时间：2022-12-06 17:31:42
结构设计的安全问题是所有从事结构设计与研究的人们一生都要面对的问题，本文作者结合自己的工程设计实践，简述了当代建筑师的设计思维对结构设计安全所提出来的挑战，并且，通过一个结构设计师对当今建筑设计潮流的感悟与认识，提出了保障结构设计安全所必须坚持的基本原则。文章最后，对参与当代中国结构设计实践的结构设计工作者们提出了一些期望。
关键词建筑表达结构设计安全建筑情感争议结构设计实践
■前言
一段时间以来，由法国巴黎戴高乐机场2E侯机厅通道部分倒塌事故引起的对结构安全问题的讨论成为业界甚至各种传媒的热门话题，由之引起的对国家大剧院以及各奥运在建项目进行结构安全再认识的声音也不时传起。特别是对正在设计施工中的奥运项目，按照政府决策部门的意见，建设单位组织结构有关专家逐个项目地进行了更为严格的结构设计安全评估。
结构设计安全是我们所有从事结构设计与研究工作者必须面对和回答的问题，巴黎戴高乐机场事故是结构在其设计使用寿命初期（投入运营一年），在常规荷载作用（没有恐怖袭击、没有恶劣的区域突发自然灾害）的情况下发生的，就是说，一定是在结构设计或施工的某个环节给结构留下了致命的内部缺陷才造成的，这一缺陷既可能是结构设计理论方面的，也可能是结构设计构造方面的，既可能是结构材料使用方面的，还可能是建造过程中的施工质量控制方面的，等等。无论什么原因，这种结构破坏形态都是结构设计原则所不允许的，引起我们的警觉也是应该的。
另一方面，我们也还是应该理性地、科学地、全面地分析和把握结构设计的安全问题。其实，追溯人类改造自然、改造世界的历史足迹，我们还是有理由对当代结构设计理论和建造技术的发展水平感到自豪的。虽然我们现在感觉是越来越累，越来越难，但是在力学和材料科学发展的有力支撑下，我们所从事的结构设计与建造技术的发展还是基本上满足了那些满脑子求新求奇，求高求广的所谓当代建筑师的表达欲望与需求的。
■世界上没有自由的结构设计师，但假如没有我们，也就没有建筑表达的自由
建筑师设计东西，无非表达两种需求，一种是传统意义上的功能需求，另外一种就是表达建筑情感，或者说是通过建筑表达情感。这种情感表达方面的需求可能是来自公众的，也可能是来自政府或领导意志的，还可能就是直接来自建筑师的美学修为的。建筑师可以利用建筑特有的元素，比如建筑材料的材质、装饰材料的色彩等进行其建筑情感的表达，但是这种表达的效果和能力是有限的，建筑师更重要的手段则是借助结构的能力完成这一表达需求，从这个意义上说，建筑师丰富的想象力既给结构设计提出了课题、带来了挑战，同时也就给结构工程师带来了风险。
国家大剧院超大超深的地下结构体量，椭球抛物面壳体屋顶和围绕壳体的环形水池都是安得鲁实现其剧院功能需求与其情感表达需求的手法和元素。为了在不超越人民大会堂的限定高度内，完成剧场功能对竖向尺度的需求，“深入地下”是其自然的（也许是无奈的）选择；椭球抛物面壳体屋顶罩住其下的三个功能剧场是建筑师进行区域空间整和的一种手段，在这块区域上的建筑物进行这样的整和处理我认为是必要的；建筑师设置环形水池的目的在于其制造区域宁静气氛的需要，这种建筑情感表达上的需求也是必要的。
国家大剧院总平面图
同样的，在建的国家体育场（简称“鸟巢”）以及国家游泳中心（简称“水立方”）等标志性建筑，她们不单单是承载着满足举办奥运会各单项体育功能方面的需求，也还要承载着通过其“别样”的建筑形象来表达全国人民百年奥运梦想成真的情感需求，承载着要为最出色的一届奥运会留下最出色的“建筑遗产”的使命。
自然的，建筑师是无法单独承担这样的使命的，必须依靠结构工程师的支持来实现其“特别”的表达需求。或者说，结构工程师在这个时侯是没有选择的自由的，只有绞尽脑汁为建筑师的这种需求寻找“解决方案”，于是，百年之前的理论物理学命题“泡沫理论”被结构师拿来经过有趣的数学变换，最终成了表达建筑师“看似无序的水分子结构”的最好载体。
国家游泳中心总平面图
■建筑结构形式的争议多半不是“好与不好”的问题，而是“值与不值”的问题
为了满足建筑师们的“浪漫”需求，在传统的结构构成方式无能为力的时候，结构设计师就必须探索新的、非传统的结构构成方式。结构系统的基本形式，可以说已经被我们认识的差不多了，但是，这种说法只是限于基本体系，并不意味着创造新的结构形态可能性的减少，在拥有无限多样的物种的丰富多彩的世界里，限定结构形态的类型显然是不恰当的。
结构工程师的任务就是在既要保证结构安全同时又要满足建筑美学需求的杠杆上寻找一个平衡点。只是，世界上终究没有免费的午餐，当各种或是张扬的、或是陌生的结构形态出现的时候，在结构材料科学还没有长足的发展的时候，在我们还不得不用传统的结构材料去实现这样一个个“浪漫”的需求的时候，对结构安全的关注也就从来没有象现在这样引起一端又一端的“争议”。
从一个结构设计与研究工作者的角度看待这些“争议”，我认为很多时候我们是可以在力学或规范的原则内寻找到这个“平衡点”的，随后的问题是，这会要我们付出多大的“代价”，或者说要我们支付多大的“结构成本”？我认为对这个我们要支付的成本“值与不值”的不同看法是对建筑结构形式“争议”的焦点问题。
其实，作为一个结构工程师，常常是不能判断建筑的形象与情感“效益”与结构实现的“成本”之间到底谁高谁底的，因为前者是很难量化的。我们所能做的就是在保证建筑功能与美学需求的诸种可选择的结构实现方式中找到成本较低的解决方案。
国家游泳中心南北剖面图
国家大剧院南北剖面图
例如，在国家大剧院工程结构的第一轮初步设计时，法国ADP公司确定的结构底板的顶面标高为-26.0米，这个标高受到了中国建筑与结构工程师的质疑，如此深的基槽，且不说开挖与降水的成本会很高，结构寿命期内的抗浮设计成本更是一项很大的投入，为此，我们建议在保证其建筑功能需要的前提下，尽可能提高建筑底面标高，法方在修改后的初步设计中将这一标高提高到了-22.0米。
与上述情形相反，国家游泳中心工程的建筑设计由于采用了ETFE双层充气膜，这种膜材的造价很高，所以，在相对深挖（增加基础开挖与结构抗浮成本）和抬升建筑总高度（增加围护膜材的用量）的比较选择中建筑师完全依赖的就是综合成本最小化的原则。
■结构工程师要给浪漫的建筑师和建筑师的浪漫设定一条底线
作为一名结构工程师，我们还应该清醒地认识到，结构科学和材料科学的发展远没有达到可以令建筑师们的“浪漫思维”无约无束的境地。在实际结构的建造过程中影响结构安全的因素众多，一方面，建筑结构理论归根结底是一门实验科学，理论与实际的偏差不可避免，另一方面，建造技术的发展水平和区域差异以及施工质量控制等等方面的诸多因素，都会给实际建造完成的建筑结构安全性能带来某种程度的不确定性。
所以，建筑师们在通过建筑表达其美学或情感需求的时候，结构工程师们还是要给他们设定一条底线。这条底线不仅依赖于当代人类对自然界的认识水平，而且还依赖于现代结构技术与材料科学的发展水平，依赖于结构分析技术的发展水平。在某种程度上，我们可以允许他们突破某些“规范”条文的底线，但是不能允许他们突破“基本力学准则”的底线。尤其是当我们面对国外建筑师的时候，这一点做起来很难，譬如在和安德鲁的法国ADP团队合作设计国家大剧院的过程中，我们就经历了多次的“争执与说服”的过程。
国家游泳中心的设计过程也给了我们很多启示，在建筑师浪漫的创意和结构的可实现之间还是有较长的一段路要走的，因此，我们投入很多精力进行了这种新型多面体空间钢框架结构的试验研究，最终才可以保证这种结构的安全、可靠。
钢骨架结构效果
ETFE充气枕结构
■不能认为结构设计安全与结构设计的创造性是永远的矛盾
实际上，对结构设计安全性的忧虑往往会束缚住我们结构设计创造性探索的步伐，虽然这种忧虑不是多余的。发生巴黎机场结构倒塌事故后，我们听到的几乎都是对安德鲁主持设计的建筑的一片怀疑之声，结构设计工程师们，尤其是从事重要公共建筑结构设计的工程师们更是增添了更多的谨慎与小心。
我认为，结构设计的任务始终是：按照建筑的功能与美学需求确定安全、合理的结构体系；进而依据建筑结构可靠度设计有关标准所确定的原则对结构作用效应与结构抗力进行符合结构实际工作条件（性能）的分析；最终应做到在规定的结构设计使用年限内，在现行规范规定的各种荷载作用下，所设计的结构是安全可靠、经济合理、技术先进的。
为了实现这样的使命，对结构设计安全的自始至终的关切无疑是必要的，另一方面，结构设计的创造性不但是当今建筑设计发展的必然要求，同时也是结构设计技术自身发展的要求。国家大剧院、国家体育场、国家游泳中心以及新中央电视台等建筑在结构设计方面的创造性探索可以为我们跟踪当今世界先进的结构设计理念提供一些线索，也可以让我们检视一下很多经验的、传统的结构设计思维是否还适应现代结构设计发展的要求。
“水立方”内外效果图
一、体系与内容
