淺談民用結構設計與優化對策

王 磊王 剛

（1.中國建筑西北設計研究院有限公司 710018 2.陜西大唐新能電力設計有限公司 710032）

淺談民用結構設計與優化對策

王 磊1王 剛2

（1.中國建筑西北設計研究院有限公司 710018 2.陜西大唐新能電力設計有限公司 710032）

不論是在哪一種建筑建設以及設計的形式之中，結構的設計與建設施工都顯得十分的重要。人們對于自身居住環境的要求越來越高，結構設計與建筑布局，施工質量，都越來越影響到人們的生活品質，但是綠色節能環保高效也是今后建筑設計的發展趨勢，如何優化兩者的要求，平衡需求，對于結構設計十分重要。本文將主要探討民用建筑中結構設計問題，希望為民用建筑的建設設計以及為現代人類居住環境質量的提高提供有價值的參考。

民用建筑；結構設計；優化對策

結構對民用建筑而言具有重要的室溫調節、保溫效果以及自然通風、太陽能應用等作用。這些都與人類的居住環境以及居住狀態之間緊密相連。最初的民用建筑就是為了遮風擋雨，形成一個相對安全、舒適的室內小氣候，給人類以安全、舒適之感，并且又時刻能夠保持與外界、與自然之間的交流與溝通，形成良好的居住效果。隨著現代經濟的不斷發展以及現代人們生活水平的不斷提高，人類對于自身居住環境以及民用建筑的質量、舒適等方面的要求越來越高，基于現代建筑設計理念以及設計效果等方面的不斷發展與提高，本文將主要從幾種民用建筑結構類型以及民用建筑結構的優化設計等幾個方面，對現代民用建筑結構設計進行詳細的分析與探討[1～3]。

1 我國常見的幾種民用建筑結構形式

1.1 框架式結構

在框架式結構中建筑的承重體系主要是由梁通過鉸鏈同柱或者剛結點之間以連續的狀態構成，主要作用是建筑使用過程中產生的水平方向以及豎直方向的作用力。在該結構下的墻體不做承載力設計，僅發揮分隔與維護的作用。為了滿足建筑工藝的功能要求，在進行框架式結構的應用時，需要采用靈活的平面布置方式。在施工過程中，該類結構的主要材料為型鋼以及鋼筋混凝土，主要優勢是具有較好的抗損壞能力。該類型的結構主要應用于高度不超過60m的多層建筑的設計建設之中，能夠實現建筑各個部位的均勻受力，具有較好的抗彈性變形能力[4]。

1.2 剪力墻結構

剪力墻結構是民用建筑中常見的結構類型，其主要的優勢是能夠承受地震作用下產生的重力與水平作用力，能夠承受空氣流動影響下產生的壓力。通常在平面設計要求下，采取剪力墻結構的應用與設計。剪力墻結構的空間作用能力以及承載能力都較強，在旅舍以及公寓設計中的應用十分的普遍。

1.3 混合結構

混合結構的墻體既具有承重功能，又具有維護功能。該結構設計中對選材的要求較為寬泛，且簡單方便。其施工難度較小，施工技術要求較少。該結構具有較高的抗壓強度，但是抗拉伸作用不足，會受到小偏心壓力以及軸心力的影響。故而不適合在樓層較高的建筑設計中使用，通常應用于樓層不高于7層的建筑設計中。

1.4 筒體結構

筒體結構的主要作用是能夠擴大自由分割空間，該結構的平面設計通常表現為圓形或方形、人字形、三角形的結構形式，多應用于寫字樓的建筑設計中。筒密柱與外框之間的距離在1～3m的范圍內，長方形平面設計中長與寬的比例不能超過2：1，通常建筑的平面四角處的柱子截面尺寸擴大2～3倍，為L型或者八字形，外筒的邊長尺寸是內筒的三倍。為了提高筒體結構下建筑的空間整體性，通常在建筑的頂部設置1～2層的剛性環梁[5]。

2 我國民用建筑結構設計主要問題與相關對策

2.1 主要問題

（1）建筑結構設計不合理。主要表現在對異形截面柱的結構設計不當，沒有依據實際的受力承力狀況進行選擇，沒有考慮樓層高度以及建筑設計的安全性。對鋼結構的使用較少，沒有發揮這一結構的應用優勢。對下部地基基礎結構的設計不合理，沒有結合實際情況以及經濟性考慮最佳設計方案。

