民用建筑結(jié)構(gòu)設計和優(yōu)化

王文鑫

摘 要：民用建筑結(jié)構(gòu)設計和優(yōu)化是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要相關(guān)人員不斷進行探索和改革，不斷促進民用建筑結(jié)構(gòu)設計的科學性和合理性，使其更符合設計要求、更符合當今社會的環(huán)保理念。不斷提升民用建筑結(jié)構(gòu)設計員的能力和素質(zhì)，使設計出的方案更加合理有效，促進我國建筑產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使建筑結(jié)構(gòu)設計向安全、合理、科學的方向轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化

1民用建筑結(jié)構(gòu)設計概述

1.1建筑結(jié)構(gòu)設計的特點和要求

在進行建筑工程結(jié)構(gòu)設計的時候，不僅需要對設計對象的基本功能與安全穩(wěn)定性進行考慮，還需要通過設計，使建筑結(jié)構(gòu)達到盡可能完美的效果，而這一過程的實現(xiàn)，就是建筑結(jié)構(gòu)設計中的最優(yōu)化問題。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法主要體現(xiàn)在建筑總體工程結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化和建筑各個部分的設計優(yōu)化兩個方面。對于項目整體設計、項目前期設計、抗震設計和舊房改造都可以采用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法。在實踐應用中，應注意前期就開始參與結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，對下部地基基礎結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化時，要分析比較多種設計方案，然后選取最佳的設計方案。在設計過程中，應靈活運用各種方法，對于結(jié)構(gòu)設計、圍護方案、房屋建設、結(jié)構(gòu)基礎方案等一系列優(yōu)化設計合理分析，對細部結(jié)構(gòu)進行設計優(yōu)化，以取得最佳的效果。當無法對數(shù)據(jù)具體量化時，可使用概念設計。

1.2民用建筑結(jié)構(gòu)設計原則

1.2.1經(jīng)濟適用原則

在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，要根據(jù)建筑的環(huán)境對建筑結(jié)構(gòu)的施工工藝和要求進行選擇，保證在施工時盡量選擇難度低的施工工藝，使各項施工流程都能符合施工環(huán)境的需求。同時還要考慮到經(jīng)濟原則，盡量選擇性價比高的建筑材料，最大程度地節(jié)省工程成本，降低施工單位的投入。

1.2.2安全堅固原則

在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，為了保證建筑工程質(zhì)量和人員財產(chǎn)安全的問題，必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性，在進行設計時要考慮到結(jié)構(gòu)的合理性，運用各種先進的建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)，保證建筑在使用過程中的安全穩(wěn)定。同時還要兼顧施工現(xiàn)場的安全，減少施工事故的發(fā)生。

1.2.3美觀實用原則

隨著人們生活水平的提高，人們的居住觀念也在一定程度上得到了相應的改變，人們對于建筑的美觀舒適有了較高要求。因此在建筑結(jié)構(gòu)設計時要考慮美觀原則，使民用建筑的美觀程度增加，符合人們的審美需求。

2民用建筑中常用的幾種結(jié)構(gòu)設計

為了保證建筑的使用空間，使建筑物具有相對的穩(wěn)定性，滿足人們對建筑物的要求，就需要對民用建筑進行合理設計，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

2.1磚混結(jié)構(gòu)

磚混結(jié)構(gòu)是建筑物的主要豎向受力構(gòu)件，為磚墻或其他類砌體，橫向承重的梁、樓面、屋面為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。適合房間面積小、開間進深不大的低層和多層建筑。在進行結(jié)構(gòu)設計時，墻體作為主要受力構(gòu)件，要保證墻體的厚度和抗震性，保證建筑物整體的穩(wěn)定性。同時在設計時，還要注意施工過程的方便快捷，節(jié)省工期。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土墻共同承擔豎向荷載和側(cè)向水平力荷載的結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土墻不僅承受荷載，而且對空間起分割作用。由于主要受力構(gòu)件均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻，所以該結(jié)構(gòu)具有剛度大、抗震性能好、整體性強的特點，適用范圍較大，可建造較高的建筑。但受剪力墻間距的影響，開間距太大，對大空間建筑該結(jié)構(gòu)的靈活性就比較差。

