现代民用建筑结构设计的关键技术发展

现代民用建筑结构设计的关键技术发展

郑雪

重庆康居物业发展有限公司， 401120

摘要：在我国的现代民用建筑施工过程中,合理使用建筑结构设计的关键技术可以使施工过程大大缩短，并提高工程质量,对整个施工有着极为重要的意义。我国应当对结构设计的关键技术加以关注,因此本文先剖析在进行民用建筑结构设计施工过程中科学地运用各项关键技术,然后以此为基点,深入探讨现代民用建筑结构设计关键技术运用对策,期望可以为建筑施工技术培养与建筑施工方法进步,提供比较宝贵的理论依据。

关键词：现代民用建筑；结构设计；关键技术

引言：由于中国城市化发展很快,让我国居民对建筑行业特别是民用建筑结构的施工更加严厉。现代民用建筑结构的设计是一个繁杂而困难的设计工作,要提高当前民用建筑结构设计的质量水平,民用建筑结构设计工作者就必须有充分的勇气去应对当前工作所遇到的挑战,并不断追求进步,从而保证当前民用建筑结构设计的总体建设效果。

一、民用建筑物结构设计的关键问题

1.1整体设计

1.1.1总平面设计：民用建筑结构的平面设计主要包括配套设施和主体建筑物两部分，其中主体设施又包括坝、闸等，而配套设施主要包括生活和管理用房和绿化工程等。传统的设计重视主体建筑的设计，忽视了附属建筑方面的设计，设计效果缺乏整体性。因此设计人员在整体设计时，既要满足设计的实际需求，还要重视设计的整体效果。

1.1.2建筑平面设计：为了满足设计的需要，民用建筑需要对一些专业设备进行布置并确定其布置形式，在此基础上才能实施建筑结构的平面设计，以实现建筑物之间的和谐统一。在新时期，要不断优化建筑的设计，实现建筑艺术和民用设计的统一。

1.1.3造型设计：设计师在对民用建筑结构进行设计时要充分利用先进的关键技术，使设计体现出功能和美观兼具的特点。尤其对木工建筑部分的设计应该融入周围的环境，达到有机统一的效果。而对其他部分的造型设计也首先要在确保其功能的基础上再考虑风格。

1.2混凝土结构设计

1.2.1明确结构的极限：结构的极限状态包括两种，分别是正常使用状态和承载能力极限状态。结构设计中承载力的极限状态主要指建筑材料的最大承载力，当材料因为各种原因不能再正常使用时就是材料的最大承载力。

1.2.2对裂缝要进行有效控制：裂缝问题是现代民用建筑结构设计的关键问题。在实际的施工中很多裂缝的出现是因为混凝土不合理引起的。鉴于此种情况，设计人员在进行混凝土设计时要特别注意对裂缝进行控制，比如设计人员要考虑民用建筑结构设计所处的位置、环境，混凝土的承载性能等问题。如果在温度较低的冬季进行施工，要做好混凝土的保温工作，避免出现混凝土冻裂的现象[2]。

1.3水闸设计

1.3.1消力池排水孔：水闸设计的一个重要部分就是消力池排水。设计人员可以设置垂直排水孔来降低消力池底部的渗透压力。另外，排水孔的位置应该设计在底板的后半部分，充分发挥垂直排水孔的作用。

1.3.2止水伸缩缝：在实际的民用建筑物使用中会出现止水伸缩缝渗透的问题。施工过程的很多因素都会引起这个问题，比如止水片表面没有处理好而造成与混凝土不能很好的结合等。另外在止水片的采购方面也要严把质量关，确保符合实际需要。

二、现代民用建筑结构设计的关键技术

在采用结构设计技术以前,先要对现代民用建筑结构与优化的过程加以认识。因为住宅建设中最关键的问题是安全与使用年限,在质量有所保障的前提下就必须考虑住宅的结构,而这种结构在建筑设计上需要更加经济与合理。对建筑结构经济上合理的需求,就反映在对建筑结构的优化上。一般而言,对住宅建筑结构设计的技术主要包括以下三个种：

