從而忽略此類問題出現(xiàn)后將導(dǎo)致施工圖紙再進(jìn)行審查工作時未能通過，需要進(jìn)行重新的設(shè)計和召開相應(yīng)的專家會議來進(jìn)行確切論證的情況，對工程的工期、造價等等整體規(guī)劃都將造成很大的影響。
3.2短肢剪力墻設(shè)置問題
在新的施工規(guī)范中可以看到，對于短肢剪力墻的定義就是墻肢截面的高厚比為5~8的墻體，而且根據(jù)相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)以及工程師自身的經(jīng)驗，對于短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用能力較低，同時也有比較高的限制，所以，在高層建筑的設(shè)計施工中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)盡可能的減少采用或不用短肢剪力墻，以避免產(chǎn)生關(guān)于設(shè)計方面的不必要的麻煩。
3.3嵌固端設(shè)置問題
我國目前的高層建筑大部分都自帶地下室和人防，正因為如此，這樣就有可能會將嵌固端設(shè)置在地下室的頂板上，當(dāng)然也有可能會設(shè)置在人防頂板等等特殊位置，因此，就在這個問題的處理上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師經(jīng)常會忽視了由嵌固端的設(shè)置位置不當(dāng)帶來的一些需要注意的問題，比如：嵌固端樓板本身的設(shè)計、嵌固端上下層剛度比的上限等等問題，而建筑工程必須要嚴(yán)謹(jǐn)，任何一個細(xì)小的問題都有可能在未來造成嚴(yán)重的后果。
3.4結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題
在當(dāng)前新舊規(guī)范在這方面的規(guī)則出現(xiàn)了極大的差異，新的規(guī)范在這方面新增加了許多的限制條件，而且，新的規(guī)范增加了強(qiáng)制性的條文規(guī)定“即建筑不能采用嚴(yán)重不符合規(guī)范的設(shè)計方案?！币虼?，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師自工作室就必須要注意對待新規(guī)范當(dāng)中的的某些限制條件，以防止出現(xiàn)在施工后期設(shè)計圖紙設(shè)計階段的工作改動。
四、總結(jié)
大樓平面形體是Z字形，L/Bmax=0．56＞0．35，為不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)，豎向存在立面縮進(jìn)，層高差別大。通過初步運算發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震影響下的位移角可達(dá)到規(guī)定的要求，雖然可達(dá)到規(guī)范需要，然而第二周期扭轉(zhuǎn)因子已經(jīng)很大，達(dá)到0．34，這說明此結(jié)構(gòu)抗扭剛度顯然不夠。與此同時，此結(jié)構(gòu)在考慮偶然偏心情況下的扭轉(zhuǎn)位移比X向和Y向都大于1．30，甚至還有1．40的，此結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)比較嚴(yán)重，屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，裙房4層時薄弱層，剛度低于上3層平均剛度的近八成，首層是軟弱層，抗剪承載力達(dá)不到上層的八成，此結(jié)構(gòu)不規(guī)則位置為5項，屬嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)，此樓上下層功能較多，地下室是車庫，業(yè)主要求有較大空間布置墻體受到約束，2到4層時酒店多功能廳，需空間寬敞，布置墻體受約束，5到12層時酒店客房，不允許在建筑外側(cè)設(shè)置剪力墻，12以上是辦公樓，中間也很難布置墻體，很多功能使此樓中部和邊上很難存在墻體上下貫通。此樓設(shè)計中的關(guān)鍵工作為調(diào)整周期比及扭轉(zhuǎn)位移比，因此樓平面凹凸不規(guī)則，2個核心筒都處于兩端，剛度十分的不均勻，剛心和質(zhì)心有很大的偏差，在地震的影響下容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞?？刂浦芷诒群涂刂莆灰票认嗤?，但控制周期比的側(cè)重點在于測向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度間的相對性，主要目的是抗側(cè)力平面布置更加合理、有效，促使建筑結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以，控制周期比的主要目的是使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的布置更加均勻、合理，而不是讓結(jié)構(gòu)更具有剛度。若是平動第一周期和扭轉(zhuǎn)第一周期相對接近，因振動藕連作用，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效果應(yīng)該會變化的較為明顯。然而，此大廈第二周期扭轉(zhuǎn)因子為0．34，一般認(rèn)為其扭轉(zhuǎn)剛度較弱，需要進(jìn)行調(diào)整，不可只認(rèn)為平動和扭轉(zhuǎn)第一周期的比值低于0．9就可以，同時還需要考慮平動周期內(nèi)的扭轉(zhuǎn)因子，如若不然在地震較大時結(jié)構(gòu)第一周期很有可能就會是扭轉(zhuǎn)周期。考慮到這一比如哦環(huán)節(jié)，應(yīng)該針對結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整:首先，在結(jié)構(gòu)左上方及右下方各加1片相對較長的剪力墻，加強(qiáng)建筑物周邊結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗扭性，同時還要把結(jié)構(gòu)剛心大幅度的推向左側(cè);其次，在右下角核心筒位置開洞，降低此處的剛度，這主要是原因這一位置核心筒有很大偏心，這使得剛度中心向左側(cè)偏移;第三，取消上部核心筒下端的1個小核心筒，降低中間剛度，并把此核心筒連梁減弱，從而使結(jié)構(gòu)剪力墻更為均勻，這對于結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比和位移比皆大有裨益。首層高度8m，致使受剪承載力低于上層的近八成，要妥善處理抗剪承載力不夠的問題，應(yīng)該增加抗剪截面或是提升混凝土的強(qiáng)度大小，具體辦法為再首層以下每層柱截面都增加100mm，強(qiáng)厚增加50mm，混凝土強(qiáng)度增加一級，這之后受剪承載力比會在大于90%，達(dá)到基本需要。此大廈第4層初算是薄弱層，4層頂便是裙房屋面，擴(kuò)大裙房屋面梁截面，增加屋面板厚度，能夠有效防止薄弱層。經(jīng)過以上調(diào)整，此大廈5項不規(guī)則調(diào)整成2項不規(guī)則，防止了申報超限情況的發(fā)生。
2調(diào)整前后的周期參數(shù)
由于1個小核心筒被取消，剛度變低，然而調(diào)整結(jié)構(gòu)之后剛度顯然比調(diào)整之前更加均勻，同時也加強(qiáng)了抗扭剛度，扭轉(zhuǎn)位移比得到了顯著的改善，最大扭轉(zhuǎn)位移比都低于1．20，屬規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)、一個平面上顯然不規(guī)則的結(jié)構(gòu)經(jīng)過科學(xué)調(diào)整剛度，能夠使其成為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。
