新時(shí)代民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)再思考

【摘 要】在民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)其的質(zhì)量要求是特別高的，因?yàn)槊裼媒ㄖ馁|(zhì)量直接關(guān)系著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，而民用建筑的質(zhì)量?jī)?yōu)劣除了施工的影響因素外，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是一個(gè)至關(guān)重要的因素。本文闡述了民用建筑結(jié)構(gòu)中的相關(guān)問(wèn)題，分析在社會(huì)主義建設(shè)的新時(shí)期，民用建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面的新要求，最終從運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)、個(gè)性化設(shè)計(jì)和局部設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面對(duì)民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

智能建筑的興起，對(duì)民用建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。社會(huì)群眾的生活和民用建筑的設(shè)計(jì)有很大關(guān)系，同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)建筑的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。我國(guó)的民用建筑具有明顯的內(nèi)涵和特征，轉(zhuǎn)變了以往單一的住房設(shè)計(jì)，對(duì)建筑的舒適性、宜居性、耐用性、環(huán)保經(jīng)濟(jì)性和安全性有了更高的要求，因此，應(yīng)該在綜合了信息學(xué)科、控制學(xué)科、材料學(xué)科、建筑學(xué)、美學(xué)、電工學(xué)科之后，對(duì)民用建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合性的規(guī)劃。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。在實(shí)際的案例中，經(jīng)常可以看到因?yàn)樵O(shè)計(jì)出錯(cuò)帶來(lái)的各種建筑問(wèn)題。本文闡述了民用建筑結(jié)構(gòu)中的相關(guān)問(wèn)題，分析在社會(huì)主義建設(shè)的新時(shí)期，民用建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)方面的新要求，最終從運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)、個(gè)性化設(shè)計(jì)和局部設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面對(duì)民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論，并且對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析。就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念及基本內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述。

一、新時(shí)代對(duì)民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新要求及基本內(nèi)容

民用建筑指的是將居住作為主要目標(biāo)的建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中具有復(fù)雜的環(huán)節(jié)和重大的責(zé)任，會(huì)對(duì)人民的日常生活產(chǎn)生很大的影響，隨著我國(guó)城市化水平的不斷增加，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求也不斷增加，民用建筑和其它的建筑不同，將居住作為主要的目的，因此，對(duì)廚衛(wèi)面積、采光和通風(fēng)等有很高的需求。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)和綠色建筑的日益重視，在設(shè)計(jì)民用建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)該增加環(huán)境保護(hù)的理念，將環(huán)境適用和經(jīng)濟(jì)安全作為設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性理念，對(duì)整體的概念設(shè)計(jì)進(jìn)行把握。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是使用結(jié)構(gòu)的語(yǔ)言形式來(lái)表達(dá)出設(shè)計(jì)者（設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)人員）的設(shè)計(jì)理念。而所謂的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言就是指一種提煉出的結(jié)構(gòu)元素。這個(gè)結(jié)構(gòu)元素包含了很多方面，有墻、柱、梁、板以及樓梯等等。通過(guò)這些結(jié)構(gòu)元素的運(yùn)用來(lái)組成建筑物的一個(gè)結(jié)構(gòu)體系以及承重體系等。簡(jiǎn)要的說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也分為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

建筑結(jié)構(gòu)中的基本內(nèi)容又包括兩個(gè)方面，一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序。在一個(gè)建筑的設(shè)計(jì)中，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以外，還有給排水設(shè)計(jì)以及暖氣通風(fēng)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)等等。無(wú)論是哪個(gè)部分的設(shè)計(jì)都要求具備美觀性、功能性以及經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的特征。建筑物要想有效的發(fā)揮其功能，就必須在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上格外注意，因?yàn)檫@也是保證建筑物質(zhì)量的一個(gè)基礎(chǔ)；二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算要求對(duì)構(gòu)件在正常狀態(tài)和極限承載能力的狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算。例如疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算等。如果有多種的作用力同時(shí)發(fā)生在構(gòu)件上，那么必須對(duì)構(gòu)件在各種作用力下的效應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)的分析，將最不利的組合考慮進(jìn)去。對(duì)于抗震的設(shè)計(jì)也是非常重要的，我國(guó)對(duì)于抗震設(shè)防的烈度一般在六到九度，還可以根據(jù)建筑物所在地區(qū)的不同以及建筑物的結(jié)構(gòu)類型和高度等實(shí)際情況采取不同的抗震等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。而抗震等級(jí)不同，那么在計(jì)算和構(gòu)件等方面的要求也就有所不同。

