新时代民用建筑的结构设计再思考

来源 :建筑与文化 | 被引量 : 0次 | 上传用户:feixiete2009
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  【摘 要】在民用建筑的结构设计中,对其的质量要求是特别高的,因为民用建筑的质量直接关系着人民的生命财产安全,而民用建筑的质量优劣除了施工的影响因素外,结构设计也是一个至关重要的因素。本文阐述了民用建筑结构中的相关问题,分析在社会主义建设的新时期,民用建筑结构在设计方面的新要求,最终从运用钢结构、个性化设计和局部设计等几个方面对民用建筑的结构设计进行了讨论。
  【关键词】民用建筑;结构设计;问题;设计要点
  智能建筑的兴起,對民用建筑规划设计也提出了更高的要求。社会群众的生活和民用建筑的设计有很大关系,同时,结构设计会对建筑的质量产生很大的影响。我国的民用建筑具有明显的内涵和特征,转变了以往单一的住房设计,对建筑的舒适性、宜居性、耐用性、环保经济性和安全性有了更高的要求,因此,应该在综合了信息学科、控制学科、材料学科、建筑学、美学、电工学科之后,对民用建筑的内部结构进行综合性的规划。结构设计是直接决定着建筑物的安全和舒适度以及其功能是否能充分发挥的关键因素。在实际的案例中,经常可以看到因为设计出错带来的各种建筑问题。本文阐述了民用建筑结构中的相关问题,分析在社会主义建设的新时期,民用建筑结构在设计方面的新要求,最终从运用钢结构、个性化设计和局部设计等几个方面对民用建筑的结构设计进行了讨论,并且对设计中存在的问题进行了深入的分析。就建筑结构设计的概念及基本内容进行了简要的阐述。
  一、新时代对民用建筑结构设计的新要求及基本内容
  民用建筑指的是将居住作为主要目标的建筑,在结构设计的过程中具有复杂的环节和重大的责任,会对人民的日常生活产生很大的影响,随着我国城市化水平的不断增加,对结构设计的需求也不断增加,民用建筑和其它的建筑不同,将居住作为主要的目的,因此,对厨卫面积、采光和通风等有很高的需求。随着社会对环境保护和绿色建筑的日益重视,在设计民用建筑结构的过程中,应该增加环境保护的理念,将环境适用和经济安全作为设计的指导性理念,对整体的概念设计进行把握。
  结构设计就是使用结构的语言形式来表达出设计者(设计专业技术人员)的设计理念。而所谓的结构语言就是指一种提炼出的结构元素。这个结构元素包含了很多方面,有墙、柱、梁、板以及楼梯等等。通过这些结构元素的运用来组成建筑物的一个结构体系以及承重体系等。简要的说,结构设计也分为基础设计、上部结构设计以及下部结构设计。
  建筑结构中的基本内容又包括两个方面,一是结构设计的程序。在一个建筑的设计中,除了结构设计以外,还有给排水设计以及暖气通风设计、电气设计等等。无论是哪个部分的设计都要求具备美观性、功能性以及经济性和环保性的特征。建筑物要想有效的发挥其功能,就必须在建筑结构设计上格外注意,因为这也是保证建筑物质量的一个基础;二是结构设计的要求。对于建筑物结构设计的计算要求对构件在正常状态和极限承载能力的状态下进行计算。例如疲劳强度的验算等。如果有多种的作用力同时发生在构件上,那么必须对构件在各种作用力下的效应进行仔细的分析,将最不利的组合考虑进去。对于抗震的设计也是非常重要的,我国对于抗震设防的烈度一般在六到九度,还可以根据建筑物所在地区的不同以及建筑物的结构类型和高度等实际情况采取不同的抗震等级标准。而抗震等级不同,那么在计算和构件等方面的要求也就有所不同。
  二、民用建筑结构设计中存在的问题
  在我国民用建筑结构设计中存在着设计不合理的现象,一些设计将底层设计为很大的空间,没有抗震墙,最终使结构体系不完善,有很大的安全隐患,没有明确的传力,在一些抗震分类当中,选择了不合适的抗震场地,最终导致了整个设计结构的错误,在一些混凝土配件之中,存在着配筋率不合格的现象,计算书和结构设计不一致,使结构强度降低,存在着安全隐患。在设计的过程中,一些设计人员偷工减料,设计的十分粗糙和简单,在施工图之中应该使用的大样图、系统图存在着漏洞,不能对工程的整体面貌进行反映,在设计之中没有对消防、耐火等级、安全等级、工程类别和设计依据等进行明确的交代和标明。