2.1变量选用

对结构设计技术人员来说,现代民用建筑结构设计中的所有参考数值,都可以视为变量以供使用。因此,建筑设计目标参数一般分为:住宅的价值基本参数及其所预计发生的经济损失基本参数;而建筑设计限制与约束参数则一般是表现为住宅的结构安全性能参数等。而如果是建筑物设计者采用变动幅度较小,或是考虑因素较小的建筑物基本参数作为设计参照性指标,则与建筑物结构的设计、编程和计算等有关的工作难度随之减少,建筑物设计师则能迅速找出满足建筑设计总体目标的数据,从而极大地提高了工作的效能。

2.2相关函数确定

现代民用建筑结构的设计师从许多组相似的函数中,选取出与事先所设计好的房子的横截面尺寸面积和钢筋直径的尺寸面积最相符的函数,并对各组函数的特性作出了详尽的解析,以便于达到住宅建筑建造成本的最大化。

2.3条件衡量

为提高现代民用建筑的结构安全性和耐用性,在设计时的约束指标中应当包括建筑现代民用建筑宽度、构件刚度、结构性能、承载力程度与应变范围、构件可塑程度和结构确定范围等。而在对具体的建筑项目实施设计时,还应当根据国情,通过比较研究在建筑实践中的法律约束力要求和设计时规定的法律约束力情况,以确保各项要求都满足法律相关规定,在最后实现工程设计优化的目标目的。

三、现代民用建筑结构设计的关键技术的发展

3.1注重提高结构设计方案可行性

前期设计是现代民用建筑结构设计的第一个环节，其合理性将直接影响后续施工进程的推进工作，也会影响现代民用建筑结构设计期间的投资额度及完成建造后的经济收益[1]。在前期设计期间，需要采取恰当的优化技术设计出科学合理且符合现代化需求的方案。为实现这一目标，需要构建数学模型，对各个细节进行分析、推演、设计和修改。在此期间，不仅可以提升现代民用建筑的质量、使用寿命、美观程度和经济收益，还能够积累宝贵的现代民用建筑结构设计经验，促进施工单位甚至整个现代民用建筑行业的发展。我国很多单位开展现代民用建筑结构优化设计工作期间都能够运用计算机完成相关工作，使用计算机更加高效、准确地结合工程数据和工程的建筑模型分析现代民用建筑的稳定性和安全性。这样，设计人员就可以在将前期设计与新型技术进行融合，第一时间掌握工程设计的利弊情况，进而作出适当的调整。为进一步做好准备工作，还要认真收集相关资料，利用信息技术，科学工程所需的基本参数、需要解决的问题、效益分析等，以此提升优化设计的效率。

3.2注重优化地基结构设计方案

现代民用建筑质量的提升离不开地基结构设计的优化。可以说，地基结构设计的安全稳定性关系到施工过程的安全性和现代民用建筑的使用寿命，同时这也是提升项目经济效益的一个重要途径[2]。为更好地将地基技术应用于地基结构设计环节，需要做好地址勘测工作，并出具详细的勘察报告，在其中细致介绍施工地点的地质条件、抗浮水位、不良地质及其分布情况等内容，以此使设计人员能够细致地了解地基下的地质条件。在此基础上，要根据结构前期设计的整体方案，结合整栋建筑的手里情况确定地基施工期间施工材料的材质、地基的结构等，并依照工程实际情况选择土层固化法、FDTT地基固化稳定技术等。在此期间，要注意优化方案的合理性。以桩基础为例，不同的桩造价差异较大，在条件允许的情况下，要尽量选择相对经济的桩，以满足施工要求为目标。而在必要的情况下，即便桩的成本可能较大，但为了现代民用建筑质量，也必须投入必需的资金。此外，桩端持力层对桩长选择的影响问题也是方案设计的重要考虑因素。

