建筑结构论文范文

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一、前言

钢结构和混凝土结构是建筑工程中最常用的2种结构形式。钢结构和混凝土结构各有所长，前者具有重量轻、强度高、延性好、施工速度快、建筑物内部净空气大等优点，而后者刚度大、耗钢量少、材料费省、防火性能好。综合利用这两种结构的优点为高层以建筑的发展开辟了一条新途径。统计分析表明，高层建筑采用钢——混凝土混合结构和用钢量约为钢结构的70%，而施工速度与全钢结构相当于，在综合考虑施工周期、结构占用使用面积等因素后，混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标。

最近建设部和国家冶金工业局在颁布的《建筑用钢技术政策》中，将钢——混凝土混合结构列为要大力推广的建筑新技术，可以预见，混合结构在高层办公楼、学校、医院及住宅等建筑中将有较广泛的应用。

二、索张拉结构

索张拉结构基本受力构件有三类：受压构件、受弯构件和受拉构件。

对于受压构件，当构件长细比较大时，由于构件会发生整体失稳，构件的作用不能充分发挥。对于受弯构件，由于构件截面应力不均匀，截面边缘的最大应力往往控制构件的设计，使得构件材料不能充分发挥作用。只有受拉构件，截面的应力均匀，不会发生整体失稳，如利用高强钢索做成受拉构件，能最大限度地发挥受拉构件的作用，提高结构的经济性。

在结构体系中巧妙利用张拉构件，结合少数刚性受压构件，可构成受力合理的高效张拉结构体系，不仅承载力高、刚度大，且能使各种材料的强度均得到很好的发挥。

三、索穹顶结构

索穹顶结构实际上是一处特殊的索－膜结构，是近几年才发展起来的一种结构效率极高的张力集成体系。其外形类似于穹顶，而主要的构件是钢索，由始终处于张力状态的索段构成穹顶，利用膜材作为屋面，因此被命名为索穹顶。由于整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态，所以充分发挥了钢索的强度，只要能避免柔性结构可能发生的结构松弛，索穹顶结构便无弹性失稳之虞，所以，这种结构重量极轻，安装方便，可具有新颖的造型，经济合理，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。

四、膜结构

膜结构是张力结构体系的一种，它以具有优良性能的柔软织物为膜材，由膜内的空气压力支承膜面（充气式膜结构或所承式膜结构），或利用钢索或风性支承结构向膜内预施加张力（张力膜结构），从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。膜结构采用的薄膜的材料，大多采用涂层织物薄膜，分为两部分，内部为基材织物，主要决定膜材的力学性质，提供材料的抗拉强度、抗撕裂强度等；外层为涂层，主要解决膜材的物理性质，提供材料的耐火、耐久性及防水、自洁性等，常用膜材一般为聚酯织物涂敷氯乙烯涂层膜材、玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯涂层或有机硅树酯涂层膜材。膜材并接的结构接缝多采用热焊，非结构接缝采用缝合。

膜结构具有如下特点：造型活泼优美，富有时代气息；自重轻，适合大跨度的建筑，充分利用自然光，减少能源消耗；价格相对低廉，施工速度快；结构抗震性能好。

充气膜结构有单层、双层、气肋式三种形式，充气膜结构一般需要长期不间断地能源供应，在低拱度大跨度建筑中的单层膜结构必须是封闭的空间，以保持一定气压差。在气候恶劣的地方，空气膜结构的维护有一定的困难，不少建筑曾遭意外的漏气而下瘪。五、高效预应力结构体系

高效预应力结构是指用高强度材料、现代设计方法和先进的施工工艺建筑起来的预应力结构，是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构型式之一。目前，世界上几乎所有的高大精尖的土木建筑结构都采用了高效预应力技术，如，大型公共建筑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁、大型特种结构、电视塔、核电站安全壳、海洋平台等几乎全部采用了这一技术。

近年来，高效预应力技术在我国发展迅速，已制定专门的预应力结构设计、施工规程、工程中应用的预应力结构体系也很丰富。典型工程实例有：面积最大的单体预应力工程是首都国际机场新航站楼工程，每层建筑面积约8.8万平方米，总建筑面积约35平方米，在混凝土板、墙、框架、柱以及钢屋架、钢梁和钢管网架中大量采用了预应力技术；柱网最大的预应力工程是深圳车港工程，标准层平面尺寸159×103.5米，标准柱网16×25米，总建筑面积9.5万平方米；最在的预应力钢桁架工程是北京西站主站房工程，该预应力钢桁架跨度45米，桁架上承40米高的中式门楼，门楼总重5400余吨；层数最多的预应力工程是广东国际大夏主楼，总计63层；高度最高的预应力工程是青岛中银大厦，总高度241米，58层，等等因篇幅所限，文章重点介绍首都国际机场新航站楼工程和北京西客站主站房工程。

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2房屋建筑结构优化技术应用中需要注意的问题

2.1前期的参与

对于建筑施工项目而言，其前期的设计方案很大程度上直接决定了建筑施工质量和施工成本，但是不少建筑项目的前期方案确定时，并未进行结构设计的优化，忽略了建筑结构的合理性以及经济性，从而使得结构设计难度及成本在一定程度上被提高了。因此，对于设计人员而言，在建筑的前期设计中一定要重视优化设计方案的融入，从而达到节约成本、提高质量的目的。

2.2细部优化

当设计人员对建筑的结构进行优化设计时，其不仅要关注整体设计，更要关注到基本构件的精细设计。例如:在对现浇板进行设计时，应重视其受力程度，避免产生拐角裂缝。当前，随着科学技术的不断发展，优化设计的理论同计算机技术相结合，优化设计也从工程实践向着数学问题发展。因此，对于工程设计人员而言，其应全面掌握计算机技术的优化设计，提高建筑设计的合理性和准确性。

3工程实例

3.1工程概况

下文主要分析了某住宅建筑的结构优化设计，该住宅建筑地上32层，地下1层，结构形式为钢结构框架剪力墙。根据该建筑项目的实际需求以及现场情况综合分析之后，决定应用结构优化设计，实现对传统的结构设计模式的改进与创新。在优化设计中，以计算机为辅助，实现了对整个工程的全局优化。

