浅谈民用结构设计与优化对策

王 磊王 刚

（1.中国建筑西北设计研究院有限公司 710018 2.陕西大唐新能电力设计有限公司 710032）

浅谈民用结构设计与优化对策

王 磊1王 刚2

（1.中国建筑西北设计研究院有限公司 710018 2.陕西大唐新能电力设计有限公司 710032）

不论是在哪一种建筑建设以及设计的形式之中，结构的设计与建设施工都显得十分的重要。人们对于自身居住环境的要求越来越高，结构设计与建筑布局，施工质量，都越来越影响到人们的生活品质，但是绿色节能环保高效也是今后建筑设计的发展趋势，如何优化两者的要求，平衡需求，对于结构设计十分重要。本文将主要探讨民用建筑中结构设计问题，希望为民用建筑的建设设计以及为现代人类居住环境质量的提高提供有价值的参考。

民用建筑；结构设计；优化对策

结构对民用建筑而言具有重要的室温调节、保温效果以及自然通风、太阳能应用等作用。这些都与人类的居住环境以及居住状态之间紧密相连。最初的民用建筑就是为了遮风挡雨，形成一个相对安全、舒适的室内小气候，给人类以安全、舒适之感，并且又时刻能够保持与外界、与自然之间的交流与沟通，形成良好的居住效果。随着现代经济的不断发展以及现代人们生活水平的不断提高，人类对于自身居住环境以及民用建筑的质量、舒适等方面的要求越来越高，基于现代建筑设计理念以及设计效果等方面的不断发展与提高，本文将主要从几种民用建筑结构类型以及民用建筑结构的优化设计等几个方面，对现代民用建筑结构设计进行详细的分析与探讨[1～3]。

1 我国常见的几种民用建筑结构形式

1.1 框架式结构

在框架式结构中建筑的承重体系主要是由梁通过铰链同柱或者刚结点之间以连续的状态构成，主要作用是建筑使用过程中产生的水平方向以及竖直方向的作用力。在该结构下的墙体不做承载力设计，仅发挥分隔与维护的作用。为了满足建筑工艺的功能要求，在进行框架式结构的应用时，需要采用灵活的平面布置方式。在施工过程中，该类结构的主要材料为型钢以及钢筋混凝土，主要优势是具有较好的抗损坏能力。该类型的结构主要应用于高度不超过60m的多层建筑的设计建设之中，能够实现建筑各个部位的均匀受力，具有较好的抗弹性变形能力[4]。

1.2 剪力墙结构

剪力墙结构是民用建筑中常见的结构类型，其主要的优势是能够承受地震作用下产生的重力与水平作用力，能够承受空气流动影响下产生的压力。通常在平面设计要求下，采取剪力墙结构的应用与设计。剪力墙结构的空间作用能力以及承载能力都较强，在旅舍以及公寓设计中的应用十分的普遍。

1.3 混合结构

混合结构的墙体既具有承重功能，又具有维护功能。该结构设计中对选材的要求较为宽泛，且简单方便。其施工难度较小，施工技术要求较少。该结构具有较高的抗压强度，但是抗拉伸作用不足，会受到小偏心压力以及轴心力的影响。故而不适合在楼层较高的建筑设计中使用，通常应用于楼层不高于7层的建筑设计中。

1.4 筒体结构

筒体结构的主要作用是能够扩大自由分割空间，该结构的平面设计通常表现为圆形或方形、人字形、三角形的结构形式，多应用于写字楼的建筑设计中。筒密柱与外框之间的距离在1～3m的范围内，长方形平面设计中长与宽的比例不能超过2：1，通常建筑的平面四角处的柱子截面尺寸扩大2～3倍，为L型或者八字形，外筒的边长尺寸是内筒的三倍。为了提高筒体结构下建筑的空间整体性，通常在建筑的顶部设置1～2层的刚性环梁[5]。

2 我国民用建筑结构设计主要问题与相关对策

2.1 主要问题

（1）建筑结构设计不合理。主要表现在对异形截面柱的结构设计不当，没有依据实际的受力承力状况进行选择，没有考虑楼层高度以及建筑设计的安全性。对钢结构的使用较少，没有发挥这一结构的应用优势。对下部地基基础结构的设计不合理，没有结合实际情况以及经济性考虑最佳设计方案。

