發布時間：2023-03-16 15:56:53
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的建筑結構論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞:建筑結構；檢測；加固
在需要對建筑物的施工質量進行評定時，或當建筑物由于某種原因不能滿足某項功能的要求或對滿足某項功能的要求產生懷疑時，就需要對建筑物的整體結構、結構的某一部分或某些構件進行檢測。當判定被檢結構存在安全隱患時，就應該對其進行加固處理，或者拆除。
以前，建筑結構檢測、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，建筑結構檢測檢測、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行檢測、鑒定和加固：(1)設計不周或有誤；如對工程地質、水文地質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構上的荷載；設計人員受力分析概念不清，結構內力計算錯誤等；(2)施工質量低劣；如混凝土強度等級低于設計要求，鋼筋混凝土結構構件有蜂窩、孔洞、露筋等缺陷，鋼筋力學性能不符合設計要求；或砌體砌筑方法不當，造成通縫，空心砌塊不按設計要求灌筑混凝土芯柱；或鋼結構的焊接質量或焊縫高度達不到設計要求；(3)使用或改造不當；如未經核算就在原有建筑物上加層或對其進行改造，造成原有結構承載力不足，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）使用環境惡化；如結構長期受到高溫、振動、酸、堿、鹽、雜散電流等不利因素作用，引起結構構件的腐蝕性和損傷等。(5)建筑物年久失修．結構有損傷或破壞，不能滿足目前的使用要求或安全度不足；(6)由于各種災害事件的影響使結構產生裂縫或者破壞；(7)需要對古建筑、歷史性建筑進行進一步維護、保護。
建筑結構試驗檢測技術是以相應現行規范為根據、以實驗為技術手段，測量能反映結構或構件實際工作性能的有關參數，為判斷結構的承載能力和安全儲備提供重要依據。建筑結構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、古建筑和受損結構的加固修復等提供直接的技術參數。
一、常用檢測方法
結構檢測工作包括的內容比較多，一般有結構材料的力學性能檢測、結構的構造措施檢測、結構構件尺寸檢測、鋼筋位置及直徑檢測、結構及構件的開裂和變形情況檢測及結構性能實荷檢測等。我們按所檢的結構種類把建筑結構檢測方法分為：混凝土結構檢測、砌體結構檢測、鋼結構檢測和鋼一混凝土組合結構檢測等。對某些結構或構件為獲得其結構承整體受力性能或構件承載力、剛度或抗裂性能，可進行結構或構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行結構的動力測試。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構或構件在規定荷的作用下不出現過大的變形和損傷，結構或構件經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構或構件的設計承載力；破壞性檢驗主要用于確定結構或模型的實際承載力。對混凝土結構的混凝土材料強度目前廣泛應用的檢測方法是鉆芯法和回彈法。鉆芯法是在建筑構件上鉆取混凝土芯樣直接進行抗壓強度檢驗，結果準確可靠，但會造成對結構物局部的損壞，尤其是對重要的結構部位，無法進行大量的檢測。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（回彈值、聲速值）對混凝土強度來說并不很敏感，測試結果精度不高。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度微破損檢測方法，操作簡便易行，對結構物損傷極小，又有足夠檢測精度．尤其是近20年才出現的后裝拔出法無需預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件上都可以使用，適應性很強，檢測結果的可靠性也較高，特別是當現場結構缺少混凝土強度的有關試驗資料時，是非常有價值的一種檢驗評定手段。對砌體結構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度和砌體抗剪強度的方法，后者為測試砂漿強度的方法。直接法的優點是直接測試砌體的強度參數，反映被測試工程的材料質量和施工質量，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度有關的物理參數，進而推定其強度，“推定”時難免增大測試誤差，也不能綜合反應工程的材料質量和施工質量，使用時具有一定的局限性，其優點是測試工作較為簡便，對砌體工程損傷較少或無損傷。檢測方法的選用應綜合考慮結構情況，選用直接或間接或兩者綜合。由于鋼結構的材質均勻，因此具有強度、塑性與韌性均能較方便地進行測試的優勢。
二、常用加固方法
一般所需加固的結構大都存在由于結構自身的承載能力因災害（如火災、腐蝕、凍害）或施工質量不到位或功能改變等因素的影響而導致結構承載能力不足的現象，所采用的加固方法多是從提高結構的有效受力面積出發（如加大載面法等）減小截面的應力，或者直接改變結構的受力體系，改變其傳力途徑（如增加支撐法等）從而降低結構構件的受力，最終達到加固的目的。a）混凝土結構加固方法，b)砌體結構加固方法，c）鋼結構加固方法。結構加固中需根據實際條件以及使用要求選擇適宜的加固方法。
