民用建筑結構設計與優化對策分析

盛承財（廣東鴻宇建筑與工程設計顧問有限公司，廣東　東莞　523000）

民用建筑結構設計與優化對策分析

盛承財
（廣東鴻宇建筑與工程設計顧問有限公司，廣東東莞523000）

摘要：隨著我國建筑水平的不斷提高與發展，人們對于建筑的安全要求越來越高，這就為我國民用建筑在結構方面提出了更高的要求。建筑結構設計的良好與否決定了其安全性能的好壞，因此，相關建筑設計師在進行民用建筑設計時，要對建筑結構的設計加以重視。

關鍵詞：民用建筑；結構設計；優化對策

建筑物的結構是一個建筑物的基本構架，其結構的好壞對于建筑物的整體質量有著決定性作用。隨著人們對于住房要求的不斷提高，住房的安全性將對人們人身安全造成很大影響。在進行民用建筑結構設計時，因為受到的各種因素的影響，其設計的類型以及方式也會產生很大差異。

一、我國民用建筑結構類型的劃分

我國的民用建筑的結構主要有以下幾種：

（一）結構墻（剪力墻）結構。結構墻又稱抗風墻或抗震墻、剪力墻。結構墻是建筑物主要承受空氣流動產生的壓力或地震作用引起的水平作用力和重力的墻體。在對結構墻進行施工時，其結構的安排與設計要同相關建筑平面布置的要求相符合。結構墻具有很好的承載能力以及空間作用能力，在一般情況下，其在民用建筑中的運用比較廣泛，因為建筑在施工時容易受到結構墻之間的間距的影響，其平面開間的空間布置上很受限制，因此，結構墻在公寓或者旅館的應用中比較普遍。

（二）構架式結構。建筑的構架式結構指的是建筑的梁通過剛結點或者鉸鏈同柱之間加以連接，二者共同構成建筑的承重體系，來抵抗建筑在人們居住過程中所產生的豎直方向上的重力以及水平方向上的作用力。采用構架式結構的建筑墻體不承受作用力，僅僅起到對建筑內部的圍護以及分隔作用。構架式結構在進行平面布置時要靈活，能夠滿足建筑工藝以及使用功能的要求。在對構架式結構進行施工時，一般采用的材料是鋼筋混凝土以及型鋼。因為材料在受到作用力時的抗損壞能力比較好，其抵抗壓力的能力比較，且由于其梁柱之間進行的是剛接或者鉸接，因此其抵抗震動的能力以及防止側移的能力也比較好。構架式結構比較適用于多層建筑以及高度在60m以下的建筑。在對構架式結構進行平面上的設置時，盡量對平面或者立面的形狀多加以利用，從而促進建筑的各部分結構在受力時抵抗彈性變形的能力得以均勻對稱分布。

（三）筒體結構。筒體結構由構架—結構墻結構與全結構墻結構綜合演變和發展而來。筒體結構是將結構墻或密柱框架集中到建筑的內部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。其特點是結構墻集中而獲得較大的自由分割空間，這種結構多用于寫字樓。進行筒體結構的平面設置時，一般選用方形或者圓形的形式，同時，也可以選擇對稱的三角形或者人字型平面對其加以設置。當采用長方形的平面時，其長度與寬度之間的比值最好不要超過2∶1。外框的筒密柱之間的距離一般為1m多～3m之間。在建筑的平面四角處的柱子截面應當要呈八字形或者L形，其截面的尺寸要加大至2～3倍。外筒的邊長尺寸要比內筒的大出兩倍。同時在建筑的頂部設置一到二層的剛性環梁，對建筑的框筒結構的空間整體性加以提高。

（四）混合結構。混合結構的墻體具有承重和圍護的雙重作用，其所用的材料比較簡單，便于就地取材。并且在對混合結構加以施工時的技術要求也比較簡單，施工難度比較小。由于砌體的抗壓強度較高但是其抗拉強度很低，因此，其主要受到軸心力或小偏心壓力的影響，其抵抗震動的能力比較弱。因此，運用混合結構的建筑一般不超過七層。

二、民用建筑結構設計的優化對策

（一）加強建筑結構設計深度。建筑設計師在進行民用建筑的結構設計時，應當端正自己的態度，明確自己的責任意識，對于設計中的各項數據要認真計算以及驗算，保證所得數據的準確性以及完整性。同時，設計師應當對自己的專業設計能力進行提升，在實踐中不斷完善自己的理論體系。

（二）民用建筑模型的優化結構設計。民用建筑的建設施工是一項龐雜的工程，為防止施工人員對設計師的設計產生理解上的錯誤，因此，要在建筑施工之前，對設計師的設計成果進行建筑模型的設計。進行民用建筑的結構模型設計的主要方面除了包括對于建筑自身各方面的優化設計之外，還包括對于建筑工程的造價、受力等情況的優化設計。在進行建筑結構的優化設計工作時，要以設計建筑的實際情況為依據，以實現民用建筑的經濟最大化效益為設計的主要目標。在進行建筑結構設計時，可以對建筑使用平面布置的方法，以滿足對于建筑設計目的需要。在進行建筑豎直方向設計時，為了避免建筑結構以及相關部件在受到作用力的影響下產生變形，建筑的上半部分同下半部分之間盡量不要使用轉換層。同時，要對民用建筑的相關設計指標加以明確，使其設計能夠滿足相關設計規定的要求。

（三）注重提高結構體系設計水平。在目前，我國的大多數民用建筑的抗震結構不符合相關規定要求，這種情況的發生同建筑結構的設計時對其結構設計的不合理有著很大的關系。要解決這種問題就必須要對民用建筑的結構體系加以優化。（1）對建筑異形截面柱設計的優化。在進行建筑的異形截面柱的結構進行優化時，一般普遍采用矩形柱來作為建筑構架的結構柱，但是，在特別的情況下，也可以利用圓形柱或者三角形柱來對矩形柱加以代替。在民用建筑的各種形狀的結構柱中，矩形的結構柱相對于其他的形狀的結構柱來說受力能力比較強，能夠對民用建筑在使用時的安全性加以保證。但是，矩形柱作為框架結構柱也存在著一定的局限性，當民用建筑的層數達到一定的高度之后，矩形柱的相關截面要相應的擴大，但是這會對建筑的使用以及構造上產生一定程度上的影響。在建筑結構設計中使用異形柱對矩形柱加以取代便可以對民用建筑的高度增加時出現的問題加以解決，從而優化建筑結構設計。（2）多采用鋼結構。同其他的建筑結構形式相比，鋼結構在受力時抵抗永久變形和斷裂的能力更強，并且，其性價比要比其它的結構形式要高。因此，在進行民用建筑結構優化時，使用鋼結構要比混凝土結構等其他結構形式具有更好的效益。鋼結構比較適用于平面上的大開間布局，使得民用建筑結構在進行空間設計時具有更大的發揮余地。此外，鋼結構的適用性較強，即使是在較軟地基上也可以使用。（3）優化下部地基基礎結構設計。在進行民用建筑的下部基礎地基設計時，要根據施工場地的實際情況選用不同的設計方法。比如，在對樁基基礎加以設計時，要以建筑施工場地的土壤地質以及地形條件為依據對其進行科學合理的設計，減少資源浪費。因為在進行灌注樁的基礎設計時，容易受到各種因素的影響，因此要進行多種備案，并根據實際情況對最佳方案進行選擇。

三、民用建筑模型的優化結構設計中的計算方法

在對建筑結構優化的結果進行計算

中圖分類號：TU2

文獻標識碼：A