盛承財（廣東鴻宇建筑與工程設(shè)計顧問有限公司，廣東　東莞　523000）

民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化對策分析

盛承財
（廣東鴻宇建筑與工程設(shè)計顧問有限公司，廣東東莞523000）

摘要：隨著我國建筑水平的不斷提高與發(fā)展，人們對于建筑的安全要求越來越高，這就為我國民用建筑在結(jié)構(gòu)方面提出了更高的要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的良好與否決定了其安全性能的好壞，因此，相關(guān)建筑設(shè)計師在進行民用建筑設(shè)計時，要對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計加以重視。

關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化對策

建筑物的結(jié)構(gòu)是一個建筑物的基本構(gòu)架，其結(jié)構(gòu)的好壞對于建筑物的整體質(zhì)量有著決定性作用。隨著人們對于住房要求的不斷提高，住房的安全性將對人們?nèi)松戆踩斐珊艽笥绊?。在進行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，因為受到的各種因素的影響，其設(shè)計的類型以及方式也會產(chǎn)生很大差異。

一、我國民用建筑結(jié)構(gòu)類型的劃分

我國的民用建筑的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：

（一）結(jié)構(gòu)墻（剪力墻）結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)墻又稱抗風(fēng)墻或抗震墻、剪力墻。結(jié)構(gòu)墻是建筑物主要承受空氣流動產(chǎn)生的壓力或地震作用引起的水平作用力和重力的墻體。在對結(jié)構(gòu)墻進行施工時，其結(jié)構(gòu)的安排與設(shè)計要同相關(guān)建筑平面布置的要求相符合。結(jié)構(gòu)墻具有很好的承載能力以及空間作用能力，在一般情況下，其在民用建筑中的運用比較廣泛，因為建筑在施工時容易受到結(jié)構(gòu)墻之間的間距的影響，其平面開間的空間布置上很受限制，因此，結(jié)構(gòu)墻在公寓或者旅館的應(yīng)用中比較普遍。

（二）構(gòu)架式結(jié)構(gòu)。建筑的構(gòu)架式結(jié)構(gòu)指的是建筑的梁通過剛結(jié)點或者鉸鏈同柱之間加以連接，二者共同構(gòu)成建筑的承重體系，來抵抗建筑在人們居住過程中所產(chǎn)生的豎直方向上的重力以及水平方向上的作用力。采用構(gòu)架式結(jié)構(gòu)的建筑墻體不承受作用力，僅僅起到對建筑內(nèi)部的圍護以及分隔作用。構(gòu)架式結(jié)構(gòu)在進行平面布置時要靈活，能夠滿足建筑工藝以及使用功能的要求。在對構(gòu)架式結(jié)構(gòu)進行施工時，一般采用的材料是鋼筋混凝土以及型鋼。因為材料在受到作用力時的抗損壞能力比較好，其抵抗壓力的能力比較，且由于其梁柱之間進行的是剛接或者鉸接，因此其抵抗震動的能力以及防止側(cè)移的能力也比較好。構(gòu)架式結(jié)構(gòu)比較適用于多層建筑以及高度在60m以下的建筑。在對構(gòu)架式結(jié)構(gòu)進行平面上的設(shè)置時，盡量對平面或者立面的形狀多加以利用，從而促進建筑的各部分結(jié)構(gòu)在受力時抵抗彈性變形的能力得以均勻?qū)ΨQ分布。

（三）筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)由構(gòu)架—結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)與全結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)綜合演變和發(fā)展而來。筒體結(jié)構(gòu)是將結(jié)構(gòu)墻或密柱框架集中到建筑的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。其特點是結(jié)構(gòu)墻集中而獲得較大的自由分割空間，這種結(jié)構(gòu)多用于寫字樓。進行筒體結(jié)構(gòu)的平面設(shè)置時，一般選用方形或者圓形的形式，同時，也可以選擇對稱的三角形或者人字型平面對其加以設(shè)置。當(dāng)采用長方形的平面時，其長度與寬度之間的比值最好不要超過2∶1。外框的筒密柱之間的距離一般為1m多～3m之間。在建筑的平面四角處的柱子截面應(yīng)當(dāng)要呈八字形或者L形，其截面的尺寸要加大至2～3倍。外筒的邊長尺寸要比內(nèi)筒的大出兩倍。同時在建筑的頂部設(shè)置一到二層的剛性環(huán)梁，對建筑的框筒結(jié)構(gòu)的空間整體性加以提高。