對于混凝土結構，在選擇加固方法的同時還需選擇相應的配套技術。其中施工技術一般有：
(1）托換技術。該技術系托梁（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的概稱。托換技術屬于一種綜合性技術，由相關結構加固、上部結構頂升與復位以及廢棄構件拆除等技術組成，適用于已有建筑物的加固改造。與傳統做法相比，具有施工時間短?費用低、對生活和生產影響小等優點?但對技術要求比較高，需要由熟練工人來完成，才能確保安全。
(2)植筋技術。該技術系一項對混凝土結構較簡捷、有效的連接與錨固技術，可植入普通鋼筋，也可植人螺栓式錨筋，已廣泛應用于已有建筑物的加固改造工程。
(3)裂縫修補技術。該技術根據混凝土裂縫的起因、性狀和大小，采用不同封護方法進行修補，使結構因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復；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，除修補外，尚應采用相應的加固措施。(4)碳化混凝土修復技術。該技術系指通過恢復混凝土的堿性（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，目前這一技術還不夠成熟。(5)混凝土表面處理技術。該技術是指采用化學方法、機械方法、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。
我國的高層建筑的設計特點大部分都集中的體現在側移、結構延性、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，而最終產生的彎矩數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決定性的作用。而由于在水平荷載的作用下的結構側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，結構側移都是整個高層建筑設計的關鍵因素和控制指標。除此之外，結構延性也可以作為高層建筑設計的重要指標。為了保證真個高層建筑擁有足夠的結構延性，就需要使其結構在進入塑性變形的階段時仍然具有較強的變形能力而不會使自身出現倒塌的現象，須在其結構的處理上采取相應的措施。此外，在整個高層建筑的設計中同樣不能忽視高層建筑的軸向變形因素的影響。
二、高層建筑的構體系
2.1框架與剪力墻
當施工中單醫德框架體系的強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位置設立相應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同工作的結構體系。
2.2剪力墻體系
當承受力的主體結構主體部分全部都是由平面剪力墻構件組成的時候，就形成了剪力墻體系。在這種體系當中，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構的一種，其位移的曲線一般都呈現為彎曲型。而剪力墻體系自身的強度和剛度都很高，并且具有一定的延展性，抗震、抗倒塌等性能比較優越，是一種較為優秀的結構體系，能建的高度大于框架-剪力墻的混合體系。
三、高層建筑結構的相關問題分析
3.1結構超高的問題
在國家新出臺的抗震規范和新規范中，對于建筑結構的總體高度有著一定的限制，尤其是新規范當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定為A級高度以外還新設立了B級高度，同時相應的處理措施以及設計方案也都有極大的改變。在工程師進行實際的工程設計工作時，可能出現的由于結構類型改變的問題從而忽略此類問題出現后將導致施工圖紙再進行審查工作時未能通過，需要進行重新的設計和召開相應的專家會議來進行確切論證的情況，對工程的工期、造價等等整體規劃都將造成很大的影響。
3.2短肢剪力墻設置問題
在新的施工規范中可以看到，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，而且根據相應的實驗數據以及工程師自身的經驗，對于短肢剪力墻在高層建筑中的應用能力較低，同時也有比較高的限制，所以，在高層建筑的設計施工中，結構工程師應當盡可能的減少采用或不用短肢剪力墻，以避免產生關于設計方面的不必要的麻煩。
3.3嵌固端設置問題
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置在地下室的頂板上，當然也有可能會設置在人防頂板等等特殊位置，因此，就在這個問題的處理上，結構設計工程師經常會忽視了由嵌固端的設置位置不當帶來的一些需要注意的問題，比如：嵌固端樓板本身的設計、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謹，任何一個細小的問題都有可能在未來造成嚴重的后果。
3.4結構規則性問題
在當前新舊規范在這方面的規則出現了極大的差異，新的規范在這方面新增加了許多的限制條件，而且，新的規范增加了強制性的條文規定“即建筑不能采用嚴重不符合規范的設計方案。”因此，結構設計工程師自工作室就必須要注意對待新規范當中的的某些限制條件，以防止出現在施工后期設計圖紙設計階段的工作改動。
四、總結
