关于多层建筑结构设计中的主要问题分析

王呈祯

摘要：文章大致阐述针对多层建筑项目的结构设计有何价值。进一步分析当前在此类设计任务中存在的问题，简单概括标准强制性、施工材料、共振及各类参数设定等五项内容。

关键词：多层建筑;设计;结构

引言

多层建筑为建筑领域中关键的组成元素，其具有建设周期短、涉及金额少、存续时间长等特征，为部分购房群众偏爱的一类。其和高层建筑相较，相同应用空间情况下，会占用更多的平面土地，同时在结构规划成熟的基础上，仍需注重各项可能暗藏的问题，以免发生安全事故。

一、多层建筑结构的设计必要性

多层建筑物的层数为三到七，而部分地区的此类建筑安设电梯等类似于高层建筑的设施，由此也对此类建筑结构有更高的标准，结构设计难度也有所提升。一方面，结构设计需先确保基本的功能性。此类建筑的整体占比较高，适宜大多数民众购买，为优化应用体验感，设计师首要考虑的便是功能作用。多层建筑的用途主要有生活及工作，所以，其考量的功能性需以此为基础。简单来说，需从应用者的视角来看，使得室内空间划分合理。同时，还涉及到应用者的个人隐私，需打造相对独立的区域，在满足应用需要的同时，还应确保心理层面上的安全感，由此构建适宜的生活空间。

另一方面，城市地区是由多个建筑组成的，而此类建筑属于较为常规的类型，几乎超过半数，换言之，其的结构设计和所处城市有直接关联。多层建筑一般使用砖混材料，使得结构的稳定性及应用周期均好于高层。但在城市用地逐渐紧张的情况下，再加上此类建筑的土地使用率相对偏弱，所以高层建设逐渐增多。总的来说，建设多层建筑，需先考量所处地界，在土地相对紧张的重点地带，新建设的项目通常会采用高层建筑。但在人员相对稀疏的郊区，便会选择多层。此类建筑的施工形式基本无法改变，但能结合城市的整体情况实行细微地调整。

二、多层结构建筑设计呈现的主要问题

（一）设计标准的强制性

国内在设计层面上的规范标准极为严苛，设计师应当完全根据现行的指标完成设计任务。若遇到工程建设结果存在问题，需先检查设计方案，若各项指标均达到设计指标，则设计师无需承担任何法律责任。而部分其他国家在建筑设计方面，无过于明确的条款约束，设计师完全可以根据个人的设计理念开展工作，也无统一的设计内容。若建筑结构存在问题，则全部的责任均在设计师身上。国内的部分设计师，为谋取不合理的利益，便采取“压线”的方式，各项材料和设施等方面的设计，均采用规定的最低标准，此种设计模式，对最终呈现的建筑效果造成不良影响，既缩短应有的应用周期，又可能暗藏安全因素[1]。

（二）建设材料浪费问题

多层建筑应用的施工材料和高层建筑有所不同，并且实际的应用数量偏高，其中的部分材料均在资源型的范畴内。在当前环保、可持续的社会整体发展方向引导下，多层建筑该种传统结构，若设计师能深入思考设计，可以降低实际的材料应用量。而现实的状况却是，因为此类建筑项目中，设计方面获取的收益偏少，部分设计方基本不会在此类工程中投入过多的资源，直接应用现有的设计方案，而以往的建筑设计受到施工技术及理念限制，在多个方面都有浪费资源的情况。另一个原因是设计师本人的专业能力有限，为达到基本的功能需要，会随意增加结构的横截面，极易导致不必要的材料应用。

（三）建筑结构共振问题

按照我国有关建筑的抗震规定，若工程所处的区域内，土层中的主要荷载层不涉及到类似于软土的物质，同时建筑总层数低于八层，则为控制建设费用，无需采取抗震检测。所以，用于常规住宅的民用工程，基本不需要抗震试验。但在设计中，虽可不注重地基的承载指数，但需要考量风荷载引起的的不良干扰。结构设计中，设计师可在建筑整体的参数核算中，融入风荷载的数据，以此提高建筑对外界因素的抵抗能力。遇到地震时，若建筑本身的振动频率与地层的频率相近，则二者会形成共振。所以，结构设计需结合地段的地震特点，以调整设计结构，构建适宜的结构框架，适当拉开建筑本身振动和所处地段振动的频率，以免出现严重的共振，不利于结构的稳定。

（四）稳定及经济平衡点

多层建筑项目中，结构的稳定性及最终呈现的造价总量均是设计方需要考量的问题。国内各类资源有限，再加上新建项目涉及单位的经济性需要，要求设计方案均具备稳定及安全两点。而实际的此类建筑设计工作中，设计方更多考量的是建筑结构的稳定性，项目的业主和一线建设方注重控制造价。所以找到二者之间的平衡点始终是设计需要考虑的问题。

（五）各项参数科学设计

首先，抗震指标。按照国内有关规定显示，建筑物被分成多个类型。即常规的民用或工业工程均属于丙类范畴;大型公用建筑则是乙类结构。而并非全部的建筑物均以此为划分标准，二者的实际分类应结合所处区域的建筑情况和地震等级等指数加以调整。所以，如果设计前相关方未开展现场勘测，根据普遍标准进行，可能会使抗震水平不适应实地情况，相应的设计方案也无法直接应用，可能需细微改动或全部推翻。

其次，振型组合。高层建筑的此项指标最低标准为3，若需选用的振型数高于3，便应选用倍数，需要注意的是此项参数不能高于建筑物的层数。仅有两层的项目，该参数的初始值是9，而在涉及到转换层等非常规结构，便可提高到12及其以上，但也不可高于建筑物的楼层三倍[2]。而部分项目设计师，确定此参数极为随意。目前，相关部门管理者应当给予关注，并积极引导设计者应用现代技术，科学确定振型数。

最后，结构周期的折减。国内商业化经济愈发明显，建筑行业中也出现较多的变化。施工结构基本是框架结构，将框架与抗震墙结合起来，去除以往的砖混框架，以提高结构调整的灵活度，使得建设行为更为稳定且便利。但因为填充墙的问题，造成实际建设情况和在周期与刚性的前期估算有所差距。通过实际比对，实际刚性略高，施工周期反而偏小，造成建筑结构的地震剪力降低，框架的稳定性不足。

三、结束语

多层建筑关联的主要问题，可能会导致出现不必要的事故，对经济及人身都造成难以估量的后果。所以，设计师应在成熟的结构上加以调整，以适应现代建筑的使用及应用需求，维护城市整体的稳定运转。

参考文献：

[1]王安.多层建筑结构设计中框架结构的问题及处理[J].居舍，2019，（34）：132.

[2]罗守国.多层建筑结构设计中的主要问题分析[J].住宅与房地产，2018，（19）：89.

（作者單位：水电十三局天津勘测设计研究院有限公司）