2.3框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是建筑物中由鋼筋混凝土柱和梁共同組成框架來承擔豎向荷載和側(cè)向水平力荷載的結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能和抗彎能力，平面布置比較靈活，有利于布置較大空間，可以滿足多功能的使用要求。由于構(gòu)件截面尺寸的影響，框架結(jié)構(gòu)的房層高度受到限制。

2.4筒體結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)代的高層建筑中筒體結(jié)構(gòu)被廣泛地應用，最主要的特點是該結(jié)構(gòu)剛度好、防震能力強。筒體結(jié)構(gòu)主要由核心筒和框筒結(jié)構(gòu)組成。建筑布置靈活、抗側(cè)剛度大、整體性好，能夠提供較大的使用空間。筒體結(jié)構(gòu)能有效地抵抗水平荷載，因此比較適用建筑高層及超高層的建筑。在民用建筑設計中還有其他建筑結(jié)構(gòu)設計形式，對這些建筑結(jié)構(gòu)進行設計時不僅要考慮結(jié)構(gòu)的選型、適用條件，還要考慮建筑物的功能和使用年限等多方面因素，才能使民用建筑結(jié)構(gòu)設計更加符合需要，更加科學合理。

3民用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

3.1加強概念設計優(yōu)化技術(shù)

每一座建筑物都是經(jīng)過千百套結(jié)構(gòu)布置方案的篩選及千百種分析方向才建設而成的，不同的地理位置的建筑物，不同的建筑風格，設計人員采取的設計參數(shù)與指標還有材質(zhì)等都會不同。如今是信息化時代，電腦取代了手工，不少設計人員通過電腦軟件就可以實現(xiàn)概念設計，但軟件出來的設計方案是籠統(tǒng)的，千篇一律的，這就需要設計人員根據(jù)經(jīng)驗及個人判斷，根據(jù)實際情況，對電腦軟件產(chǎn)生的概念設計進行優(yōu)化與深化，讓最終出來的方案與設計都能符合實際建筑情況。通常，經(jīng)驗越豐富的設計人員，最終判斷和分析的數(shù)據(jù)更為精確，這就需要我們的設計人員平時加強概念化設計的優(yōu)化技術(shù)，讓設計更具備科學性及可行性。

3.2合理運用建筑物優(yōu)化技術(shù)對房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)來說，一定要重視房屋建筑的分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。中國有句老話叫“千里之堤毀于蟻穴”，說的就是重視細節(jié)的道理，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)建好了，但是如果局部位置出現(xiàn)問題，將危及整座建筑物，結(jié)構(gòu)細部的優(yōu)化工作包括了結(jié)構(gòu)細部的設計工作，如平時我們工作中給常見的矩形現(xiàn)澆板做設計時，需要對其先做分析，避免在拐角處有裂縫，這都是細節(jié)，但如果不注意，引起的后果將不堪設想。另外，如今已不再是過去手繪稿的年代了，計算機已經(jīng)滲透了我們的工作，設計人員需要與時俱進，了解計算機的工作性能，將設計理論通過計算機軟件輸出，既節(jié)省了時間，也方便修改，但如何將計算機與設計理論完美結(jié)合，設計或優(yōu)化我們的結(jié)構(gòu)方案，還需設計人員加強學習。

4結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，人們對建筑質(zhì)量和舒適度的要求越來越高，因此就必須對民用建筑結(jié)構(gòu)進行合理設計和優(yōu)化，這樣不僅能增加建筑的穩(wěn)定性和舒適度，還能最大程度地降低民用建筑的建設成本，實現(xiàn)民用建筑的經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)利益的最大化。

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（作者單位：江蘇銘城建筑設計院）