大樓平面形體是Z字形，L/Bmax=0．56＞0．35，為不規則建筑結構，豎向存在立面縮進，層高差別大。通過初步運算發現，結構在風荷載和地震影響下的位移角可達到規定的要求，雖然可達到規范需要，然而第二周期扭轉因子已經很大，達到0．34，這說明此結構抗扭剛度顯然不夠。與此同時，此結構在考慮偶然偏心情況下的扭轉位移比X向和Y向都大于1．30，甚至還有1．40的，此結構的扭轉效應比較嚴重，屬于扭轉不規則，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，抗剪承載力達不到上層的八成，此結構不規則位置為5項，屬嚴重不規則結構，此樓上下層功能較多，地下室是車庫，業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，不允許在建筑外側設置剪力墻，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。此樓設計中的關鍵工作為調整周期比及扭轉位移比，因此樓平面凹凸不規則，2個核心筒都處于兩端，剛度十分的不均勻，剛心和質心有很大的偏差，在地震的影響下容易出現扭轉破壞。控制周期比和控制位移比相同，但控制周期比的側重點在于測向剛度和扭轉剛度間的相對性，主要目的是抗側力平面布置更加合理、有效，促使建筑結構不產生過大的扭轉效應。所以，控制周期比的主要目的是使結構抗側力構件的布置更加均勻、合理，而不是讓結構更具有剛度。若是平動第一周期和扭轉第一周期相對接近，因振動藕連作用，結構扭轉效果應該會變化的較為明顯。然而，此大廈第二周期扭轉因子為0．34，一般認為其扭轉剛度較弱，需要進行調整，不可只認為平動和扭轉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的扭轉因子，如若不然在地震較大時結構第一周期很有可能就會是扭轉周期。考慮到這一比如哦環節，應該針對結構豎向構件進行調整:首先，在結構左上方及右下方各加1片相對較長的剪力墻，加強建筑物周邊結構構件的抗扭性，同時還要把結構剛心大幅度的推向左側;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，從而使結構剪力墻更為均勻，這對于結構扭轉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，應該增加抗剪截面或是提升混凝土的強度大小，具體辦法為再首層以下每層柱截面都增加100mm，強厚增加50mm，混凝土強度增加一級，這之后受剪承載力比會在大于90%，達到基本需要。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。經過以上調整，此大廈5項不規則調整成2項不規則，防止了申報超限情況的發生。
2調整前后的周期參數
由于1個小核心筒被取消，剛度變低，然而調整結構之后剛度顯然比調整之前更加均勻，同時也加強了抗扭剛度，扭轉位移比得到了顯著的改善，最大扭轉位移比都低于1．20，屬規則建筑結構、一個平面上顯然不規則的結構經過科學調整剛度，能夠使其成為規則的結構。
3抗震技術的應用全面分析
工程實際的每一方面因素，一般應用的抗震技術有:(1)在條件允許的情況下，盡可能增加周邊剪力墻的厚度，特別是離剛心最遠的位置，把剛心及質心的偏心率調整成最低，降低扭轉周期，把建筑結構調整為扭轉規則的結構;(2)減弱核心筒的連梁，應用弱連接梁進行連接，增加平動周期和平扭周期比;(3)科學控制墻柱的軸壓比，提升柱縱筋的配筋率及箍筋配筋率，縱筋配筋率都要擴大一級，柱箍筋全樓進行加密，角柱加芯柱，以此提升結構豎向構件在強震時抗形變水平;(4)在凹角位置設置45°的斜向鋼筋，抵抗角區應力集中，加強薄弱位置的配筋與板厚;(5)雖然四層可不算作規范中的薄弱層，但是計算時依然要按照薄弱層進行運算，地震剪力需要乘以1．15增大系數，并且要強化此樓層的墻柱配筋，提升建筑結構在強震中的抗形變水平。
4結語
關鍵詞:概念設計;建筑結構設計;應用
作為建筑工程項目開展中的一個重要環節，建筑結構設計不但會關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量。所以，相關單位要充分重視建筑結構設計工作，并且采取科學有效的方法有效提高建筑結構設計水平。在其中合理地運用概念設計方法，可以有效地優化建筑結構設計方案，提高建筑結構設計水平。因此，設計人員要在建筑結構設計中要積極、合理地運用概念設計方法。
1概念設計概述
所謂的概念設計即為在尚未經過數值計算，特別是在一些很難通過相關的規范制度做出明確規定或者是很難進行精確理性分析的問題當中，根據整體結構體系以及分體系彼此之間存在的力學關系、試驗現象等總結獲得的設計思想與設計原則，以此來從整體上來完成對建筑結構的總體規劃與布置，有效管理與控制抗震細部方法等［1］。在建筑設計方案制定的時期，這一設計方法可以更加科學、合理地完成對結構體系的構思、建立以及選擇等，進而能夠獲得更加準確以及概念清晰的方案，從而為后期的設計奠定堅實的基礎，進而提升其經濟性以及安全、可靠性。
2概念設計在結構設計中的重要作用
2．1有效彌補計算機設計中存在的缺陷
在采用計算機完成建筑結構設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計工作。這是由于計算機設計往往會為設計師造成一定的錯覺，會使得設計人員覺得計算機程序的運用簡單易行，因此就會對計算機軟件產生過度依賴的心理，于是就不會去專心地研究與學習結構概念的相關知識，進而影響到其設計能力的提升。另外，一些設計人員會存在一種習慣，即會在設計過程中應用分析程序。然而其卻沒有充分意識到假如采用正確的軟件會使得設計效率與設計水平得到有效提升，而假如選擇的軟件是錯誤的，那么就會造成結構設計發生問題，會留下潛在的隱患。因此，為了能夠有效彌補計算機設計存在的缺陷，那么就應該合理運用概念設計，要鼓勵與引導設計人員積極地學習結構概念的相關知識，進而充分利用概念設計的基本原則制定出最為理想化的結構方案。
