民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點探究

向先林

重慶大有建筑設(shè)計院

1 引言

隨著社會的進(jìn)步，生活水平的不斷提高，人們對于居住環(huán)境也有了更高的要求，為了滿足大眾和市場需求，針對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了相應(yīng)的要求。所以說，民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是很重要的研究項目，相關(guān)部門要重視起來。民用建筑和人民群眾生活密切相關(guān)，民用建筑方面不僅要把握好建筑材料和工程施工的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)設(shè)計也是重要的環(huán)節(jié)。因此，能夠達(dá)到人們的需求，建造設(shè)計出實用、舒適、牢固的民用建筑是現(xiàn)代設(shè)計者的追求，以便更好的提高民用建筑的整體質(zhì)量。

2 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是建筑工程中最為重要的組成部分，民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)系到建筑物整體安全與質(zhì)量的保障。一般來說對于民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計按照地上地下分為上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分為框架、剪力墻、筒中筒、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包含；根據(jù)建筑要求確定民用建筑的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)所使用的建筑材料；結(jié)構(gòu)的平面布置設(shè)計；結(jié)構(gòu)荷載計算和結(jié)構(gòu)受力分析，包括墻、梁、柱、樓板等；結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計首先要依據(jù)建筑工程地質(zhì)勘查報告來確定民用建筑的基礎(chǔ)形式，確立基礎(chǔ)所用材料的強度等級，計算基礎(chǔ)底面的大小以及基礎(chǔ)承載力驗算，對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)力計算和配筋計算，最后進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)平面圖的繪制。

3 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

3.1 以人為本原則

建筑物本身的功能就是為人服務(wù)的，民用建筑更是人們?nèi)粘９ぷ魃钏x不開的重要居住場所，因此民用建筑的設(shè)計遵循以人為本的原則是建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展所必須的。尤其隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平不斷提高，僅僅是居有所主已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代人們對居住的需求，人們更追求的是超越物質(zhì)的精神方面的追求，看到的目光更加長遠(yuǎn)，而且現(xiàn)如今人們對環(huán)境保護的理念依然深入人心，人們更加關(guān)注對后代子孫造成的影響。在這種理念之下生態(tài)型民用建筑更加符合當(dāng)代人們的需求，因此在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，以人為本作為設(shè)計的首要原則。

3.2 可持續(xù)發(fā)展原則

民用建筑的設(shè)計與目前社會經(jīng)濟發(fā)展有著顯著的促進(jìn)作用，更對人們的工作生活有著巨大的影響，目前民用建筑設(shè)計發(fā)展趨勢正朝著多元化的方向發(fā)展。隨著我國社會發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的需要，民用建筑的設(shè)計要與社會整體發(fā)展相協(xié)調(diào)，要滿足現(xiàn)代人們的物質(zhì)生活和精神生活的需要，因此民用建筑設(shè)計在設(shè)計思路上應(yīng)追求相對完美的設(shè)計狀態(tài)，在能夠發(fā)揮民用建筑的功能性、實用性的前提下保證民用建筑的質(zhì)量。同時以可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)。在設(shè)計時應(yīng)充分考慮民用建筑的自然環(huán)境因素，使民用建筑與周圍環(huán)境融為一體，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

3.3 剛?cè)嵯酀脑瓌t

民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑物的安全有著直接的影響，在設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)時必然具備一定的標(biāo)準(zhǔn)。但要注意的是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計時要把握一定的力度，建筑物結(jié)構(gòu)的剛度過高和過低都影響建筑物整體的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)剛度過剛會使建筑結(jié)構(gòu)承受的內(nèi)力增加，如果在遭受地震等自然災(zāi)害時，建筑結(jié)構(gòu)吸收的能量過大容易發(fā)生損毀或者坍塌的危險。而結(jié)構(gòu)剛度過軟又容易使建筑物發(fā)生變形，同堂樣造成不良后果，因此在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時要本著剛?cè)嵯酀脑瓌t，使建筑結(jié)構(gòu)既要保證一定的剛性，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)形變進(jìn)行控制又具備一定的柔性，可以有效抵御結(jié)構(gòu)所受的外力。

3.4 多道防線相互連接

建筑物的整體安全性不能依靠單一的結(jié)構(gòu)部件完成，要確保整體建筑的安全必須使建筑結(jié)構(gòu)形成多道防線并構(gòu)成體系，使整個結(jié)構(gòu)體系共同抵御所遭受的外力。而且在建筑結(jié)構(gòu)中，其內(nèi)部的各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件能承受的外力并不相同，這就要求在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間相互連接起來，讓建筑結(jié)構(gòu)能夠成為一體。這樣在建筑受到外力破壞時，能夠有效化解和轉(zhuǎn)移外力，消除外力對建筑本身結(jié)構(gòu)造成的破壞保持建筑的整體完整。

4 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及要點

4.1 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見的問題

隨著建筑的高度不斷增加，能夠影響民用建筑結(jié)構(gòu)的因素也逐步增多，例如如何選取結(jié)構(gòu)材料、如何選擇建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、計算建筑結(jié)構(gòu)荷載的時候要如何取值、怎樣定位建筑材料延伸性等問題已經(jīng)成為影響當(dāng)前民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見因素，同時也是當(dāng)前與質(zhì)量問題和安全管理有緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)。

