建筑结构绿色智能化设计研究

建筑结构作为建筑三大构成要素中建筑技术的关键内容，是保障房屋安全的重要手段。在城市化进程加速、人们对建筑品质要求不断提高的当下，合理的建筑结构设计不仅能满足建筑的功能需求，还能提升建筑的美学价值与经济性。同时，随着“双碳”目标的提出以及新型城镇化战略的推进，建筑结构领域正经历从“规模扩张”向“质量效益”的转型，绿色建筑、智能建造等理念逐渐成为行业发展的核心驱动力。因此，深入研究建筑结构具有重要的现实意义。

一、建筑结构设计原则

（一）安全性原则

安全性是建筑结构设计的首要原则。建筑结构必须能够承受在正常施工和正常使用过程中可能出现的各种荷载，包括竖向荷载和水平荷载，如自重、使用荷载、风荷载、地震作用等。在高层建筑中，水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力，与建筑高度的两次方成正比，因此结构必须具备足够的强度和稳定性。

（二）适用性原则

建筑结构设计应满足建筑的使用功能要求。不同的建筑类型具有不同的功能需求，如住宅建筑需要提供舒适的居住空间，商业建筑需要满足商业活动的需求，工业建筑需要适应生产工艺的要求等。在设计过程中，应根据建筑的功能特点，合理布置建筑平面和空间，确保建筑内部的使用功能得以实现。

（三）耐久性原则

建筑结构应具有足够的耐久性，能够在规定的使用年限内保持其正常使用功能。建筑在使用过程中会受到各种环境因素的影响，如气候、腐蚀、磨损等，这些因素会导致建筑结构的性能逐渐下降。因此，在设计过程中，应选择合适的建筑材料和结构形式，采取有效的防护措施，提高建筑结构的耐久性。

（四）经济性原则

经济性原则要求在满足建筑结构安全、适用和耐久的前提下，尽可能降低建筑成本。这包括合理选择建筑材料、优化结构方案、减少材料浪费等方面。

（五）美观性原则

建筑结构应与建筑美学相结合，体现建筑的艺术价值。建筑结构不仅是支撑建筑物的骨架，也是建筑造型的重要组成部分。合理的结构形式可以为建筑增添美感，使建筑更具特色。

二、影响建筑结构安全的因素及保障措施

（一）影响建筑结构安全的因素

1. 设计因素

设计过程中存在的缺陷是影响建筑结构安全的重要因素之一。例如，设计中结构断面突变，导致应力集中而未采取相应的构造措施；构造钢筋配置过多或过少，特别是对楼面、墙板等薄壁构件；设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形，后浇带伸缩缝设置不合理等，都可能导致建筑结构出现裂缝等安全隐患。

2. 施工因素

施工质量对建筑结构安全有着直接影响。施工过程中的钢筋位置位移、混凝土浇筑质量不佳、养护不到位等问题，都可能影响结构的受力性能。例如，钢筋位置出现位移，尤其是悬挑构件负弯矩筋移位，会使受力出现变化，造成构件裂缝；混凝土配合比不当、水灰比过大、养护不到位等，会导致混凝土收缩值增大，产生裂缝。

3. 材料因素

建筑材料的质量直接影响建筑结构的安全。使用劣质钢筋、含泥量过大的骨料、不符合要求的水泥等，都会降低结构的强度和耐久性。例如，劣质钢筋在荷载增大时，很容易产生斜裂缝而产生脆性断裂；骨料含泥量过大极易造成混凝土收缩值增大，影响结构安全。

4. 环境因素

环境因素也会对建筑结构安全产生影响。温度变化、地基不均匀沉降等都会导致结构产生变形和应力，从而引发裂缝等问题。例如，结构受温度影响产生热胀冷缩，当变形受到约束时，就会产生温度应力，导致结构开裂；地基不均匀沉降会使建筑物产生倾斜、裂缝等现象，影响结构的安全使用。

