深入分析民用建筑結構設計問題與解決方法

文/李鐵鋼 石家莊徐志新工程設計咨詢事務所 河北石家莊 050000

近年來，高層建筑數量在不斷增加，其結構設計也更為多樣，使得基礎設計更為復雜、設計難度增高。建筑結構設計質量將直接影響建筑物施工質量、施工效率，因此設計人員需重視建筑結構設計，合理選擇建筑結構設計方案，如此才可保證結構設計質量、提升民用建筑穩定性及安全性、延長民用建筑使用壽命。

1、民用建筑結構設計準則

民用建筑結構設計的主要目的是滿足建筑承載性能、防震性能要求，實現建筑物實用性要求。民用建筑結構設計屬于綜合性結構設計，其包含多種設計工作，只有保證這些設計合理性及科學性，才可保證建筑物安全性及穩定性。眾所周知，建筑結構任何部分的抗震性能均將對整個建筑的抗震性能造成巨大影響。由于建筑物使用功能不同，其空間性能也存在一定差異，因而其空間分布也存在一定不同，設計人員需保證建筑空間結構分布與結構設計相符。

2、民用建筑設計中存在的問題

2.1 民用建筑結構設計不夠科學

我國一些建筑企業為保證建筑物可滿足功能要求，加強地下空間的開發，因此設置了地下室或地下車庫等設施，但是并未加強抗震墻設計；同時由于上部解耦股與下部抗震墻并未完全對齊，致使建筑結構體系不夠科學，民用建筑抗震能力將降低。此外，荷載計算取值存在問題。設計人員在設計民用建筑結構時，可能存在施工圖構件配筋、承載力計算存在不符問題，如此將導致部分建筑構件不能正常使用，影響建筑物安全性及穩定性。

2.2 設計深度較淺

部分設計人員在設計建筑圖紙時，存在設計簡單這一情況。部分設計人員在設計平面圖、大樣圖等施工圖時，存在部分不足之處；部分重要圖紙設計并不詳細、全面，且并未進行詳細分析及介紹，致使施工人員無法詳細了解建筑結構。

2.3 結構計算不準確

研究發現，設計人員在設計、計算民用建筑結構時，可能出現以下問題：首先，荷載取值存在不足。比如：部分民用多層框架建筑中，若基礎持力層不屬于黏性土層，并且建筑物為8層以下建筑物，設計人員大多將計算民用建筑地基抗震承載力。然而設計人員在設計基礎結構時并未重視風荷載對建筑的影響，致使民用建筑結構設計不夠合理；其次，未科學進行底框砌體結構計算。部分設計人員在設計過程中，針對建筑結構薄弱層大多采用底部剪力法進行計算，并未科學研究塑性變形對建筑造成的不良影響；最后，明確結構周期折減系數方法存在不足。框架結構中設置有填充墻，其剛度相較于計算剛度大，然而其周期小于計算周期，因而設計人員計算出的地震剪力較小，如此將給民用建筑埋下安全隱患。

2.4 構造設計存在的問題

此類問題主要包含框架結構及地基基礎方面存在的問題。設計人員在進行地基基礎設計工作時，可能出現部分不足，比如：針對高層民用建筑，基礎埋深深度存在不足之處，若未科學選擇樁基基礎，不僅將影響建筑施工質量及安全性，還將對周圍環境造成不良影響。若樁基礎間距較小（未嚴格依據相關標準確定樁基礎間距），將直接影響其作用；若樁基礎長度較短，施工人員在進行灌注樁施工時，將不能保證樁身穿過軟土層，如此將對建筑質量造成不良影響，以上幾點均是設計人員設計過程中可能出現的問題。設計人員在設計框架結構時，可能出現不重視縱向型框架結構的情況。設計人員在抗震設計過程中，將依據兩個主軸方向進行詳細計算。若未進行抗震設計，一些設計人員將采用普通連續梁設計方式進行設計，如此設計出的建筑結構并不符合相關規定。

3、相應解決措施

3.1 提升民用建筑結構設計質量

設計人員在設計民用建筑結構時，需詳細分析建筑物的防火及抗震性能要求。為提升民用建筑抗震性能，可采用設置構造柱的方式。通常情況下，需由豎向方向加強層間墻體之間的連接。圈梁與構造柱的應用，將有效提升建筑物剛度及穩定性。為保證構造柱與墻體的連接效果，可將構造柱與墻體連接部位砌為馬牙槎，同時設置拉結鋼筋（鋼筋需深入墻體1米以上）。

3.2 改善民用建筑結構模型

民用建筑與人們的生活具有密切聯系，因而設計人員在設計過程中，需改善民用建筑結構模型，優化民用建筑的圍護結構、細節結構等，如此才可保證民用建筑結構承載能力符合相關要求。設計人員在設計過程中，還需詳細分析建筑物的經濟性，如此才可保證企業經濟效益與社會效益。

3.3 加強結構計算

首先，合理選取荷載值。民用多層框架建筑，若選用的是獨立基礎，且受力層不是黏土層（建筑物為8層以下建筑），設計過程中，并不需計算地基抗震能力及承載能力。設計人員在設計基礎結構時，需詳細考慮風荷載對建筑物的影響；其次，為保證設計質量，設計人員在計算底部框砌體結構時，只有多層結構（剛度均勻）才可使用底部剪力法進行計算。針對結構薄弱層，需詳細分析其塑性變形對建筑物的影響；最后，明確周期折減系數。由于民用建筑框架結構中設置有填充墻，因此其剛度大于計算剛度、地震剪力偏小，因此設計人員需科學確定周期折減系數，如此才可保證剛度、周期、地震剪力計算結果準確度較高。

3.4 重視建筑結構設計

為保證建筑物穩定性及安全性（避免出現不均勻沉降問題），設計人員在設計過程中，需由建筑結構、地基與基礎等方面進行預防及控制，比如：盡量保證建筑平面布置簡單化；盡量保證建筑物立面體型變化較小；加強上部結構與基礎剛度；在同一個民用建筑中，需使用相同類型基礎。

此外，設計人員還需保證：高層民用建筑埋置深度符合相關規范，在保證建筑物建設質量的同時，盡量選用施工成本較低的基礎（比如：樁箱）。若地基土層起伏較大，設計人員不僅需保證同一建筑結構的樁端在同一土層當中，且需考慮是否會出現液化情況。

結語：

總之，建筑結構設計對建筑物安全性、穩定性具有重要影響，建筑結構質量將影響上層建筑穩定性。因此，設計人員需重視建筑結構設計，依據施工現場實際情況，合理選擇建筑結構，并嚴格控制結構設計過程，控制建筑結構設計要點，如此才可有效提升民用建筑建筑結構設計質量，推動我國建筑行業穩定、持續發展。