（2）相關部門對于民用建筑的設計指標沒有明確的定義，在轉換層的布置以及相關部件的使用上具有較大的爭議。

（3）相關設計人員不具備嚴謹的安全態度，具體的表現為模糊了場地使用以及房屋抗震的設計，在整體結構的設計中出現錯誤等。

2.2 優化對策

（1）加強建筑結構設計的合理性。①優化異形截面柱的結構設計，通過采用對建筑框架的結構柱形式的靈活應用解決一些特殊情況下，結構柱設計問題。例如，矩形柱是通常情況下異形截面柱的結構設計的主要形式。但是可以在建筑本身對結構柱的受力能力要求較高且建筑樓層數較多的情況下，采用具有較強的受力能力且無需擴大截面面積的三角形柱或者是圓形柱進行代替。這樣既能夠滿足受力要求，也不會對建筑的整體構造造成影響。②發揮鋼結構的應用優勢。針對民用建筑設計中較少使用鋼結構的問題，且基于鋼結構較大的經濟效益性以及適用性，可在民用建筑的空間設計過程中較多的采用鋼結構，滿足平面上大開間布局的要求，實現民用建筑結構設計的優化。③針對下部地基基礎結構設計薄弱的問題，通過考慮實際建設情況以及施工場地狀況的前提下，選擇最佳的設計方案。

（2）在未來的民用建筑設計標準中，相關部門對于民用建筑設計規范需要不斷的完善，并進行明確的定義，避免出現建筑結構設計中的爭議現象。

（3）需要不斷加強設計人員的對設計安全性的認知，民用建筑設計應該以安全性為前提，以經濟性為目標，提高設計人員的設計水平，減少設計過程中出現的錯誤。

3 我國民用建筑結構計算

依據設計要求以及實際情況對建筑結構的荷載能力進行正確的取值。考慮獨立基礎情況下對民用多層結構框架計算中受力點的分布，特別注意受力點在軟弱黏性的土層中的情況。并且在高度為15m左右的民用建筑結構計算中，將抗震荷載考慮在內[6]。對建筑的砌體結構采用剪力法進行驗算，特別是對于存在薄弱層的建筑需要著重考慮抗震能力。確定結構的周期折減系數。在民用建筑結構計算中需要考慮存在填充墻的結構框架的實際剛度。對民用建筑結構方案的計算方式需要對各種限制條件進行轉換，結構計算不能采用單純的線性優化方式，需要在沒有限制條件的前提下進行計算。主要計算方式包括符合型以及拉式乘子法、Powell計算法，依據實際的結構設計情況，并考慮上述原則，對這幾種結構計算方式進行靈活、合理的應用。確保民用建筑結構計算的準確性以及科學性。

4 結束語

綜上所述，民用建筑與我們的生活息息相關，現代人的生活品質的提升時從多個方面表現的，而民用建筑設計是其中最為主要的一個方面之一。在民用建筑設計的過程中，建筑結構的設計直接影響了現代居民的居住狀態，直接表現了建筑給人來帶的舒適感以及安全感的不同程度以及不同的角度。因此，本文從幾種民用建筑結構類型以及民用建筑結構的優化設計等幾個方面探討了民用建筑結構設計優化。希望為現代民用建筑結構設計提供有價值的參考，促進現代民用建筑結構設計的不斷革新與發展，不斷的改善現代人的居住環境，提高現代人的生活品質。

[1]楊華.探析工業與民用建筑中外圍護的結構設計[J].中國建筑金屬結構，2013，24（30）：96.

[2]賈永萍.試論民用建筑結構設計[J].科技傳播，2011，16（32）：71+57.

[3]鮮衛平.工業與民用建筑中外圍護的結構設計策略分析[J].科技資訊，2011，30（32）：70+72.

[4]宋少剛.高層民用建筑結構設計的幾點重要思考[J].中國建材科技，2015，02（30）：101～102.

[5]郭喜斌.民用建筑結構設計突顯的問題及解決措施[J].中國建材科技，2015，02（32）：103+112.

[6]王山.民用建筑結構設計的相關問題研究[J].城市建筑，2013，12（32）：52+57.

TU318

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1673-0038（2015）37-0012-02

2015-8-13