二、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

在我國(guó)民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在著設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象，一些設(shè)計(jì)將底層設(shè)計(jì)為很大的空間，沒(méi)有抗震墻，最終使結(jié)構(gòu)體系不完善，有很大的安全隱患，沒(méi)有明確的傳力，在一些抗震分類當(dāng)中，選擇了不合適的抗震場(chǎng)地，最終導(dǎo)致了整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤，在一些混凝土配件之中，存在著配筋率不合格的現(xiàn)象，計(jì)算書(shū)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不一致，使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，存在著安全隱患。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一些設(shè)計(jì)人員偷工減料，設(shè)計(jì)的十分粗糙和簡(jiǎn)單，在施工圖之中應(yīng)該使用的大樣圖、系統(tǒng)圖存在著漏洞，不能對(duì)工程的整體面貌進(jìn)行反映，在設(shè)計(jì)之中沒(méi)有對(duì)消防、耐火等級(jí)、安全等級(jí)、工程類別和設(shè)計(jì)依據(jù)等進(jìn)行明確的交代和標(biāo)明。

1．部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠科學(xué)合理。一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在較大的安全隱患，沒(méi)有按照我國(guó)的建筑抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。有些建筑的底層需要設(shè)計(jì)成一個(gè)較大的空間，因而缺少抗震墻，并且上部與底部的抗震墻也沒(méi)有對(duì)齊，使得其結(jié)構(gòu)體系不合規(guī)范，不符合力學(xué)原理。更有甚者，在設(shè)計(jì)中將抗震和場(chǎng)地的分類搞錯(cuò)，致使整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)于一些類似懸挑構(gòu)件的混凝土構(gòu)件，最小配筋率都不符合規(guī)定，甚至相差一半或者一半都不到。在計(jì)算荷載取值時(shí)不按照規(guī)定來(lái)確定的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，而且一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算書(shū)明顯與其不符，計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)大于其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使得建筑物存在較大的質(zhì)量威脅。

2．設(shè)計(jì)深度不符合規(guī)定。特別是在施工圖紙上的偷工減料現(xiàn)象比較突出，設(shè)計(jì)不夠精細(xì)，施工圖過(guò)于簡(jiǎn)單，或者由直接將責(zé)任推給廠家，沒(méi)有表達(dá)得很明確，對(duì)于一些細(xì)部的地方表述不清，不能將工程的全貌反映出來(lái)。在設(shè)計(jì)中，相關(guān)的安全等級(jí)、設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)依據(jù)和放火消防處理等都是需要予以標(biāo)注或者交代的，而這些重要信息經(jīng)常被忽略了。產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因有可能是由于設(shè)計(jì)人員對(duì)民用建筑的設(shè)計(jì)重視不夠，擅自套用了一些其它設(shè)計(jì)結(jié)果等，也可能是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和方法要求等都不是很了解，或者設(shè)計(jì)者沒(méi)有將力學(xué)的概念掌握透徹，不能對(duì)其進(jìn)行正確的計(jì)算，或者沒(méi)有相關(guān)的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)。

3．結(jié)構(gòu)計(jì)算的問(wèn)題。對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算的問(wèn)題主要存在以下三個(gè)方面：一是荷載取值不當(dāng)，比如對(duì)于民用多層框架的建筑在采取獨(dú)立基礎(chǔ)的情況下，一般其地基的主要受力部分沒(méi)有軟弱黏性土層的時(shí)候，在設(shè)計(jì)其基礎(chǔ)時(shí)還是要考慮到風(fēng)荷載的作用。所以風(fēng)荷載的輸入是必須的，無(wú)論其是否位于地震區(qū)或者是否是高層建筑；二是對(duì)底框砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算的問(wèn)題只有當(dāng)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，那么就必須對(duì)其塑性變形集中造成的影響進(jìn)行考慮；三是確定結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)。框架結(jié)構(gòu)等因?yàn)橛刑畛鋲Γ云鋵?shí)際剛度比計(jì)算剛度更大，而實(shí)際的周期又小于計(jì)算的周期，所以計(jì)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，所以對(duì)計(jì)算周期進(jìn)行折減就顯得非常必要。