面向建筑学专业本科教学的建筑结构课程体系总体构思为:以定量分析为辅助手段，定性综合认识为根本目的，从建立简单杆件力学性能的基本概念入手，结合材料性质，认识结构体系的力学特性以及构筑结构传力途径的基本规则，最终建立对结构固有力学逻辑所赋予的结构空间特性的认识，了解结构与建筑空间创作结合的途径。传统建筑力学教学所强调的量化分析与计算技能在此仅仅是掌握结构力学性能的手段和依据而非目的，是进入结构性能及其空间特性这一庙堂的台阶。课程体系框架如图2。上述体系中的课程相互衔接、循序渐进、各有侧重、相互衔接、要求各异，分三个层次予以实现。第一层次———建筑力学。它是整个教学体系的基础和出发点。该部分课程本着结构的基本性能是传递荷载的思想，遵循结构整体—构件—构件截面—结构整体的教学思路，在不同尺度上认识结构的传力方式与特性。以概念为主、计算为辅，结构为主、材料为辅，力学性能为主、使用功能和形态特性为辅，以杆件为主要对象，将传统教学体系中相互隔离的三大力学知识(理论力学、材料力学和结构力学)完全融合、有机统一。该部分教学体现了量化，概念是为了使结构的力学特性明晰，计算是为了对结构性能的把握具体的目标。定量计算技能的难易程度以注册建筑师的结构计算要求为基准。此外，还注重密切结合典型建筑材料的性能，阐述各类杆的形态与功能特性及其相互转化关系。第二层次———结构选型。正如线的移动和转动可以构成任意形式的面、面的组合可以形成空间形体一样，结构选型以直杆的力学特性为基础，提供了结构体系演变的认知线索，即通过直杆的组合、密排、重叠和弯折等定性认识框架、网架、板、墙以及拱、壳体、索、膜及其他空间结构的力学性能，把握结构演化的规律与线索，认识构筑结构传力路径的基本要求与方法，了解典型结构体系如墙板结构体系、框架结构体系、框剪结构体系、筒体等的力学特性，了解基于极限状态的结构设计思想与结构生命全周期的设计理念，强调从经典的建筑案例中认识典型结构形式，初步认识结构固有形态与建筑空间要求的关系。第三层次———建筑中的结构艺术。在前两个层次的基础上，该课程更深入地挖掘和揭示结构由其固有力学特性与逻辑所决定的形态美。艺术的本质是创造，结构设计的本质也是创造。通过对现代建筑作品中建筑空间形态与其结构形态相互关系的深入探讨，了解从空间形态和传力方式出发构筑合理而优美的结构的途径，认识框架、平板和“方盒子”并非结构存在的主要形式(更不是唯一形式)，体会结构在满足其科学性、合理性和力学效率的基础上具有巨大的创造空间，具有再现建筑空间形态乃至创造新的空间形态的可能。
二、实践与收获
针对上述三个层次的内容和要求特点，教学实践中采取了不同的教学方法和考核方式。建筑力学与结构选型为必修课，为此笔者编写了教材《建筑力学与结构选型》(中国建筑工业出版社，2012年出版)。教材编写及其教学实践不再停留于结构的内力图绘制和强度、刚度的计算校核上，而力求达到力学分析服务于对结构特性的认知，挖掘结构的组合和演变规律，以结构源于工程，服务于工程为宗旨。建筑力学课程着重于结构的基本概念、基本分析方法与杆件结构的基本力学特性，以定性认识为目的，定量计算为手段。强调结构源于工程而服务于工程，遵循感性—理性—高层次的感性认知规律，每一种结构形式的引入都从实际工程入手，并尽量以工程意义明确、形象易懂的方式介绍力学基本概念，避免生硬的数学力学概念和繁琐的演算。自始至终贯穿力的传递这一认知线索，使力这一抽象概念形象化、动态化，使不同结构的传力特性直观明确。如图3所示，从荷载在结构整体(典型如梁柱结构体系)的传递路径入手，建立对力的传递的感性认识，再由定量分析揭示杆件截面内力与应力分布特性(如梁的内力和截面应力分布)，逐步深入地认识结构的传力本质，最终通过力流的概念把握不同结构的力学特性。在这一认知过程中，定量分析可将模糊的感性认识导向理性，是不可或缺的台阶和拐杖。但若缺乏对量化分析结果的总结、对比和反馈，又将使分析陷入盲目并流于数字游戏。图4比较了桁架、索和拱的传力机制，形象地展示了桁架、拱和索的各自特点，使学生克服了对结构与力学的恐惧心理，使力变得可以触摸，力的传递变得有迹可循，使后续课程中结构的演化有规律可依。
此外，还将材料特性、结构几何特性、支撑方式与结点联结方式等也融入结构传力机制中，综合全面认识结构的传力特性。在建筑力学课程把握杆件结构力学性能与形态功能特性的基础上，结构选型课程从结构体系的几何特点、构成方式、力学特性及其空间特性等多方面定性认识结构的综合性能，将建筑力学部分通过量化分析得到的简单构件的力学概念在典型规则的结构体系中得到定性应用与拓展，使学生了解构筑结构体系的合理传力路径的规则与方法。该部分采用课堂讲授与讨论相结合的方式，遵循从结构体系的整体传力基本要求、规则结构的水平和竖向分体系的几何特点、构成方式、传力特性乃至基本构件的力学性能在分体系中的应用这一由整体而局部的认知途径，使学生对结构体系的力学及空间形态特性的认识有迹可循，并得以了解典型结构体系的组成规则、特点和传力特性。本阶段教学强调结构的演变性，即以直杆的力学特性为出发点，定性阐述各类基本结构(墙、板、拱、索以及曲面和空间网架结构等)与直杆的关联，从而建立定性把握复杂结构力学特性的认知途径。如图5所示，从柱的密排认识墙体的性质、梁的重叠认识板的性质、墙体—柱—筒体的相互转化认识高层建筑结构的竖向和水平传力机制，并初步认识曲面和空间网格结构等的演变规律和特性。从高层建筑结构、大跨空间结构以及现代科学技术与新材料的应用等角度分别选取现当代经典建筑案例，探讨结构体系的构筑与应用、结构空间形态与建筑空间形态之间的关系。结构选型综合学生课堂讨论参与情况、PPT讲述与综合作业情况进行考核，综合作业包括课程开始时浅述结构形式的演变与建筑材料应用的结合、课程结束后任选具体建筑案例分析其结构形式、材料运用与建筑功能的结合，课程进行中分组针对建筑案例进行PPT演讲。学生所表现出的活跃思路、生动多样的PPT讲述手法、对结构的浓厚兴趣以及被激发出的结构直觉令人惊喜(图6)。
建筑中的结构艺术作为该教学体系的最后环节，为任选课，共32学时，采用针对主题的分组课后准备、课堂研讨的方式，引导学生思考和探究建筑结构曾经发生了什么、正在发生什么、将来会怎样，建筑结构所固有的空间形态美之所在。考核成绩以课堂参与、讲述情况以及书面讨论作业等进行综合评价。该课程教学包括两个阶段:第一阶段主要针对结构的传力特性和构件的空间形态，讨论主题包括优美的结构、杆件的变形、组合与运动、结构体系的均衡与延性、平衡或反平衡等，学生分组选取案例展开分析与讨论，在结构的合理性、整体均衡性以及平衡稳定性的认识基础之上，总结表现结构固有逻辑所决定的形态美的方法，并认识某些当代建筑结构在形式上虽然反常规、反稳定与反平衡，而在构筑传力路径时仍严格遵循结构固有逻辑的特性。第二阶段的主题相对宏观、综合，侧重于结构与人类社会文明发展的关系，艺术、文化、经济与科学技术等对结构发展的影响，并针对目前颇受热议和关注的仿生、绿色、可持续等观点和建筑案例探究建筑结构仿生的意义和目的，引导学生挖掘结构整体与局部、规则与不规则的关系。该课程同时探索了一种全新的探讨式开放式的过程教学方法，教师不再以讲台的占有者和宣讲者的姿态出现，而是扮演了引导者、参与者、旁观者和听众的角色，学生对于各种主题的积极参与、活跃开放的思维达成了教学的互相激发，教与学的双方真正实现了自我发现与互相发现。以上构建的新的建筑结构教学体系以结构固有的特性及其本质为出发点、以量化分析为手段、以对结构体系的力学性能、结构演化的规律性与创造的可能性的认识为目的，避免了流于对现代建筑结构形式感的肤浅的讨好。已历5届的教学实践表明，新的建筑结构课程体系保障了内容的连贯性和整体性，弥补了传统建筑力学中三大力学划分造成的内容和教学安排的隔离、间断与冗长。所编教材，力求使力学理论与结构认知密切衔接。学生克服了对结构力学知识及分析技巧的畏惧和抵触，认识到力之于结构的形象特性———力流，把握了基本构件和典型杆件体系的力学性能。对结构传力特性的认识不再停留于结构的表面形式，而深入其力学本质。通过上述课程的学习，学生认识到建筑形式的自由源于内在结构骨架和材料的突破，而后者以技术和理论的发展为支撑，对结构形态及其功能的认识促进了学生在后续专业课程中建筑造型设计上的创新(图8)。正如学生的体会:“每一种结构都有着自己独特的品质，它同时会深深影响着建筑的外部形态和内部空间，甚至会给予你一些意想不到的收获，这或许也是结构最吸引人的地方。”(建筑学本科生———于思)。“建筑师提升自己的结构素养，寻求和结构师的更紧密合作，看来是未来更震撼人心的建构美学作品的必然前提。”
三、体会与冀望
当代建筑结构的突破和创新令人赞叹，而我们在传统教学中困守固有规则的结构形式和教学模式又让人不免遗憾。面向建筑学专业的建筑结构课程体系的改革、探索与实践，对多年从事教学与科研的结构工程专业的教师而言，是一次梳理过程，是对一味追求计算精度的偏颇的调整，是从精确计算向“不算之算”的教学突围，是对结构分析和设计的本质含义的反思，也是对力学定义、符号与公式的工程意义的挖掘。通过建筑结构系列课程的改革探索和教学实践，已使建筑学专业的学生意识到，繁琐的计算不是结构设计的代名词，“方盒子”不是牢不可破的结构形态。结构究其根本不应成为建筑的束缚，良好的结构素养可以让建筑师体会到更深层次的空间逻辑，并予其更大的创作自由。希望这一探索也能推动结构工程教学的发展，激发结构工程专业学生的创新潜力。从教育起步，实现建筑师与工程师两手的紧密交握，希望未来震撼人心的建构美学作品出自我们自己的设计师之手。
作者：陈朝晖龙灏廖旻懋文国治王达诠单位：重庆大学土木工程学院建筑城规学院
1玻璃钢在建筑结构中的应用
1．1玻璃钢门窗玻璃钢门窗轻质高强，其拉伸强度为350MPa以上，弯曲强度为260MPa以上，为铝合金的2倍、塑钢的4倍左右，从而弥补了塑钢门窗因强度低容易变形的弱点。玻璃钢型材的弯曲弹性模量较高、刚性好，故玻璃钢门窗适宜较大尺寸的窗或较高风压场合的门窗，且尺寸稳定、隔音性能好。玻璃钢型材的热变形温度为200℃，其线膨胀系数较低，与建筑物和玻璃相当，在冷热温差较大的环境下，不易与建筑物及玻璃之间产生缝隙，门窗的气密性能好，大大提高了门窗的密封性能。与目前市场上使用的铝合金门窗和塑钢门窗相比，优质的玻璃钢/复合材料门窗的节能效果非常好，据有关部门检测，玻璃钢门窗的保温性能优于国家标准中规定的保温性能一级指标。在建筑节能设计标准中，要求门窗材料选用低导热系数的材料，玻璃钢门窗不但密封性能良好，而且有较好的遮阳功能和良好的保温性能。玻璃钢型材对热辐射和太阳辐射具有隔断性，故玻璃钢窗体具有很好的隔热性能。玻璃钢型材耐严寒和耐高温性能好，使得玻璃钢门窗可以广泛应用于严寒和高温地区。由于玻璃钢型材内部树脂和纤维的结构特点，使得其具有微观弹性，有利于吸收声波，从而使玻璃钢窗体具有良好的隔音性能。在建筑物中，门窗、墙体、屋面、地面为建筑能耗的四大部位，其中门窗排列首位，房屋建筑的能源损失中有50%是通过门窗流失的，尤其是公共建筑的窗墙比高达70%，更加大了能源的损失。因此，门窗节能在整个节能建筑中起到至关重要的作用，减少门窗的能源损失是当前建筑节能的主要途径之一，在建筑结构中大力开发使用玻璃钢/复合材料门窗具有十分重要的意义。
