民用建筑結構設計及其優化措施探討

譚成華

【摘要】建筑結構為建筑工程組成要素里建筑技術主要的構成部分，是建筑安全的主要保證方法。建筑結構形式是為了迎合建筑功能的需要，創造建筑實用功能去服務的。當民用建筑的結構在設計時，很容易產生不確定性，所以建筑結構的設計要時常探究建筑工程里的不確定狀況，使建筑結構能夠安全，經濟能夠合理。

【關鍵詞】民用建筑；結構設計；優化措施

民用建筑就是指非生產性的建筑，通常指供人們居住以及進行公共活動的各類建筑的總稱。民用建筑中最重要的因素就是安全和可靠，因此它的關鍵就在于設計工作的環節上，建筑結構設計的質量好壞會直接影響到建筑物的安全性以及舒適性，同時也影響到建筑物的耐久性和經濟性等。建筑的結構是形成一定空間以及造型，要具有承受人為以及自然界所施加于建筑物上的各種荷載作用，建筑結構使建筑物得以安全使用的框架。如何對民用的建筑結構設計進行優化的處理，具有非常重要的意義。

1 常見的民用建筑結構設計以及選型

建筑結構與建筑設計是兩個相互獨立同時又緊密聯系的專業工種。建筑的結構是解決建筑堅固性的問題，由注冊結構師完成。建筑的設計必須和建筑的結構進行有機的結合，只有符合結構邏輯的建筑才有真實的表現力以及可行性。常見的民用建筑結構包括以下幾種形式： 1.1 砌體結構設計 砌體結構的墻體既有承重的作用，同時也有圍護的作用，所使用的材料要便于就地取材，該設計和施工較為簡單，施工的進度快，而且技術要求低，施工設備簡單。但是由于砌體的抗拉以及抗剪的強度低，因此砌體結構的整體抗震性能差，不超過七層。砌體結構不適用于高層的建筑。此外，由于墻體的承重，在其上開設門窗就受到了限制，建筑立面效果顯得非常厚實。 1.2 框架結構設計 框架結構中的承重結構和圍護、分隔構件分開，墻起到圍護和分隔作用；其優點是平面布置能夠滿足生產工藝以及使用功能的要求。通常采用的材料是型鋼或者鋼筋混凝土，其抗側移以及抗振動的能力較強，適用于多層以及高度不超過60米的各種高層建筑。框架結構在進行平面布置時，建筑平面形狀以及立面體型宜規則而簡單，各部分的剛度均勻而對稱。 1.3 剪力墻結構設計 剪力墻是建筑物的承重墻，也是圍護墻和分隔墻。剪力墻的布置要滿足建筑平面布置以及結構布置的要求，要有較強的承載能力，也有很好的整體性和空間的作用，剪力墻可以作為抗側力構件用于高層的建筑。但是受剪力墻間距的限制，建筑物的平面開間布置不夠靈活。 1.4 簡體結構設計 筒體結構的空間結構有較大的抗側力剛度以及抗扭的能力，剪力墻的集中布置使建筑平面設計具有靈活性，主要用于各種高層和超高層的公共建筑物。在簡單結構平面進行布置時，形式可以選用方形、圓形，也可用對稱的三角形或者人字形的平面，以提高整體框筒的空間整體性。

