浅谈建筑结构工程设计

浅谈建筑结构工程设计

耿竞华

马建国际建筑设计顾问有限公司北京100000

摘要：本文就建筑结构工程设计进行研究。首先，阐述了建筑结构的概念设计。其次，针对结构设计在建筑中的应用以及建筑结构工程的数学方法进行讨论，最后，对建筑结构设计的安全问题进行探究。

关键词：建筑结构；概念设计；数学方法

伴随着建筑造型的多元化以及各种建筑功能要求的先进化，无论是在工业建筑还是民用建房，建筑结构工程设计已经在建筑行业完美的站住脚。同时，我们也会在结构工程的设计中遇到的各种各样的“疑难杂症”。因此，本文从建筑结构的概念设计入手，针对结构设计在建筑中的应用以及建筑结构工程的数学方法进行讨论，最后，提出在建筑结构设计中针对设计师可能遇见的问题进行探讨。

1建筑结构概念设计

建筑结构概念设计其实就是从实际生活经验出发，在没有经过精准计算机硬件计算的基础上，特别是没有做出准确的工程力学研究情况之下，通过整体构建去进行结构设计。这一般包括了整体的设计方案，以及抗震细节方面的设计。概念设计向人们展现出来的是一种先进的设计理念，建筑设计工程师理应对建筑结构设计有一个整体方向的掌握。

现阶段，中国的建筑结构设计还有很多缺陷的地方，以钢筋结构设计为例子，设计分析中的力学是以弹性基础理论为依据的，不过实际的截面设计却以塑性理论的极限临界值状态为依据。可见这两种理论显然是互相违背的，以至于得到的分析结果就会与实际情况不相符。对于这种情况来说，我们的解决办法就应该是采用概念设计理念。另外，前一段时间，中国的建筑设计过程中出现了过度依赖于计算机技术的现象，但是非常不好的现象是在这个过程中对分析结果从未做过科学性的理论方面的研究，当然就算是计算机也不是万能的，它也同样不可能模拟出整个建筑结构设计过程。此时的建筑结构设计人员就应该运用概念设计理论去做出效果更好、投入更少的设计计划。

概念设计在整个建筑结构设计中是不可替代的一部分，对我国的建筑行业发展十分有帮助。建筑结构概念设计也是展现出先进设计思想的关键。整个建筑结构设计的好与坏，在很大程度上要取决于设计者结构概念的完整性及创新能力，特别是现今的建筑行业越来越突出，概念设计的重要性更是显而易见。结构设计决定建筑能否实现。在这个意义上，结构设计显得更为重要。

2结构设计在建筑中的应用

这些年来，随着中国社会的强壮发展，建筑建造行业也同时有很大的进步，各种各样的工业和民用建筑都普遍发展起来，越来越多的地区选择加快脚步的追赶“时尚”，将建筑行业推上一个新高峰。在建筑行业里，最重要的就是建筑物的安全能力，正所谓没有安全不成建筑，那么我们如果想要将安全发挥的淋淋尽致，必须经过人为和技术等限状态的结构的分析。这里面，非线性结构又能够拆分成材料非线性与几何非线性两种。其中材料非线性就是指建筑的材料和截面或者说是构件的本构关系，例如：应力与应变之间的关系、弯曲与曲率之间的关系、荷载与位移之间的关系都是属于材料非线性的一部分。至于几何的非线性则是因为结构不可避免的变形作用于它自身的内力二阶效应令荷载与自身效应之间显示出的非线性关系，但是至于要如何选择，还是应该按照具体情况具体分析的原则，结合实际应用的工程，挑选最优方案。

3建筑结构工程的数学方法

建筑结构工程的数学方法通常分为两种：一是数学解析方法、二是数值方法。那么何为数学解析法？数学解析法又称为数学分析法，是使用数学理论知识来推导或是演绎得出结论的数学模型方法，通常用函数方法来表示，一般常用于结构模型。当建筑的结构偏为复杂的情况下，无法轻易的使用连续函数带入的数学解析法来解决部分结构，并且它的边界结构也同样不能如此表达。此时我们就应该转变思路，选择使用数值方法来解决问题。数值方法同时还分为有限单元法、有限差分法、有限条法等。其中有限单元法应该是现在应用最为广泛的一种。它主张把整体的结构拆分成一个个有限的单元结合体，这样很方便解决那些不好模拟的结构，可以逼近而又真实的体现出来。然而这两者的区别就是一个是使用全部为已知量的式子表示其他未知量（函数），而另一个则是直接将其中一个数值引入到算式中去，若算式不成立再及时调整被代入的算式的数值。

4建筑结构工程设计的安全性

无论是在建筑设计方面还是在生活方面，我们都需要一个能够有质量保证的安全的环境，但是，我们的建筑安全问题一直以来都是人们不得以信赖的一项很大的弊病。所以在此方面，我们一定要十分看重安全问题。事实上，不光是有些建筑结构设计工程师的实践经验与理论知识的不足，还有一些建筑结构设计工程师的安全意识较为薄弱，只是将目光过多的集中在建筑设计的外观以及资金经济等方面，更有甚者，只为了自身的利益而忽视这样有可能带来的损失和安全问题，哪怕是明明心里很清楚这样的设计会出现安全隐患，但是仍然没有正确积极地解决问题，而是选择了多一事不如少一事的逃避心理，其实这些都会使实际竣工的建筑与当初的设计出现误差，这很有可能导致出现一些我们没能及时注意到的安全隐患。虽然这样的人员是极少数的不负责任，但是再少也不代表没有，既然有，我们就应该提起十二分的精神做好预防。加强对建筑结构设计工程师的安全意识，以及职业素养的培养，使每一个人都做到人人自危，不计个人利益的目的设身处地的为施工单位和住户安全来考虑。不仅如此，建筑结构设计工程师还要提前对施工环境进行考量，经过深思熟虑之后再着手设计，从根本上坚决杜绝那些不合理的设计或者是只注重美观而忽略质量安全的设计，一定要避免等到严重后果出现以后，再进行补救，到那时已经为时已晚。

5总结

通过以上几点的研究与探讨，我在建筑结构工程设计中得到了很多认识与体会,衷心希望这些设计体会能给在今后的工程设计中的设计师带来些许的帮助,以便更好的提高我国建筑结构工程设计的质量。同时，我也发现一些存在的问题，为了医治好这样的弊病，作为一为合格的建筑结构工程设计师必须要在遵循各种建筑工程师规范和建筑施工规范下大胆灵活的解决这些结构设计方案上的“疑难杂症”。

参考文献

[1]陈思彤.刍议建筑结构设计中的抗震分析[J].建材与装饰.2017,10(09):120-127

[2]李均.建筑结构设计安全性问题及改善措施[J].建材与装饰.2017,09(09):98-110

[3]庞舒展.探究建筑结构设计中的常见问题及对应措施[J].建材与装饰.2017,11(07):78-90

[4]万志华.从建筑结构设计谈混凝土结构的裂缝问题[J].科技创新与应用.2017,10(14):67-98

[5]李健.建筑结构设计中如何增强建筑安全性研究[J].江西建材.2017,08(17):87-95