2．2有效優化結構設計
對于每位建筑設計人員而言，其都需要充分地了解與掌握結構概念。因為利用結構概念可以幫助其創造出新的靈感以及更加準確、清晰的思路，可以幫助設計人員在充分遵循正確設計基本原則的基礎上，有效地防止概念混亂以及定性不正確等諸多問題的出現［2］。除此以外，工作人員在面對一些技術問題的時候，假如其可以充分了解概念設計，那么就能夠準確地找到問題的原因所在，然后再采取科學、有效的方法解決問題。在當前實行的《建筑結構設計統一標準》當中就涉及到概念理論，而且標準中明確提出了一個圍繞概念理論而制定的結構極限狀態設計準則，這一種設計方法會更加科學、嚴謹，進而可以有效提高結構設計的完善性與可靠性，有效地實現結構設計方案的優化。
3概念設計在建筑結構設計中的應用策略
3．1在建筑場地選擇中的應用
為了可以有效地提升建筑結構設計的有效性與科學性，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、合理性，那么才可以也使得后續建筑設計工作更加順利地開展，有效地確保其工作價值的實現。因此，在選擇建筑場地的過程中要合理應用概念設計。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構產生不盡相同的影響，而且在大多數的情況下還會對其產生極大的制約，所以在開展建筑結構設計的過程中，必須要充分考慮到建筑結構設計的要求，考慮到建筑的實際情況，進而綜合考慮選擇出最為合適的地形。(2)地質因素。由于地質因素也會在很大程度上影響的建筑結構設計稅票，特別是對基礎結構設計具有較大的影響。因此，在選擇建筑場地的過程中，需要積極地開展全面、科學合理的評估以及分析，進而充分確保施工場地的地質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構設計水平，因為只有在充分確保建筑結構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，也要合理地應用概念設計，進而盡量防止在在那些極易發生震動的地方開展建筑操作。
3．2在基礎設計中的應用
建筑結構的設計人員根據建筑物的具體結構形式以及所處的地理位置，然后再充分遵循概念設計的基本原則，對基礎設計類型進行選擇。例如筏型基礎以及箱型基礎等等［4］。在具體采用箱型基礎的過程中，需要充分確保建筑物的負載能力，可以及時、均勻地傳遞給地基，這樣就能夠對地基不均勻沉降現象產生有效地抵御作用，而且使其可以有效地完成對周圍土體的協作互助，進而有效地提升建筑物的抗風以及抗震能力。在選擇使用筏型基礎的時候，就會使得建筑物上部結構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，這一結構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象得到了有效的避免。
3．3在高層結構設計中的應用
在受到水平負荷作用時候，會造成高層建筑結構側移現象的發生，這是高層建筑設計的一個重點與難點問題，每位建筑設計工作人員都必須要給予充分重視。在具體開展結構設計工作的過程中，設計人員要充分遵循概念設計基本原則，不但要充分考慮相關的要求與標準，與此同時還必須要選擇更加科學、合理的抗側力體系，不但要對建筑物四周存在的其他建筑物的位置、結構等進行綜合、全面的分析與考量，而且還要對這些建筑物對所要建設建筑物的風壓布局所、造成的影響進行綜合的考量［5］，進而要在具體開展結構設計的時候，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計基本原則，努力加強建筑結構的抗震力，使其能夠保證平面結構的簡單性以及規范性。總之，在當前科學技術快速發展的時代背景下，也使得我國建筑行業獲得了跨越式的發展。然而，其在建筑結構設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構設計水平，就應該合理地應用概念設計方法，以此來有效地提升結構設計的完善性與可靠性，有效彌補在結構設計中存在的問題，優化結構設計方案，有效促進建筑結構設計水平的不斷提升。
作者:楊濤 單位:中信建筑設計研究總院有限公司
面向建筑學專業本科教學的建筑結構課程體系總體構思為:以定量分析為輔助手段，定性綜合認識為根本目的，從建立簡單桿件力學性能的基本概念入手，結合材料性質，認識結構體系的力學特性以及構筑結構傳力途徑的基本規則，最終建立對結構固有力學邏輯所賦予的結構空間特性的認識，了解結構與建筑空間創作結合的途徑。傳統建筑力學教學所強調的量化分析與計算技能在此僅僅是掌握結構力學性能的手段和依據而非目的，是進入結構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、各有側重、相互銜接、要求各異，分三個層次予以實現。第一層次———建筑力學。它是整個教學體系的基礎和出發點。該部分課程本著結構的基本性能是傳遞荷載的思想，遵循結構整體—構件—構件截面—結構整體的教學思路，在不同尺度上認識結構的傳力方式與特性。以概念為主、計算為輔，結構為主、材料為輔，力學性能為主、使用功能和形態特性為輔，以桿件為主要對象，將傳統教學體系中相互隔離的三大力學知識(理論力學、材料力學和結構力學)完全融合、有機統一。