  1.部分结构设计不够科学合理。一部分的结构设计存在较大的安全隐患,没有按照我国的建筑抗震设计的相关规定执行。有些建筑的底层需要设计成一个较大的空间,因而缺少抗震墙,并且上部与底部的抗震墙也没有对齐,使得其结构体系不合规范,不符合力学原理。更有甚者,在设计中将抗震和场地的分类搞错,致使整体的结构设计都出现错误。对于一些类似悬挑构件的混凝土构件,最小配筋率都不符合规定,甚至相差一半或者一半都不到。在计算荷载取值时不按照规定来确定的现象比较严重,而且一些结构设计的计算书明显与其不符,计算结果远大于其结构强度,使得建筑物存在较大的质量威胁。
  2.设计深度不符合规定。特别是在施工图纸上的偷工减料现象比较突出,设计不够精细,施工图过于简单,或者由直接将责任推给厂家,没有表达得很明确,对于一些细部的地方表述不清,不能将工程的全貌反映出来。在设计中,相关的安全等级、设计参数、设计依据和放火消防处理等都是需要予以标注或者交代的,而这些重要信息经常被忽略了。产生这些问题的原因有可能是由于设计人员对民用建筑的设计重视不够,擅自套用了一些其它设计结果等,也可能是因为设计人员对相关的设计规范和方法要求等都不是很了解,或者设计者没有将力学的概念掌握透彻,不能对其进行正确的计算,或者没有相关的计算经验。
  3.结构计算的问题。对建筑物结构计算的问题主要存在以下三个方面:一是荷载取值不当,比如对于民用多层框架的建筑在采取独立基础的情况下,一般其地基的主要受力部分没有软弱黏性土层的时候,在设计其基础时还是要考虑到风荷载的作用。所以风荷载的输入是必须的,无论其是否位于地震区或者是否是高层建筑;二是对底框砌体结构进行验算的问题只有当刚度较为均匀的多层结构才可以适用底部剪力法,如果其结构中具有薄弱层,那么就必须对其塑性变形集中造成的影响进行考虑;三是确定结构周期折减系数。框架结构等因为有填充墙,所以其实际刚度比计算刚度更大,而实际的周期又小于计算的周期,所以计算出的地震剪力一般是要偏小的,结构就存在一定的安全隐患,所以对计算周期进行折减就显得非常必要。   4.构造设计的问题。构造设计的问题中重要存在地基基础设计中的问题以及框架结构设计中的问题。前者是设计中经常出现的问题。高层建筑基础在有效的埋置深度上经常出现不足的情况。如果对于柱基的类型选择不当的话对于其施工上的操作可行性以及完工质量都可能造成严重影响,还可能对周围的施工环境带来损坏。而当桩间距不够,不符合相关的规定的时候,尤其是锚桩和试桩的间距经常被设计者忽略,这都会对试桩结果的正确性造成较大影响。此外,当桩身的钢筋笼不够长时,其在挤土灌注桩的时候就可能无法穿越软弱土层的深度,不符合相关的桩基规范,这也是建筑设计中常常出现的问题。对于框架结构设计,一般设计者很容易忽视纵向框架而只重视横向框架。根据我国现行的抗震设计要求,应该按照两个主轴的方向来进行分别的计算。
  5.材料、机构体系的问题。对于工程专业技术人员来说,选择合适的建筑材料以及合理的结构体系是非常重要的问题。特别是现在的民用建筑很多都是高层的甚至超高层的,根据建筑钢材的分类建议高层建筑尽量采用钢骨混凝土结构或者钢管混凝土结构等,使得其柱断面的尺寸得以有效减小,使得其结构的抗震功能得以提高。如果高度超过一定程度后,为了抵御风振,基本都是将钢骨混凝土或者首选的建筑材料。此外,一些民用的高层建筑存在薄弱层可是又没有补救的抗震措施。按照我国对于高层建筑中抗震设计的相关要求,一般高层结构是不能采用两种或者兩种以上的复杂结构。而楼板开洞过大也会造成结构的不规则,影响结构的抗震效果。
  三、民用建筑结构设计中的设计要点
