民用建筑結(jié)構(gòu)設計問題及解決措施
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摘要：目前，隨著人們生活水平的穩(wěn)步提升，住房標準要求也變得越來越高。而民用建筑直接關(guān)系著人們的日常生活，也是一種具有重大現(xiàn)實意義的工程，其結(jié)構(gòu)設計及質(zhì)量水平既決定著建筑的使用安全，又直接關(guān)系著房屋的經(jīng)濟性和適用性，但當下中國民用建筑中的結(jié)構(gòu)設計卻存在一些缺陷。為此，本文主要論述了論民用建筑結(jié)構(gòu)設計的問題及解決措施。
關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設計；問題；解決措施
現(xiàn)階段，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國的建筑領(lǐng)域也在不斷進步，尤其是民用建筑也在快速增多。同時，民用建筑的結(jié)構(gòu)設計及質(zhì)量水平與廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全密切相關(guān)。所以，現(xiàn)代建筑行業(yè)必須高度重視民用建筑中結(jié)構(gòu)設計的有關(guān)問題，提出行之有效的解決措施。
1民用建筑結(jié)構(gòu)設計概述
建筑結(jié)構(gòu)設計是指建筑設計師或?qū)I(yè)工程師將自身對建筑的想法以圖紙形式進行描繪。其中建筑結(jié)構(gòu)元素包括建筑的外形及整體框架設計還有一所有的基本元素，比如墻及柱等。設計師以這些建筑元素構(gòu)成的建筑體充分表現(xiàn)建筑的設計理念。而民用型建筑主要考慮住戶的舒適度及滿意度，相較于商業(yè)樓房，這種建筑更加適合居民居住，廣大群眾也更加接受其結(jié)構(gòu)設計理念。
2目前民用建筑設計中存在的問題
2.1結(jié)構(gòu)設計不科學合理
部分建筑企業(yè)為了能滿足建筑功能要求，設置了大量的底層空間，但卻未設置好抗震墻，而且上部結(jié)構(gòu)和下部抗震墻根本對不齊，最終使結(jié)構(gòu)體系不合理，導致無法連續(xù)傳遞地震力，嚴重削弱了建筑的抗震承載能力，致使安全隱患出現(xiàn)。另外，荷載計算取值也與使用功能不符合等。在設計某些建筑結(jié)構(gòu)時，施工圖構(gòu)件配筋與承載力計算要求不符，導致構(gòu)件無法滿足正常使用狀態(tài)下的承載力，進而導致安全隱患發(fā)生。
2.2設計缺乏深度
某些設計人員在進行設計圖紙制作時，為了圖省事，設計簡單粗糙，而且施工圖中的平面圖、大樣圖及剖視圖中有漏缺存在；部分重要的、經(jīng)常使用的圖紙采用粗陋的表述，且未詳細介紹相關(guān)細節(jié)，無法呈現(xiàn)建筑的整體形貌。
2.3結(jié)構(gòu)計算存在問題
在實際設計計算民用建筑結(jié)構(gòu)的過程中，經(jīng)常會遇到以下情況：第一，荷載取值存在問題。如對于普通民用多層框架建筑，獨立基礎(chǔ)持力層不是軟弱黏性土層，且建筑高度在8層以下，總高度低于24m，常常會對地基抗震承載力進行驗算。在設計其基礎(chǔ)時卻容易忽視風荷載，未考慮風荷載因素；第二，未正確取舍底框砌體結(jié)構(gòu)驗算。在建筑存在結(jié)構(gòu)薄弱層時，常用底部剪力法，卻并未仔細考思考塑性變形的負面影響；第三，確定結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)的方法錯誤。由于框架結(jié)構(gòu)中有填充墻，其剛度要比計算剛度大，但周期卻小于計算的，所以，算出的地震剪力一般偏小，致使結(jié)構(gòu)安全隱患出現(xiàn)，但在計算實踐中卻較易忽視折減。
2.4構(gòu)造設計問題
構(gòu)造設計問題主要是指設計框架結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的問題。設計地基基礎(chǔ)時，常常會出現(xiàn)問題。如對于高層民用建筑，其基礎(chǔ)深埋的有效深度則可能不足，因選擇不當樁基而影響其完工質(zhì)量，甚至會損壞環(huán)境。如果樁間距不夠，不符合相關(guān)規(guī)定，則將無法確保試樁效果，如果樁身長度不夠，則在進行灌柱樁擠土時，就無法穿越軟土層，無法符合相關(guān)規(guī)定，這些都是設計較易發(fā)生的情況。設計者在設計框架時，常常會忽略縱向型框架，只重視橫向型框架的設計。而抗震設計卻要求以兩個主軸方向來計算。在未進行抗震設計時，部分設計者就會沿用普通連續(xù)梁的設計方法來設計縱向框架，這也不符合相關(guān)構(gòu)造要求。
3解決民用建筑結(jié)構(gòu)設計中問題的措施