該部分教學體現了量化，概念是為了使結構的力學特性明晰，計算是為了對結構性能的把握具體的目標。定量計算技能的難易程度以注冊建筑師的結構計算要求為基準。此外，還注重密切結合典型建筑材料的性能，闡述各類桿的形態與功能特性及其相互轉化關系。第二層次———結構選型。正如線的移動和轉動可以構成任意形式的面、面的組合可以形成空間形體一樣，結構選型以直桿的力學特性為基礎，提供了結構體系演變的認知線索，即通過直桿的組合、密排、重疊和彎折等定性認識框架、網架、板、墻以及拱、殼體、索、膜及其他空間結構的力學性能，把握結構演化的規律與線索，認識構筑結構傳力路徑的基本要求與方法，了解典型結構體系如墻板結構體系、框架結構體系、框剪結構體系、筒體等的力學特性，了解基于極限狀態的結構設計思想與結構生命全周期的設計理念，強調從經典的建筑案例中認識典型結構形式，初步認識結構固有形態與建筑空間要求的關系。第三層次———建筑中的結構藝術。在前兩個層次的基礎上，該課程更深入地挖掘和揭示結構由其固有力學特性與邏輯所決定的形態美。藝術的本質是創造，結構設計的本質也是創造。通過對現代建筑作品中建筑空間形態與其結構形態相互關系的深入探討，了解從空間形態和傳力方式出發構筑合理而優美的結構的途徑，認識框架、平板和“方盒子”并非結構存在的主要形式(更不是唯一形式)，體會結構在滿足其科學性、合理性和力學效率的基礎上具有巨大的創造空間，具有再現建筑空間形態乃至創造新的空間形態的可能。
二、實踐與收獲
針對上述三個層次的內容和要求特點，教學實踐中采取了不同的教學方法和考核方式。建筑力學與結構選型為必修課，為此筆者編寫了教材《建筑力學與結構選型》(中國建筑工業出版社，2012年出版)。教材編寫及其教學實踐不再停留于結構的內力圖繪制和強度、剛度的計算校核上，而力求達到力學分析服務于對結構特性的認知，挖掘結構的組合和演變規律，以結構源于工程，服務于工程為宗旨。建筑力學課程著重于結構的基本概念、基本分析方法與桿件結構的基本力學特性，以定性認識為目的，定量計算為手段。強調結構源于工程而服務于工程，遵循感性—理性—高層次的感性認知規律，每一種結構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基本概念，避免生硬的數學力學概念和繁瑣的演算。自始至終貫穿力的傳遞這一認知線索，使力這一抽象概念形象化、動態化，使不同結構的傳力特性直觀明確。如圖3所示，從荷載在結構整體(典型如梁柱結構體系)的傳遞路徑入手，建立對力的傳遞的感性認識，再由定量分析揭示桿件截面內力與應力分布特性(如梁的內力和截面應力分布)，逐步深入地認識結構的傳力本質，最終通過力流的概念把握不同結構的力學特性。在這一認知過程中，定量分析可將模糊的感性認識導向理性，是不可或缺的臺階和拐杖。但若缺乏對量化分析結果的總結、對比和反饋，又將使分析陷入盲目并流于數字游戲。圖4比較了桁架、索和拱的傳力機制，形象地展示了桁架、拱和索的各自特點，使學生克服了對結構與力學的恐懼心理，使力變得可以觸摸，力的傳遞變得有跡可循，使后續課程中結構的演化有規律可依。
此外，還將材料特性、結構幾何特性、支撐方式與結點聯結方式等也融入結構傳力機制中，綜合全面認識結構的傳力特性。在建筑力學課程把握桿件結構力學性能與形態功能特性的基礎上，結構選型課程從結構體系的幾何特點、構成方式、力學特性及其空間特性等多方面定性認識結構的綜合性能，將建筑力學部分通過量化分析得到的簡單構件的力學概念在典型規則的結構體系中得到定性應用與拓展，使學生了解構筑結構體系的合理傳力路徑的規則與方法。該部分采用課堂講授與討論相結合的方式，遵循從結構體系的整體傳力基本要求、規則結構的水平和豎向分體系的幾何特點、構成方式、傳力特性乃至基本構件的力學性能在分體系中的應用這一由整體而局部的認知途徑，使學生對結構體系的力學及空間形態特性的認識有跡可循，并得以了解典型結構體系的組成規則、特點和傳力特性。本階段教學強調結構的演變性，即以直桿的力學特性為出發點，定性闡述各類基本結構(墻、板、拱、索以及曲面和空間網架結構等)與直桿的關聯，從而建立定性把握復雜結構力學特性的認知途徑。如圖5所示，從柱的密排認識墻體的性質、梁的重疊認識板的性質、墻體—柱—筒體的相互轉化認識高層建筑結構的豎向和水平傳力機制，并初步認識曲面和空間網格結構等的演變規律和特性。從高層建筑結構、大跨空間結構以及現代科學技術與新材料的應用等角度分別選取現當代經典建筑案例，探討結構體系的構筑與應用、結構空間形態與建筑空間形態之間的關系。結構選型綜合學生課堂討論參與情況、PPT講述與綜合作業情況進行考核，綜合作業包括課程開始時淺述結構形式的演變與建筑材料應用的結合、課程結束后任選具體建筑案例分析其結構形式、材料運用與建筑功能的結合，課程進行中分組針對建筑案例進行PPT演講。學生所表現出的活躍思路、生動多樣的PPT講述手法、對結構的濃厚興趣以及被激發出的結構直覺令人驚喜(圖6)。
