房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探討

郭迅滔

摘要：我國經(jīng)濟(jì)的崛起于人口密度的增高，推動了建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。科技的進(jìn)步與時代的變遷，使得人們對房屋建筑的要求也越來越高。所以建筑業(yè)在發(fā)展的過程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要。有關(guān)設(shè)計人員和單位子啊設(shè)計時，不但應(yīng)該考慮其經(jīng)濟(jì)效益，也要求必須滿足使用者的質(zhì)量要求。為此，本文主要對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方案做簡要探討。

關(guān)鍵詞：房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方法

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求

1.房屋建筑結(jié)構(gòu)的舒適性要求

房屋建筑的設(shè)計和施工，是為了滿足人民群眾的生活需求，因此就必須要重視舒適性要求，比如室內(nèi)的各部空間都應(yīng)該靈活分布，要考慮到自然光源與人工光源的和諧統(tǒng)一，并且還要求充分考慮到用戶入住房屋后，對房屋可能會進(jìn)行的改造行為，進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，剪力墻不必按開間布置，可以兩間合并布置為大開間剪力墻。

2.房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性要求

房屋建筑的施工，大都具有其商品化的屬性，因此就應(yīng)該努力考慮為用戶提供安全性與耐久性俱佳的產(chǎn)品，房屋作為一種消費(fèi)品，與其它消費(fèi)品最大的不同就應(yīng)該是其優(yōu)越的耐久性和安全性能，這也構(gòu)成了房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的最基本要求。在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計施工的材料選擇時，應(yīng)該充分的考慮到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與材料選用的合理性、安全性，應(yīng)該達(dá)到優(yōu)良的抗風(fēng)性和抗震性，和使用周期內(nèi)進(jìn)行維護(hù)和維修的可能性與方便性。

3.房屋建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性要求

進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，要結(jié)合各種條件如房屋建設(shè)施工的位置、層級和結(jié)構(gòu)特征等，充分考慮到建筑結(jié)構(gòu)的安全性、舒適性和耐久性的基礎(chǔ)上，選用最為合理、能夠滿足經(jīng)濟(jì)性要求的建筑結(jié)構(gòu)。進(jìn)行各個分部構(gòu)件的設(shè)計也應(yīng)該做到計算精細(xì)，在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國家有關(guān)規(guī)范要求的前提下，將資金的投入降低到最優(yōu)的程度。特別是當(dāng)進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計時，更加應(yīng)該充分考慮到經(jīng)濟(jì)化指標(biāo)，因為房屋建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計的合理性，與房屋建筑的造價高低有著非常直接的關(guān)系。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

1.抓大放小

“強(qiáng)柱弱梁” 、“強(qiáng)剪弱彎” 、“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”等這些都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要的一些概念。雖然說整個結(jié)構(gòu)體系主要是由各種構(gòu)件之間協(xié)同工作的，但是各個構(gòu)件所擔(dān)任的角色是不同的，有其輕重之分，抓住主要因素有利于提高房屋的整體抗震性能。

2.層層設(shè)防

安全的結(jié)構(gòu)體系是應(yīng)設(shè)置多道防線的，即整個抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作。同時抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，建立起一系列分布的塑性屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。這些都體現(xiàn)出了層層防線的設(shè)計思路。

3.剛?cè)嵯酀?jì)

一個好的建筑結(jié)構(gòu)體系需要合理的剛度，如果結(jié)構(gòu)剛度過大，那么它的變形能力就比較的差，同時在地震來臨時將會吸收很大的地震力，于結(jié)構(gòu)的抗震不利。如果結(jié)構(gòu)的剛度過小，則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的變形，影響建筑物的正常使用。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體方法

1.地基是建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的地基設(shè)計時，要因地制宜，具體情況具體分析。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)地基的設(shè)計優(yōu)化首先是要選擇合理的優(yōu)化方案，如果是基礎(chǔ)較深，那么就需要對擬建工程施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況進(jìn)行全面仔細(xì)的勘察，然后再綜合其他現(xiàn)場場地的各種因素進(jìn)行基礎(chǔ)選型及埋深等設(shè)計。

2.砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化

磚砌體在房屋建筑結(jié)構(gòu)中主要擔(dān)負(fù)著抵抗側(cè)向位移和承重的作用，它的布置方式較為多變，但是在躍層結(jié)構(gòu)或表現(xiàn)出過大的受力結(jié)構(gòu)中卻并不適宜。通常應(yīng)該對其進(jìn)行以下方面的優(yōu)化，優(yōu)化平立面結(jié)構(gòu)，保證建筑形體的規(guī)則性，抗側(cè)力構(gòu)件平面布置宜規(guī)則對稱，側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化。縱向抗震墻體在建筑整體中，必須保證有三條以上，合理規(guī)劃門窗的開口規(guī)格，增加建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

