民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化

王文鑫

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

關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化

1民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1.1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求

在進(jìn)行建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅需要對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的基本功能與安全穩(wěn)定性進(jìn)行考慮，還需要通過設(shè)計(jì)，使建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到盡可能完美的效果，而這一過程的實(shí)現(xiàn)，就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的最優(yōu)化問題。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法主要體現(xiàn)在建筑總體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和建筑各個(gè)部分的設(shè)計(jì)優(yōu)化兩個(gè)方面。對(duì)于項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)、項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)和舊房改造都可以采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。在實(shí)踐應(yīng)用中，應(yīng)注意前期就開始參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，要分析比較多種設(shè)計(jì)方案，然后選取最佳的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)靈活運(yùn)用各種方法，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍護(hù)方案、房屋建設(shè)、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案等一系列優(yōu)化設(shè)計(jì)合理分析，對(duì)細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以取得最佳的效果。當(dāng)無法對(duì)數(shù)據(jù)具體量化時(shí)，可使用概念設(shè)計(jì)。

1.2民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

1.2.1經(jīng)濟(jì)適用原則

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)建筑的環(huán)境對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的施工工藝和要求進(jìn)行選擇，保證在施工時(shí)盡量選擇難度低的施工工藝，使各項(xiàng)施工流程都能符合施工環(huán)境的需求。同時(shí)還要考慮到經(jīng)濟(jì)原則，盡量選擇性價(jià)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(jiān)固原則

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證建筑工程質(zhì)量和人員財(cái)產(chǎn)安全的問題，必須考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到結(jié)構(gòu)的合理性，運(yùn)用各種先進(jìn)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(shí)還要兼顧施工現(xiàn)場(chǎng)的安全，減少施工事故的發(fā)生。

1.2.3美觀實(shí)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(yīng)的改變，人們對(duì)于建筑的美觀舒適有了較高要求。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)

為了保證建筑的使用空間，使建筑物具有相對(duì)的穩(wěn)定性，滿足人們對(duì)建筑物的要求，就需要對(duì)民用建筑進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，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(jìn)深不大的低層和多層建筑。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)，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(dān)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(duì)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(qiáng)的特點(diǎn)，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(duì)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(dān)豎向荷載和側(cè)向水平力荷載的結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(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(yīng)用，最主要的特點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)剛度好、防震能力強(qiáng)。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(shè)計(jì)中還有其他建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，對(duì)這些建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)更加符合需要，更加科學(xué)合理。

3民用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施

3.1加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)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(shè)而成的，不同的地理位置的建筑物，不同的建筑風(fēng)格，設(shè)計(jì)人員采取的設(shè)計(jì)參數(shù)與指標(biāo)還有材質(zhì)等都會(huì)不同。如今是信息化時(shí)代，電腦取代了手工，不少設(shè)計(jì)人員通過電腦軟件就可以實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)，但軟件出來的設(shè)計(jì)方案是籠統(tǒng)的，千篇一律的，這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及個(gè)人判斷，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)電腦軟件產(chǎn)生的概念設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化與深化，讓最終出來的方案與設(shè)計(jì)都能符合實(shí)際建筑情況。通常，經(jīng)驗(yàn)越豐富的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)人員平時(shí)加強(qiáng)概念化設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)，讓設(shè)計(jì)更具備科學(xué)性及可行性。

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

對(duì)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(xì)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(xì)部的優(yōu)化工作包括了結(jié)構(gòu)細(xì)部的設(shè)計(jì)工作，如平時(shí)我們工作中給常見的矩形現(xiàn)澆板做設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其先做分析，避免在拐角處有裂縫，這都是細(xì)節(jié)，但如果不注意，引起的后果將不堪設(shè)想。另外，如今已不再是過去手繪稿的年代了，計(jì)算機(jī)已經(jīng)滲透了我們的工作，設(shè)計(jì)人員需要與時(shí)俱進(jìn)，了解計(jì)算機(jī)的工作性能，將設(shè)計(jì)理論通過計(jì)算機(jī)軟件輸出，既節(jié)省了時(shí)間，也方便修改，但如何將計(jì)算機(jī)與設(shè)計(jì)理論完美結(jié)合，設(shè)計(jì)或優(yōu)化我們的結(jié)構(gòu)方案，還需設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)學(xué)習(xí)。

4結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑質(zhì)量和舒適度的要求越來越高，因此就必須對(duì)民用建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)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(shè)成本，實(shí)現(xiàn)民用建筑的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

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（作者單位：江蘇銘城建筑設(shè)計(jì)院）