3抗震技術(shù)的應(yīng)用全面分析
工程實際的每一方面因素，一般應(yīng)用的抗震技術(shù)有:(1)在條件允許的情況下，盡可能增加周邊剪力墻的厚度，特別是離剛心最遠(yuǎn)的位置，把剛心及質(zhì)心的偏心率調(diào)整成最低，降低扭轉(zhuǎn)周期，把建筑結(jié)構(gòu)調(diào)整為扭轉(zhuǎn)規(guī)則的結(jié)構(gòu);(2)減弱核心筒的連梁，應(yīng)用弱連接梁進(jìn)行連接，增加平動周期和平扭周期比;(3)科學(xué)控制墻柱的軸壓比，提升柱縱筋的配筋率及箍筋配筋率，縱筋配筋率都要擴(kuò)大一級，柱箍筋全樓進(jìn)行加密，角柱加芯柱，以此提升結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件在強(qiáng)震時抗形變水平;(4)在凹角位置設(shè)置45°的斜向鋼筋，抵抗角區(qū)應(yīng)力集中，加強(qiáng)薄弱位置的配筋與板厚;(5)雖然四層可不算作規(guī)范中的薄弱層，但是計算時依然要按照薄弱層進(jìn)行運算，地震剪力需要乘以1．15增大系數(shù)，并且要強(qiáng)化此樓層的墻柱配筋，提升建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震中的抗形變水平。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞:概念設(shè)計;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用
作為建筑工程項目開展中的一個重要環(huán)節(jié)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不但會關(guān)系到建筑工程項目的順利開展，而且還會影響到整個建筑工程質(zhì)量。所以，相關(guān)單位要充分重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，并且采取科學(xué)有效的方法有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。在其中合理地運用概念設(shè)計方法，可以有效地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。因此，設(shè)計人員要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要積極、合理地運用概念設(shè)計方法。
1概念設(shè)計概述
所謂的概念設(shè)計即為在尚未經(jīng)過數(shù)值計算，特別是在一些很難通過相關(guān)的規(guī)范制度做出明確規(guī)定或者是很難進(jìn)行精確理性分析的問題當(dāng)中，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系以及分體系彼此之間存在的力學(xué)關(guān)系、試驗現(xiàn)象等總結(jié)獲得的設(shè)計思想與設(shè)計原則，以此來從整體上來完成對建筑結(jié)構(gòu)的總體規(guī)劃與布置，有效管理與控制抗震細(xì)部方法等［1］。在建筑設(shè)計方案制定的時期，這一設(shè)計方法可以更加科學(xué)、合理地完成對結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)思、建立以及選擇等，進(jìn)而能夠獲得更加準(zhǔn)確以及概念清晰的方案，從而為后期的設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)，進(jìn)而提升其經(jīng)濟(jì)性以及安全、可靠性。
2概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用
2．1有效彌補(bǔ)計算機(jī)設(shè)計中存在的缺陷
在采用計算機(jī)完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的時候是會存在許多缺陷的，其無法正常完成方案初步設(shè)計工作。這是由于計算機(jī)設(shè)計往往會為設(shè)計師造成一定的錯覺，會使得設(shè)計人員覺得計算機(jī)程序的運用簡單易行，因此就會對計算機(jī)軟件產(chǎn)生過度依賴的心理，于是就不會去專心地研究與學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念的相關(guān)知識，進(jìn)而影響到其設(shè)計能力的提升。另外，一些設(shè)計人員會存在一種習(xí)慣，即會在設(shè)計過程中應(yīng)用分析程序。然而其卻沒有充分意識到假如采用正確的軟件會使得設(shè)計效率與設(shè)計水平得到有效提升，而假如選擇的軟件是錯誤的，那么就會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生問題，會留下潛在的隱患。因此，為了能夠有效彌補(bǔ)計算機(jī)設(shè)計存在的缺陷，那么就應(yīng)該合理運用概念設(shè)計，要鼓勵與引導(dǎo)設(shè)計人員積極地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念的相關(guān)知識，進(jìn)而充分利用概念設(shè)計的基本原則制定出最為理想化的結(jié)構(gòu)方案。
2．2有效優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于每位建筑設(shè)計人員而言，其都需要充分地了解與掌握結(jié)構(gòu)概念。因為利用結(jié)構(gòu)概念可以幫助其創(chuàng)造出新的靈感以及更加準(zhǔn)確、清晰的思路，可以幫助設(shè)計人員在充分遵循正確設(shè)計基本原則的基礎(chǔ)上，有效地防止概念混亂以及定性不正確等諸多問題的出現(xiàn)［2］。除此以外，工作人員在面對一些技術(shù)問題的時候，假如其可以充分了解概念設(shè)計，那么就能夠準(zhǔn)確地找到問題的原因所在，然后再采取科學(xué)、有效的方法解決問題。在當(dāng)前實行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》當(dāng)中就涉及到概念理論，而且標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了一個圍繞概念理論而制定的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計準(zhǔn)則，這一種設(shè)計方法會更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，進(jìn)而可以有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善性與可靠性，有效地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化。
3概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略
3．1在建筑場地選擇中的應(yīng)用