3.2优化设计规范

在对该建筑工程项目进行结构优化设计时，设计人员严格地遵循有关结构设计的规范，针对结构设计中所存在的不足，如:安全性较差、要求过宽等，结合实际施工条件对其进行了优化处理。

3.3前期参与

在本工程中，设计人员在工程的前期规划中即结合了结构优化设计，根据工程项目的实际需求与施工条件，对建筑结构形式进行了科学取舍，保证其施工可行性与经济性。值得注意的是，在建筑前期规划中，设计人员不应仅凭自身的经验进行结构的优化设计，否则容易出现对建筑结构体系受力情况把握不当的现象，直接导致建筑质量不过关，不利于后期的施工，容易造成建筑建设成本的大幅度增加。

3.4概念设计

在建筑项目的建设过程中，若是其结构布局方式不同，设计效果也大不相同。因此，在对房屋结构进行优化设计时，应实现细部结构优化和概念设计的有机结合，从而切实有效提高结构优化设计效果。在本工程中，将建筑的概念设计作为了设计工作中的一大重点，贯穿于整个的设计过程之中。概念设计主要是对缺乏相应数值的细节进行处理，例如:地震设防烈度量化等情况，若是仅仅依靠相应的公式进行设计计算，得出的结果必然会和实际情况存在较大差异，而使用概念设计，则可将数值当作一种参考依据，实现对结构设计中细节的合理把握，提高结构优化设计的质量。

3.5结构优化设计的效益分析

在本工程中，优化后方案同优化前方案相比，更加科学合理;同时，其有效降低了施工成本，工程结束后，对整个工程造价进行计算，发现工程造价降低了26%。

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2建筑结构设计中剪力墙结构受力分析

剪力墙结构设计有着自己的设计规则及原理。由于剪力墙通常情况下高度、宽度要比厚度大很多，因此其何特征像板,但与板有很大的差别，板是按受弯构件计算，剪力墙是按压弯构件计算。因此在进行其结构设计分析时就需要考虑到其具体的设计差别。此外还包括剪力墙的肢长、墙厚度范围有着自身的特性，因此当墙肢截面高度与厚度之比hw/tw≤4时，应按框架柱结构设计；当hw/tw>8时为一般剪力墙；当4≤hw/tw≤8时短肢剪力墙，这也是剪力墙结构设计的基本原则之一。剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙与梁、板所组成的空间结构。其主要承受两类荷载：一类是竖向荷载，竖向荷载主要是梁板传来的恒载、活载、剪力墙身自重及竖向地震作用；另一类是水平荷载，主要为水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力、变形分析包括承载能力极限状态与正常使用极限状态下分析。在承载能力极限状态下，剪力墙在各种工况下不致破坏，能够安全地承受重力荷载作用。在正常使用极限状态下，结构变形满足规范要求，结构耐久性也满足设计要求。剪力墙的变形主要是弯曲变形，框架结构的变形主要是剪切变形。为了使剪力墙实现弯曲破坏的延性破坏模式，《高层建筑混凝土结构技术规程》简称高规，规定墙长不宜大于8m。实际上影响剪力墙破坏模式的两个主要因素是剪跨比和轴压比，只要剪跨比>2，且轴压比不超过规范规定限值，能够实现延性的破坏模式。当剪力墙墙长大于8m时，尽量在墙中部开洞形成双墙肢，通过弱连梁连接。这样剪跨比一般也会大于2，即能满足延性破坏的需求。在地震作用下通过连梁来耗能，连梁端部首先进入塑性变形，形成塑性铰，这样连梁起到第一道抗震防线的作用。

3连梁设计

高层住宅剪力墙结构中，由于开间不大或墙长较长时开洞后形成连梁，若两墙肢之间出现跨高比较小的连梁时，在计算过程中，容易产生连梁抗剪超限的情况，通常有以下几种解决方案：①增大截面，可以提高连梁自身的抗剪能力，但随着连梁刚度增加相应内力也增加，其对抗剪能力的提高是有限的。在梁宽一定的情况下，通过加高连梁梁高的方法；在梁高一定的情况下，也可以通过加宽梁宽，加宽截面却对连梁刚度的贡献较小，仅为线性关系，使得抗剪力的提高值仅大于分担剪力的增加值。②调整设计内力，在增大连梁截面对提高抗剪能力没有效果的情况下，可以通过人为的内力调整，对连梁刚度进行折减，控制剪力分配比，解决连梁抗剪问题。最简单的调控方法是在计算参数选取时，调整连梁刚度折减系数，仅对内力配筋计算时才能采用。在整体计算及非地震荷载作用下，连梁刚度不予折减，这时连梁应具备足够的抗弯和抗剪承载能力，以满足正常使用的要求。对于跨高比大于5的连梁，应按框架梁设计，且必须满足框架梁各项要求。③也可设水平缝形成双连梁、多连梁或采取其他加强受剪承载力的构造措施，譬如设置交叉暗撑等措施来提高连梁抗剪承载力。

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[3]建筑结构杂志

[4]高层建筑结构概念设计

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在土建工程中，方案设计是工程能否顺利进行的前提，建筑工程的稳定性与安全性首先取决于方案设计的合理性。但目前，我国很多工程建筑管理者对方案设计环节并没有足够的重视，这就导致在方案设计环节出现不合理现象，有些应该细化的条款变得笼统，有些应强调的环节一笔带过甚至直接忽略，而且，现在很多方案在设计时大多考虑到建筑的承载力，对建筑的寿命考虑非常少，这些都直接影响到建筑结构的安全性。

1．2建筑团队对建筑结构安全性意识不强

在我国，工程的建筑团队大多数是来自农村的劳动力，他们一般接受的教育较少，对建筑结构的安全性认识普遍较低，近几年建筑工程不断发生的安全事故给建筑团队敲响警钟，使管理者开始重视安全培训，但由于建筑团队自身综合素质的影响，对培训的内容一知半解，对建筑结构的安全问题缺乏系统的认识，无法更好的防范安全隐患，这很容易导致因人为因素出现建筑结构的安全性问题。