建筑中的結構藝術作為該教學體系的最后環節，為任選課，共32學時，采用針對主題的分組課后準備、課堂研討的方式，引導學生思考和探究建筑結構曾經發生了什么、正在發生什么、將來會怎樣，建筑結構所固有的空間形態美之所在。考核成績以課堂參與、講述情況以及書面討論作業等進行綜合評價。該課程教學包括兩個階段:第一階段主要針對結構的傳力特性和構件的空間形態，討論主題包括優美的結構、桿件的變形、組合與運動、結構體系的均衡與延性、平衡或反平衡等，學生分組選取案例展開分析與討論，在結構的合理性、整體均衡性以及平衡穩定性的認識基礎之上，總結表現結構固有邏輯所決定的形態美的方法，并認識某些當代建筑結構在形式上雖然反常規、反穩定與反平衡，而在構筑傳力路徑時仍嚴格遵循結構固有邏輯的特性。第二階段的主題相對宏觀、綜合，側重于結構與人類社會文明發展的關系，藝術、文化、經濟與科學技術等對結構發展的影響，并針對目前頗受熱議和關注的仿生、綠色、可持續等觀點和建筑案例探究建筑結構仿生的意義和目的，引導學生挖掘結構整體與局部、規則與不規則的關系。該課程同時探索了一種全新的探討式開放式的過程教學方法，教師不再以講臺的占有者和宣講者的姿態出現，而是扮演了引導者、參與者、旁觀者和聽眾的角色，學生對于各種主題的積極參與、活躍開放的思維達成了教學的互相激發，教與學的雙方真正實現了自我發現與互相發現。以上構建的新的建筑結構教學體系以結構固有的特性及其本質為出發點、以量化分析為手段、以對結構體系的力學性能、結構演化的規律性與創造的可能性的認識為目的，避免了流于對現代建筑結構形式感的膚淺的討好。已歷5屆的教學實踐表明，新的建筑結構課程體系保障了內容的連貫性和整體性，彌補了傳統建筑力學中三大力學劃分造成的內容和教學安排的隔離、間斷與冗長。所編教材，力求使力學理論與結構認知密切銜接。學生克服了對結構力學知識及分析技巧的畏懼和抵觸，認識到力之于結構的形象特性———力流，把握了基本構件和典型桿件體系的力學性能。對結構傳力特性的認識不再停留于結構的表面形式，而深入其力學本質。通過上述課程的學習，學生認識到建筑形式的自由源于內在結構骨架和材料的突破，而后者以技術和理論的發展為支撐，對結構形態及其功能的認識促進了學生在后續專業課程中建筑造型設計上的創新(圖8)。正如學生的體會:“每一種結構都有著自己獨特的品質，它同時會深深影響著建筑的外部形態和內部空間，甚至會給予你一些意想不到的收獲，這或許也是結構最吸引人的地方。”(建筑學本科生———于思)。“建筑師提升自己的結構素養，尋求和結構師的更緊密合作，看來是未來更震撼人心的建構美學作品的必然前提。”
三、體會與冀望
所謂的建筑結構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構，以保證建筑物的受力能力及空間體系。在建筑結構中，由于材料及建筑物本身的不同需求，建筑結構可分為混凝土結構、鋼結構、木結構、砌體結構以及輕型鋼結構、組合式結構等。
2、建筑結構加固的重要性
（1）建筑結構的加固與修補有著本質上的區別。建筑的修補主要是對建筑物外觀進行修復與改進，使其從外觀上更具觀賞性。而建筑結構加固則是對老的建筑物內部結構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構損傷問題等進行穩固性處理，從而使建筑物的安全系數提高。
（2）建筑結構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的成本。雖然建筑結構加固所使用的材料相比于新建成的建筑物結構材料質量偏低，但就成本而言，建筑結構加固所支出的財力物力成本也遠遠低于新建成的建筑物結構成本。而從建筑物的穩定安全性來說，則是基本相同的。因此就這一點而言，大大節約了建筑企業的資源浪費。
（3）建筑結構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，建筑結構加固是在現有建筑物之上采集門、窗等結構參數，然后通過所采集的參數對加固材料量進行分析設計，并制定出最合理的加固技術措施，從而在材料更可能少的基礎上最大限度保障建筑的結構安全。
3、建筑結構的加固方法
根據建筑結構的不同，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：加大結構截面積的加固方法、結構外包鋼材料加固法、預應力混合結構加固法、粘鋼式加固法、改變建筑結構的承載及傳力途徑的加固法、全焊接補筋式結構加固法、碳纖維混合物質結構加固法，噴射式混凝土補強結構加固法以及局部結構加固法等。
（2）砌體結構加固立法，也就是用修補結構外側的方式進行堵塞式加固。砌體結構加固方法又分為：鋼筋水泥混合砂漿式結構加固法、擴大結構截面積加固法、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）鋼結構加固方法，此類方法也是高層建筑結構加固中最為常用的一種方法。鋼結構加固法主要是采用改變建筑結構計算參數，加強結構連接和擴大結構截面積等方式進行加固，另外需要注意的是，采用鋼結構對建筑進行加固時，必須根據建筑結構的實際情況及加固使用要求選擇合適的結構加固方式，以保證建筑結構安全性能達到最高。
4、建筑結構加固的施工技術
要建筑結構加固中，主要是采用混凝土加固方式，其主要的施工技術如下：宋良瑞四川建筑職業技術學院四川德陽618000
（1）托換式結構加固施工技術。所謂的托換工結構加固是混凝土加固方式中一種綜合性的加固技術，它主要是對相關結構以及建筑的上下結構、頂升與廢棄結構的拆除等進行技術處理，是建筑結構加固或改造中最常用的一種技術措施。另外，托換式結構加固法具有工期短、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。然而托換式結構加固施工也是一項要求技術含量較高的施工項目，因此，在施工中必須由專業性及技術水平、工作責任心都較強的人員來完成，以最大限度保障建筑安全性。
（2）植筋式結構加固施工技術。所謂的植筋式結構加固技術就是指在建筑中利用鋼筋植入法對結構進行加固。因它對混凝土混合結構的要求較為簡單，且操作較為靈活，因此常被用于建筑結構的連接及錨固中。在植筋式結構加固施工中，可以植入普通的混凝土鋼筋，也可植入螺栓式的錨筋。在施工技術中具體需用哪種鋼筋進行結構加固，是根據建筑物的使用特性以及結構的分布來確定的。
