現代工業與民用建筑結構分析

董士星

【摘要】現代建筑結構主要分為工業和民用建筑結構，其對于國家經濟的可持續發展和人民生活水平的提高意義深遠。伴隨國家號召的建設節約型社會相關理念的提出，建筑結構的設計及施工優化不斷引起相關技術人員的高度重視。對于建筑結構各構建之間各作用體系的優化和改善對于建筑壽命的改善十分關鍵。

【關鍵詞】工業與民用；建筑結構；土木工程；結構分析

隨著現代社會建筑科學技術的不斷發展，經濟建設活動正如火如荼的展開著，人民生活水平也顯示出質的飛躍，伴隨產生了人們對于建筑結構要求的提升。尤其是最近幾年，建筑結構的安全性、功能性、經濟性和環保性更是逐步成為衡量建筑結構綜合素質的標準。建筑結構按照不同依據，如材料、承重結構等，可以分成不同類型。

一、按材質對建筑結構進行分類

第一，木結構建筑結構。顧名思義，木結構是將木材作為建筑的主要構成材料進行建筑構建。通常，由于木結構建筑具有材料取用簡單、成本低廉、施工工藝簡單及防震性較高等特點，因此在部分地區使用比較廣泛。然而，盡管木結構具有多種優點，其弊端也較多，如抗沖侵害能力低、遇火易燃、遇水易腐及結構抗變形低等，因此在實際應用過程中也受到一定的限制。另外，隨著近幾年森林資源的過多流失，樹木植被的濫砍濫伐，多地的生態環境受到了嚴重破壞，因此政府也陸續采取措施限制木結構建筑的施工，在城市地區木結構建筑數量顯著降低，僅在農村及偏遠地區較多。

第二，鋼結構建筑結構。鋼結構建筑將鋼作為主要的原料。很多對強度要求較高的建筑均采用鋼結構進行構建，如奧運水立方。通常，由于鋼結構涵蓋質地均勻、彈性模量大、強度非常高、塑形強、質地均勻及各向同性好等特點，深受施工單位的厚愛。另外，通過科學的理論計算，其施工建筑可靠性非常高，且在現代化施工建設設備的協助下，施工非常便利，在必要時候還可以進行便捷的拆卸與整修，裝配很靈活，因此在很多工業廠房、大型公共設施，如大會堂、影院及體育館等都應用廣泛。另外，鋼結構的重復利用率高，與我國節約型社會口號與政策非常相契合，非常符合我國可持續發展的長遠戰略。

第三，混凝土建筑結構。混凝土結構按照是否以鋼筋進行受力支配可分為素混凝土和鋼筋混凝土結構。前者是在不內置鋼筋的情況下所設計而成的，由于未有內置鋼筋，便不具備較高的抗拉強度，但其抗壓強度較高。鑒于其上述物理性質，素混凝土結構在受壓構件的構建過程中頻率較高。然而，素混凝土結構在受到外力破壞過程中，發生變性的幾率較大，所以使用率并不高。后者是在內置鋼筋的情況下所設計而成的，在內置鋼筋的基礎上，其抗壓、抗拉性能都有了一定的飛躍。因此相比于素混凝土，這種結構在很多領域中均廣泛使用，尤其在一些承重要求較高的施工工程項目中，如擋土墻等，鋼筋混凝土則發揮了其自身優勢。初次之外，預應力鋼筋混凝土結構較前兩者均有一定的不同，是在內置預應力鋼筋后，借助于拉、張力等使其形成一定的壓力耐受結構。這就導致了在進行預應力鋼筋混凝土結構使用之前，需要預先施加一定壓力。相比于前兩者，預應力鋼筋混凝土結構抗裂性能較強，剛度得到了改善。

第四，砌體建筑結構。砌體結構是通過砂漿砌筑工藝制造的建筑結構。由于是通過砂漿燒結形成的，因此其耐火及持久性較好；鑒于砂漿一般都取自當地，因此成本相對較低；另外，砌體結構具備較好的隔音、熱、和保溫的優良特性；在實際施工過程中，操作工藝簡單，所需的技術相對單一，十分容易掌握，因此施工所需的設備簡單、便捷。另外，砌體結構由于材料的特點而符合我國所倡導的綠色、環保建筑原則。因此，砌體結構建筑及構件在我國多地較為常見，如煙囪、水池等。然而，在實際應用過程中，砌體結構在強度及抗震能力要求較高等方面尚且存在缺陷。