為了可以有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性與科學(xué)性，那么就必須要做好建筑場地的選擇工作，因為只有充分保證建筑場地的科學(xué)、合理性，那么才可以也使得后續(xù)建筑設(shè)計工作更加順利地開展，有效地確保其工作價值的實現(xiàn)。因此，在選擇建筑場地的過程中要合理應(yīng)用概念設(shè)計。具體而言，必須充分注意以下要素:(1)地形因素。因為不同的地形也會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不盡相同的影響，而且在大多數(shù)的情況下還會對其產(chǎn)生極大的制約，所以在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，必須要充分考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，考慮到建筑的實際情況，進(jìn)而綜合考慮選擇出最為合適的地形。(2)地質(zhì)因素。由于地質(zhì)因素也會在很大程度上影響的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計稅票，特別是對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較大的影響。因此，在選擇建筑場地的過程中，需要積極地開展全面、科學(xué)合理的評估以及分析，進(jìn)而充分確保施工場地的地質(zhì)能夠有效地滿足建筑施工的要求［3］。(3)抗震性因素。由于抗震性也會在很大程度上影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，因為只有在充分確保建筑結(jié)構(gòu)有著良好的抗震能力以后，那么才能夠有效地確保建筑的使用安全。因此，在選擇建筑場地的時候，也要合理地應(yīng)用概念設(shè)計，進(jìn)而盡量防止在在那些極易發(fā)生震動的地方開展建筑操作。
3．2在基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員根據(jù)建筑物的具體結(jié)構(gòu)形式以及所處的地理位置，然后再充分遵循概念設(shè)計的基本原則，對基礎(chǔ)設(shè)計類型進(jìn)行選擇。例如筏型基礎(chǔ)以及箱型基礎(chǔ)等等［4］。在具體采用箱型基礎(chǔ)的過程中，需要充分確保建筑物的負(fù)載能力，可以及時、均勻地傳遞給地基，這樣就能夠?qū)Φ鼗痪鶆虺两惮F(xiàn)象產(chǎn)生有效地抵御作用，而且使其可以有效地完成對周圍土體的協(xié)作互助，進(jìn)而有效地提升建筑物的抗風(fēng)以及抗震能力。在選擇使用筏型基礎(chǔ)的時候，就會使得建筑物上部結(jié)構(gòu)存在著非常大的荷載。對于建筑而言，其具有非常小的承載能力，這一結(jié)構(gòu)類型能夠使得建筑物上部得到有效的分散，而且使得地基獲得更大的承載能力，在此狀況下就會使得極不均勻沉降現(xiàn)象得到了有效的避免。
3．3在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
在受到水平負(fù)荷作用時候，會造成高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移現(xiàn)象的發(fā)生，這是高層建筑設(shè)計的一個重點與難點問題，每位建筑設(shè)計工作人員都必須要給予充分重視。在具體開展結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的過程中，設(shè)計人員要充分遵循概念設(shè)計基本原則，不但要充分考慮相關(guān)的要求與標(biāo)準(zhǔn)，與此同時還必須要選擇更加科學(xué)、合理的抗側(cè)力體系，不但要對建筑物四周存在的其他建筑物的位置、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合、全面的分析與考量，而且還要對這些建筑物對所要建設(shè)建筑物的風(fēng)壓布局所、造成的影響進(jìn)行綜合的考量［5］，進(jìn)而要在具體開展結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，采取有效的措施努力提升建筑物的豎向荷載及其抵抗力，要合理地運用概念設(shè)計基本原則，努力加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震力，使其能夠保證平面結(jié)構(gòu)的簡單性以及規(guī)范性?？傊?，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，也使得我國建筑行業(yè)獲得了跨越式的發(fā)展。然而，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還存在著諸多問題，那么為了能夠有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，就應(yīng)該合理地應(yīng)用概念設(shè)計方法，以此來有效地提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善性與可靠性，有效彌補(bǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，有效促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提升。
作者:楊濤 單位:中信建筑設(shè)計研究總院有限公司
面向建筑學(xué)專業(yè)本科教學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)課程體系總體構(gòu)思為:以定量分析為輔助手段，定性綜合認(rèn)識為根本目的，從建立簡單桿件力學(xué)性能的基本概念入手，結(jié)合材料性質(zhì)，認(rèn)識結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)特性以及構(gòu)筑結(jié)構(gòu)傳力途徑的基本規(guī)則，最終建立對結(jié)構(gòu)固有力學(xué)邏輯所賦予的結(jié)構(gòu)空間特性的認(rèn)識，了解結(jié)構(gòu)與建筑空間創(chuàng)作結(jié)合的途徑。傳統(tǒng)建筑力學(xué)教學(xué)所強(qiáng)調(diào)的量化分析與計算技能在此僅僅是掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的手段和依據(jù)而非目的，是進(jìn)入結(jié)構(gòu)性能及其空間特性這一廟堂的臺階。課程體系框架如圖2。上述體系中的課程相互銜接、循序漸進(jìn)、各有側(cè)重、相互銜接、要求各異，分三個層次予以實現(xiàn)。第一層次———建筑力學(xué)。它是整個教學(xué)體系的基礎(chǔ)和出發(fā)點。該部分課程本著結(jié)構(gòu)的基本性能是傳遞荷載的思想，遵循結(jié)構(gòu)整體—構(gòu)件—構(gòu)件截面—結(jié)構(gòu)整體的教學(xué)思路，在不同尺度上認(rèn)識結(jié)構(gòu)的傳力方式與特性。以概念為主、計算為輔，結(jié)構(gòu)為主、材料為輔，力學(xué)性能為主、使用功能和形態(tài)特性為輔，以桿件為主要對象，將傳統(tǒng)教學(xué)體系中相互隔離的三大力學(xué)知識(理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué))完全融合、有機(jī)統(tǒng)一。該部分教學(xué)體現(xiàn)了量化，概念是為了使結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性明晰，計算是為了對結(jié)構(gòu)性能的把握具體的目標(biāo)。定量計算技能的難易程度以注冊建筑師的結(jié)構(gòu)計算要求為基準(zhǔn)。此外，還注重密切結(jié)合典型建筑材料的性能，闡述各類桿的形態(tài)與功能特性及其相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。第二層次———結(jié)構(gòu)選型。