（3）裂痕修補式結構加固施工技術。所謂的裂痕式結構加固技術主要是指在加固中根據建筑結構裂痕的大小及發生裂痕的原因、性狀等對結構進行堵塞式修補加固施工，從而延長建筑結構的使用年限以及提升建筑結構的穩固和安全性。裂痕式結構加固法主要應用于建筑結構出現不同程度的裂痕修補加固中。但是需要注意的是，對于因外界受力不均等問題所產生的建筑結構裂痕，單單只用裂痕式結構加固技術施工是不能達到加固結構穩定性的作用的，必須要在裂痕式結構加固技術施工的同時采用其它加固技術措施進行結構穩固，以保證建筑達到最佳的安全狀態。
（4）碳化混凝土修復式結構加固施工技術。所謂的碳化混凝土修復式結構加固施工技術主要是指通過對混凝土結構內堿性物質的恢復達到建筑結構加固的目的。該技術主要是以增強混凝土結構阻抗能力為主，從而使建筑結構中混凝土因碳化物質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構加固施工技術。所謂的混凝土表面處理式結構加固施工技術主要是指通過采用各類方式對混凝土表面的腐蝕性物質進行清理，以確保結構的堅固性。此類方法目前在我國建筑結構加固中得到了廣泛的應用。混凝土表面處理式結構加固施工技術主要有：各類化學方式、噴砂方式、機械方式、射水方式以及真空吸力方式等，使其對混凝土結構表面的各種酸堿性腐蝕類附著物進行徹底的清除。從而保證建筑結構的使用安全性。
5、結語
其實從建筑科學的角度來講，每一所建筑物都會出現或多或少，或大或小的裂縫問題，因為現在的大多數建筑物都屬于混凝土、現澆混凝土、現澆澆鋼混凝土等結構。基于原裝材料本身固有的物理和化學性質，他們在一定的時間和天氣情況下會發生一些物理和化學的變化。所以，也會導致建筑結構會出現裂縫問題，這些問題體現在現澆鋼筋混凝建筑物上是非常明顯的。
(1)現澆鋼筋混凝土樓板溫度裂縫和結構裂縫
現澆鋼筋混凝土樓板溫度裂縫和結構裂縫是兩種常見的裂縫形態。現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，這種建筑結構也比較容易出現裂縫問題。在建筑結構施工的過程中，由于現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，于是就會出現溫差裂縫，溫差裂縫不僅出現在施工當中，當建筑物構建好以后也會顯現出來。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系，出現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。建筑結構選擇現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，但是由于現澆混凝土在預制的時候絕大多數為孔板，在它改為現澆板后，墻體剛性硬度則相對增大，與之相對應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截面處突變，產生了結構裂縫。
(2)現澆鋼筋混凝土樓板的其它裂縫形態
現澆鋼筋混凝土除了有溫度裂縫和結構裂縫兩種最常見的裂縫形態外，還有其他的裂縫形態，這些裂縫形態也頗讓人感到頭疼。構造裂縫是由氯乙烯在引發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生的。簡而言之就是混凝土在形成構造作用力大小不一的情況下發生了變化導致墻體會出現構造裂縫。與構造裂縫相對應的就是收縮裂縫。風化、熱脹、冷縮、壓實、失水等因素作用下形成的裂縫叫非構造裂縫，即為收縮裂縫，現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造裂縫和非構造裂縫的收縮裂縫，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的填埋處會出現縱橫交錯的裂縫。不僅這樣，在建筑物中還會發現一些不規則的裂縫，這種裂縫類似于蜘蛛網的形狀。
2控制裂縫的分措施
現澆鋼筋混凝土之所以會出現以上的裂縫，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象，也有原材料的問題，當然和施工設計也有著重大的關聯，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)控制現澆鋼筋混凝土的溫度裂縫和結構裂縫
正如前文所說，現澆鋼筋混凝土之所以會出現溫度裂縫和結構裂縫和熱脹冷縮的物理現象有著密切的關聯。但是我們依然可以控制溫度裂縫和結構裂縫，熱脹冷縮和物質的比熱容以及質量和體積還有溫度存在關系。解決現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，調制出比熱容比較小的混凝土。根據科學研究的鋼筋混凝土比熱容配方，接著再根據當地的溫度差制造小比熱容的鋼筋混凝土，就可以縮小溫度裂縫差。在進行建筑構造時，要充分認識到墻體和樓板之間的關聯性，盡量減少結構裂縫帶來的不利影響。在進行建筑時應該選用好的原材料，用電子計算機科學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準范圍內。所以，通過以上的辦法就可以解決大的溫度裂縫的結構裂縫問題。
(2)控制現澆鋼筋混凝土的其它裂縫問題
