淺談民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

甘偉

摘要：對于民用建筑來說，安全可靠是最關(guān)健的特征，而這一特征與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)有著密切聯(lián)系。民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個綜合性、反復(fù)性的過程，任何失誤或者遺漏都會影響到民用建筑的設(shè)計效果，也會直接影響民用建筑的設(shè)計過程和施工過程。本文結(jié)合自己的研究和實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：民用建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計策略；設(shè)計原則

中圖分類號：TU375.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―111―02

前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的提高，對居住環(huán)境的要求也逐漸提高，為了滿足市場的需求，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也有了較高的要求，因此制定相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計策略是至關(guān)重要的，筆者對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的設(shè)計過程以及一些需要注意的問題進(jìn)行了討論研究，并對應(yīng)該注意的問題進(jìn)行了分析。

1民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中所遵守的原則

一個完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要遵循一定的設(shè)計原則來進(jìn)行，對于設(shè)計師來說，只有將各方面的因素進(jìn)行合理科學(xué)的搭配，才能做出優(yōu)秀的設(shè)計方案，遵循相應(yīng)的設(shè)計原則，可以簡化設(shè)計過程，避免設(shè)計中出現(xiàn)一些不必要的問題，提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率。

1.1適用的原則，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要考慮施工場地的實(shí)際環(huán)境，以及施工要求，還要考慮自然因素的影響，對于施工中所采用的施工技術(shù)以及施工工藝進(jìn)行預(yù)測，在設(shè)計時盡量避免高難度工藝的使用，同時要因地制宜，考慮施工中所使用到的相關(guān)設(shè)備，避免出現(xiàn)現(xiàn)場施工中設(shè)備與場地不適合的狀況，在設(shè)計中的每一個細(xì)節(jié)都盡量符合適用的原則，這樣才能保證我們所進(jìn)行的設(shè)計符合實(shí)際要求，有利于建筑施工的進(jìn)行。

1.2經(jīng)濟(jì)的原則，建筑行業(yè)所需的投資時非常大的，任何錯誤都會直接導(dǎo)致自愿的浪費(fèi)，因此我們在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要綜合考慮各方面的因素，盡量將投資風(fēng)險降到最低，在保證建筑質(zhì)量的前提下，也可以保證各方面的利益。

1.3安全的原則，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們還要考慮相關(guān)的安全問題，包括施工現(xiàn)場的安全，以及建筑物的安全，因此安全問題是我們必須重視的，尤其要重視的是抗震的設(shè)計，為了提高建筑物的安全性，在進(jìn)行設(shè)計時要盡可能的提高建筑物的抗震能力，這不僅關(guān)系到相關(guān)人員的利益，也會直接影響經(jīng)濟(jì)效益。

1.4美觀的原則，現(xiàn)代社會人們的生活觀念已經(jīng)發(fā)生了改變，對于生活環(huán)境也有了較高的要求，因此在進(jìn)行設(shè)計時，我們不僅僅要考慮建筑的功能，還要考慮建筑的美觀性，在最大程度上滿足人們的審美需求。

1.5便于施工的原則，對于不同的建筑設(shè)計，我們要考慮施工場地的環(huán)境，以及施工中所需要的工藝，所做的設(shè)計盡量符合地質(zhì)等方面的，盡量簡化施工的過程，降低要求，從而提高工作效率。

2民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程分析

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，我們通常會把具體的設(shè)計過程分成三個部分，第一部分是結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，在確定建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案時，我們要根據(jù)建筑物不同的要求來制定不同的方案，同時要進(jìn)行施工場地的地質(zhì)檢測，從而保證建筑物的安全性。第二部分是結(jié)構(gòu)方案的計算，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時、構(gòu)件部分的計算以及內(nèi)力的計算，對所確定的方案就行預(yù)算，才能更好的優(yōu)化設(shè)計方案，具體的計算包括荷載部分的計算，不同的建筑對于荷載有不同的要求，因此在進(jìn)行方案設(shè)計時，要根據(jù)實(shí)際情況計算出荷載的具體數(shù)據(jù)，從而保證施工的順利進(jìn)行，不同的構(gòu)件需要承擔(dān)的力量不同，因此需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)行精確的計算，使施工中的構(gòu)件達(dá)到相關(guān)的要求，避免出現(xiàn)安全問題的同時，可以保證施工質(zhì)量。第三部分是施工圖紙的設(shè)計，根據(jù)以上計算所得出的具體數(shù)據(jù)，以及相關(guān)的要求，進(jìn)行施工圖紙的設(shè)計，并對設(shè)計圖紙進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，一張科學(xué)合理的施工圖紙不僅可以保證施工的順利進(jìn)行，也可以簡化施工過程，較高質(zhì)量的完成建筑施工。由此我們可以看出，合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計策略可以提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計效率，同時可以保證施工的進(jìn)行，在提高安全性的同時，保證施工質(zhì)量。