正如線的移動和轉(zhuǎn)動可以構(gòu)成任意形式的面、面的組合可以形成空間形體一樣，結(jié)構(gòu)選型以直桿的力學(xué)特性為基礎(chǔ)，提供了結(jié)構(gòu)體系演變的認(rèn)知線索，即通過直桿的組合、密排、重疊和彎折等定性認(rèn)識框架、網(wǎng)架、板、墻以及拱、殼體、索、膜及其他空間結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，把握結(jié)構(gòu)演化的規(guī)律與線索，認(rèn)識構(gòu)筑結(jié)構(gòu)傳力路徑的基本要求與方法，了解典型結(jié)構(gòu)體系如墻板結(jié)構(gòu)體系、框架結(jié)構(gòu)體系、框剪結(jié)構(gòu)體系、筒體等的力學(xué)特性，了解基于極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想與結(jié)構(gòu)生命全周期的設(shè)計理念，強(qiáng)調(diào)從經(jīng)典的建筑案例中認(rèn)識典型結(jié)構(gòu)形式，初步認(rèn)識結(jié)構(gòu)固有形態(tài)與建筑空間要求的關(guān)系。第三層次———建筑中的結(jié)構(gòu)藝術(shù)。在前兩個層次的基礎(chǔ)上，該課程更深入地挖掘和揭示結(jié)構(gòu)由其固有力學(xué)特性與邏輯所決定的形態(tài)美。藝術(shù)的本質(zhì)是創(chuàng)造，結(jié)構(gòu)設(shè)計的本質(zhì)也是創(chuàng)造。通過對現(xiàn)代建筑作品中建筑空間形態(tài)與其結(jié)構(gòu)形態(tài)相互關(guān)系的深入探討，了解從空間形態(tài)和傳力方式出發(fā)構(gòu)筑合理而優(yōu)美的結(jié)構(gòu)的途徑，認(rèn)識框架、平板和“方盒子”并非結(jié)構(gòu)存在的主要形式(更不是唯一形式)，體會結(jié)構(gòu)在滿足其科學(xué)性、合理性和力學(xué)效率的基礎(chǔ)上具有巨大的創(chuàng)造空間，具有再現(xiàn)建筑空間形態(tài)乃至創(chuàng)造新的空間形態(tài)的可能。
二、實踐與收獲
針對上述三個層次的內(nèi)容和要求特點，教學(xué)實踐中采取了不同的教學(xué)方法和考核方式。建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)選型為必修課，為此筆者編寫了教材《建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)選型》(中國建筑工業(yè)出版社，2012年出版)。教材編寫及其教學(xué)實踐不再停留于結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖繪制和強(qiáng)度、剛度的計算校核上，而力求達(dá)到力學(xué)分析服務(wù)于對結(jié)構(gòu)特性的認(rèn)知，挖掘結(jié)構(gòu)的組合和演變規(guī)律，以結(jié)構(gòu)源于工程，服務(wù)于工程為宗旨。建筑力學(xué)課程著重于結(jié)構(gòu)的基本概念、基本分析方法與桿件結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)特性，以定性認(rèn)識為目的，定量計算為手段。強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)源于工程而服務(wù)于工程，遵循感性—理性—高層次的感性認(rèn)知規(guī)律，每一種結(jié)構(gòu)形式的引入都從實際工程入手，并盡量以工程意義明確、形象易懂的方式介紹力學(xué)基本概念，避免生硬的數(shù)學(xué)力學(xué)概念和繁瑣的演算。自始至終貫穿力的傳遞這一認(rèn)知線索，使力這一抽象概念形象化、動態(tài)化，使不同結(jié)構(gòu)的傳力特性直觀明確。如圖3所示，從荷載在結(jié)構(gòu)整體(典型如梁柱結(jié)構(gòu)體系)的傳遞路徑入手，建立對力的傳遞的感性認(rèn)識，再由定量分析揭示桿件截面內(nèi)力與應(yīng)力分布特性(如梁的內(nèi)力和截面應(yīng)力分布)，逐步深入地認(rèn)識結(jié)構(gòu)的傳力本質(zhì)，最終通過力流的概念把握不同結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。在這一認(rèn)知過程中，定量分析可將模糊的感性認(rèn)識導(dǎo)向理性，是不可或缺的臺階和拐杖。但若缺乏對量化分析結(jié)果的總結(jié)、對比和反饋，又將使分析陷入盲目并流于數(shù)字游戲。圖4比較了桁架、索和拱的傳力機(jī)制，形象地展示了桁架、拱和索的各自特點，使學(xué)生克服了對結(jié)構(gòu)與力學(xué)的恐懼心理，使力變得可以觸摸，力的傳遞變得有跡可循，使后續(xù)課程中結(jié)構(gòu)的演化有規(guī)律可依。
此外，還將材料特性、結(jié)構(gòu)幾何特性、支撐方式與結(jié)點聯(lián)結(jié)方式等也融入結(jié)構(gòu)傳力機(jī)制中，綜合全面認(rèn)識結(jié)構(gòu)的傳力特性。在建筑力學(xué)課程把握桿件結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與形態(tài)功能特性的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)選型課程從結(jié)構(gòu)體系的幾何特點、構(gòu)成方式、力學(xué)特性及其空間特性等多方面定性認(rèn)識結(jié)構(gòu)的綜合性能，將建筑力學(xué)部分通過量化分析得到的簡單構(gòu)件的力學(xué)概念在典型規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系中得到定性應(yīng)用與拓展，使學(xué)生了解構(gòu)筑結(jié)構(gòu)體系的合理傳力路徑的規(guī)則與方法。該部分采用課堂講授與討論相結(jié)合的方式，遵循從結(jié)構(gòu)體系的整體傳力基本要求、規(guī)則結(jié)構(gòu)的水平和豎向分體系的幾何特點、構(gòu)成方式、傳力特性乃至基本構(gòu)件的力學(xué)性能在分體系中的應(yīng)用這一由整體而局部的認(rèn)知途徑，使學(xué)生對結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)及空間形態(tài)特性的認(rèn)識有跡可循，并得以了解典型結(jié)構(gòu)體系的組成規(guī)則、特點和傳力特性。本階段教學(xué)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的演變性，即以直桿的力學(xué)特性為出發(fā)點，定性闡述各類基本結(jié)構(gòu)(墻、板、拱、索以及曲面和空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等)與直桿的關(guān)聯(lián)，從而建立定性把握復(fù)雜結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的認(rèn)知途徑。如圖5所示，從柱的密排認(rèn)識墻體的性質(zhì)、梁的重疊認(rèn)識板的性質(zhì)、墻體—柱—筒體的相互轉(zhuǎn)化認(rèn)識高層建筑結(jié)構(gòu)的豎向和水平傳力機(jī)制，并初步認(rèn)識曲面和空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等的演變規(guī)律和特性。從高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨空間結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與新材料的應(yīng)用等角度分別選取現(xiàn)當(dāng)代經(jīng)典建筑案例，探討結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)筑與應(yīng)用、結(jié)構(gòu)空間形態(tài)與建筑空間形態(tài)之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)選型綜合學(xué)生課堂討論參與情況、PPT講述與綜合作業(yè)情況進(jìn)行考核，綜合作業(yè)包括課程開始時淺述結(jié)構(gòu)形式的演變與建筑材料應(yīng)用的結(jié)合、課程結(jié)束后任選具體建筑案例分析其結(jié)構(gòu)形式、材料運用與建筑功能的結(jié)合，課程進(jìn)行中分組針對建筑案例進(jìn)行PPT演講。學(xué)生所表現(xiàn)出的活躍思路、生動多樣的PPT講述手法、對結(jié)構(gòu)的濃厚興趣以及被激發(fā)出的結(jié)構(gòu)直覺令人驚喜(圖6)。