（二）保障建筑结构安全的措施

1. 加强设计审核

组织详细的施工图会审，重点关注设计中易忽略而造成裂缝的地方，如结构断面突变处、预应力构件设计、构造钢筋配置等。确保设计符合相关规范和标准，采取必要的构造措施，提高结构的安全性。

2. 严格施工管理

认真做好施工组织设计，合理安排施工进度，保证混凝土等材料有充分的养护时间。严格控制施工过程中的各个环节，如钢筋绑扎、混凝土浇筑、模板支撑等，确保施工质量符合要求。加强对施工材料的检验和验收，严禁使用劣质材料。

3. 优化材料选择

严把材料关，对混凝土用水泥、骨料、钢筋等材料进行严格实验，确保材料质量符合标准。根据工程特点和设计要求，合理选择建筑材料，提高结构的耐久性和安全性。

4. 考虑环境影响

在设计过程中，充分考虑环境因素对建筑结构的影响，采取相应的措施。例如，对于温度变化较大的地区，可以设置伸缩缝或采用后浇带等措施，减少温度应力对结构的影响；对于地基不均匀沉降问题，可以进行地基处理或采用桩基础等，提高地基的稳定性。

三、建筑结构行业现状及发展趋势

（一）行业现状

在全球经济格局深度调整与中国经济高质量发展的背景下，土木建筑行业正经历转型关键阶段。“双碳”目标与新型城镇化战略推动行业向低碳化、数字化升级，绿色建筑、智能建造、循环经济等领域政策密集出台。装配式建筑渗透率持续提升，BIM 技术应用率大幅提高，建筑垃圾资源化率显著增长。然而，部分地方存在“证书堆砌”、“数据造假”等乱象，需警惕合规风险。传统房地产需求增速放缓，但城市更新、保障房建设、地下管网更新等领域成为新增长点，数据中心、新能源基础设施等新兴需求爆发，推动行业向“新基建”领域延伸。

（二）发展趋势

1. 绿色化发展

绿色建筑标准将逐步升级，超低能耗建筑、光伏建筑一体化（BIPV）等将成为行业标配。再生骨料在混凝土中的掺比提升，钢结构住宅成本降低、工期缩短。循环经济模式加速推广，建筑垃圾资源化率进一步提升，推动下游环保产业增长。例如，在建筑材料的选择上，将更多地采用环保、节能的新型材料，减少对传统高能耗、高污染材料的依赖。

2. 智能化发展

智能建造技术将进一步普及，建筑机器人、3D 打印建筑、AI 质量监测系统等工具将大幅提高施工效率与质量。数字孪生平台将实现工程建设的可视化管理与预测性维护，推动行业向智慧城市、数字基建等新赛道延伸。例如，测量机器人、喷涂机器人等设备在头部房企项目中普及，工期显著缩短，人工成本大幅降低。量子模拟技术应用于材料研发，加速新型建材的商业化进程。

3. 国际化发展

中国建筑企业将加速“走出去”，通过技术输出、产能合作等方式开拓国际市场。例如，在“一带一路”沿线国家建设区域总部，实现本地化经营与品牌输出。同时，企业需加强国际化经营能力建设，提高应对国际市场风险的能力。

四、结论

建筑结构设计是一个复杂的系统工程，需要综合考虑安全性、适用性、耐久性、经济性和美观性等多个方面的原则。影响建筑结构安全的因素众多，包括设计、施工、材料和环境等方面，必须采取有效的保障措施，确保建筑结构的安全可靠。在当前行业转型的关键时期，建筑结构领域应顺应绿色化、智能化、国际化的发展趋势，加大技术研发投入，优化业务结构，拓展国际市场，以提升行业的整体竞争力，为人们提供更加安全、舒适、美观的建筑产品。

参考文献：

[1] 兰常光．业主组织协调 监理严格把关是抓好在建工程施工质量的根本保证［J］．广西土木建筑．1998 （3）：106-109.

[2] 刘兴义．浅谈水电建设项目阶段的造价控制［J］．广西水利水电［J］2000 （2）：60-63.

作者简介

郝恩强，男，助理工程师，现任烟建集团有限公司副主任工程师岗位，研究方向：建筑结构。