民用建筑结构设计与优化对策分析

赵变青

（太原市建筑设计研究院，山西太原 030002）

0 引言

现代化民用建筑结构设计，除了需要满足安全性、耐久性这些基本要求以外，还要体现出舒适性、节能性、美观性设计，为人们提供更加安全健康的活动空间。以此，需要全体民用建筑设计人员在坚持相关设计原则的基础上，积极探索新型设计理念以及优化设计对策，不断提升自身设计水平，设计出让广业满意的优质方案，推动我国建筑行业的健康发展。

1 民用建筑结构设计原则

1.1 安全牢固性原则

确保民用建筑结构的安全牢固性，是民用建筑结构设计的第一要务，所有设计思路都要围绕这一点展开。比如在考虑运用新型建筑材料、引进创新结构设计时，都要优先保证建筑结构的安全牢固性，还要充分考虑建筑物使用年限与耐久性问题。只有这样，所有的优化与创新设计才有意义，为建筑施工安全、工程质量以及使用性能获得可靠保障。

1.2 经济适用性原则

开发商之所以投资兴建民用建筑，其主要目标之一便是获取经济效益。因此，在建筑结构设计中，需要在保证施工质量和房屋使用安全的基础上，或者说在满足建筑结构个性化设计的同时，最大限度减少建筑材料的使用、资源占用、缩短工期、节省人工成本，避免浪费。这不仅是为了满足企业盈利与发展的需要，更是积极响应构建节能环保型社会、实现资源高效利用的重要途径。

1.3 美观个性化原则

之所以需要针对民用建筑结构设计进地优化与创新，很大一部分原因源自于人们希望居住环境的越来越符合自己的审美需求、越来越能够体现个性与品味。因此，建筑设计师在开展方案设计时，需要充分结合现化人的审美倾向、文化层次与心理需求。只有这样，才能设计出符合市场需求的优质方案。

2 民用建筑结构设计分析

2.1 砌体结构

在当前的民用建筑工程当中，很多竖向受力构件都是采用砖墙或其他类砌体构建而成，而横向受力构件大多为钢筋混凝土结构。这种结构设计可以更好地承受来自于屋面、楼面以及梁的压力。砌体结构主要适用于多层建筑、房间面积和开间进深相对较小的低层建筑。在进行砌体结构设计的过程中，墙体是主要的受力构件。所以墙体必须保证体坛具有足够的厚度，从而满足建筑物抗震性和稳定性需求。另外，在设计方案当中，还要体现施工过程的方便性与快捷性，达到缩短工期、控制成本的目的[1]。

2.2 框架式结构设计

当前的民用建筑框架结构，主要由钢筋混凝土梁和柱共同合成而成，这种结构的优势在于可以最大限度承载侧向水平力和竖向荷载。而且平面布置中，框架结构具有较强的灵活性、抗弯能力和抗震性，但它却容易受到房屋高度上的限制。因此，框架设计适合用于建筑高度不超过60m 的民用房屋工程。在框架式结构的用料方面，主要以钢筋混凝土或者型钢类材料为主。这种材料与其他材料相比，具有更强的抗压弯曲能力，可以有效保证建筑结构使用年限。

2.3 简体结构设计

简体结构是由构架式结构和全构架墙结构发展而来，通过这种结构设计，将建筑物内部和外围形成一个封闭式空间。因此，在很多简体结构设计中，设计师可以结合设计需求对空间进行自由分割。在针对三角形或人字型的民用建筑进行平面设置时，大多采用方形或者圆形的设计形式。在实际设计的过程中，为提高简体结构的空间整体性，通常会在建筑结构顶部设置多层刚性环梁，以此保证设计方案的科学合理性[2]。

2.4 剪力墙结构设计

剪力墙结构同时发挥承受荷载和分割空间的双重作用，所以在针对剪力墙结构进行设计是，要赋予其较强的整体性和抗震性，使其具备较大的刚度。在民用建筑领域内，剪力墙结构拥有非常广泛的适用范围，可同时适用于多层、高层民用建筑。但是，剪力墙结构也存一些设计上的弊端问题，比如容易受到剪力墙间距的影响。在这种情况下，一旦设计方案不合理，会导致平面空间布置受到一定的限制；而且剪力墙结构灵活性相对较差，如果房屋业主想要改变空间布置方式，则存在一定的难度与限制。