  随着建筑智能化和经济区域化水平的不断提升,民用建筑的结构设计对城市的发展起着重要的作用,在设计的过程中,应该使用新材料和新技术。首先,重视对局部的结构设计,因为相对于整体的结构设计来说,每一个局部的空间设计都会对整体的规划产生影响,如果没有科学的区域设计和空间划分,在很大程度上对用户的生活产生影响,在借助的厅堂设计、厨卫设计和材料选用等方面,会对建筑结构设计产生重要的影响。第二,应该重视突出民用建筑的个性化设计,我国的国土面积辽阔,在不同的城市之中想要突显民用建筑的个性十分困难,在西部和东部、南方和北方、沿海和内陆城市之中,都存在着很大的差异,应该针对地域的自然环境特征和人民群众的基本需求,对区域的差异进行反映,在施工的过程中重视个性化选择。第三,在民用建筑之中,加强钢结构的使用,钢结构和传统的混凝土和砖结构相比,具有经济效益高、施工时间短、抗地震强度高、质量轻和强度大的特征。因此,在结构设计的过程中应该加大对钢结构的使用。在设计民用建筑的过程中,使用钢结构能够进行大开间的布置,减少了工程的施工成本,剪力墙结构指的是使用结构墙作为承重构件的结构,墙体在民用建筑中如果处于合适的位置,能够形成对水平作用有效抵抗的作用,同时,能够对空间进行分割。由于结构墙和房间的高度相一致,从基础到屋顶,可以达到几十米到一百米的距离,结构墙的宽度应该针对建筑的平面布置确定,钢结构的厚度较小,因此,在结构墙中具有很强的抗移刚度。由于在我国的民用建筑中还广泛的使用了相关的技术,能够对民用建筑进行灵活的平面布置,提高结构设计的现代化水平,在研究民用建筑结构设计的过程中,应该针对我国社会的实际情况,进行合理的、务实的安排,随着我国信息化、环保化、安全化、智能化水平的不断提高,结构设计的深度、广度和进度都有所提高,应该针对人民群众的工作和基础生活,建立相关的民用建筑。
  四、结论
  结构设计会对建筑的质量产生很大的影响。我国的民用建筑具有明显的内涵和特征,转变了以往单一的住房设计,对建筑的舒适性、宜居性、耐用性、环保经济性和安全性有了更高的要求,因此,应该在综合了信息学科、控制学科、材料学科、建筑学、美学、电工学科之后,对民用建筑的内部结构进行综合性的规划。民用建筑结构的设计是一套科学的、复杂的体系,存在着涉及到各个方面的问题,应该使用丰富的经验和理论解决在施工过程中出现的问题,施工人员在工作中秉持创新精神,将责任落实到每个人员身上,在进行结构设计的过程中,应该计算每一个基本构件,对要点进行掌握,针对相关的规定,聘请专业技术人员对建筑结构进行设计,促进结构设计向规范、安全、科学、合理的方向发展。
  同时,民用建筑的结构设计也是一个复杂的系统,其中存在的问题涉及到方方面面,要解决好这些问题就需要丰富和经验和先进的理论知识,并且秉着认真负责的态度和创新精神投入工作中。而专业技术设计人员在进行民用建筑的结构设计时则要从每个基本的构件开始计算,掌握其中的各个要点,并且按照相关规定,配合其它专业人员进行整体的结构设计,从而提高我国民用建筑的结构设计水平,将建筑质量提升到一个新的阶段,使得我国的民用建筑在结构设计上更加科学合理、安全规范。
  参考文献:
  [1]2006.建筑结构设计杂谈[J].建筑结构。
  [2]2006(6)超高层建筑中结构概念设计的几个问题[J].建筑技术.
  [3]2011.略谈民用建筑多层框架结构设计应注意的问题[J].大陆桥视野。
  作者简介:
  陆启荣,1978年12月出生,男,籍贯:岱山,现户口:杭州,现工作单位:浙江城建煤气热电设计院有限公司,现任职称:工程师,毕业学校:研究生,华东交通大学,结构工程,研究方向:结构。
  张海星,1988年2月出生,男,籍贯:东阳,现户口:杭州,现工作单位:浙江城建煤气热电设计院有限公司,现任职称:助理工程师,毕业学校:本科,浙江农林大学天目学院,土木工程,研究方向:结构。
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