建筑结构设计中存在的问题与改进策略研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：王仲坤（1995），女，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为建筑结构设计。-1-建筑结构设计中存在的问题与改进策略研究 王仲坤 河北铭嘉工程设计有限公司秦皇岛分公司，河北 秦皇岛 066000 摘要摘要：建筑结构设计是建筑建设施工的前提，不仅关系建筑的使用性能，还关系着建筑使用者的安全，一直是建筑行业的关注焦点。本文阐述了建筑结构设计的重要性，分析了建筑结构设计过程中存在的问题，如建筑与结构不匹配、细节设计与技术设计欠佳、环境因素影响等。针对建筑结构设计存在的问题提出了切实可行的改进策略，以期为建筑结构设计人员提供技术参考，进一步提高建筑结构的安全性，满足使用者的需求。关键词关键词：建筑；结构设计；问题；改进策略 中图分类号中图分类号：TU973 0 引言 建筑结构设计作为建筑建设过程中的重要组成部分，是建筑结构的安全性、稳定性、功能性、美观性和艺术性实现的前提保障，现已引起了建筑行业的广泛关注1-2。随着经济社会的飞速发展，建筑结构设计技术得到了发展与进步，极大地推动了建筑行业的发展3。建筑结构设计是一个复杂的过程，并非完美无瑕，例如建筑与结构不匹配等，对于建筑的质量和性能均具有负面影响，严重的会造成事故，威胁建筑物使用者的生命财产安全，必须引起建筑行业的重视4-6。本文从当前建筑结构设计的重要性出发，分析建筑结构设计过程中存在的问题，并提出切实可行的策略，为进一步提高建筑结构设计水平提供参考。1 建筑结构设计的重要性 建筑结构设计的重要性不言而喻，不仅局限于保证建筑的安全性、稳定性和功能性，还表现在以下几个方面：（1）关系人们的生活方式和行为模式，如建筑结构新颖，别出心裁，就能够为人们塑造出开放舒适的生活环境，提高人们的生活愉悦感。同时，精心进行建筑结构设计，能够合理的利用建筑面积和空间，给人们提供更大的生活空间，提升人们生活的质量和幸福指数。（2）建筑结构设计可以融入不同的设计风格和丰富的文化色彩，通过结构设计风格就可以了解到当时的文化和时代精神，更深层次的了解不同时期人们的设计理念和技术。不同的建筑设计风格，可丰富城市的面貌，承载深厚的文化底蕴，促进不同时期文化的传承、交流与融合。（3）建筑结构设计在环境保护和资源利用方面同样意义非凡，近年来建筑行业的发展，建筑材料的使用量越来越大，新型建筑结构材料层出不穷，顺应可持续发展战略的背景下，选择可再生材料，可保证建筑结构减少生态污染，降低环境破坏等。（4）建筑结构设计在城市规划和社会互动过程中同样重要，例如某个引人注目的建筑物，既是一座城市的地标，又是吸引人们聚集、互动，促进社会共融和交流。通过在城市空间开展丰富多彩的建筑结构设计，有利于提高城市环境的融洽程度，推动城市的可持续发展和文化繁荣。2 建筑结构设计中存在的问题 2.1 建筑与结构之间的不匹配 建筑结构设计过程中存在建筑与结构之间不匹配的问题，表现在设计完成的建筑物的外观、功能和性能之间出现不协调，给建筑物使用者带来困扰。建筑与结构不匹配出现的原因可能源自建筑设计师和结构设计师之间缺少沟通或存在误解，使得建筑设计目标和技术要求不符，出现建筑物外形与结构系统出现冲突，影响建筑的美观性和功能性。例如，建筑设计师倾向于追求外观，设计过程中就会引入较为复杂的形态和曲线，无形之中就增加了结构稳定性和可行性的设计难度，导致结构设计不能满足预期的要求。2.2 细节设计不足 建筑结构设计是一个严谨的工作过程，必须注重细节的设计工作，包括结构连接、节点和构造等细节内容的规划。建筑设计过程中出现细节设计不足时，中国科技期刊数据库 工业 A-2-连接处的强度就可能得不到保证，成为建筑结构的薄弱环节，结构极易出现断裂或失效。细节设计不足还表现在结构节点处的构造不能承受和传递载荷，出现结构使用过程中出现局部变形或损坏。与此同时，缺乏细节设计可能干扰结构材料的选择和加工方式的确定，关系着结构的耐久性和抗腐蚀性能，例如，在经常刮强风的位置开展建筑结构设计时，若风载荷传递到结构的连接位置存在问题，就可能出现结构件脱离和倾覆的隐患；再比如在常发生地震的位置开展建筑结构设计时，节点细节设计不足时建筑结构就不能抵抗地震载荷，存在结构损坏的隐患。