3 民用建筑结构设计优化对策

3.1 加强建筑结构的设计深度

当代民用建筑设计师，要本着与时俱进的发展观，及时更新设计理念，学习先进科学的设计方法，本着较强的责任意识、质量意识、安全意识与创新意识探索设计思路，把握设计方向。在实际设计中，要全面掌握工程测量数据和重要参数，针对数据计算结果、设计方案的科学合理性、可行性与安全可靠性进行反复验证。在不断提高自身设计水平、积极丰富设计经验的同时，在设计方案当中注重体现自身设计理念与设计意图，赋予于建筑结构较强的设计深度[3]。

3.2 民用建筑模型的优化设计

现代民用建筑工程往往具有体量大、结构复杂、功能性强等特点。因为，为了确保建筑结构设计的科学合理性与节能性，很多建筑设计师都会借助BIM 技术、依据工程实际情况构建建筑模型。之后，便可以围绕此模型展开优化设计。在此类设计中，除了针对建筑房屋基础结构进行优化设计以外，还可以针对屋盖系统、围护结构和房屋结构当中的细节之处进行精细化设计。在有效控制房屋造价的基础上，使受力结构、选型、布置方面具备科学合理性，力争实现民用建筑经济效益最大化。另外，在设计过程中，还存在以下要点，需要设计师给予关注：①优先采用平面布置方法，这方式可以更加合理地控制刚度与质量中心之间的差距，确保水平荷载与建筑物扭转作用力达到最佳状态；②在竖直方向要避免出现转换层，以免对应力水平造成不良影响；③在设计过程中，要全面关注强度、应力、尺寸、裂缝宽度这些约束条件，确保各项设计参数均符合建筑行业规范要求，为建筑物的整体使用性能提供可靠保障[4]。

3.3 建筑结构体系的优化设计

在民用建筑结构设计中，最关键的一点也是最大的难点问题就是确保建筑物具有较强的抗震性能。因此，建议所有高层建筑结构设计从业人员从提高建筑抗震性这一角度着手，开展以下优化设计：①针对异形截面柱进行优化设计。在民用建筑截面柱设计中，除了常规的矩形柱以外，又涌现出多种异形截面柱设计需求，例如圆形柱、三角形柱等。这些展异形截面柱虽然可以满足个性化设计需求，但在载重能力方面需要设计师给予优化设计[5]。在满足民用建筑安全规范要求的基础上，实现个性化与差异化设计。但是，对于矩形柱而言，将其运用到框架结构柱当中，存在诸多注意事项。比如当高层建筑物的层数达到上限值时，则需要适当加大矩形柱的截面尺寸，使其承重性能获得提升。在有些高层建筑结构设计方案当中，还采用异形柱与矩形柱相结合的方式消除建筑楼层数方面的限制，从而达到安全设计与优化设计的目的；②在受力方面，钢结构与其他建筑结构形式相比较而言，表现更好的抗压强度，可以抵御永久变形和结构断裂等现象的发生。因此，在民用建筑结构进行优化设计中，钢结构更加适合用于大开间布局，建筑设计师也拥有更大的设计余地，从而设计方案的科学合理性获得保障[6]；③在针对民用建筑地基基础结构进行优化设计时，需要设计师根据施工场地土壤性质、地下水文等实际选用适合的设计方法。如果遇到软土地基，需要在多种地基加固方法当中进行合理选择，确保地基结构的压实度、整体抗压强度符合工程建设要求；同样要优先考虑钢结构进行地基结构设计，确保地基具备较强的安全稳定性。必要时，要同时设计出多款方案，召集工程技术人员、施工团队和监理工程师进行方案比选，确保将最佳方案应用于建筑施工当中。

3.4 建筑结构安全的优化设计

在建筑结构安全设计方面，需要针对各类质量通病给予高度关注，例如混凝土结构裂缝、墙体漏洞、地基不均匀沉降等等。对此，需要建筑设计师本着较强的责任意识开展设计工作，在各项技术参数方面严格落实国家及建筑行业相关标准，引进各种新型建筑施工材料与新型施工艺，明确每一道工序的质量控制标准，将设计方案打造成施工质量的重要保障。只有这样，才能确保民用建筑结构的使用寿命和使用安全，实现真正意义上的优化设计[7]。

4 结语

伴随我国民用建筑工程体量和施工难度的不断加大，民用建筑结构设计面临更高的设计要求与质量要求。以此，全体民用建筑设计师要尽快更新完善自身设理念，主动学习先进的设计方法，借鉴其他工程的成功设计经验，拓展自身的设计思维。只有这样，才能设计出兼具安全性、耐久性、美观性、经济性等多项优势特点的优秀方案，为工程建设质量、经济效益和使用安全提供全面保障。