1．2玻璃钢模板使用玻璃钢/复合材料制作的模板能够一次性达到通高，而且不易与混凝土相互粘结，所浇筑出的混凝土成品没有横向接缝(只是在竖向上会有一道接缝)，特别是圆柱体，浇筑出来圆度比较准确，且表面光滑平整，无气泡和皱纹，无外露纤维和毛刺现象，其密封性、表面平整度是木模和钢模所无法比拟的，而且色泽一致，垂直角度的误差也较小。采用玻璃钢制作圆柱模板只需要在接口处用角钢加螺栓予以固定，之后用钢丝缆风绳的一端拉住柱筋上端，而另一端只需固定在浇筑之后的混凝土楼板上即可，不需另外设置柱箍或是搭设支撑架。玻璃钢模板与木模、钢模相比易加工成型，可以一次性封模，不用接长，而且玻璃钢模板由于质量轻，拆装非常方便，具有便于清洁和维护等特点。因此，使用玻璃钢模板能够明显地减轻劳动强度，提高建筑施工效率，有利于降低工程造价。另外，玻璃钢模板有较强的耐磨性，所以重复利用次数也较多。
1．3玻璃钢筋混凝土是应用最广的建筑材料，通常采用钢筋来增加其强度，但钢筋存在着腐蚀问题，而建筑腐蚀是全球建筑业所面临的一个十分棘手的问题。当钢筋混凝土在具有侵蚀性的环境中工作时，钢筋在各种腐蚀性气体、添加剂和盐的作用下生锈而使钢筋本身体积膨胀，从而导致混凝土开裂，会降低混凝土的使用寿命。玻璃钢筋通常是以乙烯基树脂、聚酯树脂、酚醛树脂或环氧树脂作为基体材料，以无碱玻璃纤维作为增强材料，采用拉挤工艺成型，具有耐腐蚀性强、电磁绝缘性能优良和力学性能优良的特性。在建筑结构中使用玻璃钢筋增强材料可以提高水泥基体的抗弯、抗拉和抗冲击强度，由于玻璃钢筋的耐腐蚀性强，特别适用于需使用盐防冻的混凝土结构、近海地区的混凝土结构和地下工程。玻璃钢筋具有优良的电磁波透过性，对于某些特殊建筑设施，例如医院中的核磁共振成像室，或采用射频技术来识别预付费客户的公路收费站通道来讲，采用玻璃钢筋是最好的选择。目前，玻璃钢筋已在很多工程项目中得以应用，并有效地替代了钢筋。由于玻璃钢/复合材料筋的力学性能优良和良好的耐腐蚀能力，故具有广阔的开发应用前景。
1．4玻璃钢加固混凝土梁玻璃钢/复合材料作为一种结构加固材料，有与混凝同工作的基础，能适应各种不同的工作环境。玻璃钢的线膨胀系数与普通混凝土相近，这样就不会因温度变化而引起二者之间的粘结破坏，在对混凝土表面进行适当处理后再粘糊玻璃钢，可以保证两者之间有良好的粘结力。玻璃钢片材、板材作为加固材料具有强度高、施工方便且周期短、抗渗性好和耐腐蚀等优点。用玻璃丝布包覆加固混凝土梁，采用环氧树脂作为粘结剂，玻璃丝布与混凝土结合面之间不会发生滑移破坏，粘结面会有效地传递应力。用玻璃钢加固的梁在其初始受力阶段，玻璃丝布的包裹层数对梁的刚度及变形的影响均很小。在受拉钢筋屈服以后，外包的玻璃钢对梁的刚度的作用效果很明显，从而使梁的变形减小。由此可以看出，运用玻璃钢加固混凝土梁可明显提高混凝土梁的受力特性，延长梁的使用寿命，因而具有广泛的应用前景。近几年来，国内外的一些学者相继开展了一种新型的纤维增强复合材料加固方法———内嵌(简称NSM)加固方法的试验研究、理论分析和工程应用。与外贴玻璃钢片材相比，嵌入式加固法除了具有高强、高效、耐腐蚀等优点外，还有表面处理工作量降低等优点。因为外贴加固的表面打磨工序往往耗时较长，而嵌入式加固只需使用专用工具在混凝土表面剔槽，不需进行大面积处理，可以节省工期;玻璃钢因内置而得到较好的保护，其抗冲击性、耐久性、防火性能等得以提高，如用于桥面板负弯矩区加固具有明显的优势;玻璃钢筋或板条可以较方便地锚固于相邻的构件上。随着研究的不断深入，玻璃钢/复合材料作为一种轻质高强、高性能结构材料，在工程加固领域的应用将会越来越广泛，发展趋势良好。
1．5玻璃钢在建筑结构中的其他应用在采暖通风工程中，玻璃钢是一种很好的节能环保材料，从20世纪80年代开始已大量用于制造冷却塔、通风橱、送风管、排气管、栅板及防腐风机罩等。目前，国内研发的玻璃钢/复合材料保温管可用于输送热水及供暖，用以替代传统的金属保温管。玻璃钢可制成波纹板、带肋板、空心板或夹芯板，组成各种形状的拱、壳以及穹顶等空间结构用于工业厂房等结构中，具有易成形、施工方便、质量轻、保温性能好、色泽鲜亮和耐候性好等优点，采用轻质高强的玻璃钢组装件作为建筑材料，将大大减轻工人的劳动强度，减少劳动工时，缩短施工周期，对资源保护和能源消耗也有积极的作用。在美国复合材料制造商协会(ACMA)举办的2010年复合材料大会上，一座两层的房屋获得了大会的“展会最佳奖”，该房屋由预制的以防火玻璃钢为蒙皮的夹层结构板组成;加利福尼亚的复合Kreysler公司获奖的加利福尼亚海湾之屋是一个单体式结构，由9块定制的防火玻璃钢夹层板组成;另一个创新的Kreysler项目是在一个办公楼上采用了仿造石材的玻璃钢建筑外饰。玻璃钢文化墙因其高雅亮丽的外形和独特的艺术风格也备受推崇。另外，玻璃钢/复合材料在冷库、岗亭、仿古建筑、微波塔楼、屏蔽房、野营活动房等领域也得到了广泛应用，并已发挥了重要的作用。
2玻璃钢在建筑结构中的应用前景
目前，我国人均资源占有量为世界平均值的40%，但能源消费总量已达到世界第2位，其中建筑用能源成为我国能源消费的大户，能耗约占所有产业能耗的30%。玻璃钢凭借其优异的性能，在建筑节能方面的应用日益受到人们的青睐。在建筑领域研发和使用玻璃钢/复合材料，对于节约能源、改善设计、减轻建筑物自重、提高建筑物的使用功能和提高经济效益具有十分重要的意义。从国内外的应用情况来看，玻璃钢是国际市场上产量最大、用途最广的产品。在美国、日本、德国等工业发达国家，玻璃钢已经进入大规模使用阶段。我国通过自行研究开发和吸收国外先进技术，近几年来玻璃钢国产技术装备水平有了较大幅度的提高。随着国家相关产业振兴规划的实施和基础设施投资力度的加大，对玻璃钢的需求也将持续增长。从目前国内外玻璃钢/复合材料的发展情况看，当前正朝着高性能、多功能、低成本和高的环境相容性方向发展。随着玻璃钢工艺的发展和不断拓展产品种类，玻璃钢在建筑工程中的应用将会越来越广。建筑业是国民经济的支柱产业之一，在国民经济中占有很重要的地位。建筑业的发展方向是节约能源、保护环境、提高经济效益和社会效益，玻璃钢作为新型的高性能复合材料，必将成为未来新建节能建筑选材和既有建筑节能改造的首选材料，成为传统结构材料的重要补充，并逐步替代传统的非节能建材。随着我国建筑节能标准的不断提高，玻璃钢/复合材料作为第4代新型复合材料在建筑结构中的应用前景将会更加广阔。
作者：郭芳芳耿运贵单位：河南理工大学土木工程学院
（一）建筑结构课堂教学观念落后
以前中职教学中工程结构类的学生一毕业出来就可以到很好的单位工作，而如今因为社会竞争力不断增大，高学历学生也普遍增加，加之自身的教学水平跟不上时展，导致中职学校的工程建筑类的学生面临就业难的问题。许多中职教师仍采用传统的理论性教学，教学观念过于落后。忽视实际操作能力的教育，以致工程建筑类中职生毕业后无法将理论与实际相结合，适应能力低。例如，中职建筑类教师上建筑结构课时的课本依旧使用旧教材，传授旧教材的理论，但旧教材许多理论已脱离实际，导致中职生掌握的理论知识与现实脱节，因而无法运用到实际工作中。
（二）建筑结构课程不完善
建筑结构课程资源不完善，严重限制建筑结构课堂的开展。例如，刚接触建筑结构课程的中职生对建筑材料、房屋构造、建筑施工组织、建筑工程预结算等基本知识与专业术语几乎没有什么认识，因中职工程建筑类的课程资源不完善，给中职生学习建筑结构课程添加相当大的难度，不利于中职生对建筑结构课程的掌握。
（三）教学方式不合理
在建筑结构课堂教学中，大多数中职教师仍采用传统的教学模式，以教师为主体，学生为受体，学生被动式听教师讲课，这样的灌溉式教学模式[2]严重制约了中职生独立与思考能力的发展；有的教师上课仅采用传统的板书教学或不合理运用多媒体教学[3]方式，只注重教的速度，忽视教与学的质量。单一的、不合理的教学方式严重打击了中职生学习建筑结构的积极性，阻碍中职生思维能力与创新精神的发挥。
二、改进教学方法
（一）教学理念的转变
为了更好地改进建筑结构课程教学，中职教师应该加快转变传统教学理念，在强调传授专业理论的同时也要注重学生综合素质和专业技能的培养，建立新的教学思想，积极促进教学教育创新改革。应充分利用一切可以利用的资源与手段，激发学生学习建筑结构知识的兴趣，鼓励学生主动学习与思考，开发学生的创造力与想象力。
（二）优化、重组教学内容
在《建筑结构》课程教学内容[4]的改革指导下，中职教师应结合实际情况将被时代抛弃的内容摒弃，以教学计划、“以就业为导向”原则，重新优化、重组课程教学内容。创新性将建筑结构基本结构理论和概念与实际工作中工程结构设计、施工融合为一体，丰富课堂教学内容，提高课堂有效性。例如，《多层及高层钢筋混凝土房屋》课时时，教师可以在介绍常用结构体系的时候将下一章节《钢筋混凝土结构单层厂房》的知识点带过，减少不必要章节的课时，因此达到课时高效性的效果；又如，中职教师可以根据学生以后就业实际情况删减一些教学内容。如大多数中职生毕业后无法参加建筑结构设计的工作，因此，中职教师在上专业课程时可以略过柱的承载力的计算。