1．3安全规范政策标准较低

我国在土木建筑工程中制定了一系列的安全规范标准，用于规范建筑过程，但与发达国家相比，这些标准过低，例如，在承载能力方面，我国设置的安全水准，是以分项系数或者安全系数为主要指标的，对土木建筑结构的安全性测试以系数为准，认为系数越大安全性越高，而且，针对一些特殊状况如地震、爆炸等建筑的牢固性，我国的规范标准并没有设置明确的要求。同时，我国在建筑结构方面重点强调结构的强度，对建筑的耐久性没有过多的要求，缺少规范标准。

2影响土木建筑结构安全性的因素

2．1牢固性

近几年，我国很多地区发生过地震灾害，如汶川地震，给国家的发展和人民的生命财产都造成了无法弥补的损失，显现了地震灾害的巨大破坏力，同时也对建筑的牢固性进行了一次考验。建筑的牢固性不够是导致灾害严重的重要原因。建筑的牢固性一方面要求建筑结构构件要具有足够的承载力，另一方面也要求建筑结构整体具有牢固性。要保证建筑结构的整体牢固性必须满足两个指标，结构物的冗余度及延性。这样的建筑物不会因为局部倒坍而造成整体的连续破坏。

2．2安全性

在土木建筑工程中，安全性是考量整体建筑结构的重要质量指标，指的是建筑结构承载倒塌、破坏等的能力。影响结构安全性的因素主要有两个，一是在建筑过程中的方案设计合理性以及施工水准，二是建筑完成后的使用、检测及维护。方案设计是建筑工程是否安全的重要指标，必须保证设计规范符合建筑结构的要求，标准要合理严谨，规范标准的制定是影响建筑结构安全性的一个重要因素。

2．3耐久性

土木建筑结构的耐久性指的是建筑的使用寿命，保证建筑能够在规定的使用年限内发挥正常的使用功能。现在大多数的土木建筑工程采用的都是混凝土，因此，建筑工程的质量很大一部分是取决于混凝土结构的耐久性。虽然人们普遍认为混凝土的耐久性非常强，但资料显示混凝土的正常使用年限不超过三十年。在我国的土木建筑工程中，由于有害物质侵蚀等原因，使建筑的使用年限不断缩减。虽然设置较低的安全水准会给建筑工程带来一定的安全隐患，但因外界因素如混凝土锈蚀等原因给建筑造成的危害更胜一筹。当然，建筑结构的耐久性与建筑完成后的使用、检测与维护有密不可分的关系，因此，在建筑工程时必须将后期维护预计产生的费用核算在内，避免过度超支。

3提高建筑结构安全性的措施

3．1重视土木建筑工程的方案设计环节

在建筑工程中，要充分重视方案设计环节，对建筑结构进行零误差、零缺陷的设计，不得掺杂主观色彩，有质量的完成产品、过程或服务。在强化结构构造以及增强材料性能方面，可采取防治盐害及冻融的综合措施。另外，方案设计的合理性直接影响到土木建筑结构安全性的系数，必须保证建筑结构局部具有牢固性，同时结构整体还要具有整体牢固性，要将环境等外界因素充分考虑全面。

3．2做好质量管控

首先，要严格控制土木建筑工程的进度。在施工前期，通过对整个建筑工程的宏观把握，包括对工程的难易程度、工程质量要求、施工工艺方式以及其他因素的考虑，综合分析，制定施工进度计划与安排。严格控制工程进度，就是保证工程建设任务能够按照承包合同规定进行。在我国，一般会采用对比法来检验施工进度，如利用横道图计划。在编制计划时要保证项目执行严格按照进度规划进行，把施工进度规划进一步细化，制定施工任务书，合理调配人力、物力、财力。同时，在施工过程中，要实时获取施工的具体情况，确保项目施工进度严格按照进度规划进行。在实际的施工过程中，可能存在进度的调整，这其实是一种周期性的循环。可以利用网络计划，采取调整、纠正偏差的措施对进度规划进行调整，将工期压缩以及赶工成本等因素考虑全面，有计划的调整进度规划，确保建筑工程能够顺利进行。

3．3做好原料的检测及建筑的维护

为保证土木建筑结构的安全性，在施工开始前，必须对施工所需的原材料进行严格把控，如果原材料出现问题，必然会导致建筑工程出现安全隐患。在保证原材料优质的前提下，还要严格落实各个环节符合方案规划，做好进货检验记录，掌握材料价格、质量、供货能力等信息。同时，还要通过法律渠道保证土木建筑工程能够在规定的年限内正常使用，并对建筑进行定期检测与维护，提高建筑的安全系数。

3．4推广应用新技术

要保证土木建筑结构的安全性，必须找出制约其安全的因素，并加以预防与改善。在建筑工程中，影响安全性的因素主要有渗漏、裂缝及剥蚀，其中破坏力最大的是裂缝，而裂缝的关键是撩测，在传统的工程建筑过程中，主要采用声波跨孔法以及超声波法，效果不理想，针对这种情况，可以推广应用新技术，采用超声回弹综合法、回弹法以及射线法等方法探测建筑结构的表层强度，进而针对现状采取相应的安全措施。

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此方法在建筑物加固施工中较为常见，其优点表现在钢筋混凝土结构不用加湿、加固施工时间较短、外观损害少、加固占用空间少等，所以也不会影响到原有建筑物的正常使用。但由于其加固效果主要取决于建筑结构胶的质量和粘接面的清洁处理，因此粘合的材料和施工水平直接影响到建筑物加固的效果，故通常用钢筋混凝土构件的受拉区和薄弱部位的静态构件加固。

1．2外包型钢加固法

该方法主要是用型钢外包于钢筋混凝土结构构件的四角(或两角、四周)，使得原结构构件在截面增加不多的情况下承载能力大幅度提高。分干式外包法和湿式外包法两种，一般建筑物的加固设计多建议采用湿式外包型钢法，可以更有效的提高结构的承载力。外包型钢加固法受力可靠、施工简便且工期短，但钢材用量较大，加固施工及维护成本较高，所以，对于一般房屋建筑的加固和高温场所的结构加固不适合运用这种方法，主要运用的建筑物的梁、柱及屋架、桥架上。

1．3碳纤维加固法

此方法是用树脂胶结合材料将碳纤维布或碳纤维板粘贴在结构表面，从面提高结构承载力的方法，其主要优点表现在材料重量小、强度高，无需担心结构腐蚀，施工方便且适用面广，施工成本及材料价格都比较低，是现代建筑结构加固设计施工中最常用的方法。但其耐高温性能较差，要求的使用环境温度不得超过600C，否则必须采用相应的保护措施。

