房屋结构设计中的建筑结构设计优化

房屋结构设计中的建筑结构设计优化

梁鹏鹏,张勃

基准方中建筑设计股份有限公司 陕西省西安市 710061

摘要：在房屋结构设计中，除了要考虑建筑实用性、安全性之外，还应考虑建筑设计的经济性、美观性，以满足人们对于建筑功能的不同需求。通过建筑结构设计技术优化不但可以有效提升建筑质量，继而保证建设单位或者建筑使用者对质量的需求，而且还可以行之有效地降低工程总造价，提升建筑项目的综合效益。基于此，建筑结构设计优化得到了建筑从业者的高度重视。

关键词：房屋结构；建筑结构；设计；优化

1、建筑结构设计优化的流程

在房屋建筑结构设计中，结构设计优化理念的应用主要包含以下几个步骤：

为了保证结构模型建立的科学性，就需要从大量的变量中选出关键的参数，结合设计规范和本项目信息，确保相关参数取值的正确性，以此完成结构模型的建立，并计算得出相应工况下的配筋数据。模型构建一般分为两部分，一是选出合适的设计变量，为模型构建奠定良好基础，并且还会对参数选择产生影响，所以说，科学地选取相关参数能够减少后期优化设计过程中反复的计算工作量；二是确定结构受力体型和模型，找出满足本项目结构设计的最优设计方案，从强度、弹塑性以及尺寸等方面确定具体的约束条件，保证约束条件处于合理范围之内，满足结构优化设计的需求。

不同约束条件、设计参数等在建筑结构优化的过程会产生一定的影响，所以，在相应的计算过程中，一定要把约束条件进行转化，只有将其转为非约束条件之后才能够确保结构设计优化过程的完成。此外，还应结合变量因素进行全面考虑，借助科学的计算方式，实现建筑结构的优化设计。

针对计算机计算的数据信息，需要经过详细分析以确定最好的优化设计方案，通过全面考虑各种阻碍因素，保证结构设计优化工作的有序进行。由于建筑施工耗费较大的人力、物力等，结构优化就需要在保证质量的同时注重指标控制。建筑结构优化设计需要在经济、技术之间找到相应的平衡点，消除两者间的矛盾，并意识到技术对于经济效益的积极作用，注重先进技术的合理应用。

2、建筑结构设计技术优化要点

2.1、建筑细部结构设计

在对建筑工程结构设计展开技术方面的优化革新进程中，工作人员还应该高度关注对建筑细部构造设计的优化。在实际的设计工作进程中，工作人员可以应用多个矩形板相互拼接的措施，来处理异形板，借此提升结构承受重力的平衡性，并降低拐角缝的出现。与此同时，在建筑框架抗震墙的构造设计进程之中，如若工作人员需要应用冷轧带钢筋材料时，工作人员就应该对钢筋的用量展开科学把控，借此便于未来的施工作业进行，同时实现减少工程造价投放的目标。设计人员应该积极引进与使用三维仿真模拟等先进科学技术手段，对建筑细部构造设计展开优化革新，经由计算机来创设三维立体模型，从而对细部结构设计效果直观明确地显现，实现细部设计优化更加高效科学。

2.2、建筑基础结构设计

建筑基础设计时，应规范地对建筑平面进行设计，若平面结构中存在凹口，设计人员应在平面处布设拉梁，并在地基结构上方的楼板衔接区域增加配筋，使其与地基结构相互贯通、共同承担建筑物的应力。设计人员还应按照建筑的设计规范控制基础结构的尺寸。若建筑长度超出标准设计值，设计人员应结合现浇混凝土结构特点，增设后浇带，后浇带间距宜为30m。设计后浇带时，设计人员还可用该结构分离建筑基础结构，并连续配置钢筋构件，通过基础结构中配筋量的增加以及结构应力的贯通性，预防现浇混凝土裂缝。设计人员验算建筑设计方案中最大裂缝宽度时，还应考虑工艺设计对裂缝风险的影响。同时根据建筑结构整体设计和功能要求，准确计算各区域基础结构的应力条件与荷载能力，更科学地确定设计参数，从而减少现浇混凝土裂缝问题。