（三）课堂教学模式的改进
中职教师应改进建筑结构课堂教学模式，促进教学模式由传统模式向新型模式转变，新型教学模式是以学生为主体地位，教师发挥指导性作用，运用多样化教学模式展开学生自主学习、思考、探索和解决问题，教师与学生、学生与学生之间合作讨论的多样化教学活动。通过多样化教学模式的运用，可以提高学生学习建筑结构的兴趣，调动学生参与自主、合作学习的积极性，进而提高建筑结构课堂教学质量与教师的教学水平。
1.多媒体教学模式
在建筑结构课程教学过程中，教师结合教学目标学生的实际特点，进行合理科学的教学设计，合理选择和运用现代教学媒体，并与传统教学手段有机组合，让学生共同参与教学全过程，以多种媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。例如，教师在上《结构施工图》一课时，可以运用多媒体资源辅助教学，将要学到的钢筋混凝土房屋结构施工图（砌体房屋结构施工图、钢屋盖施工图）通过多媒体生动具体地展现在学生面前，加深学生对施工图的认识，将看图技巧传授给学生，同时举一些现实建筑施工图的实例，强化学生对结构施工图的掌握。
2.小组合作教学模式
小组合作教学模式一般通过采用异质分组的方式，即将不同学习能力、学习态度、学习兴趣、性别、个性的学生分配在同一组内，组成一个学习小组。好的合作学习小组应力求均衡，无明显差异，便于公平竞争。中职建筑教师可以通过将学生分成若干个学习小组，方便以后展开课堂讨论活动。例如，在《预应力混凝土结构的材料》一课时时，中职建筑教师可以让学生分组讨论生活中大家所见过的预应力混凝土结构材料，并将其罗列出来，由此可以展开小组比赛，让学生展开激烈的讨论，最后以每个小组最后罗列出来的材料数量作为评分标准。由此可以让学生对建筑结构课程产生兴趣与探究精神，开拓学生对建筑结构的视野。
3.创设情境教学模式
中职建筑结构教师可以通过创设一定的课堂情境，激发学生的兴趣与调动学生积极参与性。例如，在《墙体承重体系及房屋的静力计算方案》课时，中职建筑教师可以模拟一个买家与买家的场景，让学生亲临现实角色，根据顾客（教师）的要求，设计一份墙体承重体系及房屋的静力计算方案。由此可以提高学生建筑结构的思维能力与动手能力。
三、小结
论文摘要：大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。而大跨度结构的表现形式是多种多样的，具体如下文所示：
一、拱券结构及穹隆结构
从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-----包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆------的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。
拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
二、椼架结构与网架结构
椼架也是一种大跨度结构。在古代，虽然也有用木材做成各种形式的构架作为屋顶结构的，但是符合力学原理的新型椼架的出现却是现代的事。椼架结构虽然可以跨越较大的空间，但是由于它自身具有一定的高度，而且上弦一般又呈两坡后曲线的形式，所以只适合担当作屋顶结构。
网架结构也是一种新型大跨度空间结构。它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度地减轻结构自重和节省材料等优点。网架结构可以用木材、钢筋混凝土或钢材来做，并且具有多种多样的形式，使用灵活方便，可适应于多种形式的建筑平面的要求。近来国内外许多大跨度公共建筑或工业建筑均普遍地采用这种新型的大跨度空间结构来覆盖巨大的空间。
网架结构可分为单层平面网架、单层曲面网架、单层平板网架和双层穹隆网架等多种形式。但层平面网架多由两组互相正交的正方形网格组成，可以正方，也可以斜放。这种网架比较适合于正方形或接近于正方形的巨型平面建筑。如果把单层平面网架改变为曲面-------拱或穹隆网架，或可以进一步提高结构的刚度并减小构件所承受的弯曲力。从而增大结构的跨度。
网架结构象框架结构一样，承重系统与非承重系统有明确的分工，即支承建筑空间的骨架是承重系统，而分割室内外空间的围护结构和轻质隔断，是不承受荷载的。在网架结构体系下，室内空间常依照功能要求进行分隔，可以使封闭的，也可以是半封闭或开敞的。
当今，空间平板网架结构在我国已有较大发展，而由于网架结构多采用金属管材制造，能承受较大的纵向弯曲力，与一般钢结构相比，可节约大量钢材和降低施工费用（根据有关资料统计，节约钢材约35%，降低施工费用约25%，甚至在某些情况下，耗钢量接近于普通钢筋混凝土梁中的钢筋数量）。因此，空间网架的结构形式，用于大跨度建筑具有很大的经济意义。另外，由于空间平板网架具有很大的刚度，所以结构高度不大，这对于大跨度空间造型的创作，具有无比的优越性。
三、壳体结构
一般而言，用轻质高强材料做成的结构，若按强度计算，其剖面尺寸可以大大地减小，但是这种结构在荷载的作用下，却容易因变形而失去稳定并最后导致破坏。而壳体结构正是由于合理的外形，不仅内部应力分配既合理又均匀，同时又可以保持极好的稳定性，所以壳体结构尽管厚度极小却可以覆盖很大的空间。
壳体结构的刚度，取决于它的合理形状，而不像其他结构形式需要加大结构断面，所以材料消耗量低；其静载也不像其他结构形式那样随跨度增大而加大，所以其厚度可以做得很薄；该结构的承重和无盖合而为一，使其更加经济有效，且在建筑空间利用上越加充分。
壳体结构按其受力情况不同可以分为折板、单曲面壳和双曲面壳等多种类型。在实际应用中，壳体结构的形式更是丰富多彩的。例如悉尼歌剧院，其外观为三组巨大的壳片，耸立在一南北长186米、东西最宽处为97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。而壳体结构既可以单独使用又可以组合起来使用；既可以用来覆盖大面积空间，又可以用来覆盖中等面积的空间；既适合方形、矩形平面要求，又可以适应圆形平面、三角形平面，及至其他特殊形状平面的要求。
因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用于大跨度的各类建筑。
四、悬索结构
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，特别是在风力的作用下，容易产生振动和失稳。
为了提高结构的稳定性和抗风能力，还可以采用双层悬索或双向悬索。双层悬索结构平面呈圆形，索分上下两层，下层索承受屋顶全部荷载，为承重索；上层索起稳定作用，为稳定索，上下两层索均张拉于内外两个圆环上而形成整体。这种形式的悬索结构承重索与稳定索具有相反的弯曲方向，这两种索交织成索网，经过预张拉后形成整体，具有良好的稳定性和抗风能力。
悬索结构除跨度大、自重轻、用料省外还具有平面形式多样（除可覆盖一般矩形平面外还可以覆盖圆形、椭圆、正方形、菱形乃至其他不规则平面的空间），使用的灵活性大、范围广；由多变的曲面所形成的内部空间既宽大宏伟又富有运动感；主剖面呈下凹的曲面形式，曲率平缓，如处理得当既能顺应功能要求又可以大大节省空间和空调费用；形式变化多样，可以为建筑形体和立面处理提供新的可能性。
在大跨度结构建筑选型时，悬索结构由于没有繁琐支撑体系的屋盖结构选型，所以该种结构是较为理想的形式。在荷载作用下，悬索结构体系能承受巨大的拉力，因此要求设置能承受较大压力的构件与之相平衡。
五、膜结构
膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。膜结构既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻，仅为一般屋盖重量的1/10---1/30。
膜结构按其支承方式的不同，一般包括(1)空气膜结构----跨度大时可用气承式，就是在建筑物内部空间注以空气，屋面的拱度一般都较低，以减小欺压，大跨度时往往在建筑物的对角线方向布置交叉的钢索，对膜面起加劲作用。而气胀式空气膜结构则是将膜材做成周围密封的圆形双层，充气后形成飞碟状；或将膜材作成半圆形圆筒，充气后如同半个轮胎，以此为单元组合成各种屋盖。该膜结构主要用在跨度较小的临时性建筑上。(2)悬挂膜结构-----一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖。（3）骨架支撑膜结构------这是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，骨架可按建筑要求选用拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。（4）复合膜结构----这是膜结构中新的结构体系，由钢索、膜材及少量受压的杆件组成，由于主要用于圆形平面，称“索穹顶”。这个体系包括连续的拉索和单独的压杆，在荷载作用下，力从中心受拉环或椼架通过放射状的径向脊索、谷索、环向拉索、斜拉索传向周围的受压环梁。扇形的膜面从中心环向外环方向展开。通过对钢索施加拉力而绷紧，固定在压杆与接合处的节点上。该结构适用于大跨度的圆形或椭圆形建筑。