對于現澆鋼筋混凝土所出現的其它裂縫問題，例如構造裂縫、收縮裂縫、傾斜裂縫、縱橫裂縫和不規則裂縫。只有解決和減少這些裂縫，人們才能感覺到建筑物的安全。要解決構造裂縫和收縮裂縫首先要預留一定的后澆帶，設置隔熱保溫措施。“后澆帶”是在現澆鋼筋混凝土形成物理裂縫時，進行第二次澆灌，達到補充的作用，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該有良好的職業道德，對于施工工藝還要有一個控制措施。在PVC的安裝和短鋼筋網的鋪設過程中要小心翼翼，尋找樓道和墻體以及樓板的最合適處，加強施工技巧的使用，使他們的受力方向保持一個協調性和安全性，這樣就可以很好的解決屋面出現的縱橫裂縫、傾斜裂縫和不規則裂縫問題。
3總結
好的結構方案還可以最大程度上減少建設單位的資本投入，為企業帶來更多的經濟效益，還可以保護建筑施工現場的生態環境，實現經濟利益與環保相結合的良好經營模式。因此，合理地使用建筑結構優化技術能夠更好地實現建筑物的綜合效益。建設單位開發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上，實現建筑物的高質量和長期使用。況且建筑物只有在保證良好質量的基礎上實現其美觀、耐用、新穎等特點，才能夠滿足不同人群的需要，為企業帶來更多的經濟利益。與傳統的建筑結構設計方案相比，建筑結構設計優化模式可以降低建筑成本。其采用的設計優化措施可以有效地實現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，并且協調好房間的布局，使得這些布局能夠有效的結合，共同發揮其使用功能。合理的利用建筑結構優化技術，在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現出其創新性。此外，這種技術還能夠幫助設計人員選擇最為合理的設計方式。
2建筑結構優化技術的經濟意義
使用優化建筑結構的方法，能夠使房屋在整體結構上更加科學、合理。在實際的房屋施工建設中，房屋的層數對房屋的成本造價產生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數的增加而降低，但是在超過一定的層數之后(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構將會受到更多的荷載，房屋的穩定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結構的穩定性，增強建筑物的抗震性能以滿足現行規范的要求，結構形式將會發生大的變化，從而房屋的單位面積造價也會進一步增加。想要在相同的用地面積內，達到理想的房屋設計效果，提高建設單位的經濟效益，就需要合理的控制建筑物的層數，并且確保房屋良好的設計效果。使用建筑結構優化技術不僅能夠實現對房屋結構的優化，還能夠在有限的用地面積內實現最大化的利用效果，促進對建筑用地的合理使用。
3建筑結構設計優化措施
3．1優化結構設計模型
建筑結構的優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計方案起到重要的作用，這些重要的建筑數值均可以作為變量供建筑設計人員進行選擇。例如:工程參數的參考，包括對房屋價格的參考、對于其損失的參考等等。設計人員若能夠將變化幅度較小或考慮因素較少的參數作為設計的參考，建筑結構的設計和編程難度將會大大降低，設計人員也能夠更快的找到最符合設計目標的數據。
(2)是對函數的確定。
設計人員要選擇出最符合配筋率和房屋結構構件尺寸的一組函數，進而在最大程度上降低建設成本。
(3)是對施工條件的衡量。
想要進一步確保建筑結構的穩定性，就需要從房屋的受力限度、變形限度、結構的穩定性、房屋結構構件的尺寸、結構構件裂縫的限度、房屋的結構體系等方面考慮。在實際的建筑結構設計過程中，設計師應該結合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實際設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行的規范規定，以保證建筑結構的設計結果達到最優。
3．2確定合理的計算程序
設計師在對房屋結構進行設計的過程中，需要用到很多設計程序，而建筑結構優化的本質就是進行一個復雜繁瑣的計算過程。設計人員在對各種數據進行分析計算的時候，要注意將附加約束條件轉換成不帶約束的條件，這樣就更容易地得到更為精確的結構計算結果。此外，還要優化許多建筑結構的技術模式，因為這些模式有利有弊，所以設計人員需要根據實際的施工情況來選擇最合適的計算方案。
3．3選擇最優的程序
設計人員在設計好房屋的結構模型，且選擇了最為合適的計算方法后，就可以進入選擇最優設計程序的環節。對最優設計程序的選擇需要具備以下幾個條件:具備完整的功能、程序運轉較高以及程序用途齊全。
3．4對統計結論進行分析
設計人員在進行了各種計算之后，要對統計結果進行認真的分析，并且找出各個設計方案中不同點和相同點，并且結合總體的設計情況和進展選擇最佳的設計方案。設計人員在進行結論分析的時候，要注意不要遺漏一些細節問題。房屋的建設與設計是一項耗時長、成本高的項目，它不僅涉及到建設單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設計人員在把握細節的基礎上，要注意從宏觀上把握住當事人的利益，這樣才能夠有效的節約建設成本，進一步優化建筑結構。在進行建筑結構優化的時候，設計人員不僅要避免追求片面的利益，還應該避免為了追求設計創新而忽略了建筑實際情況。
3．5積極應用信息優化技術
由于建筑結構設計是一些比較復雜的工程，需要的資料也比較多，這為建筑結構優化帶來了一定的難度。這時設計人員就需要利用先進的信息化技術對建筑數據進行整理。例如，合理的利用一些參數定義的軟件，這樣就可以大大減小設計人員的工作量，提高其工作效率和工作質量。
4結語
