普通民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析

馬程

摘要：在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，民用建筑的工程質(zhì)量直接關(guān)系到人民群眾的生命安全，因此對其質(zhì)量的要求是特剛高的，它直接影響著建筑物的安全性、舒適性、耐久性和經(jīng)濟性，為此在民用建藐結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們要更加的用心。本文就民用建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計的新要求、現(xiàn)代民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)和民用建筑中結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展趨勢三個方面進行探討，對于更好地開展民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作具有較強的理論和實踐指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題

前言

民用建筑工程與人們的生活和生產(chǎn)密切相關(guān)，而民用建筑設(shè)計工作是繁重而又責(zé)任重大的，如果不考慮施工因素，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計是直接決定著建筑物的安全和舒適度以及其功能是否能充分發(fā)揮的關(guān)鍵因素。民用建筑是以居住為主要使用目的的建筑。當(dāng)前，民用建筑設(shè)計追求“以人為本”，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)計思想的開拓和設(shè)計方法的創(chuàng)新，并且對設(shè)計中存在的問題進行了深入分析。

1民用建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計的新要求

1.1材料和資金的節(jié)省

因土地、能源和材料價格的持續(xù)上漲，開發(fā)商要求設(shè)計單位必須注意材料和資金的節(jié)約，這一點符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的指導(dǎo)思想——“安全適用，經(jīng)濟合理”。要從根本上做到經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須把握好民用建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。概念設(shè)計是依據(jù)理論知識與工作經(jīng)驗，結(jié)合建筑功能要求與建筑工程條件，在特定的建筑空間中用整體概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)關(guān)系的定性設(shè)計方法。一幢民用建筑設(shè)計沒有經(jīng)過正確的概念設(shè)計，是難以實現(xiàn)效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案的。

1.2民用建筑的高層化

高層民用建筑與其他高層建筑最大的不同在于業(yè)主對房屋基于居住目的的功能訴求，如采光、通風(fēng)、居住面積與層高、振動舒適度等。一梯多戶的建筑如何讓更多的戶型能夠南向采光？單體設(shè)計中怎樣提高建筑的衛(wèi)生防疫性能？如何設(shè)置共享的空中庭院使住戶不出門即可感受室外的自然景觀？這些現(xiàn)實問題迫使設(shè)計師們開始大膽嘗試，于是高層民用建筑的結(jié)構(gòu)體形變得日趨復(fù)雜，如平面的不規(guī)則、豎向收進與懸挑、結(jié)構(gòu)連體、大底盤多塔、錯層等。結(jié)構(gòu)設(shè)計師要解決這些復(fù)雜的技術(shù)難題，必須依靠結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的不斷發(fā)展和創(chuàng)新以及結(jié)構(gòu)計算分析軟件的開發(fā)和應(yīng)用。

1.3戶型內(nèi)部空間個性化

業(yè)主具有個性化的思維方法和審美意識，不同時期住戶對建筑空間有不同的要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)考慮讓住戶擁有建筑內(nèi)部的空間劃分及梯和樓梯間、建筑分戶墻、外墻或固定的廚房和衛(wèi)浴設(shè)置的權(quán)利。在進行豎向受力構(gòu)件的布置時，應(yīng)使其與衛(wèi)生間隔墻結(jié)合設(shè)置，避免在戶型內(nèi)部其他部位出現(xiàn)。這樣既在開間和進深兩個方向保留了較大的靈活性，也充分利用了承重墻隔聲好的性能。同時，外墻部位的粱、柱、墻設(shè)置要為窗戶的靈活布置創(chuàng)造條件，樓板的設(shè)計也必須考慮隔墻位置的調(diào)整。

2建筑結(jié)構(gòu)中的問題

我國的建筑業(yè)在不斷發(fā)展與進步，在不斷發(fā)展中也表現(xiàn)出了建筑的一些問題。下面我們對民用建筑結(jié)構(gòu)中所存在的疑問進行分析。

在建筑設(shè)計中，有些結(jié)構(gòu)存在很大的缺點，表現(xiàn)出不合理性，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還總會有安全問題等待解決，這是它沒有認真設(shè)計和執(zhí)行我國抗震規(guī)定的結(jié)果。我國在一些建筑物中又修建了地下停車場等，在建筑物底層會有很大的空間，這樣不符合力學(xué)原理，還不符合國家標(biāo)準(zhǔn)，而且有些設(shè)計師在設(shè)計上存在不夠嚴謹認真的態(tài)度，會出現(xiàn)把抗震和場地混為一談的現(xiàn)象，讓建筑整體出現(xiàn)很嚴重的錯誤。還有是在使用的懸挑構(gòu)件中，總是不能達到國家的標(biāo)準(zhǔn)，并且相差甚遠。在進行荷載取值中，不按照國家建筑標(biāo)準(zhǔn)就會導(dǎo)致重大的失誤。在很多結(jié)構(gòu)中，計算出的數(shù)會與實際有著很大的差距，距離標(biāo)準(zhǔn)更是有著很遠的距離，這些都會導(dǎo)致重大的安全隱患。在設(shè)計深度上也達不到標(biāo)準(zhǔn)。建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑施工圖紙上經(jīng)常會出現(xiàn)偷工減料現(xiàn)象，讓整體表現(xiàn)出的工程面貌不能令人滿意。在設(shè)計上總是不能用心，導(dǎo)致施工安全等級降級等問題出現(xiàn)，而這些也都是由于設(shè)計者把施工圖紙做得過于簡單、不夠精細，在圖紙中出現(xiàn)的系統(tǒng)圖和大樣圖都有一些漏缺。對于施工中應(yīng)注意的點只用了“見圖集”等予以標(biāo)注，并沒有表達出完整明確的含義。對于細節(jié)部分表達也不夠清楚準(zhǔn)確，沒有將應(yīng)該交代的問題及時交代。以上問題的產(chǎn)生其主要原因是設(shè)計師對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度差，還用了別人的作品，也可能是因為設(shè)計師沒有對設(shè)計規(guī)范和方法作出正確和全面的認識。沒有將力學(xué)的概念準(zhǔn)確掌握，就不能對建筑物進行正確的計算。