以上是现代大跨度建筑的常用结构形式，概括地说，无论是从建筑历史抑或是从今后发展来看，在建筑设计创作中，结构因素的影响是举足轻重的，古今中外优秀的建筑作品，总是与良好的结构形式相辅相成浑然一体的。因此建筑结构是每个建筑者必须掌握的。
参考书目：
《公共建筑设计原理》张文忠主编中国建筑工业出版社
《中国建筑史》潘古西主编中国建筑工业出版社
《外国建筑史》陈志华著中国建筑工业出版社
1．1传统建筑形态的转变
不同时期的建筑、不同地域的建筑都显现着自身特有的文化特征，这是由于不同环境下的人们对解决问题的方式有一定不同性导致的。从结构主义的角度来看，建筑人类学对历史的间断性进行强调，认为不同的时期和不同的地域的人都是所处社会的构成元素。建筑人类学提倡改革创新传统的建筑设计文化，并应用于现代建筑设计，使之为现代建筑设计服务。
1．2现实主义建筑到未来有机建筑形态
高功能的建筑要求和复杂、现实建筑规范是现代建筑设计师创作过程中需要解决的两大难点，多数结构主义者认为，将来的的建筑将会如有机生物一般，在某些法则中，像结晶生成一样能够自由组合和繁殖。现代建筑设计师在实际的建筑设计创作中，要不受现实束缚，不能过于刻板，要进行超越时代的、表现主义色彩浓烈的城市规划和建筑方案创作。
2建筑形态学结合结构主义对建筑设计的影响
2．1自然形式有机结构
目前，具有仿生特点的自然形式有机结构层出不穷。许多建筑设计师在设计中加入了自然元素的使用，这里的自然并不是指使建筑物与其周围自然环境和谐存在，而是从仿生学的角度，进行自然生物形态类建筑设计，这种新型建筑的形态类似于自然界某种生物形态，在这些建筑中，我们可以深切体会到自然的气息和建筑设计的神奇力量。最初，高迪的自然塑性作品给予了现代建筑仿生特点的启发。现代建筑中，具有仿生特点代表作就是国家体育场“鸟巢”和国家游泳中心“水立方”，其建筑形态是鸟类巢穴的形式，融入了现代化先进的钢结构设计［3］。与“鸟巢”相比，水立方体现了女性柔美，其建筑形态模仿水的纹理，由一个个冰晶状水分子和很所小泡泡构成。在现在建筑设计中，具有仿生特点的自然形态建筑是时代的产物，倍受青睐，这一点，我们的建筑师们已经有了强烈的意识。这些建筑从建筑形态上拉近了人类生活与大自然的事务，此外，这些建筑的概念结构表现出人与自然的融合，使生活更加美好。
2．2“高技”派建筑
随着科技的发展，新技术与新结构的不断涌现，许多建筑师开始通过作品向人们进行技术性审美价值的信息传达，这一类作品被称作“高技”派建筑，如今，“高技”派建筑应运而生，不断涌现。高技派建筑师中最具有代表性的人物之一就是诺曼·福斯特，他设计的建筑结构中，主要使用了玻璃和金属材料，一般都是采用较高的施工技术对外观形态进行金属化表现，存在一定的科幻色彩。伦敦新地铁加纳利·沃夫地铁站就是这类建筑的典型代表之一。我国的国家游泳中心“水立方”就很好了体现了材料学、材料化工和计算机技术等技术相结合的特性及优势，外表采用膜结构－－－ET-FE材料，不仅仅展现了结构力量美，还体现了设计
2．3地域性建筑设计
随着时代的进步，全球化发展的趋势也在不断扩散。在建筑设计当面，仅仅只是体现地域特色的建筑物正在逐渐减少，而在世界范围逐渐普遍起来的西式、欧式建筑，使建筑隐藏着特色单一的危机，要解决这一问题，最有效的措施就是在建筑设计中展现地域特色。我国现代建筑中地域性建筑设计卓见成效，具有代表性的建筑就是河南博物馆，其建筑形态呈金字塔形，共有9座，根据中国传统中中心对称布置的建筑文化，包含着九鼎中原的蕴意，酣畅淋漓的展现出中原文化的特点。
3结束语
关键词:土木工程；结构设计；安全性
1土木工程结构设计概述
土木工程的结构设计在设计过程上大致可以划分为三个阶段，即结构方案阶段、结构测算阶段、施工图设计阶段。在结构方案阶段中，主要是根据要施工的地区的地质勘测报告设计相应的工程公安，包括抗震防裂程度、工程高度、工程结构形式等等。当工程设计方案相对确认下来狗，就根据方案的具体要求进行下一步的布置和测算工作。在结构测算过程中，主要是对工程负载的情况进行计算。包括外部负载和内部负载的计算。负载的计算主要根据负载的要求确定相应工程配件的使用，根据组合值系数和标准值系数的测定来确定施工参数，构造施工措施要求。对于内力的测算，来完成构件截面参数的确定。内力的测算要根据构件截面、负载值确定。这包括弯矩、剪力、扭矩等等。最后，根据构建的计算、要根据之前确定的内力计算的要求，保证测算构件是否达到了相关要求。这时也可针对需求对构件截面参数加以调整。在施工图设计阶段，就是根据前两步的结构方案设计阶段、结构测算阶段，进行施工图的设计。在此过程中要将设计者的要求和设计意图通过图纸表达出来，施工图是施工的依据，施工图中要包括建设项目各部分工程的详图以及零件使用、、结构部件明细表、验收标准方法等。民用的工程施工图应具备设计图纸、包括图纸目录必要的设备、材料表、工程预算书。施工图设计文件，应满足设备材料采购，非标准设备制作和施工的需要。
2土木工程结构设计中存在的问题
土木工程结构设计中存在的问题主要集中在两个方面、一方面是专业角度的问题、另一方面是安全角度的问题，下面将分别从这两个方面进行阐述。从专业角度来说在土木工程设计中，箱、筏基础底板挑板的设计过程、梁、板的跨度计算、摩擦角区域的处理、抗震缝距离的设计、基础板厚度的确定都需要进行测算考量。对于箱、筏基础底板挑板的设计，首先要假设出挑板可以将边跨底板钢筋进行调整，出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。从土木工程建设角度来说，如果取消挑板，能够方便柔性防水的处理，在建设多层建筑时，结构设计中可兼顾到下层建筑。梁、板的跨度计算中，梁、板的跨度计算计算跨度，又叫计算长度，应当根据计算时要求、构件的组成形式、支承端约束刚度、支承反力等因素综合考虑，摩擦角区域的处理，内摩擦角，是土的抗剪强度指标，是工程设计的重要参数。基层开挖时，会应用到摩擦角区域处理的问题，如果魔草叫区域中边基地的土会受到影响较小，不会反弹。但中心部位，基土反弹情况较为明显，回弹部分需要人工进行清除。抗震缝距离的设计中，主要通过增加抗震缝的距离来对地震时产生的结构碰撞的风险降低。基础板厚度的确定要根据房间设计的不同大小来选定相应的基础板厚度。如果基础板的厚度都按照大房间的标准进行设计、势必会造成浪费。如果都按照小房间的标准进行设计则会造成安全问题。所以实际的应用中，通常是在大房间中垫聚苯，小房间设定基础板的厚度。从安全角度来说，目前土木工程设计中存在的问题有:(1)工程设计规范的安全水平比较低，与国际同类作业相比，由于没有设定规范的视屏问题，会造成工程施工的进行难度的加大，最终导致了施工质量较低;(2)工程设计规范的整体牢固性差;(3)土建结构工程的耐久安全性差、正确使用与维护意识相对较差。
3加强土木工程建设的建议和对策
从具体而言可以从两方面进行考虑:从设计的安全性上，应从管理首要保证设计的安全性，尽量选择资质等级较高、管理先进、实力雄厚的设计单位进行设计、这样就可以掌握先进的设计方法和设计理念，设计设备也会较好、设计人员的素质和专业能力强、设计经验丰富，设计出的建筑安全性较高。再设计时也要加强理论学习，使设计人员和施工人员对于设计理论和设计标准能够很好的掌握。对于设计过程中，涉及到工程造价、工程量的统计、计算、所以在此类工程量计算过程中，要严谨、认真，对于每一笔数据都要认真核对。设计图纸要详细，以便施工者能够根据设计图纸准确掌握设计意图，从而进行施工，这样能够降低因图纸问题造成的施工不明确的现象，避免了事故的产生。在施工过程中，要注意过程监管，设计单位与施工单位要保持联系，对于设计图纸中不明确的问题，要进行及时的沟通和设计核对，以便发现错误。设计人员对于施工人员提出的建议，要给予足够的重视。从土木工程行业标准角度来说，要根据全面性因素来对土木工程结构设计的方案进行评估。因为土木工程的方案是工程实施的基础，对设计方案的评估要满足安全性、经济型合理性。等等。可通过对设计方案屏蔽、论证的方法，提高设计的水平。设计过程中，不一味的追求标准图，虽然采用标准图能够减轻工作量，加快设计进度，但为了保证设计的安全性，设计人员应该认真的对设计方案进行审核，对于可能存在压缩费用的过程进行仔细的成本核算，在保证基础、满足行业标准的前提下，保证设计的合理性、高效性、创新性。
4总结
本文首先对土木工程设计的基本情况进行了概要阐述，根据工程设计的几个阶段展示了土木工程的工作范围和工作要求。之后提出了现阶段我国土木工程设计中还存在的问题，从具体设计过程和安全性两个角度提出了相关的问题。最后在此基础上，根据存在的具体问题对土木工程的建设提出了建议和相应的对策。本文的研究对我国土木工程结构设计的发展提供了一种新的思路。
作者:董旭 单位:徐州工业职业技术学院
参考文献:
［1］高宇．我国土建结构工程的安全性与耐久性分析［J］．吉林大学学报，2005．
［2］张林．土建结构工程的安全性与耐久性［J］．高新技术，2006．
［3］侯力更主编．砌体结构设计［M］．北京:中国计划出版社，2006．
关键词：滑移减震石墨助滑剂错动位移砌体结构
1滑移减震建筑适应工程抗震技术的发展
1.1震灾的严重性
本世纪世界陆地7级以上地震，中国有66次占1／3，人口死亡200多万，中国有115万占1／2。在最近期的1978年唐山大地震中死24万，死伤40万，经济损失100亿人民币。在国内的各种灾害中，属灾死人占54％。经济损失占6％。
1.2震灾预报的艰难性