3選擇合適的民用建筑結(jié)構(gòu)形式

在建筑中不同的建筑形式，對于建筑物會造成不同的影響，而且直接關(guān)系到工程的投資問題，一般情況下，國內(nèi)現(xiàn)在普遍使用的是磚混結(jié)構(gòu)、框架的結(jié)構(gòu)以及排架結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式，這些在建筑中一般會根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的選擇，要考慮地質(zhì)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力和施工技術(shù)等問題，綜合考慮之后，選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行施工，從而在保證建筑質(zhì)量的前提下，減少建筑的投資，節(jié)約資源，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體步驟

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們按照一定的設(shè)計步驟來進(jìn)行，不僅可以有效的避免設(shè)計工作中出現(xiàn)重復(fù)工作，更可以提高工作效率，同時嚴(yán)格按照步驟進(jìn)行，一旦出現(xiàn)問題也可以盡快找出問題所在，在短時間內(nèi)解決問題，進(jìn)而節(jié)約時間與成本，高質(zhì)量的完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4.1提出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。設(shè)計者根據(jù)施工方所提出的要求，以及一些相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真全面的分析，同時綜合考慮施工中可能出現(xiàn)的各種影響因素，制定合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

4.2優(yōu)化設(shè)計方案。在制定出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案之后，及時與施工方進(jìn)行交流，對于一些不符合要求的地方及時進(jìn)行改正，同時要考慮施工方所提出的建議，將設(shè)計中的風(fēng)險與投資降到最低，綜合考慮各方面的因素，盡量將可能出現(xiàn)的問題考慮在內(nèi)，并提出相應(yīng)的解決方案，盡量得出一個較為完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

4.3設(shè)計施工圖紙。在制定出了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案之后，要做的就是施工圖紙的設(shè)計，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時要遵循一定的原則，按照相關(guān)的要求，以及對建筑物功能的要求，按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，設(shè)計出科學(xué)的施工圖紙。

4.4優(yōu)化并確定設(shè)計圖紙。將已經(jīng)設(shè)計好的施工圖紙，與施工方以及相關(guān)的部門進(jìn)行討論研究，對于不合理的地方及時作出調(diào)整，同時對施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，在施工圖紙中盡量避免這些問題的出現(xiàn)，而且要考慮施工中所能用到的施工工藝以及施工技術(shù)，對于實(shí)際工作中所使用的相關(guān)設(shè)備也要考慮在內(nèi)，綜合考慮施工現(xiàn)場的各方面的影響因素，對施工圖紙作出優(yōu)化設(shè)計，并最終確定合理科學(xué)的施工圖紙。

5民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)分析

5.1水平力。低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中，通常是以重力為代表的豎向荷載，決定著結(jié)構(gòu)設(shè)計。但民用建筑卻不然，豎向荷載仍很重要，但水平荷載才有決定性作用。與此同時，對于有一定高度的建筑而言，豎向荷載總體上是一定值，但充當(dāng)水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，它們的數(shù)值往往都隨著結(jié)構(gòu)動力性的差異而有著比較大的變化。設(shè)計時，水平力應(yīng)當(dāng)格外重視。

5.2概念設(shè)計和理論計算并舉?？拐鹪O(shè)計有兩部分：計算設(shè)計、概念設(shè)計。雖然分析手段在不斷提高，分析的原則在不斷完善，但由于抗震設(shè)計計算是在一定的假想條件下進(jìn)行，而地震作用具有很大的復(fù)雜性和不確定性，同時地基土影響和結(jié)構(gòu)體系本身都極復(fù)雜，因此理論分析計算很有可能會和實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。特別是結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段后，構(gòu)件局部可能會開裂甚至破壞，此時就很難用常規(guī)的計算原理去分析結(jié)構(gòu)。而民用建筑的概念設(shè)計，諸多實(shí)踐證明，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也有著重要的意義。

