分析民用建筑結構設計過程中存在問題

王海鵬

摘要：

民用建筑工程質量直接關系到人們的生命安全。建筑質量的好壞主要由設計和施工兩個方面來衡量。而建筑設計工作非常繁重并且責任重大，直接關系著建筑物的安全性、經濟性、適用性和合理性。本文就民用建筑結構設計中的存在的一些問題進行了詳細的分析。

關鍵詞：民用建筑結構設計問題與措施

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

一、民用建筑結構設計的基本概念

所謂建筑結構設計，就是建筑設計師和建筑專業工程師把自己對建筑物的想法和設計通過圖紙的形式勾勒出來，那些建筑結構元素主要包括，建筑整體框架、建筑外形設計，以及一切基本的建筑元素，如墻、柱等?；谶@些建筑元素組成的建筑體，表現出了建筑設計師的想法和設計理念。而作為民用型建筑，主要以住戶的滿意程度和舒適度為依據，與商業樓房相比更面向居民居住，在建筑結構和設計理念上更面向大眾適用。

建筑結構中的基本內容又包括兩個方面，一是結構設計的程序。在一個建筑的設計中，除了結構設計以外，還有給排水設計以及暖氣通風設計、電氣設計等等。無論是哪個部分的設計都要求具備美觀性、功能性以及經濟性和環保性的特征。建筑物要想有效的發揮其功能，就必須在建筑結構設計上格外注意，因為這也是保證建筑物質量的一個基礎；二是結構設計的要求。對于建筑物結構設計的計算要求對構件在正常狀態和極限承載能力的狀態下進行計算。例如疲勞強度的驗算等。如果有多種的作用力同時發生在構件上，那么必須對構件在各種作用力下的效應進行仔細的分析，將最不利的組合考慮進去。對于抗震的設計也是非常重要的，我國對于抗震設防的烈度一般在六到九度，還可以根據建筑物所在地區的不同以及建筑物的結構類型和高度等實際情況采取不同的抗震等級標準。而抗震等級不同，那么在計算和構件等方面的要求也就有所不同。

三、民用建筑結構設計中存在的問題

1、部分結構設計不夠科學合理

一部分的結構設計存在較大的安全隱患，沒有按照我國的建筑抗震設計的相關規定執行。有些建筑的底層需要設計成一個較大的空間，因而缺少抗震墻，并且上部與底部的抗震墻也沒有對齊，使得其結構體系不合規范，不符合力學原理。更有甚者，在設計中將抗震和場地的分類搞錯，致使整體的結構設計都出現錯誤。對于一些類似懸挑構件的混凝土構件，最小配筋率都不符合規定，甚至相差一半或者一半都不到。在計算荷載取值時不按照規定來確定的現象比較嚴重，而且一些結構設計的計算書明顯與其不符，計算結果遠大于其結構強度，使得建筑物存在較大的質量威脅。

2、設計深度不符合規定

特別是在施工圖紙上的偷工減料現象比較突出，設計不夠精細，施工圖過于簡單，原本應有的系統圖和大樣圖等都有所漏缺，并且一些比較重要的信息也只是用了“見圖集”等予以標注，或者由直接將責任推給廠家，沒有表達得很明確，對于一些細部的地方表述不清，不能將工程的全貌反映出來。在設計中，相關的安全等級、設計參數、設計依據和放火消防處理等都是需要予以標注或者交代的，而這些重要信息經常被忽略了。產生這些問題的原因有可能是由于設計人員對民用建筑的設計重視不夠，擅自套用了一些其它設計結果等，也可能是因為設計人員對相關的設計規范和方法要求等都不是很了解，或者設計者沒有將力學的概念掌握透徹，不能對其進行正確的計算，或者沒有相關的計算經驗。

3、結構計算的問題

對建筑物結構計算的問題主要存在以下3個方面：一是荷載取值不當，比如對于民用多層框架的建筑在采取獨立基礎的情況下，一般其地基的主要受力部分沒有軟弱黏性土層的時候，如果建筑物的高度沒有超過八層，并且其高度在25m以下，是作為一般性的民用房屋，或者是荷載相當的廠房時，就沒有必要去驗算地基的抗震承載力了。不過在設計其基礎時還是要考慮到風荷載的作用。所以風荷載的輸入是必須的，無論其是否位于地震區或者是否是高層建筑；二是對底框砌體結構進行驗算的問題只有當剛度較為均勻的多層結構才可以適用底部剪力法，如果其結構中具有薄弱層，那么就必須對其塑性變形集中造成的影響進行考慮；三是確定結構周期折減系數?？蚣芙Y構等因為有填充墻，所以其實際剛度比計算剛度更大，而實際的周期又小于計算的周期，所以計算出的地震剪力一般是要偏小的，結構就存在一定的安全隱患，所以對計算周期進行折減就顯得非常必要。