至今世界上发生了无数次的大小地震，据资料介绍，只有海城与墨西哥两次地震的临震预报稍准，由于中长期预报不准，海城与墨西哥城的建筑物损坏与震灾还是严重的。关于地震发生的机理目前总说纷坛，例如，断裂带错动、地壳板块插入、整板变形断裂，学说越多说明可靠的学说尚未形成。日本是震灾较多，研究地震机理及预报人员最多、水平最高的国家，可是1995年1月17日偏偏在其预报安全区西部的阪神发生大地震，死5oo0多人，经济损失1000亿美元，全国一遍震惊。因此在1994年在西班牙召开的国际地震会议上有关专家指出，目前地震是不可预报的，因此各国应将重点放在建造耐震的建筑上。
1.3如何吸取唐山大震的经验教训
海城地震后，天津市有些工程搞了抗震加固。在唐山大地震时，这些加固过的工程表现了明显的耐震性能，因此唐山地震后全国开始了大规模的现有建筑抗震加固与新建建筑抗震设防工作。我国的抗震设防是按地区设防烈度划分等级的，例如按六度设计的房屋的设防目标是：遭迂从值烈度（5．5度）时建筑不损坏；遭迂基本烈度（7度）时建筑有些损坏，但可修复使用；遭遇罕遇地震（8度强）时，破坏严重，但下例塌。海城地震时海城是9度，唐山地震时唐山中心区是10度。7度设计的房屋迂海城、唐山那样的9度、10度大震就要破坏倒塌了。全国把大多数地区均划为七度、六度区，由于经济的原因及技术的困难，尚无法按10度的条件设计这些地区的房屋结构，因此无法避免唐山地震的悲剧重演。我国地震工程科技人员寻找新的方法，也就是开始研究隔震、减震。消能与控制技术，从”硬抗”转到“软消”。我院滑移减震建筑技术就是在这种形势下从1985年开始列题研究的项目。
2滑移减震技术研究的主要成果及水平
为了避免唐山大地震的悲剧重演，为了寻求抵御十度大震的建筑技术，在1985年开展了滑移减震技术的研究。从1985年至1990年为项目研究，以机理为主；第二阶段1995年至1997年结合试点建筑，进行设计、构造及施工等配套技术研究。
2.1项目研究成果
（1）石墨是较理想的助滑剂材料：它耐久、构造简单、适宜的上部结构抗震构造与适宜的最大错动位移值。
（2）最大错动位移是54mm；残存错动位移小于20mm；
（3）高宽比控制为2，能保证只滑不摇摆；
（4）能起到保险丝作用，滑誉减震房7度强时起滑，10度时上部建筑只滑不破坏倒塌。
1990年经全国著名抗震专家宋秉译、周福霖、刘季、李桂肴、霍自正等组成的鉴定委员会鉴定认为课题成果具有重大的社会效益与经济效益，成果的广度和深度达到国内先进水平，有关计算参数均可为滑移减震消能多层砖房的设计提供依据。
然后根据研究报告编写的论文在第十届世界地震工程会议（西班牙）与国内“建筑结构学报”上发表。均获较高评价。
2.2试点建筑的研究成果
（1）上部结构设计安全度，横墙安全度是相应按7度抗震设计的1.5倍；纵墙是1.8倍。这与辽宁地区目前7度区的七层砖混住宅结构相当；
（2）配套研究了上、下水管、煤气管及暖气管穿过滑移层的柔性接头或柔性构造；
（3）构造简单施工方便；
（4）采用挖孔桩基础时，由于桩的配筋减少使总造价不增加；采用其它基础时总造价增加较少。
试点建筑研究成果在1997年经杨玉成、梁发云与省内专家组成的鉴定委员会鉴定，认为该试验建筑可达到相当于6一7度地震不坏，7度强地震时，滑动层刚开始动作，9～10度地震时下倒塌。这是一项防止房屋倒塌、减轻地震灾害的有效的创新途径。用石墨作分隔层材料建成六层住宅在国内、国际上属首创。
3滑移减震建筑在市场中经过检验得到房产育及用户欢迎
（1）同行专家认可——技术上过硬；
（2）政府部门支持——适合我国、我省情况；
（3）符合市场法则一一房产商能挣钱；用户欢迎。
滑移减震建筑技术就是闯过以上三关于1998年进入辽宁市场，并获得了成功。
3.1同行专家认可
研究项目及试验性建筑的两次鉴定会文件及有关于中、外重要学术会议及国内重要刊物均表明该项成果的学术水平是高的，获得了同行专家的认可与好评。
3.2政府部门支持
滑移减震研究项目经1990年至1995年近5年等停后，在全国橡胶垫隔震技术发展的形势促进与1995年初日本阪神地震震灾的推动下，我于1995年5月给原辽宁省省长闻世震写了一封信，呼吁”我省应加快新型建筑隔震技术的发展”省长很重视批示支持，省建设了厅长也批示支持，随之拟定了推广规划，并具体落实到辽宁省建设事业“九五”科技成果重点推广项目和2010年科技成果转化规划纲要中。这就为项目的应用获得了可靠的红头文件。
3.3符合市场法则
因为地震预报不准，而按预报划分的烈度设计抗震建筑，其安全性不高的现实不但科技人员明白，一般百姓亦理解。因此1997年夏季在辽宁省锦州市，1998年春季在丹东市当有地震传言时、百姓就人心慌慌，尽力想法躲避。锦州属下的凌海市与丹东属下的东港市有的房产公司抓住百姓的怕震心态，建了一些现浇楼板的砖混住宅，造价增加40一50元／m2，但有购房自的百姓还是争先选购了此种住宅。
滑移减震建筑技术就是在这种百姓对现有抗震建筑心有余悸，并且自己有了购房权，可以购买优质优价房的形势下于1998年走进市场的、在东港市及海城市推广了约六万平方米，当年建成3万平方米。经几栋楼的施工实践，采用滑移减震技术后，房屋价格仅增加12一20元／m2，每户也只增加1000多元。因此滑移减震建筑深受房产商与用户欢迎。
在1998年12月初在东港市召开的”辽宁省滑移减震建筑现场技术交流会”上，省建设厅领导认为滑移减震技术应成为建筑业的新增长点。目前政府与群众积极性均很高：领导重视、地方支持、专家认可与有震情百性需要，因此这项技术已经开始成熟，可以走向市场，经济实用性较高。房建公司的经理认为这项技术施工方便，造价增加较少，耐震概念易懂，滑移减震建筑技术是加快住宅业更新换代，使之更好地为人民免灾造福。
1.1建筑高度
截至2012年底，我国共建成高度超过250m的超高层建筑94幢，其高度分布比例如图1所示。高度250～300m的超高层建筑数量最多，约占建筑总数的59%;高度500m以上超高层建筑仅1幢;港澳地区超高层建筑共计18幢，约占总数的20%。这一阶段国内典型超高层建筑，有上海环球金融中心(高度492m)和深圳京基金融中心(高度442m)。2013—2018年，我国计划建成高度250m以上的超高层建筑共计164幢，如图2所示。与图1相比，高度300～400m的超高层建筑数量显著增多，约占总数的43%。港澳地区超高层建筑共2幢，约占总数的1.2%。除超高层建筑数量增多外，超高层建筑的高度近年来不断增加。高度500m以上的超高层建筑增多，部分建筑高度已突破600m。如上海中心大厦，总高度632m。建成之后将与高度420m的金茂大厦、492m的环球金融中心共同构成浦东陆家嘴金融城的新三角。建造中的深圳平安金融中心塔楼桅杆顶高度为648m。
1.2分布地区
截至2012年底，我国已建成高度250m以上的超高层建筑地域分布如图3所示，可见，超高层建筑主要集中在经济较发达的珠三角和长三角地区;主要城市包括上海、香港、广州和深圳。2013—2018年，我国计划建设高度250m以上的超高层建筑分布如图4所示，可见，超高层建筑分布区域明显增加，其中环渤海地区将成为超高层建筑的集中地，二线城市的超高层建筑数量亦显著增加。
2超高层建筑结构发展新特点
2.1结构体系
高度超过250m的超高层建筑结构，一般采用框架-核心筒、框筒-核心筒、巨型框架-核心筒和巨型框架-核心筒-巨型支撑4种结构体系，分别适用于不同高度的超高层建筑，如图5所示。框架-核心筒、框筒-核心筒适用于高度250～400m的超高层建筑;巨型框架-核心筒、巨型框架-核心筒-巨型支撑适用于高度300m以上的超高层建筑。框架-核心筒结构是目前高层及超高层结构中应用最广泛的结构形式之一。核心筒除了四周的剪力墙外，内部还有楼梯间、电梯间的分隔墙，核心筒的刚度和承载力都较大，成为抗侧力的主体，框架承受的水平剪力较小。为使周边框架柱参与抗倾覆，增大结构抗倾覆力矩的能力，在核心筒和框架柱之间设置水平伸臂构件。伸臂桁架使一侧框架柱受压、另一侧框架柱受拉，减小结构的侧移和伸臂构件所在楼层以下核心筒的弯矩。为了进一步增大结构的刚度，使周边的框架柱都参与抗倾覆力矩，在设置伸臂构件的楼层设置周边环带构件。设置加强层后，框架-核心筒结构的建造高度与筒中筒结构的建造高度接近。巨型框架-核心筒-巨型支撑结构具有多道抗震防线。设置巨型支撑可提高结构抗侧刚度，且减小刚度突变;水平地震作用下，巨型支撑可提高外框架刚度，使框架底部剪力和弯矩明显提高。在建的上海中心大厦塔楼抗侧力体系为巨型框架-核心筒-外伸臂结构体系［1］。在8个机电层区布置6道两层高的外伸臂桁架和8道箱形空间环形桁架。由箱形空间环形桁架和巨柱形成巨型框架。在建的深圳平安中心大厦，采用巨型斜撑框架-核心筒-外伸臂体系。结构设置了4道钢外伸臂，将核心筒与巨柱有效地连接在一起，从而控制层间位移，改善结构的承载性能，增加了承载冗余度和结构抗侧刚度。7道空间双桁架均匀布置于每区避难/机电层，用于连接巨柱，将结构的形成巨型框架，承担大部分由侧向力引起的倾覆力矩。
2.2结构材料
超高层建筑所采用的材料可分为三类:钢结构、混凝土结构和钢-混凝土混合结构。钢结构强度高、自质量轻、抗震性能好，施工速度快，但由于造价较高、防火性能差等问题，限制了钢结构在高层建筑中的广泛应用。混凝土结构可塑性强、用钢量少，取材方便，维护成本低，加之混凝土和钢筋强度等级不断提高，促使混凝土结构在超高层建筑建造中得到广泛应用。然而，混凝土结构存在自质量大、结构构件尺寸较大等问题。钢-混凝土混合结构是将钢与混凝土组合而成的结构类型，可有效发挥钢与混凝土自身的优点。图8为我国高度250m以上超高层建筑结构体系材料的使用情况，由图可见，我国超高层建筑结构中，钢-混凝土混合结构占98.4%。如上海环球金融中心及金茂大厦内部均为钢筋混凝土核心筒，外框为型钢混凝土柱及钢柱［3-4］;正在建设中的天津117大厦，外框采用钢管混凝土柱，核心筒在底部区域采用钢板混凝土剪力墙结构。
