民用建筑结构设计的相关问题研究

郭凌凯

摘要：随着我国经济社会的不断发展以及科学技术的不断进步，城市化建设的进程不断加快，民用建筑也随之在城市中不断涌现出来。而随着民用建筑的不断出现，其在结构设计上的问题也越来越显著。对于民用建筑工程来说，它本身的结构设计问题是整体设计中最重要的一部分，所以，越来越多的人开始将研究的重点放在了结构设计上。笔者也将在本文针对民用建筑结构设计中的一些问题，进行关于其对策的探讨。

关键词：民用建筑；结构设计；原则；问题；

中图分类号： TB482.2 文献标识码： A

引言

民用建筑工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。建筑质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。相对而言,结构设计是一项繁重而又责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全、适用、经济和美观。然而，很多情况下，由于甲方给的设计周期有限，设计人员难免会出现这样那样的错误，更没时间深入研究结构设计工程中的一些问题。本文结合笔者近年来参加施工图设计和校审的工作经验，对民用建筑结构设计中所遵循的原则进行了论述，分析了民用建筑结构设计满足结构设计规范要求应注意的问题及对应措施，以避免或减少类似的情况发生，确保设计质量能上一个台阶。

一、 民用建筑结构设计中应遵守的原则

一个完美的建筑结构设计，需要遵循一定的设计原则来进行，对于设计师来说，只有将各方面的因素进行合理科学的搭配，才能做出优秀的设计方案，遵循相应的设计原则，可以简化设计过程，避免设计中出现一些不必要的问题，提高建筑结构的设计效率。

（一） 安全的原则。在进行建筑结构设计时，我们需要要考虑相关的安全问题，包括施工现场的安全，以及建筑物的安全，因此安全问题是我们必须重视的，尤其要重视的是抗震的设计，为了提高建筑物的安全性，在进行设计时要尽可能的提高建筑物的抗震能力，这不仅严重影响工程质量，也会对后期的使用带来更多的不稳定因素。

（二） 适用的原则。在进行建筑结构设计时，要考虑施工场地的实际环境，以及施工要求，还要考虑自然因素的影响，对于施工中所采用的施工技术以及施工工艺进行预测，在设计时尽量避免高难度工艺的使用，同时要因地制宜，考虑施工中所使用到的相关设备，避免出现现场施工中设备与场地不适合的状况，在设计中的每一个细节都尽量符合适用的原则，这样才能保证我们所进行的设计符合实际要求，有利于建筑施工的进行。

（三） 经济的原则。由于建筑行业的投资巨大，不合理的荷载参数选择、结构布置等都会直接导致资源的浪费，因此我们在进行建筑结构设计时，要综合考虑各方面的因素，合理选择计算参数，优化结构方案，在保证建筑质量的前提下，也可以节约资源。

（四） 美观的原则。现代社会人们的生活观念已经发生了改变，对于生活环境也有了较高的要求，因此在进行设计时，我们不仅仅要考虑建筑的功能，还要考虑建筑的美观性，在最大程度上满足人们的审美需求。

二、民用建筑结构设计结构体系选择分析

民用建筑的结构体系作为对垂直和水平方向荷载的传力途径进行抵抗作用，它主要是利用抗侧力体系、相关的水平构件以及竖向构件将荷载传到基础部分。

民用建筑结构体系按照建筑材料可以分为，砌体结构、钢筋混凝土结构，钢—混凝土组合结构，钢结构。这里面，砖混结构由于造价低，施工方便而被广泛采用，但随着我国限制粘土砖的力度加大以及其他砌块的应用，其在国内的应用会进一步减小。底框结构是我国及底框结构是我国现阶段特有的一种结构体系，可以满足底部大空间的要求，也可节约建设资金，但因其上部下部为不同的建筑材料，对结构抗震不利，因而在结构设计时，应注意其抗震措施及构造措施的加强。钢筋混凝土结构体系因为其成本低、耐火耐久等优良的性能而广泛应用于各类工程中，但是它本身仍旧存在一些如施工慢、自重大等缺点。而钢结构体系除了具有施工方便、抗震性能好、强度高等优点外，同时还有着例如防火性差、成本高等缺点。钢筋混凝土组合结构虽然继承了二者的优点，但是其节点部分的构造复杂，所以并不能被广泛应用。同样地，钢筋混凝土组合结构也将两者的优点相互结合，然而在两种材料的连接方面仍旧存在技术问题。

三、民用建筑结构设计中存在问题分析及措施

鉴于篇幅有限，且由于混凝土结构的广泛应用以及其在结构设计中的代表性，本文仅将混凝土结构中存在的问题进行分析。

（一）、结构计算应注意的问题

1、混凝土容重取值：在SATWE参数选取中， 混凝土容重（KN/m3）取26-27，是因为考虑框架梁、柱、剪力墙双面粉刷荷载；而在PMCAD中，若是勾选自动计算板重，楼面荷载考虑面层做法输入荷载，而往往在荷载计算时已考虑面层抹灰，而出现重复计算的情况。建议在PMCAD中不勾选自动计算板重，将楼板荷载直接按楼面荷载输入，比较准确。

