关键词：民用建筑；设计原则；结构设计；结构优化
引言
作为使用最广泛的建筑，民用建筑和人们的生命财产安全息息相关。因此，民用建筑结构的设计要科学合理，以确保民用建筑结构的稳定性和安全性，同时又要根据技术的发展和建设需要，继续优化民用建筑的结构,从而不断提高民用建筑的质量，使之更适合居住。
1民用建筑结构设计基本准则
民用建筑结构设计需要更好的满足建筑地基的基本承载性能、防震性能，以更好地达到建筑物的使用需求。民用建筑设计作为一个综合性的结构系统，其包含了很多不同的空间结构，唯有将这些子结构有效地融合在一起，互相配合，才能够促使建筑空间整体的安全稳定。要知道，建筑结构中的某一组成部分其抗震性能和其他子结构的强度、刚度是紧密联系在一起的，与整体建筑物的受力情况有着紧密的联系。在民用建筑设计方面，由于建筑物使用性能的差异性，通常各个空间的性能上便存在显著地不同之处，为此，建筑结构体系不同，其互相间在空间结构分布上亦会存在较为明显的不同，为此要求建筑空间结构的分布要与其结构设计彼此吻合。
2民用建筑结构设计的选型和适用特征
一般建筑结构会根据一定的方法形成具有荷载力可以对外界压力一定程度承受的空间和造型，并保持建筑物更加稳定。建筑结构良好的设计可保障房屋的安全性，建筑结构造型主要是满足其美观的需求。
2.1剪力墙结构
剪力墙结构是由竖向纵、横墙和平面楼板组成的一种结构体系，应根据建筑物的平面和结构的要求布置剪力墙。因为剪力墙的空间和承载能力较强，对于高层建筑比较适用。但剪力墙的间距又会对建筑物的平面开间造成影响，所以在旅馆或公寓住宅等比较适合应用剪力墙结构。在剪力墙结构设计中可以使用钢筋混凝土平板为楼盖结构，可实现节约的目的。
2.2筒体结构
由于筒体结构的抗侧力刚度和抗钮性能较好，在各种高层或超高层建筑中被应用较多。在设计中应该选择方形或圆形的筒体结构，还可选择对称三角形或人字形的形式。如果选择布置的平面为矩形，应保证其长宽比例不超过2。为保证建筑空间的整体性效果，在设计时应保证外筒和内筒的边长的比例为3∶1，并设计1层或2层高的刚性环梁置于框筒顶部。
2.3框架结构
应灵活的布置框架平面结构，并分开分隔构件、围护和承重结构，保证其和生产工艺和使用功能需求相符合。一般框架结构使用的材料是抗压和抗弯性能较好的型钢、钢筋混凝土，因此具有良好的延通性和抗震性，通常对小于60m高度及多层建筑比较适用。另外，为保证建筑物刚度更加均匀，布置框架平面时应保证建筑物保持简单且形状规则的平面和立面。1.4砌体结构作为组成砌体结构的主要部分，墙体兼具承重和围护的作用。砌体结构的施工比较简单，而且技术和设备要求不高、取材便利、施工较快，但在抗拉抗剪方面砌体性能较差，还会降低抗震的强度。因此，一般超过7层的建筑便不会选择砌体结构，高层建筑物不适用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3民用建筑结构设计的优化路径
3.1民用建筑模型的优化结构设计
由于民用建筑工程相对复杂，所以施工前设计建筑模型有重要的指导作用，因此优化建筑工程模型结构设计方案非常有必要，结构优化设计主要包括优化设计民用房屋基础结构、房屋盖系统、相关围护结构和房屋细节部分结构等，还包括优化设计其选型、受力、造价、布置等的内容。所以，应该根据实际情况，以民用建筑实现最大化经济效益为目的进行优化设计。在设计中应做到：（1）可以采取平面布置的方法，对质量中心和刚度间的差距进行合理的控制，以符合其建筑和水平荷载间扭转作用力的设计意图。（2）为防止出现应力集中的现象，尽可能不在竖直方向使用转换层。（3）对民用建筑结构设计中的尺寸、应力、强度、裂缝宽度等约束条件高度重视，保证这些约束条件和标准规范要求相符合。