1．4增加构件截面加固法

顾名思义就是通过增大结构构件截面尺寸的方法，以提高其承载力和满足正常使用的传统加固方法。在建筑物加固施工中技术比较成熟、加固效果好、经济、适用面广，但施工程序复杂、湿作业工作量大、工期长且对房屋的空间和美观程度会有较大的影响，此方法在现代加固设计施工中已逐步减少使用。

1．5预应力加固法

此方法是采用加预应力的钢拉杆、钢铰线或型钢支撑来提高结构构件承载力的方法，是卸载、加固及改变结构受力三合一的加固方法。主要是由于预应力与荷载的双重作用，导致拉杆产生了轴向的拉力加固过程中预应力产生了偏心受压，进而增加了构件的抗弯能力，减少了外荷载的效应，最终缓解和控制了结构受弯变形的程度，与此同时使得构件斜截面的承载力也被大幅度提高。其缺点是加固施工需要专门的预应力施工工序及机具备，且要求的使用环境温度不得超过600C，否则必须采用相应的保护措施。

2房屋建筑结构加固施工需要注意的问题

在房屋建筑物结构加固的施工过程中，在做好前期设计与材料设备准备之外，还需要注意掌握施工技术的要点和相关方法，认真阅读设计文件，编制必要的施工组织设计并对施工人员进行现场施工交底。施工时严格按照加固施工相关技术规范工求进行施工，及时向设计单位反馈加固施工效果，必要时修改加固方案。施工过程中虽然有一些相对比较简单的工作，例如:对原有结构的考察、取样、实验以及评定等，此项工作对于整个施工过程来说非常重要的，它不仅关系到加固设计方案的确定，更关系到加固施工方案的确定，所以需要认真对待每一个工作，尽量做到细致。对原结构及新进场材料的取样、检测试验需要有相关资质的专业单位进行，并能够出具权威的检测评定报告。对不符合设计要求的新进场材料，坚决不能使用房屋建筑加固施工过程中需要充分利用原有结构的承载能力，尽量减少对原有结构的破坏。在施工设计过程中，施工设计人员需要认真的分析、适当的测试、对原有房屋的结构和承载能力做出准确的判断后，统筹规划，制定出合理的施工方法，最好是请专业人员审核通过后再进行施工。加固施工完成后应按《混凝土加固技术规范》的相关要求进行验收。

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二、加固方法

1.地基加固

由于地基为湿陷性黄土地基，故采用树根桩法进行加固，具体加固顺序为：先从基础上方向下打孔，直径10cm，孔深6m，然后注入水泥砂浆，水泥砂浆由于压力到达土体软弱位置，形成直径约为500mm的马牙槎，与土体紧紧咬合，形成较大的摩擦阻力，树根桩间隔为1.2m。树根桩的优点在于：由于其施工的管道口径很小，需要的工作面较小，能够方便地使用小型钻机进行施工，而且施工的噪音和振动都较小；压力灌浆也可以，桩的外表面比较粗糙，增加桩体与土体之间的粘结力，使桩与地基成为一体。同时该方法也具有造价低，经济适用等特点，降低了房屋地基的加固成本。

2.主体加固

考虑到墙体承载力的恢复并尽量不影响其使用功能，故采用嵌缝粘钢法进行墙体的加固，现将墙体两侧砖缝当中的砂浆清除，然后注入结构胶，放入钢片紧紧粘结，然后做好表面抹灰，这种方法可以使两侧墙体紧密连接，补充墙体由于裂缝而削弱的连接力与承载力，使墙体恢复使用功能，嵌缝粘钢法钢片的嵌入间隔为4皮砖。嵌缝粘钢法不需要加宽墙体的面积，比起钢丝网片混凝土板墙的加固方法，该方法具有简便易行，能够有效增强墙体的抗剪能力，而且不占用房屋原有的使用面积等优点。

3.防水措施

由于该建筑地基未经处理，仍然为湿陷性黄土，因此如果加固后地基浸水，则可能会由于土体结构重新排列造成湿陷，使树根桩失去承载力，造成建筑进一步沉降，因此在建筑物四周施工灰土桩作为止水帷幕，桩长6m，施工时相邻灰土桩相互咬合，形成帷幕，能够有效防止外来水源浸泡地基。该方法也能够使湿陷性黄土挤密，具有提高地基承载能力的作用，因此配合树根桩，第一能够防止地下水的浸入，第二能够提高地基的承载能力，同时也具有经济性的特点。

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2现代建筑结构中智能土木结构的应用

2.1智能传感元件在现代建筑结构中的应用

土木工程中通常会在建筑结构中粘贴或者是埋入一些传感元件来对建筑物进行健康检测，在确保检测结果正确性的同时，还要对建筑物的稳固性和安全性进行更为确切检测和评价，获取最为精准的数据，从而对建筑物的命运做出判决，进行维修或者是直接报废。对于一些比较重大的土木工程建筑来说，由于其结构的修建时间比较长，设备相对来说都比较陈旧，传统传感器并不能够适应这种内部环境，这个时候选择高性能的传感器检测结构健康是十分有效的。利用智能材料、光纤等制作成传感器并且应用于土木工程的发展历程当中已经具有了划时代的意义，使得土木工程的发展史开辟出了全新的篇章。

2.2建筑工程健康监测的具体实施过程

智能土木结构在建筑工程的结构损伤和健康检测方面都起到了十分重要的作用。在土木工程当中，建筑物的检测通常会采用目测的方法，除此之外还会利用到声发射、超声波以及X射线等无损性的检测，利用这种方法能够有效杜绝很多弊端，在建筑物的内部结构中出现了破损情况，或者是建筑物的实时动态都能够得到准确检测，在满足了人们对建筑整体了解的需求之上还能够保证检测效率和检测准确率。比如说当建筑物发生了损伤，内部就会出现裂纹，这些裂纹在外部力量的作用下会加大损伤的力度，并且会以声速扩散，而这些都会被特殊材料制成的传感元件所感知到，让相关的工作人员能够更加及时准确地掌握整个建筑物的内部情况，对建筑物进行更为及时的整体规划，采取一些措施来避免建筑物事故的发生。

