建筑结构设计过程中常见问题分析

张勇

沈阳市华域建筑设计有限公司 辽宁沈阳 110000

1 建筑结构设计过程中常见问题及分析

1.1 承载力问题

于建筑结构优化而言，第一应该考虑的便是建筑结构的承载力，其将直接影响建筑的力学性能，对于建筑的质量安全具有直接的影响，所以于建筑结构设计中需确保整个建筑结构体系优良、稳定性强，如此才能够保障建筑的质量满足设计需要，同步提升建筑质量性能。尤其是在高层建筑以及超高层的建筑，水平与竖直承载力往往很难高效被建筑结构构件所均摊，如果某个部分的结构构件承载力超出理论负荷，那么建筑体系在遭受外界因素的情况下，比如地震、大风等荷载作用下，就会致使建筑受损。因此在建筑结构优化过程中，首要考虑承载力问题，关注去解析力的组成与分配，把承载力科学均摊，确保建筑的质量[1]。

1.2 抗震设计问题

我国地域辽阔，各省市抗震设防烈度均有差异。同一城市场地类别也可能不同。抗震等级受结构类型、结构高度、建筑物重要类别、抗震设防类别、场地类别等影响，结构设计过程中应结合规范及国家相关规定采用合理的抗震等级，确定抗震等级及设防类别时，应该综合考虑以上因素。结构设计过程中，应重视抗震设计，按规范相关要求进行结构计算参数，采取相对应的构造措施，保证结构安全。防止因抗震等级取错，引起构件配筋过小，截面取值过小等，影响结构安全。

1.3 提高建筑抗风荷载作用的能力

优化建筑方案，不采用对风荷载较敏感的结构外轮廓，应采用体型系数较小的结构轮廓，从而降低垂直于建筑物表面上的风荷载标准值。应限制结构外轮廓的高宽比，满足规范要求，避免采用高宽比超限的结构形式，减小风荷载对建筑影响。针对于关键性且外型繁复的房屋和建筑物，必须由风洞试验明确风荷载体型系数，不应盲目参考规范通用值，防止风荷载标准值取值过小，影响结构安全。

1.4 结构计算模式的优化研究

为了确保数据的各层面科学完整，必须对有关数据参数实施汇总，同步根据合理计算要求，运用计算机体系对有关数据施行科学化整理以及解析计算。在实际建造结构的设计环节中，应该对各类建造的数据实施计算处理，处理的结构应该实施综合性研究以及解析，且认真对结果数据实施调整优化，保障优化的数据不会给设计带来影响，同样不会造成出现额外的约束条件。同步，为了更好地符合建筑设计作业的具体需求，于设计优化中，一般会采用多类型建筑机构的设计运算体系，如此对同一个数据实施更加精确化处理，为后续的参数优化给予更加精确的理论参考。

1.5 周期比不满足时调整方法

周期比相关规定《高规》3.4.5及条文规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期Tl之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。《抗规》3.5.3及条文规定，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近（周期和振型）。

结构自振周期表示结构自身的性能，周期的相对大小反映了结构刚度的大小，二者成反比关系，即周期越小刚度越大。计算程序中的振型是以按周期的长短排序，结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及以后[2]。

限制扭转平动周期比，主要是限制结构扭转为主的第一自振周期Tt同平动为主的第一自振周期Tl之比，当两者相近时，结构的扭转效应增大显著。限制周期比主要体现在关注结构的抗扭能力的大小，使结构具备必须的抗扭刚度，缩减扭转同结构带来的不利影响。周期比不符合规范规定，表明结构的抗扭刚度相较于抗侧刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不科学。

只可以经过调整结构布置，提高结构的整体抗扭刚度。外围的抗侧力构件于结构的抗扭刚度作用最大，总的原则是强化结构外围竖向构件以及梁的刚度，或恰当减弱结构中间竖向构件的刚度。运用结构刚度同周期的反比关系，科学布置抗侧力构件，强化需要缩减周期方向（包含平动方向及扭转方向）的刚度，减弱需要加大周期方向的刚度。

（1）第一振型扭转：说明结构的抗扭刚度相对于其两个主轴（第二振型转角方向和第三振型转角方向，一般都靠近X轴和Y轴）的抗侧刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内部的刚度。

（2）当第二振型为扭转期间：表明结构沿两个主轴方向的抗侧移刚度差异较大，结构的抗扭刚度相较于其中一主轴（第一振型转角方向）的抗侧移刚度是科学合理的；然而相较于另一主轴（第三振型转角方向）的抗侧移刚度反而过小，这时可以适当减弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度，且合理强化结构外围（关键是沿第一振型转角方向）的刚度。

周期比的掌控在于结构具有充足的抗扭转刚度，而结构外围抗侧力构件对结构的抗扭转刚度贡献最大。因此调试结构外围抗侧力构件刚度以掌控位移比时，必然对周期比产生较大影响。考虑到对周期比的影响，调试位移比时，特别是当周期比接近规范限值时，应注意不要削弱结构外围抗侧力构件的刚度。同样，对周期比的调整也可能影响位移比。特别是当某主轴方向的位移比接近规范限值时，此时对抗侧力构件刚度的调整应以结构的质心为中心尽量对称[3]。

2 结语

总的来说，伴随着我国建筑技术的不断发展，结构设计的可靠性研究水平不断提高，其应用领域也越来越广泛。建筑结构设计者在新的环境和形势下，应不断提高自身的专业素质和能力，确保结构设计的可靠性，为建筑工程的顺利、安全、可靠施工提供重要保障和支持。