民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究

沈?qū)挾Y 左寬

摘要：運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論方法，特別是加強(qiáng)對剪力墻優(yōu)化布置方向的研究，不僅可以提高建筑產(chǎn)品的質(zhì)量與品味，降低工程建筑的造價(jià)成本，還可以大大改善居住環(huán)境和生活環(huán)境，滿足小康社會人們對新生活的需求，實(shí)現(xiàn)利潤最大化的目標(biāo)，具有適用、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：民用建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);剪力墻;布置方向

引言

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初期，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)概念知識，與建筑師密切配合，初步確定剪力墻布置，避免不規(guī)則或嚴(yán)重不規(guī)則平、立面布置，調(diào)整建筑方案中不合理的體形或布局，從而選擇一個優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布置，做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量，達(dá)到業(yè)主限額設(shè)計(jì)的要求。

1 民用建筑一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與要求

民用建筑有四種常見的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與要求，具體見以下內(nèi)容：

1.1框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)的墻只起圍護(hù)和分隔作用，其承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)、分隔構(gòu)件是完全分開的。在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，要靈活布置平面，采用具有很好的抗壓和抗彎能力的型鋼和鋼筋混凝土，使其能夠滿足生產(chǎn)工藝和使用功能的要求。由于框架結(jié)構(gòu)的梁、柱屬于剛接，具有比較好的抗震性、整體性和延通性，同時(shí)也具有比較強(qiáng)的抗側(cè)移和抗振動能力，因此適用于多層和高度不超過60m的高層建筑。

1.2砌體結(jié)構(gòu)

砌體結(jié)構(gòu)的墻體所用材料便于就地取材，不僅具有承重和圍護(hù)的雙重作用，而且施工起來比較簡單，所要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工設(shè)備也比較低，施工進(jìn)度快。由于墻體承重，在砌體結(jié)構(gòu)上開設(shè)門窗受到限制，建筑立面效果顯得厚實(shí)。再加上砌體抗拉抗剪強(qiáng)度低，使得結(jié)構(gòu)的抗震性能差，因此這種結(jié)構(gòu)一般不超過七層，不適用于高層建筑及需要大空間的建筑。

1.3 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻在建筑物中不僅起著承重的作用，還起著圍護(hù)和分隔的作用，因此，剪力墻的布置必須具有很好的整體性和空間作用，還需要有較強(qiáng)的承載能力，這樣才能滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般可不設(shè)梁，采用鋼筋混凝土平板，這樣可節(jié)約層高，這種結(jié)構(gòu)模式多用于旅館、公寓住宅等建筑。

2 民用建筑剪力墻的設(shè)計(jì)

2.1剪力墻截面和厚度的具體要求

民用建筑鋼筋混凝土剪力墻截面和厚度應(yīng)符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，當(dāng)民用建筑的疊合樓板的現(xiàn)澆層厚度大于60arm時(shí)，可根據(jù)上表的剪力墻的最小厚度，按現(xiàn)澆樓板考慮，保證剪力墻出平面的剛度和穩(wěn)定性能。

2.2 剪力墻設(shè)計(jì)的布置方向

對于一級抗震等級的結(jié)構(gòu)中，不應(yīng)只有與樓板連接而無連系梁連接的剪力墻，也應(yīng)該避免采用截面高度較大的單片墻。剪力墻的門窗洞口在布置時(shí)不宜采用錯洞墻，應(yīng)力求布置均勻，上下對齊，形成明確的墻肢和連梁，避免各墻肢間剛度相差懸殊。在布置剪力墻時(shí)，需要結(jié)合建筑平面，要采用 L，T，Z，十字形等截面形式，盡量不用一字形剪力墻，保證剪力墻的翼緣長度大于其厚度的3倍，墻厚為剪力墻無肢長度的1/20，這樣可以保證墻體具有良好的抗震性能。在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，在重力荷載代表值作用下，一、二級抗震等級的剪力墻底部加強(qiáng)部位。

2.3 剪力墻的間距

剪力墻之間的樓蓋有較大開洞時(shí)，應(yīng)減小剪力墻的間距。

3民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意事項(xiàng)

3.1民用建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

建筑作為一種特殊的建筑結(jié)構(gòu)，其在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的性能上具有嚴(yán)苛的要求。一般民用建筑基礎(chǔ)類型的選擇較復(fù)雜，甚至比上部結(jié)構(gòu)的選型還難，這是因?yàn)楦邔咏ㄖ鼗挠绊懸蛩睾芏啵A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，對一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場查看和參考臨近建筑資料。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，載荷特性、上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案。此外，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，還需要考慮到地理結(jié)構(gòu)、自然災(zāi)害可能對高層建筑造成的影響，必須保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全性能。

（2）剪力墻的數(shù)量及設(shè)置

在民用建筑結(jié)構(gòu)中，不僅在兩端布置剪力墻筒外，還要在結(jié)構(gòu)縱向中沿軸線再設(shè)計(jì)兩片剪力墻結(jié)構(gòu)，從而提高縱向的剛度、并調(diào)整剛度中心位置。一般來說，剪力墻的數(shù)量根據(jù)底層結(jié)構(gòu)的截面面積及樓面面積比為 5%的比例決定剪力墻的界面厚度及柱截面，還要通過進(jìn)一步設(shè)計(jì)對截面進(jìn)行調(diào)整，以保證其在合理范圍之內(nèi)。其次，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻。在新規(guī)范中，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了很多限制。因此，在民用建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)盡可能少用或不用短肢剪力墻，以避免給后期工作帶來麻煩。

（3）位移控制及限值

在位移控制中，除應(yīng)從平面體型和立面變化等方面提高結(jié)構(gòu)的總體剛度外，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性及剛度，加強(qiáng)構(gòu)件的連接.使結(jié)構(gòu)各部分以最有效的方式共同作用。同時(shí)，應(yīng)注意加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱部位和應(yīng)力復(fù)雜部位的強(qiáng)度，還要對建筑物的高寬比加以限制。在民用建筑中，定點(diǎn)位移的限值不僅取決于數(shù)值大小，還與振動頻率密切相關(guān)。對于由于結(jié)構(gòu)的變形過大而產(chǎn)生的層間相對位移現(xiàn)象，同一個結(jié)構(gòu)采取不同的程序進(jìn)行計(jì)算，那么層間位移數(shù)值也會產(chǎn)生較大差異，限值在現(xiàn)有的規(guī)范中也都有嚴(yán)格的規(guī)定。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問題

為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，建筑平面形狀宜規(guī)正，避免過大的外伸或內(nèi)收，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單平面形式。各結(jié)構(gòu)單元的平面形狀應(yīng)簡單和規(guī)則，避免結(jié)構(gòu)垂直方向剛度突變等。同時(shí)，平面的長寬比不宜過大，以避免兩端相距太遠(yuǎn)，尤其是布置樓電梯間時(shí)不宜設(shè)在平面凹角部位或端部角區(qū)，它對結(jié)構(gòu)剛度的對稱性有顯著的影響。

5 結(jié)語

綜上所述，.對于設(shè)計(jì)中常見的效率與質(zhì)量問題要引起特別的重視，必須綜 合考慮各種影響因素與條件在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中的影響與作用。在民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要重視剪力墻的平面布置，加強(qiáng)對墻厚選取的控制，正確認(rèn)識剪力墻優(yōu)化中存在的問題，嚴(yán)格根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，這樣才能保證建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性，具有非常深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭 楠 .混 凝土 板一柱 結(jié) 構(gòu)設(shè) 計(jì)相 關(guān) 問題【D】.哈爾 濱工業(yè) 大學(xué) .2009：2～6.