2.3、建筑整体结构设计

建筑工程整体结构设计质量和总体结构设计水平对建筑工程结构各个方面都会产生深远影响，如建筑结构抗震能力、抗剪能力以及建筑资源消耗情况等都与建筑工程整体结构设计质量息息相关。基于此，在建筑整体结构设计过程中，要不断吸取同类型项目的设计经验，依据建筑项目设计规范要求，对建筑设计方案进行针对性技术优化。目前，我国建筑整体结构设计过程中较为常见的建筑整体结构类型主要包括建筑框架结构、建筑短肢剪力墙结构以及建筑框剪结构等。其中，建筑框架结构设计过程中对截面柱墙体结构的需求量较大，这些规模不小的截面柱结构对建筑工程内部空间利用率造成了一定影响。建筑短肢剪力墙结构既能有效提升建筑结构抗震性能，又能充分降低建筑工程材料的使用量。在这3种建筑整体结构中，建筑框剪结构的应用范围最广，建筑框剪结构的抗震性能和抗剪能力都比较突出。由此可见，无论是建筑框架结构还是建筑框剪结构都具有各自的结构优势，建筑设计从业者要根据建筑产品的用途和建筑工程实际情况，对建筑结构设计涉及的不同因素进行系统全面的分析研究，对建筑结构设计方案进行科学合理的技术优化。通过建筑整体结构设计优化，不但可以提升建筑结构整体稳定性和使用安全性，还能有效降低工程总造价，提升建筑工程的经济效益和社会效益。

3、优化技术在建筑结构设计中的应用

以某房地产开发公司为例，该项目规划的用地面积为76656m2，建筑的总面积为268604m2，其中有8栋高层建筑，6栋小高层建筑、售楼中心，场地设置在地下室1～2层。室内首层楼板设计恒荷载标准值：≤1.5kN/m2（不含楼板自重）。楼面二次装修荷载标准值：≤1.5kN/m2；下沉式卫生间填充料自重：≤14kN/m2。结构位移采用w0=0.35kN/m2；对于承载力设计，采用1.1倍放大系数；对于地面粗糙度，选择C类，体型系数为1.4。场地地形和岩土层变化较大，大多为中软土～中硬土，仅部分地段是软弱土，且基本挖除。

3.1、截面尺寸的选择

在设计民用建筑结构的过程中，梁和柱的界面的尺寸选择和设计是框架结构设计的前提所在。对于框架结构的设计应当要满足相关规范的取值要求，还需要注意对于柱的线刚度和梁的线刚度两者选取的比值应当要大于1，这样所选择出来的截面尺寸不仅符合要求，还可以更好避免地震给其所带来的影响。针对界面尺寸的设计，需要谨记规范的要求“强柱弱梁强节点”的要求。所设计出来的截面尺寸应当符合这个要求。

3.2、框架柱配筋的调整

一般来说，民用建筑结构框架柱的配筋率都偏低，导致绝大多数点算出来的结构都适应于常见配筋，即使是按柱的构造配筋率也以0.8%居多，但是这也只相当于定额指标的三分之一到三分之二。对于有经验的设计者而言，使用这种方法的不多。并且，设计民用建筑时大多要将地震因素考虑进去，尤其是对于大开间和角柱以及大进深的边柱类的民用建筑，这类建筑属于双向偏心的平面框架，因为受到双向偏心压力的影响，电算程序会对其平面框架的配筋带来影响，也就会让原本的配筋率出现不足。而针对框架柱配筋调整的问题则可以从如下几点入手：首先，选择最不利方向的框架来进行计算，也可以选择两个方向都进行计算之后对比各柱的配筋，并选择其中比较大的值和采用对称的配筋。其次，则是要调整柱单边的钢筋的最小根数，比如对于柱宽小于等于450mm的则为三根，而对于柱宽在450mm和750mm之间的则为4根，在750mm和900mm之间的则为5根。然后，井框架柱的配筋系数方法1.2到1.6倍左右，并且脚柱则放大不小于1.4倍，边柱则次之，中柱放大小倍数为1.2倍。最后，则是框架柱箍筋形式的选取，最好是选择井字形或者是菱形，这样可以更好增强箍筋对混凝土所造成的约束力量。而对于柱箍筋的直径则建议增加2mm。

结束语

综上，建筑结构设计中的技术优化种类较多，至于具体对结构设计中的哪部分进行优化，设计人员要根据项目具体情况进行综合考量，要根据项目建设场地勘察资料制订初步的建筑设计方案，并在此基础上充分利用多种技术优化手段来提升建筑设计质量，降低工程造价，最终达到建筑结构优化设计的目的。

参考文献：

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