2.3现代建筑节能支持

智能土木结构不仅仅为普通建筑提供了安全检测的功能，还能够为智能建筑提供节能技术，并且已经在实际中得到了逐步的推广使用，建筑师们也在此基础上提出了节能建筑的概念。所谓节能建筑其实就是在设计和建造的过程中，均尽量采用节能型的材料和器具，利用智能土木结构使得建筑本身具备监测控制能力，随着外部环境的变化而适当地做出调整，把建筑的自身能耗降低到最低的水准。智能土木结构为现代建筑节能提供的技术支持能够更好地实现绿色建筑，更加有利于环境友好和可持续发展。

3智能土木结构提升策略

3.1提高智能传感的技术

传感元件的应用是绝对离不开传感技术，所以提高智能传感技术已经是势在必行的了。从仿生学的角度来看，传感器就像是建筑物自身的感受器官，要想提高智能传感技术就必须要从传感技术的系统性入手，提高传感器的处理、感知、识别的能力，并且在这个基础上要提高传感器系统的灵敏度和可靠性，实现整体传感技术智能化。在建筑工程当中，传感元件要保证不影响建筑外形结构，要同建筑材料形成较好的相容性，把对建筑物的影响尽可能地降低到最低的水平，提高建筑物当中信号的抗干扰能力。

3.2发展智能控制集成

智能控制系统是一个相当于人类大脑神经中枢的最高级部分，这不仅仅取决于运动系统和感觉系统的运行程序，还担负着整个脑神经的高级功能运转。在土木工程的内部安装集控系统中，能够对一些强降雨和风暴做出迅速的应急，尽可能地降低损失，因此，相关建筑人员应该重视对于智能控制集成的开发和利用。例如说，在一些强台风的天气，各地方都会重视安全预警，而智能建筑中发展集成控制就能够更加及时地对整个环境进行控制，确保整个建筑的安全。

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2.建筑结构抗震设计方法

2.1结构地震分析法

结构抗震设计的首要任务就是对结构最大地震反应的分析，需要确定内力组合及截面设计的地震作用值。常用的地震分析法有底部剪力法、弹性时程分析方法、振型分解反应谱法、非线弹性静力分析法以及非线弹性时程分析法。其中最为简单的属底部剪力法，其在质量、刚度沿高度分布较均匀的结构中较为适用。假设结构的地震反应以线性倒三角形的第一振型为主。并通过第一振型周期的估计来确定地震影响系数。对于较为复杂的结构体系，采用振型分解反应谱法来计算，它的思路就是根据振型叠加原理，将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而弹性时程分析适用于特别不规则和特别重要的结构中，将建筑物看作弹性或弹塑性振动系统，直接输入地面振动加速度记录，对运动方程积分，从而得到各质点的位移、速度、加速度和剪力时程变化曲线。非线弹性时程分析法可以准确完整的反映结构在地震作用下反应的全过程。按非线弹性时程分析法进行抗震设计，能改善结构抗震能力和提高抗震水平。非线弹性静力分析法考虑了结构弹塑性特性，在结构分析模型上施加某种特定倾向力模拟地震水平侧向力，并逐级单调增大，构件一旦屈服，修改其刚度直到结构达到预定的状态。

2.2建筑结构抗震设计方法

为了确保建筑结构的抗震能力最佳，所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面都达到最佳，质量分布均匀，平面对称、规则抗侧向力较好的体系及刚度与承载能力变化连续的结构体系是优先考虑的设计方案，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。

（1）根据我国的抗震设计规范，建筑持力层的选择非常重要，它关系着整个建筑物的安全性能，同时规范还指出，建筑的形体要适当，要求建筑的形状及抗侧力构件的平面布置宜规则，并有整体性，不宜用轴压比很大的钢筋混凝土框架柱作为第一道防线。

（2）抗震结构体系布置是建筑结构抗震设计的关键问题，如房屋建造中框架结构体系和砌体结构的选择问题。地震后会有余震，抗震结构体系应具有多道抗震防线。如框架结构设计中为了避免部分构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力，将不承受重力荷载的构件用作传递途径。

（3）传统的结构抗震是通过增强结构本身的抗震性能(强度、刚度、延性)来抵御地震作用的，即由结构本身储存和消耗地震能量。消能减震设计指在结构中设置消能器来消耗地震输入的能量，减轻结构的地震反应，减小结构发生破坏和避免结构物直接倒塌以达到预期防震减震要求。隔震设计指在建筑物基础与上部结构之间设置隔离层，即安装隔震装置，通过隔震装置延长结构的基本周期，避免地震能量集中使结构发生屈服和破坏。这是一种以柔克刚积极主动的抗震对策,是一种新方法、新对策、新途径。

（4）尽可能多设置几道抗震防线，一个较好的抗震建筑结构由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。强烈地震之后往往伴随多次余震，如果只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。如像教学楼这种相对大开间、单跨、大窗口、悬臂走廊的纯框架结构，其纵、横方向的刚度不均匀，很容易发生扭转破坏，而整个结构只有框架一道防线，一旦柱子发生破坏，没有其他约束措施，整个框架因丧失全部承载能力而倒塌。防止脆性和失稳破坏，增加延展性。设计不良的细部结构常常发生脆性和失稳破坏，应该防止。刚度的选择有助于控制变形，在不增加结构的重量的基础上，改变结构刚度，提高结构的整体刚度和延展性是有效的抗震途径。

（5）场地条件就是导致建筑震害过于严重的关键因素，所以选择最为有利的地形最大限度的防止建筑物出现在不利于抗震功能发挥的区域。选择在抗震过于危险的区域来建造房屋，有可能对人们的生命财产安全带来危害。在汶川地震时，北川县城西的房屋建造在有滑坡隐患的山体之下，在地震的作用下，山体崩塌、滑坡，将大量的房屋掩埋，死亡1600人，损失惨重。

