關于多層建筑結構設計中的主要問題分析

王呈禎

摘要：文章大致闡述針對多層建筑項目的結構設計有何價值。進一步分析當前在此類設計任務中存在的問題，簡單概括標準強制性、施工材料、共振及各類參數設定等五項內容。

關鍵詞：多層建筑;設計;結構

引言

多層建筑為建筑領域中關鍵的組成元素，其具有建設周期短、涉及金額少、存續時間長等特征，為部分購房群眾偏愛的一類。其和高層建筑相較，相同應用空間情況下，會占用更多的平面土地，同時在結構規劃成熟的基礎上，仍需注重各項可能暗藏的問題，以免發生安全事故。

一、多層建筑結構的設計必要性

多層建筑物的層數為三到七，而部分地區的此類建筑安設電梯等類似于高層建筑的設施，由此也對此類建筑結構有更高的標準，結構設計難度也有所提升。一方面，結構設計需先確保基本的功能性。此類建筑的整體占比較高，適宜大多數民眾購買，為優化應用體驗感，設計師首要考慮的便是功能作用。多層建筑的用途主要有生活及工作，所以，其考量的功能性需以此為基礎。簡單來說，需從應用者的視角來看，使得室內空間劃分合理。同時，還涉及到應用者的個人隱私，需打造相對獨立的區域，在滿足應用需要的同時，還應確保心理層面上的安全感，由此構建適宜的生活空間。

另一方面，城市地區是由多個建筑組成的，而此類建筑屬于較為常規的類型，幾乎超過半數，換言之，其的結構設計和所處城市有直接關聯。多層建筑一般使用磚混材料，使得結構的穩定性及應用周期均好于高層。但在城市用地逐漸緊張的情況下，再加上此類建筑的土地使用率相對偏弱，所以高層建設逐漸增多。總的來說，建設多層建筑，需先考量所處地界，在土地相對緊張的重點地帶，新建設的項目通常會采用高層建筑。但在人員相對稀疏的郊區，便會選擇多層。此類建筑的施工形式基本無法改變，但能結合城市的整體情況實行細微地調整。

二、多層結構建筑設計呈現的主要問題

（一）設計標準的強制性

國內在設計層面上的規范標準極為嚴苛，設計師應當完全根據現行的指標完成設計任務。若遇到工程建設結果存在問題，需先檢查設計方案，若各項指標均達到設計指標，則設計師無需承擔任何法律責任。而部分其他國家在建筑設計方面，無過于明確的條款約束，設計師完全可以根據個人的設計理念開展工作，也無統一的設計內容。若建筑結構存在問題，則全部的責任均在設計師身上。國內的部分設計師，為謀取不合理的利益，便采取“壓線”的方式，各項材料和設施等方面的設計，均采用規定的最低標準，此種設計模式，對最終呈現的建筑效果造成不良影響，既縮短應有的應用周期，又可能暗藏安全因素[1]。

（二）建設材料浪費問題

多層建筑應用的施工材料和高層建筑有所不同，并且實際的應用數量偏高，其中的部分材料均在資源型的范疇內。在當前環保、可持續的社會整體發展方向引導下，多層建筑該種傳統結構，若設計師能深入思考設計，可以降低實際的材料應用量。而現實的狀況卻是，因為此類建筑項目中，設計方面獲取的收益偏少，部分設計方基本不會在此類工程中投入過多的資源，直接應用現有的設計方案，而以往的建筑設計受到施工技術及理念限制，在多個方面都有浪費資源的情況。另一個原因是設計師本人的專業能力有限，為達到基本的功能需要，會隨意增加結構的橫截面，極易導致不必要的材料應用。

（三）建筑結構共振問題

按照我國有關建筑的抗震規定，若工程所處的區域內，土層中的主要荷載層不涉及到類似于軟土的物質，同時建筑總層數低于八層，則為控制建設費用，無需采取抗震檢測。所以，用于常規住宅的民用工程，基本不需要抗震試驗。但在設計中，雖可不注重地基的承載指數，但需要考量風荷載引起的的不良干擾。結構設計中，設計師可在建筑整體的參數核算中，融入風荷載的數據，以此提高建筑對外界因素的抵抗能力。遇到地震時，若建筑本身的振動頻率與地層的頻率相近，則二者會形成共振。所以，結構設計需結合地段的地震特點，以調整設計結構，構建適宜的結構框架，適當拉開建筑本身振動和所處地段振動的頻率，以免出現嚴重的共振，不利于結構的穩定。

（四）穩定及經濟平衡點

多層建筑項目中，結構的穩定性及最終呈現的造價總量均是設計方需要考量的問題。國內各類資源有限，再加上新建項目涉及單位的經濟性需要，要求設計方案均具備穩定及安全兩點。而實際的此類建筑設計工作中，設計方更多考量的是建筑結構的穩定性，項目的業主和一線建設方注重控制造價。所以找到二者之間的平衡點始終是設計需要考慮的問題。

（五）各項參數科學設計

首先，抗震指標。按照國內有關規定顯示，建筑物被分成多個類型。即常規的民用或工業工程均屬于丙類范疇;大型公用建筑則是乙類結構。而并非全部的建筑物均以此為劃分標準，二者的實際分類應結合所處區域的建筑情況和地震等級等指數加以調整。所以，如果設計前相關方未開展現場勘測，根據普遍標準進行，可能會使抗震水平不適應實地情況，相應的設計方案也無法直接應用，可能需細微改動或全部推翻。

其次，振型組合。高層建筑的此項指標最低標準為3，若需選用的振型數高于3，便應選用倍數，需要注意的是此項參數不能高于建筑物的層數。僅有兩層的項目，該參數的初始值是9，而在涉及到轉換層等非常規結構，便可提高到12及其以上，但也不可高于建筑物的樓層三倍[2]。而部分項目設計師，確定此參數極為隨意。目前，相關部門管理者應當給予關注，并積極引導設計者應用現代技術，科學確定振型數。

最后，結構周期的折減。國內商業化經濟愈發明顯，建筑行業中也出現較多的變化。施工結構基本是框架結構，將框架與抗震墻結合起來，去除以往的磚混框架，以提高結構調整的靈活度，使得建設行為更為穩定且便利。但因為填充墻的問題，造成實際建設情況和在周期與剛性的前期估算有所差距。通過實際比對，實際剛性略高，施工周期反而偏小，造成建筑結構的地震剪力降低，框架的穩定性不足。

三、結束語

多層建筑關聯的主要問題，可能會導致出現不必要的事故，對經濟及人身都造成難以估量的后果。所以，設計師應在成熟的結構上加以調整，以適應現代建筑的使用及應用需求，維護城市整體的穩定運轉。

參考文獻：

[1]王安.多層建筑結構設計中框架結構的問題及處理[J].居舍，2019，（34）：132.

[2]羅守國.多層建筑結構設計中的主要問題分析[J].住宅與房地產，2018，（19）：89.

（作者單位：水電十三局天津勘測設計研究院有限公司）