4、構造設計的問題

構造設計的問題中重要存在地基基礎設計中的問題以及框架結構設計中的問題。前者是設計中經常出現的問題。高層建筑基礎在有效的埋置深度上經常出現不足的情況。如果對于柱基的類型選擇不當的話對于其施工上的操作可行性以及完工質量都可能造成嚴重影響，還可能對周圍的施工環境帶來損壞。而當樁間距不夠，不符合相關的規定的時候，尤其是錨樁和試樁的間距經常被設計者忽略，這都會對試樁結果的正確性造成較大影響。此外，當樁身的鋼筋籠不夠長時，其在擠土灌注樁的時候就可能無法穿越軟弱土層的深度，不符合相關的樁基規范，這也是建筑設計中常常出現的問題。對于框架結構設計，一般設計者很容易忽視縱向框架而只重視橫向框架。根據我國現行的抗震設計要求，應該按照兩個主軸的方向來進行分別的計算。當不進行抗震設計時，一些設計人員將縱向框架按照普通的連續梁來進行設計，這也是不符合相關的構造要求的。

5、材料、機構體系的問題

對于工程技術人員來說，選擇合適的建筑材料以及合理的結構體系是非常重要的問題。特別是現在的民用建筑很多都是高層的甚至超高層的，我國根據建筑鋼材的分類建議高層建筑盡量采用鋼骨混凝土結構或者鋼管混凝土結構等，使得其柱斷面的尺寸得以有效減小，使得結構的抗震功能得以提高。如果高度超過一定程度后，為了抵御風振，基本都是將鋼骨混凝土或者首選的建筑材料。

四、結構設計中的改進措施

1、結構體系及構件布置中對安全隱患的改進措施

框架結構中提高安全性能的措施最常采用的就是對框架梁水平加腋，加腋厚度可取梁截面高度，框架梁加腋后，可以明顯改善框架梁、柱節點承受反復荷載的能力。在高發的地震區，應嚴格杜絕采用框架和砌體墻混合承重的形式，而應采用框架承重，另外要設計非承重填充墻。為了減小混凝土收縮效應進行設置后澆帶無疑是重要措施之一，對于增大建筑物伸縮縫間距的措施，除了進行設置后澆帶外，還可以采用收縮小的水泥、通過膨脹劑補償混凝土收縮、局部進行配筋增加預應力等等措施 ，建筑結構設計人員應根據建筑施工的具體情況，有針對性的選擇具體措施。

2、抗震設計中對常見安全隱患的改進措施

對框架結構進行抗震設計時，除需布置一定量的剪力墻時，結構整體計算時，除了按純框架計算外，還要充分考慮到按剪力墻與框架的協同效應，并對其抗震等級設計和計算，進行抗震等級計算時，既要確保剪力墻的承載能力，又要規范和滿足結構整體位移的要求，還要保證純框架結構計算下的承載能力以及彈塑性層間位移是否符合規范和要求。另外，在對結構設計時，凡平面不規則的多層建筑，亦應考慮偶然偏心的影響。特別是在地震區，在對結構進行整體計算時，還應考慮和輸入相應的風荷載。多、高層建筑結構設計中，盡管風荷載不直接參與地震作用效應計算組合之內，但基于安全性能，不輸入風荷載以及忽略風荷載的作用，必然會使得其建筑地基和基礎的設計不安全 ，因此 ，應將風荷載輸入，以免影響其結構安全。

結語：

民用建筑結構設計作為一個十分復雜的設計系統，其存在的問題是多方面，而且，要解決這一系列的問題也是需要豐富的經驗和先進的技術支持。而作為一個建筑設計者，在把自己的想法和設計付諸圖紙之上的同時，也要秉承著職業責任和道德素質。一定要面面俱到，在完成自己心中的完美設計結構之后，要對其他專業人員對各方面的結構設計，以求做到設計的完整性和合理性，使我國的民用建筑在結構設計上更加科學、更加安全。

參考文獻

[1]劉錦開.鋼筋混凝土剪力墻結構設計探討[J].科技信息（科學?教研）

[2]孔雅莎.建筑結構設計雜談[J].建筑結構

[3]陳天虹.超高層建筑中結構概念設計的幾個問題[J].建筑技術