建筑中的結(jié)構(gòu)藝術(shù)作為該教學(xué)體系的最后環(huán)節(jié)，為任選課，共32學(xué)時，采用針對主題的分組課后準(zhǔn)備、課堂研討的方式，引導(dǎo)學(xué)生思考和探究建筑結(jié)構(gòu)曾經(jīng)發(fā)生了什么、正在發(fā)生什么、將來會怎樣，建筑結(jié)構(gòu)所固有的空間形態(tài)美之所在?？己顺煽円哉n堂參與、講述情況以及書面討論作業(yè)等進(jìn)行綜合評價。該課程教學(xué)包括兩個階段:第一階段主要針對結(jié)構(gòu)的傳力特性和構(gòu)件的空間形態(tài)，討論主題包括優(yōu)美的結(jié)構(gòu)、桿件的變形、組合與運動、結(jié)構(gòu)體系的均衡與延性、平衡或反平衡等，學(xué)生分組選取案例展開分析與討論，在結(jié)構(gòu)的合理性、整體均衡性以及平衡穩(wěn)定性的認(rèn)識基礎(chǔ)之上，總結(jié)表現(xiàn)結(jié)構(gòu)固有邏輯所決定的形態(tài)美的方法，并認(rèn)識某些當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)在形式上雖然反常規(guī)、反穩(wěn)定與反平衡，而在構(gòu)筑傳力路徑時仍嚴(yán)格遵循結(jié)構(gòu)固有邏輯的特性。第二階段的主題相對宏觀、綜合，側(cè)重于結(jié)構(gòu)與人類社會文明發(fā)展的關(guān)系，藝術(shù)、文化、經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)等對結(jié)構(gòu)發(fā)展的影響，并針對目前頗受熱議和關(guān)注的仿生、綠色、可持續(xù)等觀點和建筑案例探究建筑結(jié)構(gòu)仿生的意義和目的，引導(dǎo)學(xué)生挖掘結(jié)構(gòu)整體與局部、規(guī)則與不規(guī)則的關(guān)系。該課程同時探索了一種全新的探討式開放式的過程教學(xué)方法，教師不再以講臺的占有者和宣講者的姿態(tài)出現(xiàn)，而是扮演了引導(dǎo)者、參與者、旁觀者和聽眾的角色，學(xué)生對于各種主題的積極參與、活躍開放的思維達(dá)成了教學(xué)的互相激發(fā)，教與學(xué)的雙方真正實現(xiàn)了自我發(fā)現(xiàn)與互相發(fā)現(xiàn)。以上構(gòu)建的新的建筑結(jié)構(gòu)教學(xué)體系以結(jié)構(gòu)固有的特性及其本質(zhì)為出發(fā)點、以量化分析為手段、以對結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)演化的規(guī)律性與創(chuàng)造的可能性的認(rèn)識為目的，避免了流于對現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)形式感的膚淺的討好。已歷5屆的教學(xué)實踐表明，新的建筑結(jié)構(gòu)課程體系保障了內(nèi)容的連貫性和整體性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑力學(xué)中三大力學(xué)劃分造成的內(nèi)容和教學(xué)安排的隔離、間斷與冗長。所編教材，力求使力學(xué)理論與結(jié)構(gòu)認(rèn)知密切銜接。學(xué)生克服了對結(jié)構(gòu)力學(xué)知識及分析技巧的畏懼和抵觸，認(rèn)識到力之于結(jié)構(gòu)的形象特性———力流，把握了基本構(gòu)件和典型桿件體系的力學(xué)性能。對結(jié)構(gòu)傳力特性的認(rèn)識不再停留于結(jié)構(gòu)的表面形式，而深入其力學(xué)本質(zhì)。通過上述課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識到建筑形式的自由源于內(nèi)在結(jié)構(gòu)骨架和材料的突破，而后者以技術(shù)和理論的發(fā)展為支撐，對結(jié)構(gòu)形態(tài)及其功能的認(rèn)識促進(jìn)了學(xué)生在后續(xù)專業(yè)課程中建筑造型設(shè)計上的創(chuàng)新(圖8)。正如學(xué)生的體會:“每一種結(jié)構(gòu)都有著自己獨特的品質(zhì)，它同時會深深影響著建筑的外部形態(tài)和內(nèi)部空間，甚至?xí)o予你一些意想不到的收獲，這或許也是結(jié)構(gòu)最吸引人的地方?！?建筑學(xué)本科生———于思)?！敖ㄖ熖嵘约旱慕Y(jié)構(gòu)素養(yǎng)，尋求和結(jié)構(gòu)師的更緊密合作，看來是未來更震撼人心的建構(gòu)美學(xué)作品的必然前提?！?/p>
三、體會與冀望
所謂的建筑結(jié)構(gòu)主要是指在建筑物中，由各類建筑材料混合制成的一種用于承載建筑體的框架結(jié)構(gòu)，以保證建筑物的受力能力及空間體系。在建筑結(jié)構(gòu)中，由于材料及建筑物本身的不同需求，建筑結(jié)構(gòu)可分為混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)以及輕型鋼結(jié)構(gòu)、組合式結(jié)構(gòu)等。
2、建筑結(jié)構(gòu)加固的重要性
（1）建筑結(jié)構(gòu)的加固與修補(bǔ)有著本質(zhì)上的區(qū)別。建筑的修補(bǔ)主要是對建筑物外觀進(jìn)行修復(fù)與改進(jìn)，使其從外觀上更具觀賞性。而建筑結(jié)構(gòu)加固則是對老的建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)因老化問題以及人為原因所造成的問題、自然原因所造成的結(jié)構(gòu)損傷問題等進(jìn)行穩(wěn)固性處理，從而使建筑物的安全系數(shù)提高。
（2）建筑結(jié)構(gòu)加固時對所需材料的使用沒有一個明確的限定，因此在一定的程度上降低了建筑企業(yè)的成本。雖然建筑結(jié)構(gòu)加固所使用的材料相比于新建成的建筑物結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量偏低，但就成本而言，建筑結(jié)構(gòu)加固所支出的財力物力成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新建成的建筑物結(jié)構(gòu)成本。而從建筑物的穩(wěn)定安全性來說，則是基本相同的。因此就這一點而言，大大節(jié)約了建筑企業(yè)的資源浪費。
（3）建筑結(jié)構(gòu)加固更有利于對材料資源的合理利用，避免不必要的浪費。一般來說，建筑結(jié)構(gòu)加固是在現(xiàn)有建筑物之上采集門、窗等結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后通過所采集的參數(shù)對加固材料量進(jìn)行分析設(shè)計，并制定出最合理的加固技術(shù)措施，從而在材料更可能少的基礎(chǔ)上最大限度保障建筑的結(jié)構(gòu)安全。
3、建筑結(jié)構(gòu)的加固方法