3.建筑底部剪力墻的設(shè)計優(yōu)化

處于房屋建筑底部位置的框架剪力墻因為具有豎直方向抵抗側(cè)力部件的不連續(xù)性，所以就增加了受力出現(xiàn)不平衡狀況的因素。也就因此而增加了對建筑平面的要求。在設(shè)計中，應(yīng)該盡最大可能將承重墻放置于框架梁之上，如果受到具體條件限制而只能放置于次梁時，就必須要將主梁與框架梁的鋼筋配置適度增大，使放置承重墻的樓板厚度增加。同時，在設(shè)計中需要樓板錯層時，必須是在選用質(zhì)量較輕的板層填充材料時才可以進(jìn)行這樣的設(shè)計。

4.剪力墻的設(shè)計優(yōu)化

對剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，其中連梁是最為重要的環(huán)節(jié)。如果將連梁的剮度增加，就一會產(chǎn)生增加建筑結(jié)構(gòu)地震作用的情況，同時也就造成了連梁與墻肢的內(nèi)部受力分配大幅度增加，這樣就應(yīng)該將此處構(gòu)件的鋼筋配置適度增加，從而使建筑材料受到不必要的浪費(fèi)。設(shè)計方式應(yīng)該是把連梁設(shè)計成剛度與截面較小的弱連梁，并且在達(dá)到結(jié)構(gòu)的剛度與變形程度要求的條件下，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)與變形能力等多方面思考，對構(gòu)件進(jìn)行合理的布置。剪力墻設(shè)計越多，建筑結(jié)構(gòu)也就具有更大的抗側(cè)力。從而減少建筑結(jié)構(gòu)的位移，卻導(dǎo)致了地震力的增大。基于以上的考慮，進(jìn)行剪力墻的設(shè)計時必須要掌握對稱和分散與均勻的基本理念，以水平位移限度為準(zhǔn)控制剪力墻的數(shù)目。

5.房屋建筑結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計優(yōu)化

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，不但要關(guān)注整體設(shè)計，也應(yīng)該對各個細(xì)部結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計給予重視，比如進(jìn)行現(xiàn)澆板的設(shè)計時，為了達(dá)到去除拐角裂縫與結(jié)構(gòu)受力均勻的目的就需要將異形板劃分為矩形板。對于建筑結(jié)構(gòu)底部的框架抗震墻的鋼筋配置通常較大，如果在材料選用上使用冷軋帶肋鋼筋則能夠適當(dāng)減少鋼筋配置，從而更加便于施工和達(dá)到控制工程造價的目的。

6. 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中計算參數(shù)的優(yōu)化

所有的計算機(jī)計算結(jié)果，應(yīng)經(jīng)分析判斷確認(rèn)其合理、有效后方可用于工程設(shè)計。通常情況下，計算機(jī)的計算結(jié)果主要是結(jié)構(gòu)的自振周期、樓層地震剪力系數(shù)、樓層彈性層問位移（包括最大位移與平均位移比）和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側(cè)向剛度比、墻和柱的軸壓比、柱底內(nèi)力設(shè)計值、地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值及超筋超限信息等等。為了分析判斷計算機(jī)計算結(jié)果是否合理.結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時，除了有合理的結(jié)構(gòu)方案、正確的結(jié)構(gòu)計算簡圖外，正確填寫抗震設(shè)防烈度和場地類別，合理選取電算程序總信息中的其他各項參數(shù)也是非常重要的，這些參數(shù)要按照電算程序軟件的有關(guān)規(guī)定設(shè)置，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理。

7. 結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋計算的優(yōu)化設(shè)計

在計算建筑物構(gòu)件尺寸及配筋的過程中，多次反復(fù)調(diào)整構(gòu)件尺寸并進(jìn)行計算，從中總結(jié)出最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸，使得在一個固定荷載常數(shù)下，得到最為經(jīng)濟(jì)的計算結(jié)果。計算結(jié)果應(yīng)滿足兩個重要的指標(biāo)：a、計算結(jié)果應(yīng)首先確保結(jié)構(gòu)的安全性，這是重中之重。b、在滿足安全的前提下，使配筋量大致控制在結(jié)構(gòu)計算配筋的范圍內(nèi)，使得構(gòu)件內(nèi)的鋼筋量切實地發(fā)揮其受力作用。

四、總結(jié)

現(xiàn)代房屋建筑工程設(shè)計方案要求的提高，對建設(shè)單位和設(shè)計單位的工作人員都提出了更高的要求。設(shè)計人員應(yīng)加強(qiáng)溝通，精心設(shè)計。選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，實現(xiàn)房屋建筑經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

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