（1）嵌固端的設(shè)置問題。隨著民用建筑類型的增加，一些高層的民用建筑通常會設(shè)置地下室或者人防系統(tǒng)，而大多數(shù)的人防系統(tǒng)以及地下室的頂板通常會被作為嵌固端使用。這就要求設(shè)計師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要考慮到嵌固端是否合理，是否完善，避免由嵌固端引發(fā)的安全問題。例如考慮到嵌固端以及整體建筑結(jié)構(gòu)的抗震縫之間協(xié)調(diào)性是否合理？嵌固端的上下層是否具備科學(xué)的抗震等級？嵌固端的上下層結(jié)構(gòu)的剛度是否科學(xué)等。

（2）結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題。民用建筑的設(shè)計結(jié)構(gòu)質(zhì)量往往與設(shè)計人員的技能水平有直接關(guān)系。設(shè)計人員是否能夠按照新型的建筑設(shè)計規(guī)定展開工作，是影響建筑結(jié)構(gòu)安全性的首要問題之一。

（3）振形數(shù)量問題。在關(guān)于民用建筑的新型設(shè)計規(guī)范中，提出了一個關(guān)于陣形參數(shù)系數(shù)的新型概念，該參數(shù)的限值也有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此在進(jìn)行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中要考慮到振形數(shù)量，結(jié)合建筑的層數(shù)以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。因此在實際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中，設(shè)計師是否利用了正確的計算方式來對振形參數(shù)進(jìn)行計算？是影響建筑結(jié)構(gòu)安全的因素之一。

（4）結(jié)構(gòu)計算問題。針對多塔類型的民用建筑來講，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要按照多塔類型結(jié)構(gòu)的整體性展開計算，才能夠保證計算結(jié)果的精準(zhǔn)性，并且要考慮多塔間的結(jié)構(gòu)剛度，如果剛度參數(shù)的差異較大時，需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，保證多塔間結(jié)構(gòu)剛度與振形參數(shù)相符，才能夠確保整體的建筑結(jié)構(gòu)可以良好的應(yīng)對地震力的考驗。

（5）連梁超筋問題。連梁超筋通常是出現(xiàn)在高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)中的常見現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要因素在于剪力墻無法滿足建筑結(jié)構(gòu)的剪壓比，尤其是部分大墻肢結(jié)構(gòu)出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象的幾率較大。另外當(dāng)墻肢界面的水平高度不一致的時候，也會導(dǎo)致出現(xiàn)連梁超筋現(xiàn)象，主要的位置在墻體結(jié)構(gòu)的中部。

（6）軸壓比問題。通常來講，民用建筑的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部會增加柱子截面，以此來控制整體建筑結(jié)構(gòu)的軸壓比，以防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受拉鋼筋沒有呈現(xiàn)屈服狀態(tài)，從而導(dǎo)致混凝土墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)碎裂情況。同時如果所增加的柱子沒有較強的變形能力，會導(dǎo)致墻體結(jié)構(gòu)的延伸性不強，整體建筑的抗震性能較差，如果遇到地震等情況，極有可能出現(xiàn)墻體開裂，結(jié)構(gòu)破壞等問題。因此設(shè)計師在進(jìn)行墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，是否考慮到墻體以及柱子之間的結(jié)構(gòu)抗性，對于其延性是否進(jìn)行了具體的計算？也是能夠影響整體結(jié)構(gòu)安全性的因素。

4.2 設(shè)計要點分析

（1）利用建筑結(jié)構(gòu)模型分析。民用建筑事關(guān)國民生活的實際，保障民用建筑的安全使用是結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮的重要問題，因此在進(jìn)行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時強化對建筑結(jié)構(gòu)模型的利用，充分利用建筑模型進(jìn)行分析以對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。通過對建筑結(jié)構(gòu)模型的整體分析，使設(shè)計的民用建筑結(jié)構(gòu)各方滿足符合相關(guān)的建筑規(guī)范。

（2）計算要點分析。在民用結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，要特別注意計算中荷載取值的合理性，避免荷載取值偏小，取值盡可能考慮到所有應(yīng)力的作用。如取值過程中要把懸挑物扭矩作用充分考慮進(jìn)去，對于高層民用建筑，還需要加入電梯牽引力作用。另外對于框架結(jié)構(gòu)建筑物，要考慮到填充墻的周期折減系數(shù)。

（3）構(gòu)造設(shè)計措施要點分析。對構(gòu)造措施設(shè)計，要把溫度差導(dǎo)致的收縮引起的影響加入設(shè)計當(dāng)中，構(gòu)造措施混凝土澆筑時間必須大于60天，同時針對溫差變化和混凝土收縮引起的變化予以充分的考慮。另外對板面鋼筋與板底鋼筋要考慮到鋼筋溫度變化，在樓板陰陽角以及不規(guī)則樓板的凹凸處需要增設(shè)附加鋼筋。對建筑物的伸縮縫、以及兩端開間鋼筋要嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)置。

（4）提高設(shè)計人員技術(shù)水平。對于民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，要嚴(yán)格按照現(xiàn)行的建筑抗震規(guī)范要求進(jìn)行，確保建筑物構(gòu)件布置規(guī)范和建筑的整體性，明確荷載取值以避免因取值不當(dāng)造成計算與設(shè)計數(shù)值不符。明確設(shè)計人員的職責(zé)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的專業(yè)設(shè)計技能。避免因疏忽造成的民用建筑安全隱患。

5 結(jié)束語

民用建筑涉及千家萬戶的切身安全，因此要對民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行更加深入的研究，一切從安全出發(fā)，建立一套完善的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系，使其能夠在現(xiàn)代民用建筑中發(fā)揮作用。