根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的不同，其加固方法也不同。主要分為以下幾種：
（1）混凝土加固法，顧名思義，所謂的混凝土加固法主要是采用混凝土材料及其它材料混合而成的。在混凝土加固法中又包括了：加大結(jié)構(gòu)截面積的加固方法、結(jié)構(gòu)外包鋼材料加固法、預(yù)應(yīng)力混合結(jié)構(gòu)加固法、粘鋼式加固法、改變建筑結(jié)構(gòu)的承載及傳力途徑的加固法、全焊接補(bǔ)筋式結(jié)構(gòu)加固法、碳纖維混合物質(zhì)結(jié)構(gòu)加固法，噴射式混凝土補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)加固法以及局部結(jié)構(gòu)加固法等。
（2）砌體結(jié)構(gòu)加固立法，也就是用修補(bǔ)結(jié)構(gòu)外側(cè)的方式進(jìn)行堵塞式加固。砌體結(jié)構(gòu)加固方法又分為：鋼筋水泥混合砂漿式結(jié)構(gòu)加固法、擴(kuò)大結(jié)構(gòu)截面積加固法、扶壁柱式加固法、外包鋼筋加固法以及外包鋼混凝土混合加固法等。
（3）鋼結(jié)構(gòu)加固方法，此類方法也是高層建筑結(jié)構(gòu)加固中最為常用的一種方法。鋼結(jié)構(gòu)加固法主要是采用改變建筑結(jié)構(gòu)計算參數(shù)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)連接和擴(kuò)大結(jié)構(gòu)截面積等方式進(jìn)行加固，另外需要注意的是，采用鋼結(jié)構(gòu)對建筑進(jìn)行加固時，必須根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實際情況及加固使用要求選擇合適的結(jié)構(gòu)加固方式，以保證建筑結(jié)構(gòu)安全性能達(dá)到最高。
4、建筑結(jié)構(gòu)加固的施工技術(shù)
要建筑結(jié)構(gòu)加固中，主要是采用混凝土加固方式，其主要的施工技術(shù)如下：宋良瑞四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院四川德陽618000
（1）托換式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)。所謂的托換工結(jié)構(gòu)加固是混凝土加固方式中一種綜合性的加固技術(shù)，它主要是對相關(guān)結(jié)構(gòu)以及建筑的上下結(jié)構(gòu)、頂升與廢棄結(jié)構(gòu)的拆除等進(jìn)行技術(shù)處理，是建筑結(jié)構(gòu)加固或改造中最常用的一種技術(shù)措施。另外，托換式結(jié)構(gòu)加固法具有工期短、成本低等特點，因此對建筑正常使用及人均正常工作生活不會帶來太大的不便之處。然而托換式結(jié)構(gòu)加固施工也是一項要求技術(shù)含量較高的施工項目，因此，在施工中必須由專業(yè)性及技術(shù)水平、工作責(zé)任心都較強(qiáng)的人員來完成，以最大限度保障建筑安全性。
（2）植筋式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)。所謂的植筋式結(jié)構(gòu)加固技術(shù)就是指在建筑中利用鋼筋植入法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。因它對混凝土混合結(jié)構(gòu)的要求較為簡單，且操作較為靈活，因此常被用于建筑結(jié)構(gòu)的連接及錨固中。在植筋式結(jié)構(gòu)加固施工中，可以植入普通的混凝土鋼筋，也可植入螺栓式的錨筋。在施工技術(shù)中具體需用哪種鋼筋進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，是根據(jù)建筑物的使用特性以及結(jié)構(gòu)的分布來確定的。
（3）裂痕修補(bǔ)式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)。所謂的裂痕式結(jié)構(gòu)加固技術(shù)主要是指在加固中根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)裂痕的大小及發(fā)生裂痕的原因、性狀等對結(jié)構(gòu)進(jìn)行堵塞式修補(bǔ)加固施工，從而延長建筑結(jié)構(gòu)的使用年限以及提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固和安全性。裂痕式結(jié)構(gòu)加固法主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂痕修補(bǔ)加固中。但是需要注意的是，對于因外界受力不均等問題所產(chǎn)生的建筑結(jié)構(gòu)裂痕，單單只用裂痕式結(jié)構(gòu)加固技術(shù)施工是不能達(dá)到加固結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用的，必須要在裂痕式結(jié)構(gòu)加固技術(shù)施工的同時采用其它加固技術(shù)措施進(jìn)行結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，以保證建筑達(dá)到最佳的安全狀態(tài)。
（4）碳化混凝土修復(fù)式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)。所謂的碳化混凝土修復(fù)式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)主要是指通過對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)堿性物質(zhì)的恢復(fù)達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)加固的目的。該技術(shù)主要是以增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)阻抗能力為主，從而使建筑結(jié)構(gòu)中混凝土因碳化物質(zhì)所造成的鋼筋等腐蝕情況得到改善或抑制。
（5）混凝土表面處理式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)。所謂的混凝土表面處理式結(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)主要是指通過采用各類方式對混凝土表面的腐蝕性物質(zhì)進(jìn)行清理，以確保結(jié)構(gòu)的堅固性。此類方法目前在我國建筑結(jié)構(gòu)加固中得到了廣泛的應(yīng)用?；炷帘砻嫣幚硎浇Y(jié)構(gòu)加固施工技術(shù)主要有：各類化學(xué)方式、噴砂方式、機(jī)械方式、射水方式以及真空吸力方式等，使其對混凝土結(jié)構(gòu)表面的各種酸堿性腐蝕類附著物進(jìn)行徹底的清除。從而保證建筑結(jié)構(gòu)的使用安全性。
5、結(jié)語
其實從建筑科學(xué)的角度來講，每一所建筑物都會出現(xiàn)或多或少，或大或小的裂縫問題，因為現(xiàn)在的大多數(shù)建筑物都屬于混凝土、現(xiàn)澆混凝土、現(xiàn)澆澆鋼混凝土等結(jié)構(gòu)。基于原裝材料本身固有的物理和化學(xué)性質(zhì)，他們在一定的時間和天氣情況下會發(fā)生一些物理和化學(xué)的變化。所以，也會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)裂縫問題，這些問題體現(xiàn)在現(xiàn)澆鋼筋混凝建筑物上是非常明顯的。
(1)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫
現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫是兩種常見的裂縫形態(tài)?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板是指鉆孔、模板制立安裝、配膠、灌膠、插筋鋼筋制作綁扎、澆灌混凝土。從這之中我們可以看到混凝土對于樓板的重要性，但是正是由于混凝土的存在，這種建筑結(jié)構(gòu)也比較容易出現(xiàn)裂縫問題。在建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中，由于現(xiàn)澆鋼筋混凝土都是在戶外施工，所以它受到溫差的影響比較大，于是就會出現(xiàn)溫差裂縫，溫差裂縫不僅出現(xiàn)在施工當(dāng)中，當(dāng)建筑物構(gòu)建好以后也會顯現(xiàn)出來。太陽直射東西方向，所以在建筑物的東西方向和樓層頂部由于早晚溫差的關(guān)系，出現(xiàn)了混凝土人力不可抗拒的熱脹冷縮物理變化，裂縫就自然而然的存在了。建筑結(jié)構(gòu)選擇現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的一個重要原因就是它的承載能力好，可以節(jié)約一些建筑資金，對于消費者來說也降低了購買建筑物的成本，但是由于現(xiàn)澆混凝土在預(yù)制的時候絕大多數(shù)為孔板，在它改為現(xiàn)澆板后，墻體剛性硬度則相對增大，與之相對應(yīng)的就是樓板剛性硬度相對減弱，這樣就很容易在一些地方出現(xiàn)截面處突變，產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)裂縫。
(2)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的其它裂縫形態(tài)
現(xiàn)澆鋼筋混凝土除了有溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫兩種最常見的裂縫形態(tài)外，還有其他的裂縫形態(tài)，這些裂縫形態(tài)也頗讓人感到頭疼。構(gòu)造裂縫是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂(以下簡稱PVC)管在混凝土厚度不一的情況下產(chǎn)生的。簡而言之就是混凝土在形成構(gòu)造作用力大小不一的情況下發(fā)生了變化導(dǎo)致墻體會出現(xiàn)構(gòu)造裂縫。與構(gòu)造裂縫相對應(yīng)的就是收縮裂縫。風(fēng)化、熱脹、冷縮、壓實、失水等因素作用下形成的裂縫叫非構(gòu)造裂縫，即為收縮裂縫，現(xiàn)澆鋼筋混凝土在塑性、硬化、碳水和失水收縮的過程中就很容易形成收縮裂縫。人們通常情況下不太理解構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫的收縮裂縫，但是消費者在驗收建筑物的時候會注意到一些特別形狀的物理裂縫。在樓板的縫隙中間和東西方向的墻角會出現(xiàn)類似于四十五度角的傾斜裂縫。在樓道的中間和PVC的填埋處會出現(xiàn)縱橫交錯的裂縫。不僅這樣，在建筑物中還會發(fā)現(xiàn)一些不規(guī)則的裂縫，這種裂縫類似于蜘蛛網(wǎng)的形狀。
2控制裂縫的分措施
現(xiàn)澆鋼筋混凝土之所以會出現(xiàn)以上的裂縫，是由于多種原因所造成的，這其中不僅有無法避免的自然物理現(xiàn)象，也有原材料的問題，當(dāng)然和施工設(shè)計也有著重大的關(guān)聯(lián)，我們要控制裂縫，就要從這些方面去入手分析，尋找解決措施，給予消費者一個良好的建筑物。
(1)控制現(xiàn)澆鋼筋混凝土的溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫
正如前文所說，現(xiàn)澆鋼筋混凝土之所以會出現(xiàn)溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫和熱脹冷縮的物理現(xiàn)象有著密切的關(guān)聯(lián)。但是我們依然可以控制溫度裂縫和結(jié)構(gòu)裂縫，熱脹冷縮和物質(zhì)的比熱容以及質(zhì)量和體積還有溫度存在關(guān)系。解決現(xiàn)澆鋼筋混凝土的比熱容問題是非常簡單的，只需要運用好的原材料加上合理的材料配制，調(diào)制出比熱容比較小的混凝土。根據(jù)科學(xué)研究的鋼筋混凝土比熱容配方，接著再根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏囟炔钪圃煨”葻崛莸匿摻罨炷粒涂梢钥s小溫度裂縫差。在進(jìn)行建筑構(gòu)造時，要充分認(rèn)識到墻體和樓板之間的關(guān)聯(lián)性，盡量減少結(jié)構(gòu)裂縫帶來的不利影響。在進(jìn)行建筑時應(yīng)該選用好的原材料，用電子計算機(jī)科學(xué)的計算墻體和樓板之間承受力的差值，在施工時，先在施工附近種植綠色植物，減少溫差的影響，把裂縫的縫隙控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。所以，通過以上的辦法就可以解決大的溫度裂縫的結(jié)構(gòu)裂縫問題。
(2)控制現(xiàn)澆鋼筋混凝土的其它裂縫問題
對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土所出現(xiàn)的其它裂縫問題，例如構(gòu)造裂縫、收縮裂縫、傾斜裂縫、縱橫裂縫和不規(guī)則裂縫。只有解決和減少這些裂縫，人們才能感覺到建筑物的安全。要解決構(gòu)造裂縫和收縮裂縫首先要預(yù)留一定的后澆帶，設(shè)置隔熱保溫措施。“后澆帶”是在現(xiàn)澆鋼筋混凝土形成物理裂縫時，進(jìn)行第二次澆灌，達(dá)到補(bǔ)充的作用，但是有了隔熱保溫措施，他們在溫差變化不大的情況下下不會產(chǎn)生大面積的收縮裂縫。建筑師和建筑工人在建造建筑物時應(yīng)該有良好的職業(yè)道德，對于施工工藝還要有一個控制措施。在PVC的安裝和短鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)過程中要小心翼翼，尋找樓道和墻體以及樓板的最合適處，加強(qiáng)施工技巧的使用，使他們的受力方向保持一個協(xié)調(diào)性和安全性，這樣就可以很好的解決屋面出現(xiàn)的縱橫裂縫、傾斜裂縫和不規(guī)則裂縫問題。
3總結(jié)
好的結(jié)構(gòu)方案還可以最大程度上減少建設(shè)單位的資本投入，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，還可以保護(hù)建筑施工現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)保相結(jié)合的良好經(jīng)營模式。因此，合理地使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)能夠更好地實現(xiàn)建筑物的綜合效益。建設(shè)單位開發(fā)建筑物的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、建筑材料使用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)建筑物的高質(zhì)量和長期使用。況且建筑物只有在保證良好質(zhì)量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)其美觀、耐用、新穎等特點，才能夠滿足不同人群的需要，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)利益。與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案相比，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化模式可以降低建筑成本。其采用的設(shè)計優(yōu)化措施可以有效地實現(xiàn)建筑施工中各個資源的合理配置，以及各項建筑材料的充分利用，并且協(xié)調(diào)好房間的布局，使得這些布局能夠有效的結(jié)合，共同發(fā)揮其使用功能。合理的利用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現(xiàn)出其創(chuàng)新性。此外，這種技術(shù)還能夠幫助設(shè)計人員選擇最為合理的設(shè)計方式。