二、按承重結構對建筑結構進行分類

1.筒體建筑結構

筒體結構是將鋼筋混凝土墻通過模擬筒體式樣進行構建用于房屋承重的結構。通常情況下，筒體結構可以建造成由一根較高的深梁為中心，四周密集分布若干柱子。在單純筒體結構的基礎上，人們還構建了復合式結構，如束筒結構、框-筒結構及筒中植筒等。在高層建筑中，由于筒體結構各向側移剛度比較大，因此使用較為廣泛。

2.剪刀墻建筑結構

剪刀墻結構以橫向和縱向鋼筋混凝土墻，加之房屋梁板共同構成建筑承重結構。鑒于此種結構建筑將墻體作為整個承重結構，則具有非常大的側移剛度。因此在高度大的建筑中，如小高層，使用很多。然而，在實際建筑過程中，由于房屋的門窗布置等勢必會對建筑產生或多或少的影響，因此尚且不利于保持空間劃分靈活度。

3.框架建筑結構

框架結構是將立柱、衡量與縱梁作為整體，負責建筑承重，并在其基礎上鋪上梁板進行樓蓋、屋蓋的構建。一般情況下，墻體不作為承重結構，這是由于墻體在框架結構中被設置于立柱之間。這種結構能夠保證建筑的空間布局靈活性。用戶能夠根據自身需求進行空間的分隔，十分人性化。另外，其構建過程比較簡單。因此，無論在鋼結構還是鋼筋混凝土結構的建筑中均廣泛應用。最為主要的是框架結構能夠保證建筑整體性強度，抗震性和耐沖擊性都較強。但抗水平側移能力較低，因此多用于建設高度較小的建筑。

4.其他建筑結構

無論是民用還是工業建筑結構，其所包含的種類遠不止上述幾種。除卻以上介紹的外，部分使用率較低的結構也同樣存在。如懸索結構、殼體結構等。這些結構在跨度較大的建筑中作用較為突出。其中，懸索結構涵蓋于鋼結構之中，殼體結構主要包含于鋼筋混凝土結構中。另外，以磚、木為主要承重構件的磚木結構，如木質房架、木柱等，以竹等構建的竹結構，還有磚拱結構與典型的窯洞結構也因地方特點而存在。

總結：

現代建筑結構所涉及的領域多為承重結構及圍護結構的構建。設計者、施工者在進行設計施工之前，需要根據實際情況，如建筑性能要求、造價、層數和施工條件等對建筑結構進行科學規劃。保證房屋使用者實際意愿的實現，如要求耐久性、抗震性及安全性等。建筑結構分為民用建筑結構和公用建筑結構，其結構設計與構建是實現建筑功能的主要手段之一。本文主要從按照材質和承重結構對建筑結構進行分類，前者包含木結構、鋼結構、混凝土及砌體結構，后者涵蓋筒體、剪刀墻、框架及其他結構，以期為建筑行業同行提供一定借鑒。

【參考文獻】

[1] 盧偉峰. 淺談民用建筑結構抗震理念設計[J]. 中華民居（下旬刊）. 2013（08）

[2] 李迎春. 淺談工民建結構設計中的抗震設計[J]. 科技創新與應用. 2014（20）

[3]張萬禎. 淺談如何加強工業建筑和民用建筑的施工質量控制[J]. 科技情報開發與經濟. 2010（34）

[4] 季靜，雷磊，楊志強，韓小雷，鄭宜. 基于性能的抗震設計方法在剪力墻結構中的應用[J]. 地震工程與工程振動. 2006（03）

[5] 呂西林，周定松，蔣歡軍. 鋼筋混凝土框架柱的變形能力及基于性能的抗震設計方法[J]. 地震工程與工程振動. 2005（06）