2.3 技术不足 随着现代建筑工程技术与方法的发展，建筑结构设计技术水平要求越来越高，建筑结构设计师若是不了解先进的工程技术和方法，不可避免的会出现大大小小的问题，不仅影响建筑结构设计的准确性、安全性，还关系着建筑结构设计的效率。建筑结构设计技术不足表现在设计过程中可能使用了过时的设计方法或标准，不能够适应现代建筑的设计需求和性能。举例说明，建筑结构设计师在不了解最新抗震设计原理和方法的情况下开展建筑结构设计，就可能出现建筑抗震性能不足，导致建筑项目验收困难；同时，建筑结构设计师不了解新兴材料和技术时，在材料选择时难以发挥创新性和可持续性，如高性能混凝土、复合材料等，必须掌握新型材料的特定施工技术，才能够发挥出新型材料的技术优势。另一个方面，建筑结构设计技术不足表现在缺乏先进的建模和分析工具，不能及时发现建筑结构设计结果中存在的不确定因素，影响结构的设计和性能预测，计算机辅助设计和建模技术如有限元分析、建筑信息模型（BIM）等逐渐进入了现代建筑工程领域，需要建筑结构设计师具备相应的技术能力来正确使用这些工具。2.4 环境影响 建筑结构设计过程中不能忽视环境的影响，主要原因是建筑结构所处的环境条件会直接关系着建筑结构的设计输入，如果建筑结构设计师忽视环境因素，不仅会导致建筑结构的质量问题，还会使建筑结构出现使用安全隐患。例如，建筑结构设计过程中不考虑地质条件，如土壤的承载能力和地基的沉降等，就会影响到建筑结构地基的稳定性，可能导致建筑物在地基不稳定的情况下产生沉降、倾斜甚至崩塌的问题。除此之前，建筑结构设计过程中未考虑气候条件的影响，如建筑物处于高湿度和强风气候条件中使用时，就要对建筑结构材料的耐腐蚀性和使用寿命提出更高的要求，需要选择与气候相适应的材料，采取防护措施以延长结构的寿命。3 建筑结构设计中存在的问题的改进策略 3.1 建立有效的沟通和协作机制 建筑结构设计过程中存在建筑设计与结构设计不匹配的问题时需要及时改进，如在建筑设计单位建立有效的沟通和协作机制，建筑设计师和结构设计师在设计过程中能够及时交流沟通，密切合作，最终实现设计目标和技术要求的协调一致。具体的沟通和协作机制策略如下：建立跨学科的团队协作机制，如在建筑项目设计初期，建筑设计师、结构设计师及其他专业的设计人员均需参与项目规划和设计工作，确保建筑结构设计要求得到响应。建筑结构设计过程中要提高不同专业设计人员的沟通和协作，如定期会议和沟通，一起讨论设计方案、技术问题和解决方案，有效协调解决建筑设计师和结构设计师之间的早期技术冲突。与此同时，建筑信息模型（MIB）技术也为建筑设计和结构设计不匹配问题提供了更高级的方法，既能提高有效的沟通和协作，还能实现建筑结构设计的一致性，使建筑设计团队人员能够实时共享设计数据，在理解和解决建筑设计和结构设计不匹配问题具有更好的效果。作为建筑设计人员，需要经常参加一些跨学科的培训，实现知识共享，及时了解建筑设计专业知识和技术需求，促进更好的团队合作。采用上述改进策略的实施可以很好解决建筑设计与结构设计不匹配问题，使建筑设计师和结构设计师随时进行交流和讨论，更好的解决设计过程中的疑虑和冲突。3.2 加强在结构设计过程连接、节点和构造细节的规划和设计 建筑结构设计过程中出现细节设计不足的问题主要体现在结构各连接点、节点和构造细节等方面的规划与设计环节不完美，建筑结构设计过程中要强调细节设计的重要性，明确细节设计对建筑结构强度、稳定性和可靠性的重要作用。建筑结构设计初期必须将细节设计纳入考虑范围，绝对不能忽视细节，正所谓细节决定成败。为了避免细节设计不足，可以采用现代工程工具和技术，利用计算机辅助设计软件、有限元仿真分析软件等对结构连接及节点位置进行性能分中国科技期刊数据库 工业 A-3-析，依据分析结果进行结构优化，直至满足设计要求为止。另外，建筑结构细节设计时，不能忽视经验和标准，包括行业标准、成功案例、已有问题的解决方案等，以此提高细节设计的准确性，避免出现细节设计错误。细节设计工作是否满足要求的评判过程需要严格的审查和评估，审查建筑结构的承载能力、抗风、抗震等符合相关标准要求。