民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及其優(yōu)化措施探討

譚成華

【摘要】建筑結(jié)構(gòu)為建筑工程組成要素里建筑技術(shù)主要的構(gòu)成部分，是建筑安全的主要保證方法。建筑結(jié)構(gòu)形式是為了迎合建筑功能的需要，創(chuàng)造建筑實用功能去服務(wù)的。當(dāng)民用建筑的結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，很容易產(chǎn)生不確定性，所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要時常探究建筑工程里的不確定狀況，使建筑結(jié)構(gòu)能夠安全，經(jīng)濟能夠合理。

【關(guān)鍵詞】民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化措施

民用建筑就是指非生產(chǎn)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(guān)鍵就在于設(shè)計工作的環(huán)節(jié)上，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)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(jīng)濟性等。建筑的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)使建筑物得以安全使用的框架。如何對民用的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化的處理，具有非常重要的意義。

1 常見的民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計以及選型

建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計是兩個相互獨立同時又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。建筑的結(jié)構(gòu)是解決建筑堅固性的問題，由注冊結(jié)構(gòu)師完成。建筑的設(shè)計必須和建筑的結(jié)構(gòu)進行有機的結(jié)合，只有符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才有真實的表現(xiàn)力以及可行性。常見的民用建筑結(jié)構(gòu)包括以下幾種形式： 1.1 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計 砌體結(jié)構(gòu)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(shè)計和施工較為簡單，施工的進度快，而且技術(shù)要求低，施工設(shè)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(jié)構(gòu)的整體抗震性能差，不超過七層。砌體結(jié)構(gòu)不適用于高層的建筑。此外，由于墻體的承重，在其上開設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計 框架結(jié)構(gòu)中的承重結(jié)構(gòu)和圍護、分隔構(gòu)件分開，墻起到圍護和分隔作用；其優(yōu)點是平面布置能夠滿足生產(chǎn)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(cè)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?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在進行平面布置時，建筑平面形狀以及立面體型宜規(guī)則而簡單，各部分的剛度均勻而對稱。 1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)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(cè)力構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計 筒體結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)有較大的抗側(cè)力剛度以及抗扭的能力，剪力墻的集中布置使建筑平面設(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題

2.1 民用建筑構(gòu)造設(shè)計的問題

民用建筑構(gòu)造設(shè)計的問題主要存在于建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計以及框架結(jié)構(gòu)設(shè)計之中。民用建筑的基礎(chǔ)在有效的埋置深度上常出現(xiàn)不足的情況。如果對于柱基的類型選擇不當(dāng)就對其施工上的操作的可行性造成嚴(yán)重的影響，同時還可能對周圍的施工環(huán)境等帶來一些損壞。當(dāng)樁間的距離不夠，或者不符合相關(guān)規(guī)定的時候，這會對試樁結(jié)果的正確性造成一些影響。對于框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，一般的設(shè)計者容易忽視縱向框架，應(yīng)該按照兩個主軸的方向進行分別的計算。一些設(shè)計人員將縱向框架按照普通的連續(xù)梁進行設(shè)計，是不符合相關(guān)的構(gòu)造的要求的。 2.2 設(shè)計的深度不達(dá)標(biāo) 一些民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員在制作圖紙時設(shè)計粗糙，過于簡單，或者干脆偷工減料，施工圖中本應(yīng)有的系統(tǒng)圖、大樣圖以及相關(guān)剖視圖出現(xiàn)漏缺的現(xiàn)象；同時，還有一些重要的、應(yīng)該用圖紙反映出來的內(nèi)容只是進行簡單的標(biāo)注，施工圖的設(shè)計表述不全，或者細(xì)部的大樣不詳，無法反映出工程的全貌。此外，一些重要的設(shè)計依據(jù)、參數(shù)以及工程類別、安全等級等在設(shè)計的總說明中沒有標(biāo)明或者交待不全的現(xiàn)象也時有出現(xiàn)。 2.3 民用建筑結(jié)構(gòu)計算中出現(xiàn)的問題 建筑物結(jié)構(gòu)計算中出現(xiàn)的問題體現(xiàn)在荷載取值不當(dāng)以及對底框砌體結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(shè)計基礎(chǔ)時還要考慮到風(fēng)荷載的作用，因此風(fēng)荷載的輸入是必須的，無論其是否位于地震區(qū)或者是否是高層建筑。如果建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)探討

3.1 鋼結(jié)構(gòu)民用建筑設(shè)計的推廣

鋼結(jié)構(gòu)由于鋼材的強度高，民用建筑設(shè)計可以采用大開間的布置。而磚混結(jié)構(gòu)由于材料的性質(zhì)，限制了民用建筑空間布置的自由。如果結(jié)構(gòu)的跨度過大，容易造成構(gòu)件尺寸加大，影響美觀造成結(jié)構(gòu)自重的增大，增加了造價。此外，鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟效益較好。不僅適用于軟弱的地基，也可以大大減少基礎(chǔ)的造價。鋼結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)。

3.2 異形柱框架結(jié)構(gòu)的基本形式

在民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，原則上要求框架結(jié)構(gòu)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(jīng)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(nèi)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(jié)構(gòu)來解決問題。

3.3 預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)技術(shù) 預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)要在柱與柱之間布置明梁，在樓板上采用預(yù)應(yīng)力大板，同時可以在預(yù)應(yīng)力的大板上直接布置隔墻的結(jié)構(gòu)體系。大板配合預(yù)應(yīng)力寬扁梁的使用能最大限度的提升樓層的凈高?，F(xiàn)階段，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的逐漸成熟，預(yù)應(yīng)力的材料及施工費等也在不斷的下降，預(yù)應(yīng)力大板的結(jié)構(gòu)在建筑上可以避免室內(nèi)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(jié)

總之，完善建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)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(chǎn)生良好的控制。此外，建筑企業(yè)和開發(fā)商不應(yīng)該太看重改善結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟利益，采用減少建材使用量、減低建材質(zhì)量要求、減弱建設(shè)的技術(shù)性等手段去獲得利益，而且也不能只注重技術(shù)就不管經(jīng)濟利益。改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計是為了確保建筑功能、提升建筑質(zhì)量、提高環(huán)保性能，獲得企業(yè)收益。因此，設(shè)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(chuàng)新，使人們的居住環(huán)境和生活更加的安全舒適。所以，關(guān)于完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)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(guān)工作人員去認(rèn)真思考對待的問題。

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