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1．1方案选择的合理性设计方案的选择是十分重要的，不仅关系到以后工程的质量和结构，还影响着人们的居住。在结构方案的选择上，要遵守科学、合理、发展的原则，而且由于很多种因素都对设计方案造成影响，所以设计出来的方案就是多种多样的。方案设计出来了，又面临着合理的选择上，方案选择的不好，日后发生的后果不堪设想，所以应该进行认真的分析比较，选取的方案既要科学合理，又要经济，所以方案的选择很重要。在对设计方案的可行性进行选择的时候，要对建设地及施工材料等进行全面的分析，保证每一个环节的科学合理，还要有专业人士对各种影响设计的因素进行评估分析，选择出科学合理的结构概念设计方案。

1．2结构简图的科学性结构概念设计首先要有科学专业的理论作为支撑，而且一般情况下利用结构设计简图对结构概念设计的合理性进行评估。在结构简图的选择上，要遵照安全和准确的原则，选取合理的简图。因为如果选取的简图不够科学，那么相应的结构概念设计也会出现相应的错误，甚至对工程的质量问题造成巨大的影响。所以说，结构设计简图在制作时应该做到精确、科学，使出现的误差也在可控范围内，应该进行严格的审查，保证简图的质量。

1．3对计算的结果进行准确分析随着社会和经济的发展，信息技术被广泛的应用，特别是在数字的计算等方面设计出种类繁琐的计算软件，可是各计算软件在计算的结果上确实各不相同，让使用者也不知道哪个是正确的，所以在工程的设计中计算工作经常出现混乱。在进行设计时，软件的选择很重要，应该对各个软件进行系统化分析，根据工程的实际情况和设计的原理等，选择适合的软件，确保计算结果科学准确。

2如何在结构设计中运用概念设计

2．1建筑场地的合理性选择建筑场地的选择影响着结构概念设计的结果，所以说对结构设计来说非常重要。建筑场地的选择要符合施工的条件，同时满足采光、水电、噪音等多方面的考虑。最重要的一点，就是应该考虑建筑场地的抗震能力。选择的地点必须是抗震效果比较好的地点，以免发生危险的情况。一般在工程的初步设计之前就要进行建筑场地的科学选址和勘察，如果施工场地确实不允许，又必须在此进行建设，那么就应该做好科学有效的手段来降低危险系数。

2．2建筑基础的科学化应用建筑场地进行合理选择后，紧接着就是对建筑基础的科学化选择上，在选择的时候要根据建筑场地的地形和地质结构等进行分析，选取合理的建筑基础。一般在建筑基础的选择上有以下三种情况:

(1)桩基础。在地质比较松软或者负重比较大的情况下，大多会选择桩基础，因为桩基础能够使下部对上部进行力的承载;

(2)箱形基础。箱形基础的安全性比较高，抗灾能力比较强。一般高层建筑中会应用箱形基础。是因为箱形基础使下部的承载力实现均匀分配，保持地基的受力均匀;

(3)筏形基础。筏形基础能够实现分散建筑上部结构承载力，是下部承载力减弱，对地基进行力的控制，不出现地基的不均匀沉降。

2．3结构规则的合理应用建筑结构中只要保证非结构件的正常稳定运转，就能使建筑材料的成本实现降低，因此主体建筑结构的选择，要做到合理、科学和对称性，在多数的施工中，实现抗侧力主体结构的对称，所选择的平面结构也应该是容易形成对称结构的。当然，具体情况具体分析，还要根据实际情况进行选择，同时符合平面工程的科学设计。

2．4抗震抗灾能力的强化建筑设计和施工的成功与否，不只是外型和质量的方面，还有抗震抗灾上的需求。所以机构概念的设计，要考虑到抗震抗灾的问题，在设计时要多增加防线，以期实现减弱地震的危害性。当然结构的变化也能起到抗震抗灾作用，比如安装特定的原件，使得建筑体对地震的破坏力进行有效的减弱。

2．5结构刚度科学化选取建筑结构在刚度的选择上至关重要，而且在建筑结构概念设计中也必须遵守刚度的要求。结构刚度可科学化选择，是保证工程质量的有效措施，还能够对地震等灾害起到危险性降低的作用。与此同时，结构刚度的科学化选取还能扩大空间的占有率，使建筑平面的利用率等都能得到合理的利用。

3实施结构概念的措施

为了提高设计的科学性和合理性，同时保证工程的质量和安全，在进行结构概念的设计时，主要运用以下几种措施:

(1)在建筑场所的选择上，要选择抗震性能比较高的，如果选择的场所抗震性能较差同时还必须在此施工，那么要进行科学的补救措施，以免造成不必要的危险;

(2)在结构材料的选择上，要选择抗震系数比较高的结构材料，而且选取的材料还应具有良好的均匀性，满足抗震的要求，保证安全性;

(3)在结构构件的组合上，添加赘余等组件，减小地震的破坏性，也可以多增加防线;

(4)在构件的延性上下功夫，通过采取多种有效的手段，提高刚度和承重能力，增加抗震的能力;

(5)在构件的连接上，保证结构的整体性和统一性，加强对节点的控制，保证其连接的质量;

(6)实现所有设计的完全一致，在相关的数据等方面做到精确一致，保证方案的科学化和合理化。

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二、现代建筑常见的结构类型

依据不同的建筑物以及其结构类型，可以分为砖头结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构。砖头结构是以砖墙、砖柱、木屋架作为主要承重结构的建筑，比如农村的庙宇、屋舍等，这种建筑结构建造起来比较简单，容易准备材料，需要较低的费用。砖混结构指的是用砖墙、砖柱、钢筋混凝土楼板、屋顶承重构件为主要承重结构的建筑，这是在住宅建设中最常用的结构。钢筋混凝土结构指的是梁、板、柱等承重构件都使用钢筋混凝土结构，这种结构主要在大型公共建筑、工业建筑、高层建筑中应用。钢结构下会主要承重构件制作全部应用钢材，它具有较轻的自重，能够应用于建筑摩天大楼，还能制作成跨度大，高净空的空间，主要在大型公共建筑中应用。

三、建筑结构的加固方法

不同的建筑结构具有不同的加固方法。混凝土加固混凝土加固方法主要是应用混凝土材料以及其他材料混合。混凝土加固法包括加大结构截面积加固、结构外包钢材料加固、预应力混合结构加固、全焊接补筋式加固、局部加固等。砌体结构加固法，也就是以修补结构外侧堵塞式加固砌体结构加固法包括钢筋水泥混合砂浆式结构加固、扶壁柱式加固、外包钢筋混凝土加固等。3.钢结构加固法高层建筑结构加固中经常使用这种方法。钢结构加固主要是对建筑结构计算参数进行改变，加强结构连接和扩大结构面积加固。需要注意的是要依据建筑结构的现实情况和加固使用要求选择适合的结构加固方法，加固建筑，最大程度地提高建筑结构的安全性。

