民用建筑结构设计优化研究
摘要：民用建筑常见的结构设计包括砌体结构设计、框架结构设计及剪力墙结
构设计。其中砌体结构是传统民用建筑常见的结构之一，其墙体的所用的材料都
便于就地取材，所用的设备及技术的要求较低，因此在民用建筑施工中应用广泛。本文综合分析民用建筑结构设计阶段的注意事项，并提出具体的优化方案。
关键词：民用；建筑结构设计；优化；策略
引言
近两年，我国建筑行业勃兴发展，民用建筑结构的要求也逐步提升，建筑结构设计优化
将进一步确保建筑的安全性和使用寿命，因此应在建筑结构设计阶段加以重视。
1民用建筑结构设计的注意事项
1.1民用建筑常见结构设计与选型
砌体结构设计能够满足建筑承重需求，但其结构的抗拉抗剪强度较低，抗震性能较弱。
因此，该种结构设计一般适用于低层民用建筑设计中。框架结构设计中墙体只起到围护和分
隔作用，其承重结构、围护和分隔构件是完全分开的。框架结构设计要求采用抗压性强和抗
弯能力强的钢筋混凝土，以满足结构设计中生产工艺及使用功能的要求。剪力墙结构在建筑
结构设计中起着承重、围护和分隔作用，因此该种结构设计要求设计人员在平面布置时，要
注意空间的整体性、承载能力。剪力墙常作为抗侧立构件在结构设计中得以应用，但剪力墙
在间距上受到一定的限制，导致平面布置并不灵活，一般不可用于设梁，多用于旅馆和公寓
住宅等建筑。
1.2建筑结构体系的选择和设计
建筑结构设计前提的重要内容，即对建筑结构体系的选择。建筑按照所使用的材料可分
为砌体、混凝土、钢结构等结构体系。结构体系的选择需要在对建筑材料质量、施工技术和
资金情况等多方面进行统筹分析和综合考虑。在现行规范要求下，制定出建筑结构设计依据，使得结构体系在满足建筑设计要求同时达到灵活多变的目的。扩大结构体系选择的多样性，
使得建筑结构设计的复杂性适应当前市场的需求。当然选择的增加也容易导致结构体系的不
恰当性，尤其在超高层建筑当中，建筑结构体系选择的恰当与否将直接影响建筑的安全性和
经济性。面对高层建筑层数的增多，建筑的竖向构件类型及结构深埋的稳定性都需要在设计
环节中准确定位的。在考虑工程地质情况、施工可能性、基础造价高低等情况后，严格按照
规范要求，对建筑结构体系进行最优选择，对于出现的建筑超限等问题，应予以即时解决处理，避免其对建筑工程整体设计工作造成不利影响和巨大变动。
1.3建筑结构计算注意事项
为不免工程师及项目单位的盲目设计，影响建筑结构设计工作的开展。因此在设计初期
需要加大对地基及基础设计阶段的计算工作力度。同时基础设计也在工程造价设计中起着关
键作用，直接影响着建筑工程成本。在设计多层民用建筑时，需对整个建筑载荷进行计算，
但往往在实际对梁、柱等计算中，出现一些不符合规范的计算过程，例如在对建筑结构的荷
载取计算时，常常出现载荷值与计算规范偏差太大等情况。或是建筑结构计算书的计算不精确，直接影响建筑整体结构设计，导致建筑结构的失衡，给建筑结构带来巨大的安全隐患。
因此应注意在建筑基础设计中的计算环节，严格按照载荷计算标准，结合建筑工程的实际功
能用途，科学地计算出建筑的载荷范围。在进行底框砌体结构验算时应注意计算方法的合理
使用，例如底部剪力法只适用于钢度较均匀的多层结构中，在楼板计算当中，常常用单向板
计算方法替代连续板剪力计算方法，造成计算的偏差。应合理计算简图和受力路线，达到设
计效果的最优化。
2民用建筑结构设计优化策略
2.1地基基础和桩基基础优化
传统的地基基础优化设计方法主要有上部结构与基础分离、地基基础处理设计与基础分离。但随着计算机技术的发展，目前上述两种结构设计方法已不再被使用。地基基础上部结