2.3建筑经济性分析
超高层建筑结构工程造价的影响因素主要包括:建筑造型与平面布置、建筑物所在地区的抗震设防烈度和风荷载、结构体系选型和材料等方面。图9统计了上海(抗震设防烈度7度)、郑州(抗震设防烈度7度，0.15g)及兰州(抗震设防烈度8度)地区7座超高层建筑单位面积所需的建安造价和土建造价，以分析建筑高度、结构材料、抗震设防烈度对工程造价的影响。所涉及的工程实例有:上海国金中心(高度250m)、郑州绿地广场(高度283m)［5］、兰州鸿运金茂(高度250m)［6］、上海嘉里中心(高度260m)、上海会德丰(高度280m)、上海恒隆广场(高度280m)和上海中心大厦(高度632m)。其中，上海嘉里中心、上海会德丰及上海恒隆广场为钢筋混凝土框架-核心筒结构，其余为SRC外框-钢筋混凝土核心筒结构。图10以上海中心大厦为例，给出其土建工程各部分造价及其占土建工程总造价的百分比。图9和图10表明:1)超高层建筑高度增加，工程造价随之增加;2)混合结构造价高于钢筋混凝土结构;3)抗震设防烈度增加，工程造价随之增加;4)高度250～300m的超高层建筑，土建工程造价约占建安造价的30%～35%，当高度超过600m时，土建工程造价将超过建安造价的35%;5)超高层建筑地下部分与地上部分土建造价之比约4∶6。
3超高层建筑结构分析进展
3.1抗风优化设计研究
随着建筑高度不断增加，结构抗侧刚度趋于变柔、阻尼降低，结构对风作用更加敏感，因此，建筑形态成为超高层建筑结构设计中一个重要的控制因素。建筑形态的空气动力学优化，减小结构风荷载和控制建筑舒适度，从而降低结构造价。超高层建筑的空气动力学优化主要体现在平面、立面和局部形态等方面［7］。
3.1.1选取合适的平面形状
一般的高层建筑采用矩形平面，但对于超高层建筑，采用矩形平面不利于结构抗风。相比而言，平面为圆形、椭圆形、三角形、Y形、月牙形的建筑，对横向作用力的敏感性没有矩形平面强。此外，角部修正也是建筑平面形状优化的另一重要方面。角部修正主要有倒角、削角和圆形化(图11［8］)。角部修正改变剪切层的流动特征，促使分离流再附，减小尾流宽度，从而有效地降低阻力和脉动升力。
3.1.2沿高度变化调整平面
沿高度变化调整平面可以分为两种形式:一种是锥形化立面与阶梯缩进平面;另一种是随高度变化改变平面形状。锥形立面与阶梯缩进平面的建筑平面宽度随建筑高度的增加而减小，产生涡激共振的临界风速也减小。而边界层内的风剖面表明［8］，风速随高度的增加而增大，这就使得涡激共振得到有效控制。随高度改变平面形状的方法，主要是使建筑在不同高度处的平面形状发生改变。不同的平面形状对应着不同的斯脱罗哈数，这将影响涡激共振产生的临界风速。同时，平面形状的改变，扰乱脉动风荷载沿高度的相关性，削弱叠加效应，从而达到减弱风致响应的目的。
3.1.3改变局部形态
改变局部形态的优化方法通常是在前两类方法的基础上使用。该方法具体可分为建筑附加开洞、附加扰流翼、以及使塔冠形态复杂化［7］。
3.2长周期地震作用研究
超高层建筑的长周期特点成为结构设计的重点。在超高层建筑结构设计中，有必要考虑不同长周期地震运动参数的影响。受模拟式强震仪频率特性的限制，长周期地震记录数量较少或者欠精确，准确的记录往往集中在3s以内。因此，本文的长周期定义为大于3s。对超高层建筑，由于高宽比较大，自振频率较低，结构低阶自振频率的响应构成结构动力响应的主要成分，针对结构的长周期效应，以3个超高层结构作为算例进行分析，研究长周期效应对超高层抗震设计的影响。工程概况:上海中心大厦(模型A)高度为632m，124层，采用巨型框架-核心筒-环带桁架-伸臂桁架结构体系，包括12根巨柱，8道环带桁架，6道伸臂桁架和内含钢骨的核心筒剪力墙［1］。长沙国际金融中心(模型B)高452m，采用框架-核心筒-环带桁架-伸臂桁架结构体系，包括20根框架柱，5道环带桁架，2道伸臂桁架和内含钢骨的核心筒剪力墙［9］。郑州绿地广场(模型C)高度为283m，采用框架-核心筒-环带桁架结构体系［5］。采用ETABS软件进行模态分析。结构沿X向的自振周期如表1所示。可见，模型A的前2阶振型、模型B和模型C的第1阶振型均为长周期振型(周期大于3s)，结构越高，长周期振型越多。采用设计地震反应谱法对对上述3个结构模型进行地震响应分析。多遇地震设计参数如表2所示。表3给出了3个结构模型X向地震响应结果。由表2、3可见，结构长周期模态的基底剪力占结构地震总响应的50%以上;长周期模态的倾覆力矩占结构总响应的90%以上。超高层建筑总动力响应中，长周期响应分量占据了绝大部分。
3.3耗能减震技术研究
消能减震结构是在结构上附加衰减机能，在地震作用下吸收地震能量，进而实现消能减振。消能减震结构所使用的消能部件分为:利用位移相关性的消能部件和利用速度相关性的消能部件。黏滞阻尼器为速度相关性消能部件，此种消能部件通过依靠速度产生的内力吸收能量。菲律宾马尼拉SaintFrancisShangri-La双塔［10］，每个塔楼高210m，在加强层处设置8个悬臂墙，每个悬臂墙的端部连接处设置2个垂直放置的黏滞阻尼器。该阻尼器的布置较好地降低了塔楼在侧向荷载作用下的结构响应，工作效率较高。文献［11］研究了黏滞阻尼器在伸臂桁架体系中的应用。通过对比普通刚性伸臂加强层方案与设置粘滞阻尼器的伸臂方案在地震作用下的结构动力响应，分析塑性损伤结果及能量耗散情况，结果表明:黏滞阻尼器在伸臂桁架结构中的设置可以吸收地震能量，减小结构的地震响应，同时减小核心筒剪力墙的塑性损伤，是提高结构抗震性能的有效方法。
4结论及展望
1.1控制成本效益
成本收益涵盖了多个点，主要是签约合同的造价，在施工的过程在设计上进行变更的造价，现场进行的签证，以及施工中采用“四新”技术（新材料、新工艺、新设备、新技术）和科技成果创造的效益，施工中的量、价控制节余、施工结算中的收益等。
1.2控制施工进度成本
合理地加快工程的施工进度，缩短施工周期是节约机械设备“、三大”工具租赁费用、节省现场管理费用的有效途径。施工中按照“精干、合理、科学、高效”的原则，优化配置各种施工资源。加强对各分部分项工程施工计划的节点控制和动态管理，加强施工调度，避免因施工计划不周和盲目调度造成的窝工损失、机械利用率降低、物料积压等而使施工成本增加。
1.3控制质量成本
严格按施工图纸、施工规范、操作规程、质量验收评定标准组织施工。制定工程质量预控目标，严格监督、检查，确保各分部、分项工程一次交验合格，减少返工、浪费造成的损失支出。例如：在框架中间层端节点处，根据柱截面高度和钢筋直径，梁上部纵向钢筋可采用直线锚固或端部带90°弯折段的锚固方式。在承受静力荷载为主的情况下，水平段的粘结能力起主导作用。据有关资料表明，当水平段投影长度不小于0.4la，垂直段投影长度为15d时。已能可靠保证梁筋的锚固强度和刚度，故我们应及时纠正以前必须要满足总锚长不小于受拉锚固长度的要求，避免材料的浪费。
1.4控制安全生产、文明施工、形象成本
根据工程的特点，施工周边环境状况，制定满足本工程施工生产的安全防护措施方案。合理投入安全用工、用料，在实施中进行重点监控，确保不发生安全事故。同时要做好不可预见成本风险的分析和预控，编制相应的应急措施；尽量减少场内材料、工用具的二次转运。制定文明施工责任制度细则，分片包干，使各作业场地做到工完料尽、场清，降低非生产用工费用的支出。1.5项目在施工过程中降低成本的基本方法
（1）人工费控制：
把施工成本管理责任制度与对项目管理者的激励机制结合起来，以增强管理人员的成本意识和控制能力。人工费控制实行量价分离的方法，做好人工成本的询价，同时防止重复用工、返工损失等造成的人工费的超支，严格控制其它非生产性用工。
（2）材料费控制：
以施工消耗定额为计算依据，同样按“量价分离”的原则将各分部、分项工程的工程量进行精确计算后实行限额领料，超支自负；节约分成。对于超量要查找原因，明确责任，经处理后才能另补料单领用。加强材料的计划管理，做到“货比三家”，择优选购；减少材料的库存成本和运输成本，降低材料采购成本价。
（3）机械费控制：
根据不同的建筑物合理的选择机械及组合方式。合理调控施工生产顺序，尽量避免设备的停置造成的窝工，做好机操人员与生产班组的协调和配合工作，提高设备的台班产量。
（4）财务管理控制：
必须建立一套健全的财务管理制度，按规定的权限和程序对项目资金的使用和费用的结算支付进行审核、审批，使其成为施工成本控制的一个重要手段。
2建筑工程项目成本控制的具体措施
2.1材料成本控制
对材料的成本实施控制，应以施工消耗的定额作为计算的依据，然后对各分部与分项工程的工程量进行较为精确的计算，实施限额领料、超支自负，节约分成的成本控制措施。如果超量了，负责人明确责任，对超量的原因进行查找，处理完毕后才可以另补料单领用。在购买材料方面应该对材料的计划管理予以加强，购买时应该“货比三家”，选择出较为“物美价廉”的材料再购买。并尽量减少材料的库存与运输成本，实现材料成本的控制。安全成本控制在安全成本方面，如果预防的成本接近零，那么损失的成本就会急剧上升，工程在进行施工时就会是一种没有组织、失去控制的状态，从而造成安全生产事故频发，施工企业的经济效益与社会效益就会受到影响，最终将导致企业被市场残酷的淘汰；如果是损失的成本接近零，那么施工现场就会呈现出一种完美的状态，但是预防的成本就会剧烈上升，企业将会面临一种没有任何经济效益的状况，从而被市场淘汰。所以企业在控制安全成本的过程中，应该尽量避免这两种极端的作法，在这两种作法中寻找出一个平衡点。