四、建筑结构加固的原因

1.人为因素

在建筑施工过程中有很多因素影响建筑质量，例如，错误建筑设计、施工恶劣、施工人员技术问题等都会影响建筑的稳定性。建筑设计只要错了一个参数，就会致使建筑成为垃圾建筑。施工过程中的恶劣环境可能会促使材料变质或者影响钢筋质量，导致材料或者钢筋不能充分发挥作用。施工人员在进行施工时，由于自身问题，忽视了细节，严重影响建筑的牢固性。

2.自然因素

长期不用的建筑施工材料可能会因为复杂多变的天气情况可能会受到侵蚀，降低材料的性能。例如，高温暴晒可能会导致墙外涂料发生脱落或者裂缝等，酸或者碱可能会腐蚀材料，木材由于长时间放置也会发生腐朽等。建筑结构的功能受到这些因素的影响也会降低牢固性，需要进行加固处理。

五、建筑加固的原则

1.结构体系总体效应原则

建筑结构由好多部分构成，每一个部分都发挥着重要作用，哪个部分出问题都要快速解决，加固建筑物。建筑构件加固主要是应用合适地加固方法加固不稳定构件，不能只重视危险构件，要站在建筑整体的角度进行加固。

2.先鉴定后加固的原则

需要加固建筑物构件的时候不能依据主观判断修复构件。由于一个建筑物的质量影响着个人利益和人身安全。因此需要专门技术人员勘察鉴定现场，明确原因和加固方法。依据其整体结构以及受力状况，与加固方法结合制定解决问题的方案，确保整个建筑物能够充分发挥自己的作用。

3.材料的选用与选值

在加固建筑物的时候，既要制定最适合的加固方案，还要选择合适的材料，并以原材料强度为依据取值。假如原材料结构的材料没有一定的取值范围，就要依据实际情况评估现场，并依据评估结果明确取值范围，确保固定使用材料的性能与原材料基本保持一致，促使建筑不能由于不同的材料功能降低加固的效果。

4.加固方法的优化原则

建筑物有很多加固方法，可是不能过于盲目使用，充分考虑各方面因素之后再制定加固方案。首先要与已有的实际结构和结构受力特点相结合，充分考虑建筑物的本身，确保采用某种加固方法之后可以提高建筑物本身的安全系数，并不对建筑物本身产生影响。同时，以当时的施工环境、经济资源以及现有的技术水平评定使用哪种加固方法，并采取有效措施优化施工效果。尽量避免浪费时间，缩短施工周期，避免损坏建筑物。

六、建筑结构加固施工的技术

建筑结构加固通常采用混凝土加固的方式，主要应用到的施工技术有托换式结构加固施工技术、植筋式结构加固施工技术、裂痕修补式结构加固施工技术、碳化混凝土修复式加工施工技术、混凝土表面处理式结构加固施工技术。托换式结构加固施工技术是一种综合性混凝土加固技术，主要技术处理有关结构以及建筑的上下结构、拆除顶升与废弃结构，经常应用于加固或者改造建筑结构。同时，这种技术具有较短的周期和较低的成本，所以不会在很大程度上影响建筑的正常使用以及人均的正常工作生活。可是这种施工技术具有较高的技术含量，所以需要施工人员具有较强的专业性、较高的专业技术水平、较强的责任心，确保建筑的安全。植筋式结构加固施工技术是应用钢筋植入法加固结构。由于这种技术对混凝土结构的要求比较简单，并具有灵活的操作，所以通常在建筑结构的连接和锚固中应用。在植筋式结构加固的施工过程中可以将普通的混凝土钢筋或者螺栓式锚筋植入其中。依据建筑物的使用特性以及结构的分布明确使用哪种钢筋加固结构。裂痕修补式结构加固施工技术依据建筑结构裂痕的大小、发生裂痕的原因、形状等实施堵塞式修补，进而加固，延长建筑结构的使用期限，促使建筑结构更加稳固和安全。碳化混凝土修复式加工施工技术主要是恢复混凝土结构内的碱性物质，进而加固建筑结构。这种技术主要用于提高混凝土结构的阻抗能力，改善或者抑制建筑结构中混凝土因为碳化物质而造成的钢筋腐蚀。混凝土表面处理式结构加固主要是利用各种技术清理混凝土表面的腐蚀物质，确保结构是稳定的。这种方法广泛应用于我国建筑结构。可以利用各种化学方式、机械方式、射水方式、喷砂方式等处理混凝土表面，彻底清除混凝土表面结构的各种酸性和碱性腐蚀物，确保建筑结构安全使用。

七、建筑结构加固施工的具体要求

（1）制定施工方案，以最大程度的利用现有构造物进行加固和避免拆除、敲打、撞击、振动等。在熟悉图纸之后再进行编制，充分领会设计意图，并且仔细观察和实测实地，制定出与实际相符的施工方案。（2）严格依照施工方案施工。特别是不能减少工序和材料。施工过程中也会出现实际和图纸不符的情况，这就需要施工人员及时和设计、监理乙级甲方进行有效沟通。（3）做好技术交底工作，也就是将图纸表示的要求或者图纸不能很好表示的方法，用文字清楚和具体的表达成作业人员熟悉的施工语言，促使操作人员明确自己能做的和如何做，进一步明确不清楚的地方。此外，技术交底是分析质量事故、改进工艺和技术的关键原始材料，所以一定要对此加以重视。（4）进行自我检查工作。主要是检查文字资料和记录，看需要记录的内容是否符合要求，如果发现问题则及时纠正。还要目测或者应用仪器或者设备检查实体，及时整改发现的问题，促使其满足标准要求。