构优化的实质是，利用上部结构的水平整体抗弯能力抵抗基础，减少结构整体弯矩。其次，
利用弹性地基梁进行地基模拟，最大限度地减小板的厚度、配筋、基础梁。桩基础包括灌注
桩与预制桩两种桩型。灌注桩在实际施工时较难控制，尤其是在基础设计时，较容易受到多
种因素的影响。因此，在对桩基基础进行设计时，应根据建筑施工场地的土壤地质和地形条
件进行具体合理的设计，并且要进行多种备案，以便在施工时能够及时调整，选择出最佳施
工方案。预制桩需要在沉降符合相关标准后方可实行。预制桩的选择需要考虑到土壤对桩身
的作用及摩擦程度，选择适当的、尽可能长的预制桩。桩基础施工技术包括静力压桩施工技
术和振动沉桩施工技术，静力压桩施工技术的打桩噪声较小，因此在民用建筑施工中得到广
泛应用。振动沉桩施工技术的操作简单，同时设备重量轻、体积小，对于粘土、黄土、松散
砂土等多种地质环境都非常适宜，能够极大地提高工程的建设效率。
2.2民用建筑模型的优化结构设计
民用建筑建设施工是一项庞大复杂的工程，为方便施工人员深入地了解建筑结构设计，
建筑模型的作用极为重要。因此，在建筑施工前，要做好相关结构设计的优化工作。建筑结
构设计优化主要包括基础结构方案设计优化、屋盖系统方案设计优化、围护结构方案设计优化、结构细部设计优化等。除了考虑到建筑自身各方面的优化设计外，建筑工程的造价、受
力分析、布置、选型等内容的优化工作也极为必要。所有的这些设计都需要以设计建筑的实
际情况出发，围绕民用建筑的综合经济效益的目标进行结构设计的优化，在进行结构设计时，要充分研究好设计意图，可采用平面布置等方法，缩小刚度以及结构中心的差异，避免建筑
结构受到水平载荷与其他扭转力的作用，进一步满足建筑结构设计的内在需要。在竖直方向上，为不免建筑结构受到作用力的影响造成变形，建筑结构优化时，要注意避免使用转换层，以减少应力集中现象的发生。同时针对建筑相关设计指标和规定，工程师应在设计过程中逐
一体现，在设计阶段最大限度地优化建筑结构设计。
2.3结构同居民生活的协调优化
建筑结构设计时要充分考虑排水结构、电气管线结构的设计，以便于后期的施工。给排
水专用房间所需要的机械设备较多，体积较大。因此，房间的荷载强度也要高于其他房屋，
目前水泵房的位置多设于地下室区域中。在排水管道施工前，需要统一管道，并且预留孔径
尺寸，对于楼板穿孔的位置要进行适当的加固。考虑到管道对建筑承重墙结构的影响，应在
设计时，尽可能地降低水平方向的管线贯穿柱、梁等结构。同时最好墙体的加固围护，确保
建筑结构布局和管道体系相协调，做好管道绕梁等预防工作。电气管线也是以导线的形式安
装在墙体、楼板处，同样也会给预制结构的施工带来困难和一定的安全隐患。因此，应在梁
预制阶段，便做好管线绕梁的预留孔洞。对于墙体厚度、梁的厚度也应统一要求。例如要确
保墙体厚度与梁的厚度保持一致，若无法保持一致，也要确保墙体侧平面与梁的侧平面保持
一致，尽可能地保证管线不暴露在墙体外面。对于民用建筑中的电梯房的建设，相应的预埋
构建较多，因此，在施工时，需要单独进行电梯房的强度计算，以保证施工质量。
结语
民用建筑结构设计与建筑节能设计、建筑防火设计息息相关，对于居民的人身安全及企
业的整体效益起着关键的作用，因此，相关工作人员应认清自身的责任，不断完善建筑结构
设计的优化工作。
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