民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化探討

1、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化探討摘 要 建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，由于實際工程結(jié)構(gòu)中存在多種不確定性，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計就是研究建筑工程設(shè)計中的各種不確定性問題，取得安全可靠與經(jīng)濟合理之間的平衡的關(guān)鍵。本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基于經(jīng)濟性原則的角度分析民用建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)措施。關(guān)鍵詞 民用建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 優(yōu)化措施一、常見民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與選型建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型，并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架。建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證房屋安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的形式是為了滿足建筑功能要求，為創(chuàng)造建筑的美而服務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計是兩個既相互獨

2、立又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。建筑結(jié)構(gòu)是解決堅固問題，處于服務(wù)地位，由注冊結(jié)構(gòu)師完成；建筑設(shè)計是解決功能、適用和美觀的問題，處于先行與主導(dǎo)地位，由注冊建筑師完成。建筑設(shè)計必須和建筑結(jié)構(gòu)有機結(jié)合起來，只有真正符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實的表現(xiàn)力和實際的可行性，富有建筑的個性。（一）砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)的墻體具有承重和圍護的雙重作用，所用材料便于就地取材，施工較簡單，施工進度快，技術(shù)要求低，施工設(shè)備簡單。由于砌體抗拉抗剪強度低，因此砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能差，一般不超過七層，砌體結(jié)構(gòu)一般不適用于高層建筑及需要大空間的建筑。由于墻體承重，在其上開設(shè)門窗受到限制，建筑立面效果顯得厚實。（二）框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)

3、和圍護、分隔構(gòu)件完全分開，墻只起圍護和分隔作用；平面布置要靈活，能夠滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。采用的材料是型鋼和鋼筋混凝土，要有很好的抗壓和抗彎能力，由于梁、柱剛接，抗側(cè)移和抗振動能力強，因此，其抗震性、整體性和延通性較好，適用于多層和高度不超過60m的高層建筑?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的平面布置時，建筑平面形狀和立面體型宜簡單、規(guī)則，使各部分剛度均勻?qū)ΨQ。（三）剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻是建筑物的承重墻，同時也是圍護墻和分隔墻，因此，剪力墻的布置必須滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。有較強的承載能力，同時也具有很好的整體性和空間作用，因此，剪力墻作為抗側(cè)力構(gòu)件用于高層建筑。受剪力墻間距的限制，建筑物的平面開間布置

4、不靈活，所以多用于旅館、公寓住宅等建筑較為適宜。剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土平板，可不設(shè)梁，這樣可節(jié)約層高。（四）簡體結(jié)構(gòu)：筒體結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)有很大的抗側(cè)力剛度和抗扭能力，同時剪力墻集中布置使建筑平面設(shè)計具有很大的靈活性，因此主要用于各種高層和超高層公共建筑。如美國的漢考克大樓、西爾斯大樓、芝加哥標準石油公司大樓和紐約世界貿(mào)易中心大樓等結(jié)構(gòu)都是筒體結(jié)構(gòu)體系。簡單結(jié)構(gòu)平面布置時，形式選用方形、圓形為好，也可用對稱的三角形或人字形平面。當采用矩形平面時，長寬比不宜大于2。外框筒密柱間距一般為1.223m。平面四角處的柱子截面做成l形或八字形，截面尺寸加大23倍。內(nèi)筒邊長尺寸一般是外筒邊長

5、的1/3為好。在框筒頂部設(shè)置12層高的剛性環(huán)梁，以提高整體框筒的空間整體性。二、民用結(jié)構(gòu)設(shè)計中的成本優(yōu)化分析（一）結(jié)構(gòu)成本離散性大的成因區(qū)域不一樣導(dǎo)致的地震烈度和風荷載的不同、結(jié)構(gòu)體型的不同、基礎(chǔ)的形式不同是結(jié)構(gòu)成本離散性大的主要原因。而結(jié)構(gòu)成本也是房地產(chǎn)開發(fā)商最容易忽視，也最應(yīng)該關(guān)注的成本。當前深圳、上海等一線城市控制含鋼量很嚴格，結(jié)構(gòu)成本的降低必然會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全儲備的下降，在地震的時候反而成了不利的條件，所以結(jié)構(gòu)成本的控制要綜合最低要求即綜合美觀和實用性的平衡。所以對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化必須對整個設(shè)計和策劃的全過程進行管理，包括：前期策劃階段、方案階段、擴初階段、施工圖階段、施工配合階段。（二

6、）結(jié)構(gòu)超限對項目的影響常見結(jié)構(gòu)超限會建筑設(shè)計方案、設(shè)計周期以及對成本造成的增大等等；對建筑方案的不利影響主要表現(xiàn)在：剪力墻布置會加厚等；結(jié)構(gòu)超限對設(shè)計周期的影響主要表現(xiàn)為：設(shè)計前要做地震安全性評估報告，擴初設(shè)計時間比常規(guī)設(shè)計多出更久的時間；結(jié)構(gòu)超限對項目成本的影響：由于超限采取比規(guī)范更嚴格的措施，如加強連板、加強配筋等，會直接增加費用。也包括地震安全性評估報告的費用，而如果因為轉(zhuǎn)換超限，一個轉(zhuǎn)換層的鋼筋含量相當于三個標準層得鋼筋含量。（三）較常見的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施1.鋼筋規(guī)格的選取，例如：箍筋選用三級鋼（強度較二級鋼提高1.2倍，較一級鋼提高1.7倍），能一定程度上節(jié)省鋼材的用量，如采購不到小直徑的三級鋼，樓板鋼筋建議用冷軋帶肋鋼筋，強度等級同三級鋼，也能節(jié)省鋼材用量。2.樓層歸并系數(shù)，常用樓層歸并系數(shù)為三層（住宅），歸并系數(shù)太大會引起鋼筋的浪費，因為隨著樓層的變化，每層配筋會出現(xiàn)變化。3.結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取，例如：場地粗糙程度，規(guī)范上b類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；c類指有密集建筑群的城市市區(qū)。如果場地類別選擇b類會比選擇c類鋼筋含量增加25%，對結(jié)果影響很直接，所以在選取參數(shù)的時候可以與設(shè)計院和審圖公司提前溝通。參考文獻：1胡文芳,施磊.高層剪力墻住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計j.中國