3.3注重控制现代民用建筑结构整体造价

从整体上控制工程造价是提升项目经济收益的重要环节。鉴于此，在现代民用建筑结构设计期间，要注意对成本进行控制。成本控制并非是指偷工减料、以次充好设计，而是要通过恰当的技术，按照规范和计算的底限进行设计，做到物尽其用，充分发挥每一个建筑材料的性能。在这个过程中，还应在保证施工安全性和现代民用建筑质量的前提下通过人工分析和讨论选择备用施工材料类型，对比不同类型材料的特点、性能、安全性和成本等多个因素，如不同材料的市场价格相差不大时，要通过计算分析哪一种材料可以更好地满足建筑需求，从而完成初步筛选工作。在此基础上通过计算机进行综合性计算，完成最终材料的选择，从而对设计标准的细节进行优化。通过这一方式，可以有效降低预算，避免非必要的资金投入，并保障施工过程的安全性，提升现代民用建筑使用过程中给人们带来的舒适性。在建造体系设计期间，也要根据整体品质感、地下商业空间及现代民用建筑用途等多方面的需求设计建筑结构，灵活选择“短肢剪力墙结构”、“框架结构”或“框架与短肢剪力墙结合”的结构形式，以此在保障建筑品质与使用效果的同时，节约整体造价。

3.4注重提高现代民用建筑结构抗震性能

近年来，社会对现代民用建筑的抗震性能提出了更高的要求[3]。同时，检验抗震性也是建筑安全检测的重要检测环节。因此，结构设计期间，设计人员必须充分考虑抗震因素，通过恰当的方案提高建筑结构的稳定性。在结构设计的各项技术使用期间，需要注意合理选择和规划建筑地基的位置，排除掉受地震影响较大的地段。同时，也要注意科学选择建筑结构设计方案，可以考虑采用对称设计的方法，以此减少横截面面积，从而在地震发生时建筑中每一根柱子都能承担地震造成的荷载，以此降低地震对现代民用建筑结构的破坏。这一设计不仅可以提升现代民用建筑的使用寿命，还可以为人们的人身安全提供保障。在此基础上，还可以积极与设计人员进行沟通，请其根据自己的专业素养采取其他可以提升建筑抗震性能的方法，请其对建筑内部的结构进行特殊设计，优化细节。此外，也可以选择在混凝土类型建筑施工前根据地质考察成果和地形外貌分析结果分析地震的具体传播路径，分析不同等级的地震可能对建筑早晨过的影响，以此做好预判工作，分析内部应力的均匀性问题，提高整体建筑的稳定性和平衡性。

另外，在多层框架式的现代民用建筑结构设计中,对抗震设计的难度系数要高于普通民用建筑,给建筑抗震效果所造成的负面影响也较为突出。所以，在设计耐震系数时要准确计算梁体的高度,要仔细分析其适用性。假如计算结果和设计结论之间存在偏差,在选用设计规格时要以平均值为准,以免设计结果中发生梁体刚度不合格的情况,从而避免工程设计结论造成重大的安全事故。在设计梁端负弯矩的钢筋构件时,假如计算结果与原设计结论之间发生了较大的偏差,设计强度标准差也要以平均值为准,使梁端的耐震特性获得了最佳效果。设计人员在开展设计工作时,对柱体端部负筋要遵循设计需求限值的规定,并合理提高所设计的宽度限值,使最终的设计质量符合设计标准。

四、结束语

综上所述，现代民用建筑结构设计的关键技术是整个施工结构和工程质量的最主要影响因素,随着工程项目的扩大,其工程质量与技术问题越来越关键,对建筑结构设计技术和管理的要求也愈来愈高。作为设计技术人员,应多参考国外最先进的结构设计关键技术，使现代民用建筑更好地适应国家的现代经济社会发展需要,从而有效促进中国现代社会的进步发展。

六、参考文献：

[1] 张新华.民用建筑的工程管理和工程监理[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(36):1247-1248.

[2] 石立斌.工业与民用建筑结构管理的几个问题[J].科学中国人,2015,0(12X).

[3] 晁小鱼.谈民用建筑电气设计的节能措施[J].智能城市,2016,0(5).

[4] 侯延松.民用建筑电气设计中的节能措施探讨[J].商品与质量,2016,(33):236-236,237. [5] 赵红燕.民用建筑电气设计中的节能措施探讨[J].建筑·建材·装饰,2019,(6):226-227.