在建筑結(jié)構(gòu)上驗算出現(xiàn)的疑問。在結(jié)構(gòu)方面可以分為三類：一是對于荷載取值方面的不當(dāng)，在采用獨立基礎(chǔ)的狀況下，對民用多層框架建筑其建筑受力點主要在軟弱黏性的土層進行。在軟弱黏性的土層中，讓建筑物的高度小于8層，并且高度要小于25m。在一般的民用房屋中，根本不需要去驗算地基中的抗震承載力，但在設(shè)計的基礎(chǔ)上要充分考慮到風(fēng)荷載在其中產(chǎn)生的重要作用。風(fēng)荷載的輸入是必須的，無論其是否位于地震區(qū)或者是否高層建筑。二是對底框砌體結(jié)構(gòu)進行驗算的問題。只有剛度較為均勻的多層結(jié)構(gòu)才可以適用底部剪力法，如果其結(jié)構(gòu)中具有薄弱層，就必須對塑性變形集中造成的影響進行考慮。三是確定結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)等因為有填充墻，其實際剛度比計算剛度更大，而實際周期又小于計算的周期，所以計算出的地震剪力一般是要偏小的，結(jié)構(gòu)就存在一定的安全隱患，為此對計算周期進行折減就顯得非常必要。

還有構(gòu)造設(shè)計的問題。構(gòu)造設(shè)計問題中主要存在地基基礎(chǔ)設(shè)計問題以及框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題。前者是設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，高層建筑基礎(chǔ)在有效埋置深度上經(jīng)常出現(xiàn)不足的情況。如果對柱基類型選擇不當(dāng)，對其施工上的操作可行性以及完工質(zhì)量都可能造成嚴重影響，還可能對周圍的施工環(huán)境帶來損壞。而當(dāng)樁間距不夠、不符合相關(guān)規(guī)定的時候，尤其是錨樁和試樁的間距經(jīng)常被設(shè)計者忽略，這都會對試樁結(jié)果的正確性造成較大影響。此外，當(dāng)樁身的鋼筋籠不夠長時，其在擠土灌注樁的時候就可能無法穿越軟弱土層的深度，不符合相關(guān)的樁基規(guī)范，這也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常出現(xiàn)的問題。對于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般設(shè)計者很容易忽視縱向框架而只重視橫向框架。根據(jù)我國現(xiàn)行的抗震設(shè)計要求，應(yīng)該按照兩個主軸的方向來進行分別計算。當(dāng)不進行抗震設(shè)計時，一些設(shè)計人員將縱向框架按照普通的連續(xù)梁來進行設(shè)計，這也是不符合相關(guān)構(gòu)造要求的。

材料、機構(gòu)體系問題對于工程技術(shù)人員來說，選擇合適的建筑材料以及合理的結(jié)構(gòu)體系是非常重要的問題。特別是現(xiàn)在民用建筑很多都是高層甚至超高層的，我國根據(jù)建筑鋼材的分類建議高層建筑盡量采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)或者鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，使其柱斷面的尺寸得以有效減小，也使其結(jié)構(gòu)的抗震功能得以提高。如果高度超過一定程度后，為了抵御風(fēng)振，基本都是將鋼骨混凝土或者鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為首選的建筑材料。

在很多實際建筑工程中都出現(xiàn)了規(guī)則性差以及抗震結(jié)構(gòu)不利等現(xiàn)象，還有就是樓層出現(xiàn)錯層的問題。如果在高層建筑中出現(xiàn)大范圍的錯層，那么樓板的連續(xù)性就會出現(xiàn)問題，這種結(jié)構(gòu)一旦形成對抗震是非常不利的。此外，一些民用高層建筑存在薄弱層可是又沒有補救的抗震措施。按照我國對高層建筑中抗震設(shè)計的相關(guān)要求，一般高層結(jié)構(gòu)是不能采用兩種或者兩種以上復(fù)雜結(jié)構(gòu)的。而樓板開洞過大也會造成結(jié)構(gòu)的不規(guī)則，影響結(jié)構(gòu)的抗震效果。

3結(jié)論

想要解決好這些問題，需要豐富的經(jīng)驗和先進的理論知識，并且秉著認真負責(zé)的態(tài)度和創(chuàng)新精神投入到工作中。而設(shè)計者在進行民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，則要從每個基本構(gòu)件開始計算，掌握其中的各個要點，并且按照相關(guān)規(guī)定，配合其他專業(yè)人員進行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而提高我國民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，將建筑質(zhì)量提升到一個新的層次，使我國的民用建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計上更加科學(xué)合理、安全規(guī)范。只有這樣，才能提高我國民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，讓我國的建筑設(shè)計事業(yè)得到全面發(fā)展。