民用建筑結構設計要點探究

沈寬禮 左寬

摘要：運用結構優化設計的理論方法，特別是加強對剪力墻優化布置方向的研究，不僅可以提高建筑產品的質量與品味，降低工程建筑的造價成本，還可以大大改善居住環境和生活環境，滿足小康社會人們對新生活的需求，實現利潤最大化的目標，具有適用、經濟、實用的價值。

關鍵詞：民用建筑;結構設計;剪力墻;布置方向

引言

在建筑結構設計的初期，結構設計人員應根據結構概念知識，與建筑師密切配合，初步確定剪力墻布置，避免不規則或嚴重不規則平、立面布置，調整建筑方案中不合理的體形或布局，從而選擇一個優化的結構布置，做到技術先進、安全適用、經濟合理、確保質量，達到業主限額設計的要求。

1 民用建筑一般的結構設計與要求

民用建筑有四種常見的結構設計與要求，具體見以下內容：

1.1框架結構

框架結構的墻只起圍護和分隔作用，其承重結構和圍護、分隔構件是完全分開的。在進行框架結構的設計時，要靈活布置平面，采用具有很好的抗壓和抗彎能力的型鋼和鋼筋混凝土，使其能夠滿足生產工藝和使用功能的要求。由于框架結構的梁、柱屬于剛接，具有比較好的抗震性、整體性和延通性，同時也具有比較強的抗側移和抗振動能力，因此適用于多層和高度不超過60m的高層建筑。

1.2砌體結構

砌體結構的墻體所用材料便于就地取材，不僅具有承重和圍護的雙重作用，而且施工起來比較簡單，所要求的技術標準和施工設備也比較低，施工進度快。由于墻體承重，在砌體結構上開設門窗受到限制，建筑立面效果顯得厚實。再加上砌體抗拉抗剪強度低，使得結構的抗震性能差，因此這種結構一般不超過七層，不適用于高層建筑及需要大空間的建筑。

1.3 剪力墻結構

剪力墻在建筑物中不僅起著承重的作用，還起著圍護和分隔的作用，因此，剪力墻的布置必須具有很好的整體性和空間作用，還需要有較強的承載能力，這樣才能滿足建筑平面布置和結構布置的要求。剪力墻結構的樓蓋結構一般可不設梁，采用鋼筋混凝土平板，這樣可節約層高，這種結構模式多用于旅館、公寓住宅等建筑。

2 民用建筑剪力墻的設計

2.1剪力墻截面和厚度的具體要求

民用建筑鋼筋混凝土剪力墻截面和厚度應符合《高層建筑混凝土結構技術規程》的規定，當民用建筑的疊合樓板的現澆層厚度大于60arm時，可根據上表的剪力墻的最小厚度，按現澆樓板考慮，保證剪力墻出平面的剛度和穩定性能。

2.2 剪力墻設計的布置方向

對于一級抗震等級的結構中，不應只有與樓板連接而無連系梁連接的剪力墻，也應該避免采用截面高度較大的單片墻。剪力墻的門窗洞口在布置時不宜采用錯洞墻，應力求布置均勻，上下對齊，形成明確的墻肢和連梁，避免各墻肢間剛度相差懸殊。在布置剪力墻時，需要結合建筑平面，要采用 L，T，Z，十字形等截面形式，盡量不用一字形剪力墻，保證剪力墻的翼緣長度大于其厚度的3倍，墻厚為剪力墻無肢長度的1/20，這樣可以保證墻體具有良好的抗震性能。在進行抗震設計時，在重力荷載代表值作用下，一、二級抗震等級的剪力墻底部加強部位。

2.3 剪力墻的間距

剪力墻之間的樓蓋有較大開洞時，應減小剪力墻的間距。

3民用建筑結構設計中應注意事項

3.1民用建筑結構的基礎設計

建筑作為一種特殊的建筑結構，其在基礎設計的性能上具有嚴苛的要求。一般民用建筑基礎類型的選擇較復雜，甚至比上部結構的選型還難，這是因為高層建筑地基的影響因素很多，基礎設計應有詳盡的地質勘察報告，對一些缺少地質報告的建筑應進行現場查看和參考臨近建筑資料。因此，設計人員應根據工程地質條件，載荷特性、上部結構類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經濟合理的基礎方案。此外，在結構的設計過程中，還需要考慮到地理結構、自然災害可能對高層建筑造成的影響，必須保障建筑結構的穩定和安全性能。

（2）剪力墻的數量及設置

在民用建筑結構中，不僅在兩端布置剪力墻筒外，還要在結構縱向中沿軸線再設計兩片剪力墻結構，從而提高縱向的剛度、并調整剛度中心位置。一般來說，剪力墻的數量根據底層結構的截面面積及樓面面積比為 5%的比例決定剪力墻的界面厚度及柱截面，還要通過進一步設計對截面進行調整，以保證其在合理范圍之內。其次，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻。在新規范中，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了很多限制。因此，在民用建筑設計中，設計師應盡可能少用或不用短肢剪力墻，以避免給后期工作帶來麻煩。

（3）位移控制及限值

在位移控制中，除應從平面體型和立面變化等方面提高結構的總體剛度外，在結構布置時，還應加強結構的整體性及剛度，加強構件的連接.使結構各部分以最有效的方式共同作用。同時，應注意加強結構的薄弱部位和應力復雜部位的強度，還要對建筑物的高寬比加以限制。在民用建筑中，定點位移的限值不僅取決于數值大小，還與振動頻率密切相關。對于由于結構的變形過大而產生的層間相對位移現象，同一個結構采取不同的程序進行計算，那么層間位移數值也會產生較大差異，限值在現有的規范中也都有嚴格的規定。

（4）結構設計中的扭轉問題

為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點。結構的扭轉問題是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，建筑平面形狀宜規正，避免過大的外伸或內收，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單平面形式。各結構單元的平面形狀應簡單和規則，避免結構垂直方向剛度突變等。同時，平面的長寬比不宜過大，以避免兩端相距太遠，尤其是布置樓電梯間時不宜設在平面凹角部位或端部角區，它對結構剛度的對稱性有顯著的影響。

5 結語

綜上所述，.對于設計中常見的效率與質量問題要引起特別的重視，必須綜 合考慮各種影響因素與條件在建筑結構設計工作中的影響與作用。在民用建筑的結構設計中，要重視剪力墻的平面布置，加強對墻厚選取的控制，正確認識剪力墻優化中存在的問題，嚴格根據國家相關規范，這樣才能保證建筑的安全性和經濟性，具有非常深遠的意義。

參考文獻：

[1]郭 楠 .混 凝土 板一柱 結 構設 計相 關 問題【D】.哈爾 濱工業 大學 .2009：2～6.