八、质量通病的控制

在结构补强施工中增大截面作业时要足够重视转换混凝土，主要是因为这两种方法在加固作业中广泛应用，此外是加固作业中经常发生质量事故的环节。这两种作业方法都会受到狭窄工作面和较小模板几何尺寸以及空间的影响。此外，在置换混凝土和增加截面作业时需要用较少量的混凝土，基本上不使用商品混凝土，一般用的是人工搅拌的混凝土。可是人工搅拌混凝土经常会受到场地、环境操作人员熟练程度等因素的影响，无法保证浇筑混凝土的质量。特别是当前施工现场使用了大量商品混凝土，作业人员基本不清楚人工拌和混凝土的要求。这种现象经常发生在大、中城市，因此，成功的关键是确保混凝土的质量。想要做好人工拌和混凝土，就要做好“干三”“湿三”的操作。“干三”就是依照配合比完成称料后，混合干拌各种材料三遍后，确保其均匀混合，以混合材料颜色的相近性判断“干三”的效果。接着加上一定比例的水，再搅拌三遍，就是“湿三”。在按照要求完成这两个步骤后就能达到混凝土匀质性要求。在振捣混凝土时，因为较小的模板空间，不好操作，可以均匀适度敲打、振动模板外部，确保混凝土是密实的。

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有些时候由于钢筋或模板等材料没有按照规定合理的进行操作，导致混凝土在凝固前就发生了沉降，这也是塑性裂缝出现的根本原因。任何一种类型的裂缝都对工程质量产生一定的影响，塑性裂缝是其中影响较为严重的一种。另外，受到施工人员自身专业知识的限制，捆扎模板时，不是以正常的规程捆扎，也会造成裂缝的出现。

1.2在环境部稳定的情况下

很可能出现塑性收缩裂缝，产生裂缝的原因与塑性沉降裂缝的原因大致相同，主要是因为浇筑建筑物时，环境之间突然变化，恶劣的天气将减少混凝土中的水分，进而使混凝土表面干燥，建筑物的表面容易产生塑性收缩裂缝。

1.3温度应力裂缝必然和施工中的温度有着密切的关系

混凝土浇筑是最容易产生裂缝的阶段。在温差的影响下，产生了混凝土拉应力，就算是不会产生比较明显的变化，还是尽量的减少其出现的可能性，它的潜在威胁是造成整个建筑质量下降的主要原因。

1.4建筑工程的质量

受工艺、方法、技能、设备、材料的影响。在工艺方法上如采取不规范、不合理的施工就可能出现裂缝。裂缝的形成多是人为因素引起的，施工人员的专业技能不够或缺少必要的责任感都可能影响施工质量。由此可见，要适当的对施工人员的专业技能进行相关的培训。还要定期检查施工的质量，不仅要以安全施工为前提，还要注重施工方法和工作效率，给建筑质量以最可靠的保证。

1.5在设计阶段就要在图纸上

对原材料质量要求进行说明，需要考虑的因素也比较多，材料的搭配、材料的不合格都将影响施工质量、使用寿命，水泥、沙子、骨料都属于施工的原材料。整个建筑施工对混凝土的质量要求比较高，不合乎标准的原材料一旦被应用到施工中，混凝土的诸多性能都将难以保证，都可能产生裂缝。所以，一定要严把原材料的质量关，尽量与信誉度比较高的生产商合作，原材料进厂要先对其进行必要的验收，切不可粗心大意，原材料的质量合格了，工程的质量也才能有相应的保障。

2建筑物结构设计中控制裂缝的措施

2.1严格原材料的选材程序

从总体而言，原材料的质量是比较好控制的，但出现问题的几率也比较高，很多建筑工程的例子都可以有力的说明这一问题。有的施工单位受到利益驱使，施工的原材料会选择那些价格便宜的，原材料的性能也将大打折扣。还有的施工单位，虽然认识到了原材料的重要性，但受到材料采购人员和质量检测人员自身素质和专业能力的限制，原材料就在这期间出现了问题，很多不合格的原材料就此混入了施工现场，进而造成了施工质量难以合乎标准，所以在设计阶段就要对材料的搭配性及材料规格、品种进行明确，便于材料的选择，还要以国家的相关标准和设计图纸要求为材料选择根本标准，还要尽量与信誉度高的厂家合作，审核时，必须按照相关程序，严把材料质量关，这样才能最大限度的减少施工质量问题的出现，在此过程中还能够降低整个工程的施工成本。

2.2做好混凝土建筑物的浇筑

施工技术控制设计中需要对混凝土浇筑的顺序及浇筑方法、注意事项，以便最大限度的降低裂缝的发生几率。浇筑施工过程是比较复杂的，涉及到的因素也很多，也需要施工人员具有更高的职业素养，所以对施工人员进行技术上的专业培训是必不可少的，施工人员的专业技能提升了，工程质量才能得到保证。另外，通过在地下埋设水管也是一种比较好的散热方法。浇筑方面钢筋位置的控制，合理地对钢筋的位置进行控制，防止位移，导致工程事故的发生。

2.3做好混凝土浇筑的养护工作

混凝土的养护是比较容易被忽略的问题。通常情况下规定，设计图纸中都规定混凝土的保养时间，对于混凝土养护的最佳时间为：在混凝土浇筑结束的12h以内对混凝土采取保湿、保温措施，混凝土的养护时间不是固定的，具体时间需要根据材料的不同和周边条件来进行，养护的整个过程中需要确保混凝土的温度以及湿度，并且需要定期的进行测量，并做好记录，用薄膜纸进行覆盖，能够保证混凝土的湿度，使得混凝土保持一定的水分，这也能够防止裂缝的形成。

2.4提高建筑结构设计人员整体素质

设计人员在进行图纸的设计时，应该将施工过程的注意事项进行明确，这也是制定施工方案的前提和基础。施工方案是由设计人员来制定的，所以施工人员的素质对一项建筑工程来说是尤为重要的，其与建筑的施工质量同处于工程的核心位置，应该引起足够的重视。另外，施工人员的责任意识也是施工中的重要关键点，万万不可忽视。在具体的施工中，有必要对施工人员进行定期的考核，以便使其专业能够得到最大限度的保证。还要及时倾听他们的心声，包括工作中遇到的问题和创新思想，使其充分认识到自身存在的价值和意义，增强工作的积极性。那些素质低下，缺乏责任心的施工人员应辞掉，让整个施工队伍更为专业、健康的发展。