文/辛明 濟(jì)寧市三石建筑工程顧問有限公司 山東濟(jì)寧 272000

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探析

文/辛明 濟(jì)寧市三石建筑工程顧問有限公司 山東濟(jì)寧 272000

當(dāng)前，人們對建筑工程質(zhì)量提出了更高的要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑工程的重要內(nèi)容，直接關(guān)系到建筑工程質(zhì)量的優(yōu)劣。本文將對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，希望能夠?qū)ψx者提供一些借鑒和參考。

建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)問題；內(nèi)容；優(yōu)化措施

1、前言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，與建筑工程的質(zhì)量緊密相關(guān)。隨著人們對建筑工程質(zhì)量要求的不斷提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題

2.1 建筑基礎(chǔ)選型不合理

在一些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在著基礎(chǔ)選型不合理的情況，基礎(chǔ)選型的合理與否會直接反映出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)，一旦選型錯誤，就會加大應(yīng)對施工現(xiàn)場地質(zhì)沉降問題的難度，降低建筑的安全系數(shù)與質(zhì)量，降低建筑地基承載力，極易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的變形。

2.2 建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員往往會忽略縱向框架的設(shè)計(jì)，而這將會造成建筑無法滿足抗震設(shè)計(jì)的要求，極易引發(fā)配筋和跨中縱筋配置不均勻的問題。承重柱截面高度設(shè)計(jì)過小也是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在的問題，一些設(shè)計(jì)人員忽略了Ⅵ度設(shè)防的重要性，為求受力計(jì)算方便，而將承重柱的截面高度設(shè)置的過小，這大大降低了柱頂抗彎強(qiáng)度，在地震發(fā)生時(shí)，建筑物極易遭到破壞。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，用于連接墻肢與墻肢的連梁按照單梁進(jìn)行設(shè)計(jì)也是一個(gè)較為突出的問題，特別是在設(shè)計(jì)陽臺梁時(shí)，由于陽臺梁荷載不大，設(shè)計(jì)者往往會將連接梁按照單梁來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這不僅降低了梁的承載力，也極大地影響了建筑的安全使用。

3、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

某地產(chǎn)項(xiàng)目總占地面積8.9萬㎡，總建筑面積42.47萬㎡，上部建筑面積28.7萬㎡。本次對該項(xiàng)目一、二期工程做設(shè)計(jì)優(yōu)化，總建筑面積28.86萬㎡，結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 建筑結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型

房屋工程分基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)施過程中，還應(yīng)該結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足平面布置規(guī)則下縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，控制了建筑物的水平荷載。豎直方向上應(yīng)減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

3.2 優(yōu)化輸入荷載

風(fēng)荷載受地形、地貌、周圍建筑環(huán)境等因素影響，與房屋建筑結(jié)構(gòu)的幾何外形相關(guān)，對具有顯著非線性特征的結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生流固耦合效應(yīng)。風(fēng)荷載需要考慮靜力和動力的雙重特點(diǎn)。

4、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際意義

4.1 有助于降低總造價(jià)

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，不僅能夠提高建筑物的使用價(jià)值，還有利于環(huán)保，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，有助于實(shí)現(xiàn)建筑物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，高層住宅的層數(shù)越多總建筑面積增大，占用土地面積就越小，從而節(jié)約了用地成本。但建筑層數(shù)的增多，建筑物間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量與建筑層數(shù)增加就無法用比例計(jì)算了。

4.2 提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

建筑層高增加，其墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的承載力相應(yīng)增加。與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以使得建筑工程造價(jià)降低5%-30%。技術(shù)性的合理利用材料性能能使結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)造價(jià)方面有較大的節(jié)省，通過使用優(yōu)化設(shè)計(jì)手段可符合市場可持續(xù)發(fā)展的需求。在建筑施工中，混凝土是建筑施工中作為主要的建筑材料，選擇這種材料的時(shí)候應(yīng)該盡量選擇等級較高的混凝土產(chǎn)品，一般來說，混凝土強(qiáng)度每提高一級單價(jià)就會提高4%一6%；采用高強(qiáng)度混凝土可以從建筑部件的橫截面入手，最大限度的提高房屋的實(shí)際使用面積，例如：梁構(gòu)件可通過減小混凝土強(qiáng)度等級，且有利于提高梁的抗裂性能。其次可以通過采用高強(qiáng)度的鋼筋減小了截面的有效高度，在不影響使用下合理增大梁截面寬度。

5、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的措施

5.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要合理

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是建筑工程施工的參考材料和前提。相同的地質(zhì)、相同的施工人員、相同的材料的建筑物使用不同的設(shè)計(jì)方案也會產(chǎn)生不同的效果。所以說建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要選擇科學(xué)的合理的設(shè)計(jì)方案：

（1）設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)確的表明鋼筋混凝土的混合比例，發(fā)揮鋼筋混凝土受力的最佳狀態(tài)，保證建筑結(jié)構(gòu)的承載能力；

（2）設(shè)計(jì)方案要注意建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的協(xié)調(diào)一致性，使設(shè)計(jì)成為最佳方案，實(shí)現(xiàn)建筑安全的目標(biāo)；

5.2 提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的工程，它的成功與否直接關(guān)系著建筑工程的安全性和舒適度，進(jìn)而關(guān)系著居民能否正常使用。因此，我們的設(shè)計(jì)師不能僅憑自己的經(jīng)驗(yàn)，理所當(dāng)然的進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師應(yīng)該在精確分析和計(jì)算的基礎(chǔ)上，憑著自己豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)秀的方案：

（1）在設(shè)計(jì)過程中要保證輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，避免出現(xiàn)丈量誤差；

（2）丈量的數(shù)據(jù)要仔細(xì)輸入計(jì)算機(jī)，仔細(xì)審查輸入的數(shù)據(jù)和計(jì)算程序，確保得出準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果；

5.3 選擇適合的材料

建筑結(jié)構(gòu)的主要作用是承載力，而建筑結(jié)構(gòu)的承載力需要建筑材料來實(shí)現(xiàn)。因此，我們應(yīng)該選擇最合適的、好的建筑材料來保證建筑物的強(qiáng)度和抗震性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該根據(jù)建筑的承載能力和預(yù)應(yīng)的抗震能力選擇合適的材料，而不是一味的追求低成本選擇低含鋼量的材料，例如鋼筋混凝土，要嚴(yán)格的、合理的確定混合比例，最大限度的發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震能力。

結(jié)語：

總之，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證建筑設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，防止常見問題的發(fā)生，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全、完整。

[1]李明.關(guān)于對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的思考[J].四川水泥，2015（8）：92.