（四）混合結(jié)構(gòu)?；旌辖Y(jié)構(gòu)的墻體具有承重和圍護的雙重作用，其所用的材料比較簡單，便于就地取材。并且在對混合結(jié)構(gòu)加以施工時的技術(shù)要求也比較簡單，施工難度比較小。由于砌體的抗壓強度較高但是其抗拉強度很低，因此，其主要受到軸心力或小偏心壓力的影響，其抵抗震動的能力比較弱。因此，運用混合結(jié)構(gòu)的建筑一般不超過七層。

二、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化對策

（一）加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計深度。建筑設(shè)計師在進行民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)端正自己的態(tài)度，明確自己的責(zé)任意識，對于設(shè)計中的各項數(shù)據(jù)要認(rèn)真計算以及驗算，保證所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及完整性。同時，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)對自己的專業(yè)設(shè)計能力進行提升，在實踐中不斷完善自己的理論體系。

（二）民用建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。民用建筑的建設(shè)施工是一項龐雜的工程，為防止施工人員對設(shè)計師的設(shè)計產(chǎn)生理解上的錯誤，因此，要在建筑施工之前，對設(shè)計師的設(shè)計成果進行建筑模型的設(shè)計。進行民用建筑的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計的主要方面除了包括對于建筑自身各方面的優(yōu)化設(shè)計之外，還包括對于建筑工程的造價、受力等情況的優(yōu)化設(shè)計。在進行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作時，要以設(shè)計建筑的實際情況為依據(jù)，以實現(xiàn)民用建筑的經(jīng)濟最大化效益為設(shè)計的主要目標(biāo)。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以對建筑使用平面布置的方法，以滿足對于建筑設(shè)計目的需要。在進行建筑豎直方向設(shè)計時，為了避免建筑結(jié)構(gòu)以及相關(guān)部件在受到作用力的影響下產(chǎn)生變形，建筑的上半部分同下半部分之間盡量不要使用轉(zhuǎn)換層。同時，要對民用建筑的相關(guān)設(shè)計指標(biāo)加以明確，使其設(shè)計能夠滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)定的要求。

（三）注重提高結(jié)構(gòu)體系設(shè)計水平。在目前，我國的大多數(shù)民用建筑的抗震結(jié)構(gòu)不符合相關(guān)規(guī)定要求，這種情況的發(fā)生同建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時對其結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理有著很大的關(guān)系。要解決這種問題就必須要對民用建筑的結(jié)構(gòu)體系加以優(yōu)化。（1）對建筑異形截面柱設(shè)計的優(yōu)化。在進行建筑的異形截面柱的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時，一般普遍采用矩形柱來作為建筑構(gòu)架的結(jié)構(gòu)柱，但是，在特別的情況下，也可以利用圓形柱或者三角形柱來對矩形柱加以代替。在民用建筑的各種形狀的結(jié)構(gòu)柱中，矩形的結(jié)構(gòu)柱相對于其他的形狀的結(jié)構(gòu)柱來說受力能力比較強，能夠?qū)γ裼媒ㄖ谑褂脮r的安全性加以保證。但是，矩形柱作為框架結(jié)構(gòu)柱也存在著一定的局限性，當(dāng)民用建筑的層數(shù)達到一定的高度之后，矩形柱的相關(guān)截面要相應(yīng)的擴大，但是這會對建筑的使用以及構(gòu)造上產(chǎn)生一定程度上的影響。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用異形柱對矩形柱加以取代便可以對民用建筑的高度增加時出現(xiàn)的問題加以解決，從而優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2）多采用鋼結(jié)構(gòu)。同其他的建筑結(jié)構(gòu)形式相比，鋼結(jié)構(gòu)在受力時抵抗永久變形和斷裂的能力更強，并且，其性價比要比其它的結(jié)構(gòu)形式要高。因此，在進行民用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，使用鋼結(jié)構(gòu)要比混凝土結(jié)構(gòu)等其他結(jié)構(gòu)形式具有更好的效益。鋼結(jié)構(gòu)比較適用于平面上的大開間布局，使得民用建筑結(jié)構(gòu)在進行空間設(shè)計時具有更大的發(fā)揮余地。此外，鋼結(jié)構(gòu)的適用性較強，即使是在較軟地基上也可以使用。（3）優(yōu)化下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計。在進行民用建筑的下部基礎(chǔ)地基設(shè)計時，要根據(jù)施工場地的實際情況選用不同的設(shè)計方法。比如，在對樁基基礎(chǔ)加以設(shè)計時，要以建筑施工場地的土壤地質(zhì)以及地形條件為依據(jù)對其進行科學(xué)合理的設(shè)計，減少資源浪費。因為在進行灌注樁的基礎(chǔ)設(shè)計時，容易受到各種因素的影響，因此要進行多種備案，并根據(jù)實際情況對最佳方案進行選擇。

三、民用建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計中的計算方法

在對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果進行計算

中圖分類號：TU2

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