3.1提高民用建筑結(jié)構(gòu)的實際設計質(zhì)量
在對民用建筑結(jié)構(gòu)進行設計的過程中，應重點考慮防火和抗震。現(xiàn)結(jié)合上文重點論述對民用建筑抗震性能提高的方法：設置構(gòu)造柱。一般從豎向?qū)娱g墻體連接進行加強。圈梁和構(gòu)造柱一起構(gòu)成空間骨架，以提高整個房屋的剛度。構(gòu)造柱具有的截面尺寸應比240mm×180mm大，通常選取240mm×240mm。宜將連接構(gòu)造柱和墻體的部位砌成馬牙槎，并沿墻高設6根500mm的拉結(jié)鋼筋，每邊伸入墻內(nèi)的宜比1m長。
3.2優(yōu)化民用建筑結(jié)構(gòu)模型
民用建筑直接關(guān)系著人們的日常生活，也密切聯(lián)系著廣大群眾的利益。所以，在進行設計以前，應適當優(yōu)化設計民用建筑結(jié)構(gòu)模型，合理優(yōu)化設計房屋的圍護結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)體系及各個細節(jié)結(jié)構(gòu)，以確保建筑結(jié)構(gòu)的受力與承重和相關(guān)規(guī)范要求相符。在設計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，還應全面考慮經(jīng)濟性，在確保建筑結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上，還應盡量減少建筑結(jié)構(gòu)成本，最大化企業(yè)經(jīng)濟效益。
3.3加強結(jié)構(gòu)計算
第一，荷載取值必須恰當。針對民用多層框架建筑，在應用獨立基礎(chǔ)時，如果地基受力處不是黏土層，且建筑高度低于8層、高度小于25m時，應作為普通民用建筑，不需要演算地基抗震承載力，而在進行基礎(chǔ)設計時，應考慮風荷載，不管是否為高層建筑或位于地震區(qū)，都應確保輸入風荷載。第二，在演算底部框砌體結(jié)構(gòu)時，應注意只有剛度足夠均勻的多層結(jié)構(gòu)才可以采用底部剪力法。若結(jié)構(gòu)存在薄弱層，則必須對其在塑性變形中的影響進行考慮。第三，確定建筑結(jié)構(gòu)所用的周期折減系數(shù)。因建筑框架結(jié)構(gòu)中存在填充墻，故建成剛度將比計算剛度大，而實際周期又小于計算周期，所以，計算地震剪力通常會偏小，必須正確確定周期折減系數(shù)，以折減計算周期。
3.4謹慎設計構(gòu)造
在設計框架結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的過程中，對于不均勻沉降危害的預防或減少，能夠從建筑、結(jié)構(gòu)、地基以及基礎(chǔ)方面對其加以控制。例如：建筑平面布置避免使用多陰角的復雜形狀；避免過大的立面體形變化；將高低差異大、體形復雜的荷載建筑劃分為若干個獨立單元；適當加強上部結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)的剛度；在同一建筑中，盡可能使用類型相同的基礎(chǔ)，并將其埋置在相同土層等。值得重視的是：對于高層民用建筑，因需要保證埋置深度一定深，從經(jīng)濟性出發(fā)進行考慮，則基礎(chǔ)通常使用有機結(jié)合樁筏或樁箱的形式，這時，應確保箱體具有一定的整體剛度，所布置群樁的形心必須和上部結(jié)構(gòu)重心相互吻合。如果土層的起伏較大，則相同建筑結(jié)構(gòu)下的樁端必須在相同土層中，同時還應考慮可能出現(xiàn)的液化而產(chǎn)生的影響。
4結(jié)語
綜上所述，民用建筑結(jié)構(gòu)設計過程非常復雜，而且在設計中出現(xiàn)一些問題的種類也較多，為了將這些問題合理解決，則民用建筑的設計人員必須熟練掌握相關(guān)專業(yè)的建設知識以及積累十分豐富的設計經(jīng)驗，并愛崗敬業(yè)，以認真、負責的工作態(tài)度以及不斷進行創(chuàng)新的精神投入到工作中。在設計民用建筑的過程中，設計師必須從各個細節(jié)著手，不可以忽略對基本構(gòu)件應有的計算，熟練掌握其中的所有要點，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，整體規(guī)劃整個建筑結(jié)構(gòu)的設計。這種高標準、高要求的民用建筑結(jié)構(gòu)設計可以從宏觀方面提升中國民用建筑結(jié)構(gòu)的實際設計水平，引導中國建筑行業(yè)的質(zhì)量向更高層次發(fā)展，使中國民用建筑的具體結(jié)構(gòu)設計更加科學、合理和安全。
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作者:張光潔 單位:甘肅省建筑設計研究院有限公司
