張立杰

【摘 要】 隨著建筑行業(yè)的大力發(fā)展以及人民生活追求的不得提高，這給建筑設(shè)計(jì)的復(fù)雜性帶來了更大的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計(jì)出舒適、安全的高層民用建筑，以滿足消費(fèi)者的需求，是設(shè)計(jì)師們要面對(duì)的問題。而掌握高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)正確合理地處理所出現(xiàn)的問題，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所需具備的要求，筆者將結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所存在的問題進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 民用建筑；建筑；設(shè)計(jì)

引言：

民用建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)物是建筑產(chǎn)品，建筑產(chǎn)品既是技術(shù)產(chǎn)品也是藝術(shù)產(chǎn)品。不僅要滿足人民生活、工作、娛樂、生產(chǎn)等物質(zhì)功能要求，而且要滿足人們精神、美觀要求。因此在設(shè)計(jì)民用建筑工程時(shí)，不僅要符合民用建筑物質(zhì)、精神雙重屬性，還要滿足眾多因素。本文就此進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。

一、民用建筑設(shè)計(jì)的功能及特征

民用建筑是為人們生活提供活動(dòng)場(chǎng)所而建造的房屋，不同的人對(duì)民用建筑有著不同的功能要求，有不同功能要求的民用建筑又形成不同建筑空間，民用建筑是運(yùn)用大量建筑材料，通過一定技術(shù)手段建造起來的空間，將建筑設(shè)想轉(zhuǎn)變成物質(zhì)現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)和工程技術(shù)，是民用建筑設(shè)計(jì)精華的表現(xiàn)，將這些理念融入到現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品中，既體現(xiàn)設(shè)計(jì)師高超的設(shè)計(jì)手段，同時(shí)也滿足產(chǎn)品需求者對(duì)美好事物的向往。

民用建筑設(shè)計(jì)的環(huán)境特征民用單體建筑是整個(gè)規(guī)劃群體中一個(gè)分體，民用群體建筑則是整個(gè)城市規(guī)劃一個(gè)分體，民用建筑設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)出的民用建筑，在內(nèi)外空間組合及建筑風(fēng)格等方面要充分考慮單體與群體配合。考慮民用建筑與周圍地形、綠化環(huán)境相一致，使民用建筑與室外環(huán)境有機(jī)結(jié)合在一起，達(dá)到和諧統(tǒng)一的效果。建筑設(shè)計(jì)者在山區(qū)規(guī)劃民用建筑，應(yīng)順山勢(shì)起伏來設(shè)計(jì)民用建筑布局與形式，將山勢(shì)與民用建筑有機(jī)結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生高低錯(cuò)落、復(fù)雜多變的建筑布局。此外陽光、朝向、氣候等環(huán)境因素也會(huì)對(duì)民用建筑外形及功能產(chǎn)生巨大影響。對(duì)于屋頂設(shè)計(jì)，南北方就因氣候不同而設(shè)計(jì)不同，南方雨水多，在設(shè)計(jì)民用建筑屋頂時(shí)一般采用坡屋頂，設(shè)計(jì)坡屋頂可以便于房屋排水，而北方氣候干燥，雨水較少，設(shè)計(jì)平屋頂即可。

二、民用建筑設(shè)計(jì)的主要影響因素

1、法律法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及方針政策

建筑類法規(guī)和規(guī)范是我國(guó)建筑設(shè)計(jì)的表達(dá)方式。它是以建筑科學(xué)、技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，是國(guó)家有關(guān)部門頒發(fā)并作為建筑行業(yè)共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及方針政策。設(shè)計(jì)者在規(guī)劃民用建筑時(shí)，嚴(yán)格確定建筑面積，合理布局，滿足國(guó)家節(jié)能、保溫、隔聲等技術(shù)規(guī)范。在安全結(jié)構(gòu)上，必須按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格設(shè)計(jì)建筑物耐火等級(jí)及建筑物耐久年限等進(jìn)行。

2、自然條件的影響

民用建筑設(shè)計(jì)受到自然條件包括溫度、日照、風(fēng)雪等氣候條件及地形、地質(zhì)條件和抗震烈度的制約。我國(guó)地域遼闊，溫度帶跨度大，南北氣候差異變化明顯，因此建筑設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)，要與各地氣候特點(diǎn)相適應(yīng).例如設(shè)計(jì)外墻：南方外墻可考慮空斗墻、空眠墻；北方外墻必須采用抗寒冷性能好的370磚墻，在黑龍江等特寒冷地區(qū)設(shè)計(jì)的外墻一般為490磚墻。寒冷地區(qū)民用建筑設(shè)計(jì)應(yīng)滿足保溫、防寒、防凍、防風(fēng)滲等要求，且外窗大小、層數(shù)要嚴(yán)格按照氣候條件設(shè)計(jì)。外墻保溫要刷聚苯保溫顆?；蛸N制苯板以滿足民用建筑抗寒性能要求，提高維護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻或合理確定構(gòu)造形式是確保外圍結(jié)構(gòu)保溫性能的兩種常用方式。炎熱地區(qū)民用建筑設(shè)計(jì)要保證通風(fēng)、隔熱等性能要求。南方地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣，地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，建筑設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)要充分考慮這些因素，不要在泥石流易發(fā)生地區(qū)建造房屋；在地質(zhì)活動(dòng)頻繁的四川、云南等地設(shè)計(jì)民用建筑時(shí)要考慮地震等自然災(zāi)害，以保證民用建筑安全性能與使用功能。