2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)意義
使用優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的方法，能夠使房屋在整體結(jié)構(gòu)上更加科學(xué)、合理。在實際的房屋施工建設(shè)中，房屋的層數(shù)對房屋的成本造價產(chǎn)生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數(shù)的增加而降低，但是在超過一定的層數(shù)之后(即超限建筑物)，房屋單位面積的造價反而會增加。因為隨著建筑物樓層的增高，房屋中的承重墻和柱等結(jié)構(gòu)將會受到更多的荷載，房屋的穩(wěn)定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)建筑物的抗震性能以滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，結(jié)構(gòu)形式將會發(fā)生大的變化，從而房屋的單位面積造價也會進(jìn)一步增加。想要在相同的用地面積內(nèi)，達(dá)到理想的房屋設(shè)計效果，提高建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，就需要合理的控制建筑物的層數(shù)，并且確保房屋良好的設(shè)計效果。使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，還能夠在有限的用地面積內(nèi)實現(xiàn)最大化的利用效果，促進(jìn)對建筑用地的合理使用。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施
3．1優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計模型
建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以分為以下幾個階段:
(1)是對變量的選擇。
一般情況下，建筑師決定的最終建筑設(shè)計方案起到重要的作用，這些重要的建筑數(shù)值均可以作為變量供建筑設(shè)計人員進(jìn)行選擇。例如:工程參數(shù)的參考，包括對房屋價格的參考、對于其損失的參考等等。設(shè)計人員若能夠?qū)⒆兓容^小或考慮因素較少的參數(shù)作為設(shè)計的參考，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和編程難度將會大大降低，設(shè)計人員也能夠更快的找到最符合設(shè)計目標(biāo)的數(shù)據(jù)。
(2)是對函數(shù)的確定。
設(shè)計人員要選擇出最符合配筋率和房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的一組函數(shù)，進(jìn)而在最大程度上降低建設(shè)成本。
(3)是對施工條件的衡量。
想要進(jìn)一步確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要從房屋的受力限度、變形限度、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的限度、房屋的結(jié)構(gòu)體系等方面考慮。在實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計師應(yīng)該結(jié)合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實際設(shè)計中存在的約束性條件，并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，以保證建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)果達(dá)到最優(yōu)。
3．2確定合理的計算程序
設(shè)計師在對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要用到很多設(shè)計程序，而建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的本質(zhì)就是進(jìn)行一個復(fù)雜繁瑣的計算過程。設(shè)計人員在對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算的時候，要注意將附加約束條件轉(zhuǎn)換成不帶約束的條件，這樣就更容易地得到更為精確的結(jié)構(gòu)計算結(jié)果。此外，還要優(yōu)化許多建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)模式，因為這些模式有利有弊，所以設(shè)計人員需要根據(jù)實際的施工情況來選擇最合適的計算方案。
3．3選擇最優(yōu)的程序
設(shè)計人員在設(shè)計好房屋的結(jié)構(gòu)模型，且選擇了最為合適的計算方法后，就可以進(jìn)入選擇最優(yōu)設(shè)計程序的環(huán)節(jié)。對最優(yōu)設(shè)計程序的選擇需要具備以下幾個條件:具備完整的功能、程序運轉(zhuǎn)較高以及程序用途齊全。
3．4對統(tǒng)計結(jié)論進(jìn)行分析
設(shè)計人員在進(jìn)行了各種計算之后，要對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的分析，并且找出各個設(shè)計方案中不同點和相同點，并且結(jié)合總體的設(shè)計情況和進(jìn)展選擇最佳的設(shè)計方案。設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)論分析的時候，要注意不要遺漏一些細(xì)節(jié)問題。房屋的建設(shè)與設(shè)計是一項耗時長、成本高的項目，它不僅涉及到建設(shè)單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設(shè)計人員在把握細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，要注意從宏觀上把握住當(dāng)事人的利益，這樣才能夠有效的節(jié)約建設(shè)成本，進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時候，設(shè)計人員不僅要避免追求片面的利益，還應(yīng)該避免為了追求設(shè)計創(chuàng)新而忽略了建筑實際情況。
3．5積極應(yīng)用信息優(yōu)化技術(shù)
由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一些比較復(fù)雜的工程，需要的資料也比較多，這為建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來了一定的難度。這時設(shè)計人員就需要利用先進(jìn)的信息化技術(shù)對建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。例如，合理的利用一些參數(shù)定義的軟件，這樣就可以大大減小設(shè)計人員的工作量，提高其工作效率和工作質(zhì)量。
4結(jié)語