4．構(gòu)造設(shè)計(jì)的問(wèn)題。構(gòu)造設(shè)計(jì)的問(wèn)題中重要存在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題以及框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。前者是設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。高層建筑基礎(chǔ)在有效的埋置深度上經(jīng)常出現(xiàn)不足的情況。如果對(duì)于柱基的類型選擇不當(dāng)?shù)脑拰?duì)于其施工上的操作可行性以及完工質(zhì)量都可能造成嚴(yán)重影響，還可能對(duì)周?chē)氖┕きh(huán)境帶來(lái)?yè)p壞。而當(dāng)樁間距不夠，不符合相關(guān)的規(guī)定的時(shí)候，尤其是錨樁和試樁的間距經(jīng)常被設(shè)計(jì)者忽略，這都會(huì)對(duì)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(zhǎng)時(shí)，其在擠土灌注樁的時(shí)候就可能無(wú)法穿越軟弱土層的深度，不符合相關(guān)的樁基規(guī)范，這也是建筑設(shè)計(jì)中常常出現(xiàn)的問(wèn)題。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)者很容易忽視縱向框架而只重視橫向框架。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該按照兩個(gè)主軸的方向來(lái)進(jìn)行分別的計(jì)算。

5．材料、機(jī)構(gòu)體系的問(wèn)題。對(duì)于工程專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(wèn)題。特別是現(xiàn)在的民用建筑很多都是高層的甚至超高層的，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，使得其柱斷面的尺寸得以有效減小，使得其結(jié)構(gòu)的抗震功能得以提高。如果高度超過(guò)一定程度后，為了抵御風(fēng)振，基本都是將鋼骨混凝土或者首選的建筑材料。此外，一些民用的高層建筑存在薄弱層可是又沒(méi)有補(bǔ)救的抗震措施。按照我國(guó)對(duì)于高層建筑中抗震設(shè)計(jì)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的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。而樓板開(kāi)洞過(guò)大也會(huì)造成結(jié)構(gòu)的不規(guī)則，影響結(jié)構(gòu)的抗震效果。

三、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著建筑智能化和經(jīng)濟(jì)區(qū)域化水平的不斷提升，民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)城市的發(fā)展起著重要的作用，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該使用新材料和新技術(shù)。首先，重視對(duì)局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因?yàn)橄鄬?duì)于整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，每一個(gè)局部的空間設(shè)計(jì)都會(huì)對(duì)整體的規(guī)劃產(chǎn)生影響，如果沒(méi)有科學(xué)的區(qū)域設(shè)計(jì)和空間劃分，在很大程度上對(duì)用戶的生活產(chǎn)生影響，在借助的廳堂設(shè)計(jì)、廚衛(wèi)設(shè)計(jì)和材料選用等方面，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要的影響。第二，應(yīng)該重視突出民用建筑的個(gè)性化設(shè)計(jì)，我國(guó)的國(guó)土面積遼闊，在不同的城市之中想要突顯民用建筑的個(gè)性十分困難，在西部和東部、南方和北方、沿海和內(nèi)陸城市之中，都存在著很大的差異，應(yīng)該針對(duì)地域的自然環(huán)境特征和人民群眾的基本需求，對(duì)區(qū)域的差異進(jìn)行反映，在施工的過(guò)程中重視個(gè)性化選擇。第三，在民用建筑之中，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的使用，鋼結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的混凝土和磚結(jié)構(gòu)相比，具有經(jīng)濟(jì)效益高、施工時(shí)間短、抗地震強(qiáng)度高、質(zhì)量輕和強(qiáng)度大的特征。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該加大對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的使用。在設(shè)計(jì)民用建筑的過(guò)程中，使用鋼結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行大開(kāi)間的布置，減少了工程的施工成本，剪力墻結(jié)構(gòu)指的是使用結(jié)構(gòu)墻作為承重構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，墻體在民用建筑中如果處于合適的位置，能夠形成對(duì)水平作用有效抵抗的作用，同時(shí)，能夠?qū)臻g進(jìn)行分割。由于結(jié)構(gòu)墻和房間的高度相一致，從基礎(chǔ)到屋頂，可以達(dá)到幾十米到一百米的距離，結(jié)構(gòu)墻的寬度應(yīng)該針對(duì)建筑的平面布置確定，鋼結(jié)構(gòu)的厚度較小，因此，在結(jié)構(gòu)墻中具有很強(qiáng)的抗移剛度。由于在我國(guó)的民用建筑中還廣泛的使用了相關(guān)的技術(shù)，能夠?qū)γ裼媒ㄖM(jìn)行靈活的平面布置，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化水平，在研究民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該針對(duì)我國(guó)社會(huì)的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的、務(wù)實(shí)的安排，隨著我國(guó)信息化、環(huán)保化、安全化、智能化水平的不斷提高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的深度、廣度和進(jìn)度都有所提高，應(yīng)該針對(duì)人民群眾的工作和基礎(chǔ)生活，建立相關(guān)的民用建筑。