5.3短肢剪力墻設(shè)置。在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要重視短肢剪力墻設(shè)置問題。在我國新的建筑規(guī)范中，明確規(guī)定了短肢剪力墻的定義，也對短肢剪力墻的使用作出了相關(guān)限制。短肢剪力墻是指建筑物墻肢截面的高度比和厚度比在5～8的墻，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)數(shù)據(jù)，民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該盡量使用短肢剪力墻。因此，民用建筑在設(shè)計的過程中，要盡力地避免使用短肢剪力墻。

5.4減輕民用建筑自重。從地基或樁基承載力考慮，同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重，意味著不增加基礎(chǔ)造價和處理措施就能夠?qū)崿F(xiàn)多建層數(shù)的目的，其中的經(jīng)濟(jì)效益顯而易見，尤其是軟弱土層，更為突出。地震效應(yīng)和建筑的重量形成正比，減輕房屋自重，可有效提高結(jié)構(gòu)抗震能力。民用建筑重量大了，作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力就大，而重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構(gòu)件會產(chǎn)生比較大的附加軸力，最終將導(dǎo)致附加彎矩增大。

5.5結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題。在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計新規(guī)范中，規(guī)則性被作出了諸多限制。例如，規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端上下層的剛度比、平面規(guī)則性等。此外，新規(guī)范明確采用了強(qiáng)制性的條例進(jìn)行規(guī)定，建筑不應(yīng)該采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。但是，目前的民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，仍然存在著一些違反規(guī)則性問題的現(xiàn)象，直接影響了民用建筑的整體質(zhì)量。因此，為了防止后期施工圖紙工作上的被動整改現(xiàn)象的出象，民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師應(yīng)該要注意結(jié)構(gòu)設(shè)計中的規(guī)則性問題，充分利用結(jié)構(gòu)計算與分析工具或方法，盡量遵守相關(guān)規(guī)則，促進(jìn)民用建筑整體質(zhì)量的提高。

6民用建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性問題

建筑物在其工作年限內(nèi)必須實(shí)現(xiàn)足夠的強(qiáng)度，足以經(jīng)受各種外來荷載的作用，充分發(fā)揮其使用功能，即使再惡劣環(huán)境因素的強(qiáng)力作用下，也仍然能夠繼續(xù)保持建筑物的強(qiáng)度和整體性。在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時，除了需要合理準(zhǔn)確地確定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度，還應(yīng)當(dāng)重視結(jié)構(gòu)的耐久性，主要是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性。我國，現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范中，對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工規(guī)范有明確規(guī)定，注重于結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各種荷載作用下的強(qiáng)度要求，但是對于建筑物在惡劣環(huán)境因素作用下的結(jié)構(gòu)耐久性，卻沒有給予足夠的關(guān)注和重視。

調(diào)研報告和數(shù)據(jù)表明，諸多因素將影響混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，可以將這些因素分為內(nèi)部因素和外部因素兩類。

內(nèi)部因素，主要包括氯離子含量、混凝土的水膠比即水灰比、混凝土的強(qiáng)度等級、水泥用量、骨料中的堿含量和外加劑用量以及混凝土保護(hù)層厚度等。而外部因素就是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所處的外部環(huán)境，包括地上環(huán)境和地下環(huán)境、水上環(huán)境和水下環(huán)境，包括溫差、凍融和濕度、某些化學(xué)成分的含量、各種腐蝕性化學(xué)介質(zhì)以及含酸堿地下水等等。而這其中，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響最為嚴(yán)重的，則是混凝土碳化、堿骨料反應(yīng)以及鋼筋銹蝕。外部惡劣環(huán)境可謂是對混凝土碳化和鋼筋銹蝕起直接影響作用的主要因素，需要我們給予足夠的關(guān)注和重視。對于建筑工程和港口、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施工程，其使用壽命和結(jié)構(gòu)耐久性都十分重要。在對港口、橋梁、水利和建筑工程等混凝土結(jié)構(gòu)工程，進(jìn)行耐久性設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照國家相關(guān)的規(guī)范規(guī)定，切實(shí)滿足各項(xiàng)系數(shù)要求，確保此類工程在工作年限內(nèi)的安全使用。

7結(jié)語

筆者通過對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則以及要點(diǎn)形式等問題的分析，可以對民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題有一個清晰的表現(xiàn)，這對于我國民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展，對居民生活水平的提高具有十分重要的作用。

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