2 民用建筑結構設計中經常出現的問題

2.1 民用建筑構造設計的問題

民用建筑構造設計的問題主要存在于建筑地基基礎設計以及框架結構設計之中。民用建筑的基礎在有效的埋置深度上常出現不足的情況。如果對于柱基的類型選擇不當就對其施工上的操作的可行性造成嚴重的影響，同時還可能對周圍的施工環境等帶來一些損壞。當樁間的距離不夠，或者不符合相關規定的時候，這會對試樁結果的正確性造成一些影響。對于框架結構的設計，一般的設計者容易忽視縱向框架，應該按照兩個主軸的方向進行分別的計算。一些設計人員將縱向框架按照普通的連續梁進行設計，是不符合相關的構造的要求的。 2.2 設計的深度不達標 一些民用建筑結構的設計人員在制作圖紙時設計粗糙，過于簡單，或者干脆偷工減料，施工圖中本應有的系統圖、大樣圖以及相關剖視圖出現漏缺的現象；同時，還有一些重要的、應該用圖紙反映出來的內容只是進行簡單的標注，施工圖的設計表述不全，或者細部的大樣不詳，無法反映出工程的全貌。此外，一些重要的設計依據、參數以及工程類別、安全等級等在設計的總說明中沒有標明或者交待不全的現象也時有出現。 2.3 民用建筑結構計算中出現的問題 建筑物結構計算中出現的問題體現在荷載取值不當以及對底框砌體結構進行驗算的問題上。對于民用的多層框架的建筑在采取獨立基礎的情況下，如果建筑物的高度在八層左右，而且高度在25米以下，作為一般性的民用房屋時，就沒有必要去驗算地基的抗震承載力了。在設計基礎時還要考慮到風荷載的作用，因此風荷載的輸入是必須的，無論其是否位于地震區或者是否是高層建筑。如果建筑結構的設計中具有薄弱層，那么必須對其塑性變形集中造成的影響進行綜合的考慮。

3 民用建筑結構設計技術探討

3.1 鋼結構民用建筑設計的推廣

鋼結構由于鋼材的強度高，民用建筑設計可以采用大開間的布置。而磚混結構由于材料的性質，限制了民用建筑空間布置的自由。如果結構的跨度過大，容易造成構件尺寸加大，影響美觀造成結構自重的增大，增加了造價。此外，鋼結構民用建筑自重輕，減少了土、沙、石的用量，因此，民用建筑采用的鋼結構體系產生的綜合經濟效益較好。不僅適用于軟弱的地基，也可以大大減少基礎的造價。鋼結構民用建筑的施工周期較短，能提高投資效益，加快資金的周轉。

3.2 異形柱框架結構的基本形式

在民用建筑的結構設計中，原則上要求框架結構采用矩形柱，因為矩形柱具有良好的受力性能，而且計算理論比較完善，其傳力的途徑較為明確，在長期的工程實踐中積累了很多經驗，矩形柱的計算模型以及理論更加接近實際。但是如果矩形柱用在民用的建筑中，會隨著建筑高度的增加，柱的截面也隨著之增大，給房屋內部的布置以及使用造成很多不便，因此可以采用異形柱的框架結構來解決問題。

3.3 預應力混凝土大板結構技術 預應力大板結構要在柱與柱之間布置明梁，在樓板上采用預應力大板，同時可以在預應力的大板上直接布置隔墻的結構體系。大板配合預應力寬扁梁的使用能最大限度的提升樓層的凈高。現階段，隨著預應力技術的逐漸成熟，預應力的材料及施工費等也在不斷的下降，預應力大板的結構在建筑上可以避免室內難看的次梁景觀，使住宅的平面布置更加靈活，以滿足了住戶個性化要求。

總 結

總之，完善建筑結構的設計，能夠確保建筑本身的作用，而且可以對工程的資金投入產生良好的控制。此外，建筑企業和開發商不應該太看重改善結構設計的經濟利益，采用減少建材使用量、減低建材質量要求、減弱建設的技術性等手段去獲得利益，而且也不能只注重技術就不管經濟利益。改善房屋結構設計是為了確保建筑功能、提升建筑質量、提高環保性能，獲得企業收益。因此，設計人員必須每時每刻的提升自身水平，緊緊的跟隨著時代的腳步，勇敢去開拓和創新，使人們的居住環境和生活更加的安全舒適。所以，關于完善建筑結構設計方案在房屋結構設計里運用的問題去采取進一步的探究與分析是一件值得有關工作人員去認真思考對待的問題。

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