3、使用性質(zhì)的影響

在民用建筑設(shè)計(jì)過程中，為滿足民用建筑在使用性能上的要求，規(guī)定建筑設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)民用建筑中綜合有關(guān)技術(shù)知識(shí)，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)與計(jì)算并最終選擇合理性設(shè)計(jì)方案；民用建筑根據(jù)荷載大小、結(jié)構(gòu)要求確定構(gòu)件的必須尺寸外，在構(gòu)造上采取必要措施，以保證構(gòu)件與構(gòu)件之間連接可靠，確保民用建筑工業(yè)化順利進(jìn)行。在民用建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)方面，應(yīng)大力推廣先進(jìn)技術(shù)，選擇各種新型建筑材料，采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和定型構(gòu)件，為建筑制品生產(chǎn)工業(yè)化、施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化創(chuàng)造有利條件。

4、物質(zhì)技術(shù)條件的影響

不同建筑具有不同使用性能，要滿足這些使用性能就要有充足的物質(zhì)條件和技術(shù)手段，物質(zhì)條件和技術(shù)手段是民用建筑由圖紙變?yōu)榻ㄖ?shí)體的根本保證。建筑原材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及施工企業(yè)的資質(zhì)是構(gòu)成民用建筑的基本要素之一，民用建筑設(shè)計(jì)受到這些因素的制約和影響。隨著時(shí)代發(fā)展，建筑業(yè)發(fā)展日新月異，新材料、新工藝正不斷融入到民用建筑中。民用建筑基本建設(shè)投資相當(dāng)大，建筑設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)民用建筑在確保工程質(zhì)量的前提下，既要降低建造過程中材料、能源和勞動(dòng)力消耗，以降低造價(jià)，又要有利于降低民用建筑建造過程中所產(chǎn)生的項(xiàng)目管理費(fèi)和人工費(fèi)。

三、結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選取

1、地震力的振型組合數(shù)

地震力的振型組合數(shù)，對(duì)高層建筑，當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，至少應(yīng)取3，當(dāng)振型系數(shù)多于3時(shí)，宜取3的倍數(shù)，但不應(yīng)多于房屋的層數(shù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》指出，合適的振型個(gè)數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。SATWE已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質(zhì)量的比值。此外，由于耦合計(jì)算的地震剪力通常小于非耦合計(jì)算，僅結(jié)構(gòu)存在明顯扭轉(zhuǎn)時(shí)才采用耦合計(jì)算，但在必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)充非耦合計(jì)算。

2、框架結(jié)構(gòu)活荷載的最不利布置、組合

當(dāng)活荷載較大時(shí)，是否進(jìn)行活荷載的最不利布置、組合對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響非常大。使程序給定的梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù)，也不一定能反映出工程實(shí)際應(yīng)力分布的情況，有可能造成結(jié)構(gòu)不安全或保守。應(yīng)注意的是PKPM中無法區(qū)分荷載規(guī)范，因此很難實(shí)現(xiàn)“荷載規(guī)范”區(qū)分荷載種類和樓面荷載折減系數(shù)的要求，程序中不區(qū)分不同的樓面活荷載類型，一般均按樓面活荷載類型考慮并取相應(yīng)的折減系數(shù)，PKPM計(jì)算程序?qū)敲婊詈奢d的折減是不全面的，使用PKPM計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮區(qū)分不同構(gòu)件進(jìn)行分步計(jì)算，并在荷載輸入時(shí)將樓面活荷載折減。風(fēng)荷載體型系數(shù)的選取應(yīng)注意，當(dāng)多個(gè)建筑物，特別是群集的高層建筑，相互間距較近時(shí)，宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng)；一般可將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)乘以相互干擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參考類似條件的試驗(yàn)資料確定；必要時(shí)宜通過風(fēng)洞試驗(yàn)得出。

四、結(jié)束語

隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)民用建筑的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，因此，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)本著“以人為本”的原則，緊跟時(shí)代前進(jìn)的步伐，努力適應(yīng)市場(chǎng)需求，不斷地更新設(shè)計(jì)理念。

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