（2）相关部门对于民用建筑的设计指标没有明确的定义，在转换层的布置以及相关部件的使用上具有较大的争议。

（3）相关设计人员不具备严谨的安全态度，具体的表现为模糊了场地使用以及房屋抗震的设计，在整体结构的设计中出现错误等。

2.2 优化对策

（1）加强建筑结构设计的合理性。①优化异形截面柱的结构设计，通过采用对建筑框架的结构柱形式的灵活应用解决一些特殊情况下，结构柱设计问题。例如，矩形柱是通常情况下异形截面柱的结构设计的主要形式。但是可以在建筑本身对结构柱的受力能力要求较高且建筑楼层数较多的情况下，采用具有较强的受力能力且无需扩大截面面积的三角形柱或者是圆形柱进行代替。这样既能够满足受力要求，也不会对建筑的整体构造造成影响。②发挥钢结构的应用优势。针对民用建筑设计中较少使用钢结构的问题，且基于钢结构较大的经济效益性以及适用性，可在民用建筑的空间设计过程中较多的采用钢结构，满足平面上大开间布局的要求，实现民用建筑结构设计的优化。③针对下部地基基础结构设计薄弱的问题，通过考虑实际建设情况以及施工场地状况的前提下，选择最佳的设计方案。

（2）在未来的民用建筑设计标准中，相关部门对于民用建筑设计规范需要不断的完善，并进行明确的定义，避免出现建筑结构设计中的争议现象。

（3）需要不断加强设计人员的对设计安全性的认知，民用建筑设计应该以安全性为前提，以经济性为目标，提高设计人员的设计水平，减少设计过程中出现的错误。

3 我国民用建筑结构计算

依据设计要求以及实际情况对建筑结构的荷载能力进行正确的取值。考虑独立基础情况下对民用多层结构框架计算中受力点的分布，特别注意受力点在软弱黏性的土层中的情况。并且在高度为15m左右的民用建筑结构计算中，将抗震荷载考虑在内[6]。对建筑的砌体结构采用剪力法进行验算，特别是对于存在薄弱层的建筑需要着重考虑抗震能力。确定结构的周期折减系数。在民用建筑结构计算中需要考虑存在填充墙的结构框架的实际刚度。对民用建筑结构方案的计算方式需要对各种限制条件进行转换，结构计算不能采用单纯的线性优化方式，需要在没有限制条件的前提下进行计算。主要计算方式包括符合型以及拉式乘子法、Powell计算法，依据实际的结构设计情况，并考虑上述原则，对这几种结构计算方式进行灵活、合理的应用。确保民用建筑结构计算的准确性以及科学性。

4 结束语

综上所述，民用建筑与我们的生活息息相关，现代人的生活品质的提升时从多个方面表现的，而民用建筑设计是其中最为主要的一个方面之一。在民用建筑设计的过程中，建筑结构的设计直接影响了现代居民的居住状态，直接表现了建筑给人来带的舒适感以及安全感的不同程度以及不同的角度。因此，本文从几种民用建筑结构类型以及民用建筑结构的优化设计等几个方面探讨了民用建筑结构设计优化。希望为现代民用建筑结构设计提供有价值的参考，促进现代民用建筑结构设计的不断革新与发展，不断的改善现代人的居住环境，提高现代人的生活品质。

[1]杨华.探析工业与民用建筑中外围护的结构设计[J].中国建筑金属结构，2013，24（30）：96.

[2]贾永萍.试论民用建筑结构设计[J].科技传播，2011，16（32）：71+57.

[3]鲜卫平.工业与民用建筑中外围护的结构设计策略分析[J].科技资讯，2011，30（32）：70+72.

[4]宋少刚.高层民用建筑结构设计的几点重要思考[J].中国建材科技，2015，02（30）：101～102.

[5]郭喜斌.民用建筑结构设计突显的问题及解决措施[J].中国建材科技，2015，02（32）：103+112.

[6]王山.民用建筑结构设计的相关问题研究[J].城市建筑，2013，12（32）：52+57.

TU318

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1673-0038（2015）37-0012-02

2015-8-13