3.2重视结构体系设计水平的提升
民用建筑结构设计中存在的不合理抗震结构、较差的规则性、楼层错层等现象比较普遍，其中结构体系的选择对其有决定性的作用，所以应进一步对结构体系设计进行优化，主要表现为：（1）异形柱框架结构的应用。在设计建筑结构的过程中，特殊情况下框架结构柱应该使用三角形或圆形柱，一般采用的形式为矩形柱，因为矩形柱具有较强的受力性，丰富的实践经验和完善的计算理论，可为其可靠安全的使用提供良好的保障。但也存在一定的问题，如果民用建筑的高度增加时也会增加矩形柱的界面要求，较大的矩形柱的界面也会影响建筑的结构布置和使用。而异形柱框架结构正好能使这一难题及民用建筑不断增高造成的不利影响得到有效的解决。（2）多使用钢结构。相比较于砖混结构和混凝土结构，钢结构具有较高的性价比、强度及经济效益，所以应尽可能在民用建筑中对钢结构加以使用。在使用时为防止造成结构大跨度，导致建筑结构质量问题增加，应该布置大开间，为布置建筑结构的设计提供更大的空间。另外，采用钢结构可使沙、石的用量减少，其还适用于相对软弱的地基，可使基础造价大大降低。大量的使用钢结构还对钢铁和其他新兴产业的发展起到有效的促进作用，为环境和社会产业化持续健康的发展提供坚实的基础。（3）下部地基基础结构设计的优化。优化设计下部地基基础结构首先应该保证选择的方案合理。如在设计桩地基基础时，应根据具体地质情况，选择适宜的桩基形式，在此过程中需要注意，因为桩端持力层会较大的影响灌注桩的桩长，所以应该综合分析比较多种方案后再对最佳方案进行确定。（4）合理选择预应力大板结构技术。预应力大板结构指的是把梁（1根）布置在柱间，并把楼板以预应力大板代替，在预应力大板上直接对隔墙进行布置的结构类型。当前随着预应力大板结构技术的应用越来越成熟，其也具有了广泛的适用性，还较多的应用在平面设计和装修改造中。另外，如果在具体的应用中有效的结合预应力宽扁梁和大板结构技术的相互转化作用，可使建筑楼层的净高度得到较大程度的提升，达到室内环境美化的目的。
3.3民用建筑模型结构优化设计中的计算方法
计算方案设定完成后，对运算程序进行编制，就可获得优化结果。但在优化结构设计时，因为受许多变量和条件的制约，使得计算方案不是单纯的优化线性问题。在设定计算方案的过程中，应在计算时先把限制条件转化成不受限制的条件。在设计建筑的过程中，Powell计算法和复合型、拉式乘子法等计算方法使用较多，在优化设计建筑模型结构时这些方法都比较适用。
结语
总之，民用建筑结构的设计和优化是一项庞大的系统工程，需要相关人员不断探索和改革，使其更符合设计要求，并符合环境保护理念。要不断提高民用建筑结构设计人员的能力和素质，使设计方案更加合理、有效，促进中国建筑业的可持续发展。
参考文献
[1]李新亚.民用建筑设计优化探究[J].建设科技,2017(23):73-74.
[2]周正海.房屋建筑结构设计中常见问题及解决措施[J].工程技术研究,2019,4(02):171-172.
[3]李宁.论民用建筑设计中建筑防火技术的运用[J].住宅与房地产,2016(24):156.
论文作者:毛祖阳
论文发表刊物:《建筑实践》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/27
标签：结构论文; 民用建筑论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 建筑物论文; 预应力论文; 《建筑实践》2020年第1期论文;