2、偶然偏心和双向地震作用：现行2010版PKPM在结构计算时，已经可以同时勾选偶然偏心作用及双向地震作用，进行最不利考虑；虽然质量偶然偏心和双向地震作用都是客观存在的事实，同时考虑两者的影响计算地震作用原则上是合理的；但笔者认为这也应根据规范规定和实际情况进行分析。对于质量与刚度分布不均匀，不规则的结构，宜同时考虑双向地震作用计算及质量偶然偏心的影响；而对于质量与刚度分布均匀，且规则的结构来说，可仅考虑偶然偏心作用，以免造成不必要的浪费。

3、柱的单偏压和双偏压计算：理论上讲，柱子都是双向偏心受力状态，因此按双偏压计算是柱子配筋的通用方法，适用于柱子的各种受力情况，即考虑同一组合中双向弯矩与轴力的共同作用和截面全部钢筋对承载力的贡献，结果较为合理。但由于柱截面及软件配筋配筋的计算模式局限，直接勾选按双向偏压计算，则会使配筋结果偏大。则一般先按单偏压计算，再按双偏压进行承载力验算，对不能通过验算的柱子调整配筋，使其通过验算，更加合理；而对于按双偏压计算配筋的柱子，如果个别配筋偏大，可以调整钢筋减少用钢梁，并需使其通过双偏压验算即可。

、结构设计时应注意的问题

1、底层计算高度确定

在工程设计中，因功能要求，而不能从建筑角度调整层高时，一般都通过结构措施来调整其计算高度。常用的方法有以下几种：1）设置柱墩，即在室外地面下50mm,柱原有位置设置尺寸为原柱1.5~2倍的柱墩，使基础顶面上移至柱墩顶；2）在首层地面设置拉梁及刚性地坪（刚性地坪：指可以协调抗侧力构件之间变形的钢筋混凝土板，其板厚不宜小于150，混凝土强度等级不低于C20，板配筋不小于双层双向直径10mm间距200mm的钢筋网）；3)首层地面只设置拉梁而无刚性地坪；4）首层地面仅设置刚性地坪而无拉梁。其中2）~4）均是将首层地面至基础顶面假定为一个标准层，结构计算时，将嵌固端分别设置在基础顶和首层地面，进行包络设计（取最不利）。

对于高层建筑而底层较高或由于杂填土层较深，而不采用换填处理地基的框架结构来说，由于其基础埋置较深，选用1）则柱墩做的很长，增加造价，一般都选择2）~4）；而对于一般基础埋置较浅的多层框架结构，，采用2）~4）极易形成短柱（短柱：剪跨比小于2的柱，对于框架结构来说，剪跨比一般按Hn/(2h0)确定，Hn为柱净高，h0 为柱截面有效高度），造成剪切破坏，对抗震不利。因此，在结构设计时，应根据实际情况，采用不同的措施进行处理。

2、较大大跨度楼盖方案比选

对于有较大跨度（大于10m,小于18m）要求的建筑，结构设计上传统的做法是设置井字梁楼盖、门式刚架。采用井字梁虽然可以达到要求，但因其自重大，施工麻烦，工程造价较高。门式钢架虽结构自重较轻，但因主体仍采用混凝土框架结构，结构计算时，仍需单独计算，且造价也不低。

近年来，随着国外先进技术及材料的逐步引入，也使我们结构设计在处理较大跨度楼盖设计时，有了更多的选择空间，SP预应力空心板就是其代表之一。和普通空心板相比，它具有跨度大，承载力高，外观尺寸误差小、平整度好，隔音性能好、耐火等级高等特点。且其最大适用跨度已达18m,而SP预应力板的厚度最大仅380mm,远远小于传统混凝土梁，又因其采用机械施工，安装快捷、可在任何季节施工，不受天气影响、有利于缩短工期，节约成本.我国已经对在国内生产的SP预应力空心板进行了必要的试验，其抗震性能及整体性都能满足要求，并根据有关规范，对板的性能进行了核对，在此基础上，编制了国家建筑标准设计图集《SP预应力空心板》（05SG408），作为选用预应力空心板的技术文件。应该说，随着节约型社会的逐步形成，以及我国房屋结构布置向着以大开间、灵活隔断的开放式建筑方向发展，SP预应力空心板必将成为实现我国建筑可持续发展的重要材料之一 。

结束语

民用建筑结构设计是一个将理论实践化的过程，包含内容很多：从结构体系的选取到结构构件的布置，从荷载计算到内力分析，从模型的建立到参数的选取，都要结构设计人员根据不同的工程，及地理条件进行严谨的分析和充分的考虑，只有这样，才能使结构设计更加安全、经济、合理。由于笔者经验有限，不妥之处，敬请指正。

参考文献

[1] 陈园园.高层建筑结构设计难题待解[J].中国建设报，2010（10）

[2] 石祚国，陈霞.SP预应力空心板施工技术.施工技术，2007，（07）

[3] 江桩生.浅谈结构系统在土木工程中的应用[J].华章,2011.