设计团队的协同作业也是避免出现细节设计不足的有效措施，建筑设计师、结构设计师及其他专业人员加强沟通合作，可以保证建筑设计的一致性和有效性，相互之间可以随时进行意见反馈，实现建筑设计细节的优化。加强建筑结构设计过程中连接、节点和构造细节管理，就可确保建筑结构的强度和刚度，保障建筑整体的安全与稳定。3.3 提升结构工程师的专业素质 解决建筑设计技术不足的问题需要不断提高建筑结构设计师的技术水平和解决问题的能力，确保建筑结构的准确性和可靠性，是建筑结构满足最初的设计要求。建筑结构设计师平时要不断学习专业知识，不断更新自己的专业知识，了解最新的建筑工程技术和方法，自主参加结构设计相关的培训、研讨会等活动，获取建筑行业的前沿信息和技术发展方向。建筑结构设计师还要多参加先进建模和分析软件的学习，掌握计算机辅助设计软件、有限元分析工具等，应用于建筑结构设计过程中，能够为建筑结构设计方案进行模拟和结构分析，及时发现结构设计的不足并不断优化。建筑结构设计人员加强同行之间的交流与合作也是提高自身技术水平的方法，在与同行人员进行经验交流过程中能够获取相关经验，避免自己在建筑结构设计过程中出现类似的问题。当然实践实践真理的唯一标准，实践经验的积累对于建筑结构设计人员解决技术不足问题至关重要，多参与不同类型的建筑项目，汲取宝贵的实践经验，不断提升设计人员的技术能力和判断力。与此同时，新技术的引入对于提升建筑结构设计水平同样重要，如建筑信息模型、虚拟现实技术等，均能够在建筑结构设计过程中发挥其技术优势，为建筑结构设计人员提供更多的解决方案和途径。故而，建筑结构设计人员要不断提升自己的专业素质，可以为建筑结构设计提供更准确、可靠和创新的解决方案。3.4 进行全面的环境评估和分析 为了保证建筑结构设计能够满足强度、性能等要求，在建筑结构设计之前需进行建筑使用环境条件的评估，如地质条件、气候条件及自然灾害条件等，只有建筑设计人员充分掌握环境条件可能对建筑结构产生的影响，才能在建筑结构设计过程中予以考虑，进而选择合适的材料和技术。举例说明，建筑结构设计过程中可以根据气候条件确定建筑材料的选型，如需要抗腐蚀、耐久性等材料；在考虑环境保护方面，可以确定建筑材料的特性，如选择再生材料或者环保材料等，以减少环境污染。为了提高建筑结构的环境适应性，可以考虑采取防护措施降低环境对建筑结构的破坏，如设置风雨遮挡和太阳遮蔽等，以降低结构的暴露程度。在经常发生地震的环境中使用的建筑结构，需考虑引入抗震设计和加固技术来提高建筑物的抗震性能，减少地震造成的损害。对于建设完成投入使用中的建筑结构，需要定期进行检查和维护，及时发现问题并修复，保障建筑结构的持续使用。4 结论 建筑结构设计如果存在问题将会对建筑结构的安全性、稳定性和功能性带来不利的影响。随着建筑结构设计技术和理念的不断发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计的要求越来越高。近年来我国建筑行业得到了的突飞猛进的进步，但依然存在各种各样的不足，如建筑与结构之间不匹配、细节设计不足、技术不足等，在保证建筑结构设计质量方面依然存在不同程度的隐患因素。针对目前建筑结构设计过程中存在的问题，提出了较为详细的改进策略，以便为建筑结构设计人员提供参考，降低建筑结构设计过程中出现问题的概率，确保建筑物在安全、稳定和功能方面达到预期标准，为人们提供可靠和优质的居住与工作环境。参考文献 1 余健豪,刘迪,孟珊,等.高层建筑结构优化设计中的问题与对策J.工程建设与设计,2023(10):13-15.2 马小明.房屋建筑结构设计问题与优化策略研究J.工程技术研究,2023,8(10):162-164.中国科技期刊数据库 工业 A-4-3 李佳.民用建筑结构设计存在的问题与对策J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2023(4):3.4 姜晶.建筑结构设计裂缝成因及控制策略分析J.四川建材,2023,49(1):41-42.5 徐剑锋.试论建筑结构设计优化策略J.新材料新装饰,2023,5(4):122-125.6 韩龙富.房屋建筑结构设计的优化策略J.中国厨卫,2023,22(3):34-36.