深入分析民用建筑结构设计问题与解决方法

文/李铁钢 石家庄徐志新工程设计咨询事务所 河北石家庄 050000

近年来，高层建筑数量在不断增加，其结构设计也更为多样，使得基础设计更为复杂、设计难度增高。建筑结构设计质量将直接影响建筑物施工质量、施工效率，因此设计人员需重视建筑结构设计，合理选择建筑结构设计方案，如此才可保证结构设计质量、提升民用建筑稳定性及安全性、延长民用建筑使用寿命。

1、民用建筑结构设计准则

民用建筑结构设计的主要目的是满足建筑承载性能、防震性能要求，实现建筑物实用性要求。民用建筑结构设计属于综合性结构设计，其包含多种设计工作，只有保证这些设计合理性及科学性，才可保证建筑物安全性及稳定性。众所周知，建筑结构任何部分的抗震性能均将对整个建筑的抗震性能造成巨大影响。由于建筑物使用功能不同，其空间性能也存在一定差异，因而其空间分布也存在一定不同，设计人员需保证建筑空间结构分布与结构设计相符。

2、民用建筑设计中存在的问题

2.1 民用建筑结构设计不够科学

我国一些建筑企业为保证建筑物可满足功能要求，加强地下空间的开发，因此设置了地下室或地下车库等设施，但是并未加强抗震墙设计；同时由于上部解耦股与下部抗震墙并未完全对齐，致使建筑结构体系不够科学，民用建筑抗震能力将降低。此外，荷载计算取值存在问题。设计人员在设计民用建筑结构时，可能存在施工图构件配筋、承载力计算存在不符问题，如此将导致部分建筑构件不能正常使用，影响建筑物安全性及稳定性。

2.2 设计深度较浅

部分设计人员在设计建筑图纸时，存在设计简单这一情况。部分设计人员在设计平面图、大样图等施工图时，存在部分不足之处；部分重要图纸设计并不详细、全面，且并未进行详细分析及介绍，致使施工人员无法详细了解建筑结构。

2.3 结构计算不准确

研究发现，设计人员在设计、计算民用建筑结构时，可能出现以下问题：首先，荷载取值存在不足。比如：部分民用多层框架建筑中，若基础持力层不属于黏性土层，并且建筑物为8层以下建筑物，设计人员大多将计算民用建筑地基抗震承载力。然而设计人员在设计基础结构时并未重视风荷载对建筑的影响，致使民用建筑结构设计不够合理；其次，未科学进行底框砌体结构计算。部分设计人员在设计过程中，针对建筑结构薄弱层大多采用底部剪力法进行计算，并未科学研究塑性变形对建筑造成的不良影响；最后，明确结构周期折减系数方法存在不足。框架结构中设置有填充墙，其刚度相较于计算刚度大，然而其周期小于计算周期，因而设计人员计算出的地震剪力较小，如此将给民用建筑埋下安全隐患。

2.4 构造设计存在的问题

此类问题主要包含框架结构及地基基础方面存在的问题。设计人员在进行地基基础设计工作时，可能出现部分不足，比如：针对高层民用建筑，基础埋深深度存在不足之处，若未科学选择桩基基础，不仅将影响建筑施工质量及安全性，还将对周围环境造成不良影响。若桩基础间距较小（未严格依据相关标准确定桩基础间距），将直接影响其作用；若桩基础长度较短，施工人员在进行灌注桩施工时，将不能保证桩身穿过软土层，如此将对建筑质量造成不良影响，以上几点均是设计人员设计过程中可能出现的问题。设计人员在设计框架结构时，可能出现不重视纵向型框架结构的情况。设计人员在抗震设计过程中，将依据两个主轴方向进行详细计算。若未进行抗震设计，一些设计人员将采用普通连续梁设计方式进行设计，如此设计出的建筑结构并不符合相关规定。

3、相应解决措施

3.1 提升民用建筑结构设计质量

设计人员在设计民用建筑结构时，需详细分析建筑物的防火及抗震性能要求。为提升民用建筑抗震性能，可采用设置构造柱的方式。通常情况下，需由竖向方向加强层间墙体之间的连接。圈梁与构造柱的应用，将有效提升建筑物刚度及稳定性。为保证构造柱与墙体的连接效果，可将构造柱与墙体连接部位砌为马牙槎，同时设置拉结钢筋（钢筋需深入墙体1米以上）。

3.2 改善民用建筑结构模型

民用建筑与人们的生活具有密切联系，因而设计人员在设计过程中，需改善民用建筑结构模型，优化民用建筑的围护结构、细节结构等，如此才可保证民用建筑结构承载能力符合相关要求。设计人员在设计过程中，还需详细分析建筑物的经济性，如此才可保证企业经济效益与社会效益。

3.3 加强结构计算

首先，合理选取荷载值。民用多层框架建筑，若选用的是独立基础，且受力层不是黏土层（建筑物为8层以下建筑），设计过程中，并不需计算地基抗震能力及承载能力。设计人员在设计基础结构时，需详细考虑风荷载对建筑物的影响；其次，为保证设计质量，设计人员在计算底部框砌体结构时，只有多层结构（刚度均匀）才可使用底部剪力法进行计算。针对结构薄弱层，需详细分析其塑性变形对建筑物的影响；最后，明确周期折减系数。由于民用建筑框架结构中设置有填充墙，因此其刚度大于计算刚度、地震剪力偏小，因此设计人员需科学确定周期折减系数，如此才可保证刚度、周期、地震剪力计算结果准确度较高。

3.4 重视建筑结构设计

为保证建筑物稳定性及安全性（避免出现不均匀沉降问题），设计人员在设计过程中，需由建筑结构、地基与基础等方面进行预防及控制，比如：尽量保证建筑平面布置简单化；尽量保证建筑物立面体型变化较小；加强上部结构与基础刚度；在同一个民用建筑中，需使用相同类型基础。

此外，设计人员还需保证：高层民用建筑埋置深度符合相关规范，在保证建筑物建设质量的同时，尽量选用施工成本较低的基础（比如：桩箱）。若地基土层起伏较大，设计人员不仅需保证同一建筑结构的桩端在同一土层当中，且需考虑是否会出现液化情况。

结语：

总之，建筑结构设计对建筑物安全性、稳定性具有重要影响，建筑结构质量将影响上层建筑稳定性。因此，设计人员需重视建筑结构设计，依据施工现场实际情况，合理选择建筑结构，并严格控制结构设计过程，控制建筑结构设计要点，如此才可有效提升民用建筑建筑结构设计质量，推动我国建筑行业稳定、持续发展。