2.2质量成本控制
所谓质量成本指的是为了保证与提供建筑产品的质量，从而对活动所花费的费用进行质量管理，简单的说就是对质量管理职能方面的成本进行管理。而降低成本的重要环节就是项目部能够一次性的完成合格的建筑产品。所以，应该把工程质量的管理当成成本管理的重要内容来抓，对施工生产中的质量要严格把关。无论是施工前的测量放样，还是施工过程中的材料投入与施工完成后的工程质量养护等，所有的程序都必须严格按照工程质量的要求开展作业，防止不必要的返工损失。工期成本指的是为了让工期目标或合同工期得以实现，采取相应措施而产生的一切费用。目前，工程施工企业对工期成本没有给予足够的重视，尤其是项目经理，虽然明确工期的要求，但没有深入的研究工期和成本之间的关系，为了要进度而盲赶工，最终造成工程成本额外增加。质量成本与工期成本的影响因素都具有一定的隐蔽性，很容易被忽视，应该对其给予足够的重视。
3建筑工程的成本结算
3.1人工单价的确定
在建筑工程中，人工费就是直接与间接参与到生产中的工人人工费用总和，其涵盖从事正常生产所有人的各种消耗。其中，人工费用=人工消耗×人工单价。在人工费用中，人工单价起到决定性的作用，而人工单位往往受到企业所处区域的社会平均工资所影响。对于企业而言，对企业职工的工资是不可以完全按照项目的利润而决定的，必须要对企业所处地区最新颁布的定额、平均工资以及工程技术的难度等进行充分考虑，以合理确定出人工单价，从而实现对人工费用有效确定。
3.2施工材料费用的确定
在建筑工程施工成本控制工作中，材料费在工程成本中所占的比重非常大。其中，材料费=材料单价×材料数量。目前，对材料单价、询价及质检等均是采用市场调研法进行确定。应加强对材料的计划管理，对材料的选购需要“货比三家”择优选购，以降低材料的采购成本价。需要注意的是，企业必须要根据自身的情况去确定材料单价定额，绝对不允许直接照搬其他企业的材料单价定额。
3.3机械费的确定
在建筑工程中，对机械费用的确定必须要充分考虑各种因素，若机械的租赁费、折旧费、养护费及维修费等费用，只有对各种费用方面的内容进行考虑，才能确定出合理、准确的机械费用。
4结束语
1托换结构有限元模型实际
工程托换结构中，预应力托换梁采用C40混凝土，抗压强度为26.8MPa，弹性模量为3.25GPa。非预应力托换梁采用C30混凝土，抗压强度采用20.1MPa，弹性模量3GPa。钢筋采用HRB400钢筋，屈服强度实测值为465MPa。混凝土本构关系采用《混凝土结构设计规范》附录C建议的本构关系，钢筋采用双折线本构关系。预应力钢绞线张拉控制应力为1395MPa，考虑预应力的摩擦损失σl2、钢筋松弛损失σl4和混凝土的收缩徐变损失σl5，最终预应力筋的实际预应力为843MPa。采用ANSYS软件建立托换结构的实体模型，建模选用单元类型为solid65单元、link8单元和solid45单元。主要研究对象为下部托换结构，只建立托换结构的实体有限元模型，上部塔体简化为均布荷载施加在托换结构上。有限元模型中预应力梁、非预应力梁和托换底座筏板混凝土均采用solid65单元用来模拟，钢筋混凝土采用整体式模型，非预应力钢筋弥散在混凝土单元中。预应力钢绞线采用link8单元模拟，预应力通过降温法施加。在边托梁下设置钢滚轴，作为托换结构的支座。边托梁下部钢滚轴采用solid45单元模拟，钢滚轴与托换边梁之间的连接方式采用刚性连接，模型采用自由网格划分，网格划分后有限元模型。施加在托换结构上的荷载主要是上部的塔体自重、混凝土护筒自重和托换结构自重。其中上部结构自重按照均布荷载施加在托换结构筏板顶面，三阶混凝土护筒下的等效均布荷载分别为:第一阶护筒下荷载73.5×10－3MPa，第二阶护筒下荷载49×10－3MPa，第三阶护筒下荷载为26.95×10－3MPa。托换结构自重荷载通过施加重力加速度得到，托换结构总重量为2.42×105kg，重力加速度取为9.8N/kg。托换结构边托梁下部以200mm等间距布置直径为100mm的钢滚轴，有限元计算时将边托梁下部的钢滚轴作为托换结构的竖向支座，为托换结构提供竖向约束。为确保上部结构的安全，使平移工程中托换结构具有足够的安全储备。文中以托换结构混凝土开裂作为极限状态，对托换结构的混凝土开裂前安全储备进行了分析。在分析中，由于预应力托换梁承受大部分的上部荷载，预应力托换梁会比非预应力托换梁开裂早。分析中将预应力托换梁的开裂荷载作为托换结构的承载力极限荷载。分析中采用的方法是通过在有限元模型加载面上逐级增加荷载，直到托换结构预应力托换梁开裂。
2计算结果和分析
在计算过程中当荷载施加到475.01×10－3MPa时，预应力托换梁跨中最大拉应力达到混凝土抗拉强度2.39MPa，当再施加下一荷载子步时，托换结构预应力托换梁混凝土开裂，出现了拉应力释放现象。这说明托换结构的开裂荷载为475.01×10－3MPa，此开裂荷载即为托换结构的承载力极限荷载，极限荷载对应的上部结构自重为490t。文中研究的古塔平移工程中设计的托换结构承载能力安全储备系数为1.58。托换结构的承载力安全储备系数的评判标准现今还没有一个明确的标准，文中参考规范中采用的单一安全系数法和《预应力混凝土结构设计与施工》一书中预应力受弯构件的安全系数，考虑托换结构是临时结构只在平移施工过程中起作用。文中分析过程中，将托换结构的承载力安全储备系数安全值定义为1.5。托换结构的承载力安全储备系数为1.58，大于定义的安全储备系数1.5。说明托换结构具有足够的承载力安全储备，能够抵抗平移施工过程中可能出现的超载或其他不利的状况，为古塔的平移施工提供一定的安全保证。
3结语
文中通过对某古塔平移工程中托换结构的承载力安全储备进行有限元分析，得出以下结论。托换结构的开裂前安全储备系数为1.58，大于按照单一安全系数法确定的预应力混凝土受弯构件的安全系数允许值1.5。设计的托换结构满足安全性要求，且具有足够的安全储备，当实际施工时出现超载时，不会对上部结构安全造成很大的影响。
作者：任文单位：天津大学建筑工程学院
1从教学方面的改进
1.1建筑结构课程的内容较多，从教材出发，课本的主要内容由三大结构组成即混凝土结构、砌体结构和钢结构。而这三大结构课程基本上是相互独立的，传统的教学也是把三大结构按部就班地讲完。但是从当代的建筑工程来看，现代建筑中，钢筋混凝土框架结构和钢筋混凝土框架剪力墙结构在实际工程上被大量采用，而抗震比较差的砌体结构却用得越来越少，所以在这三大结构的教学当中应适当侧重于钢筋混凝土结构的学习，而砌体结构应通过实践教学的方式让学生多学习其构造要求及其抗震规定。而对于以前学时较少的钢结构部分应加强教学的力度和增加学时量，重视钢结构在建筑中的应用。从近几年毕业生所从事的工作看，有一部分学生是从事钢结构工作的。
1.2建筑结构这门功课最终是为实际工程服务的，而这门功课的一些内容和实际施工联系非常紧密，所以我们可以采用实践教学的方法来讲授该部分课程。例如，该课程附带的课程设计即混凝土现浇单向板肋形楼盖设计，我们可以把该设计成果与钢筋工程的施工结合起来讲授。这样学生既学好了这一部分的内容又学习了施工的部分内容，而且对这些内容理解尤为深刻。这样把理论和实践学习相互结合，既使学生学好了理论知识又使学生学会了学以致用。
1.3加大结构施工图识图和绘制在本门课程的比重。对于要参加实际施工的学生来说读图的能力很重要。如果学生到了工地以后看不懂施工图或是看得不对，理解得不对，那么就会影响工作。所以在建筑结构该门功课的教学工作中应加入结构施工图读图的知识，使学生掌握结构基本构件在施工图中是如何表示的。尤其是详细讲解混凝土结构的梁、板、柱中的钢筋是如何摆放的，又是如何在图纸中表示的。以上这些识图的的基本知识对学生的实际读图能力有很大的帮助，而且还可以使学生对本门功课的构件计算有更实际更深层次的理解。
2加强实践动手能力
让学生做课程对应的课程设计，做出计算结果以后，让学生利用制图的知识画出图纸。由教研室购买各种直径的铁丝，由教师统一制定规则，什么样直径的钢筋对应什么样直径的铁丝。在教师审核后，学生领取铁丝并动手制作，做出自己设计的梁、板配筋模型。对于计算结果不正确或模型做得不对的学生，要求返工重算或重做，直至达到合格标准为止。这种教学方法强调了学生的主观能动性，使学生的学习由被动变为主动。
3加强考核方式的改革
课程学习完成后的考核是课程的必要环节，而一次考试不能全面检验学生各方面的学习效果。为了更好地检验学生学习的效果，提高教学质量，我们应根据建筑结构的课程特点进行考核方式的改革。建筑结构这门课程主要培养学生在四个方面的能力：结构图的读图能力，梁、板、柱的计算能力，建筑施工中的构造规定理解能力，建筑规范的理解能力。而考核方式也应该是对上述的四种能力展开针对性的考核。所以考核的方式不是注重最终的考试，或者是取消最终的考试，应注重作业、阶段性的小设计以及课程设计的考核。考核形式应按照比例分配给平时作业的评定、阶段性的小设计以及课程设计。作业评定主要是针对梁、板、柱计算能力的考核，阶段性的小设计主要是针对建筑施工中的构造规定理解能力的考核，而课程设计主要是针对建筑规范的理解能力以及结构图的识图绘图能力的考核。
4结语
在教学实践中，针对建筑结构课程教学中的一些教学手段和教学环节进行了一些改革并取得了一些效果，提高了学生的学习的主观能动性。当然今后还要对这门课程的教学方法继续探索，要进一步调整，要跟上当代建筑行业的要求，要让学生在课程的学习当中体会到课程知识对实际工程的重要性。相信在我们这些教学工作者的不断改革和探索下，一定能够培养出兼具理论和技术能力的高等应用性人才。
作者:崔磊磊栗丽肖保辉单位:黄河科技学院
