民用建筑結構設計的優(yōu)化措施探討

馬 輝

武漢源作建筑設計有限公司

民用建筑結構設計的優(yōu)化措施探討

馬 輝

武漢源作建筑設計有限公司

民用建筑與人們生產生活有密切聯(lián)系，建筑的好壞與設計質量有很大的關系，直接影響建筑物的耐久性、安全性、舒適性和經濟性，所以在民用建筑的設計工作中，設計人員應該充分考慮結構設計因素，更好地提高建筑的功能。

民用建筑；結構設計；優(yōu)化措施

1 民用建筑結構設計的基本概念

所謂建筑結構設計，就是建筑設計師和建筑專業(yè)工程師把自己對建筑物的想法和設計通過圖紙的形式勾勒出來，那些建筑結構元素主要包括，建筑整體框架、建筑外形設計，以及一切基本的建筑元素，如墻、柱等。而作為民用型建筑，主要以住戶的滿意程度和舒適度為依據，與商業(yè)樓房相比更面向居民居住，在建筑結構和設計理念上更面向大眾適用。

2 現(xiàn)代民用建筑結構設計中存在的關鍵問題

2.1 結構設計中的計算比較復雜

民用建筑的計算要考慮很多方面：一是考慮結構的可靠度，抗壓抗拉能力，軸心抗拉彎曲抗拉及抗剪強度設計值等；二是在計算荷載的時候，條件不同選用的修正系數(shù)也不同；三是建筑物修建的環(huán)境不同，選用的計算方法也不相同。

2.2 設計人員的專業(yè)素質比較低

一些設計者以為手算是粗枝大葉不精確的想法是大錯特錯，以國內PKPM軟件為例，其內核依然是一個手算的模擬過程，本質上仍然是按照國內規(guī)范進行的模型假定，并不是完全的有限元受力分析，它的優(yōu)點在于程式化，加快了設計的速度和質量控制。然而作為一個設計師來說，不了解手算的過程，對電算軟件也是不了解的。很多設計人，缺乏對傳力體系的認識，同時對于手算原理過度輕視，盲目依賴計算機程序，導致計算參數(shù)設置不合理，除影響工作效率，還會造成計算錯誤，與實際受力完全不符，從而直接影響最終的安全和與經濟性，結構優(yōu)化從何談起？

2.3 地基基礎的設計與上部樓層的設計

一個完整的建筑物由地基基礎與上部結構兩部分組成，地基基礎的不穩(wěn)定會影響整個建筑的建筑質量。建筑初期勘探不充分，會導致后期的工程在施工甚至投入使用的時候，出現(xiàn)下陷、承載能力不足的現(xiàn)象。民用建筑的設計過程中必須按照規(guī)范將樓面活荷載標準值折減，對于上部樓層的設計，計算長度往往會出現(xiàn)取值錯誤的現(xiàn)象，造成底層的截面和配筋率偏小，結構體系不安全，降低了民用建筑的可使用年限。甚至會發(fā)生坍塌，有人身安全的風險。

2.4 局部結構設計的不合理

設計人員常常在追求空間效益的時候忽略對抗震墻承重柱等關鍵節(jié)點的處理，常常使得上下節(jié)點不在同一位置上。這種狀況會導致傳力減弱，結構抗震能力減弱的情況發(fā)生。在工程中常出現(xiàn)的問題是結構設計模型與實際情況不符，設計圖紙的受力計算與構件實際受力存在較大的差距，與《建筑抗震設計規(guī)范》中對底部框架抗震設計要求不符。結構設計存在著較大的隱患，不遵守荷載計算的規(guī)范，出現(xiàn)漏算、算錯的現(xiàn)象，這些都是導致結構安全的不確定性因素。

3 民用建筑結構設計的優(yōu)化措施

3.1 調整好結構體系完善構建布置，強調概念設計

民用建筑結構設計中的結構體系是一個比較復雜的體系，要有效解決結構體系中的問題，就要保持認真、負責的態(tài)度，以科學的理論知識和豐富的實踐經驗作為指導。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑結構的安全性問題也越來越突出，備受國家重視，開始逐漸完善對于建筑結構方面的規(guī)定，這不只是規(guī)范了建筑設計師的設計理念，同時對施工方提出了嚴格的要求，使其必須按照國家的相關規(guī)定進行施工。這樣能夠更好地調整結構體系，有效完善構建的布置。近些年，無論從規(guī)范編制者，還是國際上的先進設計思想，無一不在討論概念設計的重要性。

3.2 提高建筑設計師的質量意識和理念，加強與結構設計者的溝通交流

民用建筑結構設計是建筑施工的關鍵，為了保證建筑施工的可行性與安全性，建筑設計師首先要掌握民用建筑結構設計的規(guī)范，對不符合相關規(guī)定的違規(guī)設計提出有效修改意見，及時采取補救措施，以免引發(fā)安全問題。一個建筑設計師只有具有良好的設計理念，才能繪制出一份高品質的設計圖，才能造出好的民用建筑。而結構設計是非常復雜的，需要建筑設計師具有牢固的專業(yè)知識、創(chuàng)新的設計理念，還要有靈活、跳躍的思維，建筑結構設計是一個巨大的工程，想要完成得出色，就需要建筑設計師完美的配合。建筑設計師還要保持高度負責的工作態(tài)度，對人民的人身財產安全負責。

3.3 加強對結構的計算

對于初步設計時整體計算，可先用一個標準層計算，確定比較合理的梁、柱、剪力墻后再細化計算。超限高層建筑先用3～4個標準層進行電算，確定比較合理的梁、柱、剪力墻后再進行彈性時程分析(是否做彈塑性時程分析待具體工程定)。

更早的時候，可以通過手算對剛度是否合適，進行早期評判，減小無用功，實際上，一個地面上的高層結構，從結構簡化者的眼中，就是一根立在地面之上的懸臂梁，從框架到剪力墻，是一個慢慢接近懸臂梁的過程，而受力變形的形態(tài)也是慢慢從剪切型到彎曲型的過程。知道了這個根本的原理，一切結構設計在心中便胸有成竹。一切優(yōu)化，一切計算，便是以讓這根類懸臂梁以最小的成本得到最大的剛度，以最短的傳力路徑把風力，地震作用傳遞至地面。

3.4 通過對配筋率的控制來控制局部優(yōu)化效果

市場經濟下，一切的設計目的最終都是應當除滿足可靠性(即安全、適用、耐久)外，要追求經濟性。所以根據筆者從事一線民用結構設計的經驗有以下個人總結，和大家交流。

梁跨中1%～1.7%較經濟，支座1.5%～2%較經濟，梁端支座縱向受拉鋼筋配筋率不大于2.5%，當大于2%時需加大箍筋，板的經濟配筋率0.2%～0.4%較經濟，柱的經濟配筋率1%～3%較經濟。

結語

只要按照相關規(guī)定，進行對建筑結構的整體設計，這樣的民用建筑結構設計中的高標準高要求能夠從宏觀上提高我國民用建設結構的設計水平，帶領我國的建筑質量踏上更高的臺階，讓我國的民用建筑結構設計走上更科學更合理更安全的前進道路。

[1]吳洪寬.關于民用建筑結構設計和優(yōu)化的研究[J].城市建筑，2013，24：69+94.

[2]莫建中.淺析工業(yè)與民用建筑結構抗震設計優(yōu)化探討[J].現(xiàn)代國企研究，2016，12：188+190.