四、結(jié)論

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)建筑的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。我國(guó)的民用建筑具有明顯的內(nèi)涵和特征，轉(zhuǎn)變了以往單一的住房設(shè)計(jì)，對(duì)建筑的舒適性、宜居性、耐用性、環(huán)保經(jīng)濟(jì)性和安全性有了更高的要求，因此，應(yīng)該在綜合了信息學(xué)科、控制學(xué)科、材料學(xué)科、建筑學(xué)、美學(xué)、電工學(xué)科之后，對(duì)民用建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合性的規(guī)劃。民用建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一套科學(xué)的、復(fù)雜的體系，存在著涉及到各個(gè)方面的問(wèn)題，應(yīng)該使用豐富的經(jīng)驗(yàn)和理論解決在施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，施工人員在工作中秉持創(chuàng)新精神，將責(zé)任落實(shí)到每個(gè)人員身上，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該計(jì)算每一個(gè)基本構(gòu)件，對(duì)要點(diǎn)進(jìn)行掌握，針對(duì)相關(guān)的規(guī)定，聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向規(guī)范、安全、科學(xué)、合理的方向發(fā)展。

同時(shí)，民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其中存在的問(wèn)題涉及到方方面面，要解決好這些問(wèn)題就需要豐富和經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的理論知識(shí)，并且秉著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度和創(chuàng)新精神投入工作中。而專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)則要從每個(gè)基本的構(gòu)件開(kāi)始計(jì)算，掌握其中的各個(gè)要點(diǎn)，并且按照相關(guān)規(guī)定，配合其它專業(yè)人員進(jìn)行整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而提高我國(guó)民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，將建筑質(zhì)量提升到一個(gè)新的階段，使得我國(guó)的民用建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更加科學(xué)合理、安全規(guī)范。

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作者簡(jiǎn)介：

陸啟榮，1978年12月出生，男，籍貫：岱山，現(xiàn)戶口：杭州，現(xiàn)工作單位：浙江城建煤氣熱電設(shè)計(jì)院有限公司，現(xiàn)任職稱：工程師，畢業(yè)學(xué)校：研究生，華東交通大學(xué)，結(jié)構(gòu)工程，研究方向：結(jié)構(gòu)。

張海星，1988年2月出生，男，籍貫：東陽(yáng)，現(xiàn)戶口：杭州，現(xiàn)工作單位：浙江城建煤氣熱電設(shè)計(jì)院有限公司，現(xiàn)任職稱：助理工程師，畢業(yè)學(xué)校：本科，浙江農(nóng)林大學(xué)天目學(xué)院，土木工程，研究方向：結(jié)構(gòu)。