建筑結構設計優化對策

徐海明

摘要：建筑結構設計關系到建筑的安全，屬于一項非常復雜的工作。建筑結構設計設計的專業較為繁多，并且有些問題現在的技術也不能有效的解決，尤其是地下室的設計工作，我們出于技術及成本的考慮，需要對設計工作進行仔細的研究，確保建筑結構的安全。

關鍵詞：建筑結構 優化設計 地下室蓋板

當前，我國城市的進程不斷提速，一方面土地資源稀缺，另一方面城市建筑、交通等都有向地下發展的趨勢。特別是高層建筑的出現，地下室一般都設置兩層甚至是三層，這也對我們的設計、施工等工作帶來了新的挑戰。建筑與人們的生活工作關系密切，因此，我們必須要在建筑設計上綜合進行考慮，才能滿足人們的基本要求。本文就對建筑結構的設計進行簡單的分析，并提出一定的優化對策。

1、建筑結構設計優化的基本要求

1.1、安全性

建筑物作為我們生活、工作的基本場所，是我們賴以生存的必須環境，因此，建筑結構首先必備的要求就是安全性。我們在進行建筑結構設計時第一要求就是安全性。所以說，建筑結構的優化設計不僅僅是對建筑的成本、功能等因素進行考慮，需要首先考慮建筑結構的安全性，圍繞安全性開展其他的工作。

1.2、使用功能

建筑物的本身是帶有使用功能的，它要為使用者提供必需的場所，隨著社會的進步及新技術的使用，人們對建筑的要求也是越來越高。我們在進行建筑結構設計時必須要考慮到建筑的實用性、美觀以及舒適要求，在結構的優化設計時要考慮到使用者的使用功能要求。

1.3、經濟性

市場經濟下，我們也要考慮到建筑的成本，建筑要滿足經濟性的要求，完成成本控制，使得資源能夠得到有效的使用。

進入到新時期后，建筑結構設計還要能夠考慮到環保的要求，并采取相應的措施達到節能的效果。我們可以在設計時選擇環保節能的材料，優化建筑結構設計，比如采用節能門窗等措施。

2、抗震設計

地下室墻柱必須與上部墻柱統一協調。地下室的頂板如果出現內外板面的高差時，當高差超過梁高，就會出現錯層，需要采取相應的措施使得其作為上部結構的嵌固結構，國家規范明確規定，地下室頂板必須采用梁板結構才能作為上部結構的嵌固，如果地下室頂板設計采用無梁蓋板式的設計時，則頂板不能作為上部結構的嵌固。在進行結構計算時，嵌固端必須要計算至地下室的樓層或是到底板位置，剪力墻加強區在計算時應當包括地下室，然后在從地面開始向上計算。

3、地下室外墻的設計考慮

3.1、在地下室外墻配筋的計算過程中，外墻采用扶壁柱則不需要考慮扶壁柱大小尺寸，全部按雙向板進行計算配筋，但是，地下室整體的配筋電算分析時，荷載的傳遞驗算卻沒有按照雙向板的考慮。我們根據外墻對扶壁柱的變形協調原理可以知道，這樣的配筋豎向鋼筋配筋不足，扶壁柱的配筋量少，但是水平筋配筋有富余。因此，我們在進行計算時，垂直外墻方向布置內墻（鋼筋混凝土）的外墻以及外墻扶壁柱的尺寸大的外墻板塊需要按照雙向板考慮配筋大小，剩余的外墻板塊可以按照單向板來計算配筋值的大小。對于受豎向荷載較小的扶壁柱，對其柱主筋要進行一定的加強處理。外墻水平分布筋的配筋則需要考慮扶壁柱的大小尺寸，對于部分區域可以適當的設置短水平負筋，外墻的轉角處也可以參照這種措施進行加強。

3.2、地下室的外墻在計算時，底板要作為外墻的嵌固部位，底部的彎矩同底板的彎矩，既底板抗彎能力要大于側壁的，配筋及底板厚度要能相匹配，比如地下車道的設計，車道側壁屬于懸臂結構，底板的抗彎設計需要大于側壁的底部。

4、結構平面設計

建筑結構的設計需要對人防、防火、設備、排水、通風等等綜合進行考慮。比如，建筑長度值超過了國家規范的長度時，我們需要對其設置變形縫，一般我們都是盡量不設置或是少設置變形縫，變形縫的設置會增加防水施工的難度，并且防水處理效果也不是很好。在設計時可以考慮后澆帶的使用，后澆帶的混凝土摻加外加劑，或是選擇地上設峰地下不設置的措施來保證我們的需要。如果使用后澆帶的措施也不能解決地下室過長的問題，我們可以通過對地下室分割的措施，調整地下室平面的布置，將其分割為幾個地下室，采用較窄的通道進行連接，連通管道的同時還能滿足使用的功能要求。在建筑結構設計時還要考慮到采光井位置的布置，如果位置選擇不合理，如將采光井布置在側壁的外側，這將造成采光井的外側不能與地下室頂板有效的連接失去了整體性，不能將上部的地震及其他作用力傳遞到地面，達不到建筑的埋深要求。

5、抗浮設計

地下室埋深淺或是地下水的水位較高時，有可能出現地下室的抗浮不能滿足要求的現象。我們需要采取以下的處理措施“

5.1、在符合國家規范的要求下，盡量的提高基底標高，這樣就能降低抗浮的防水位。建筑基礎一般選擇的都是平板式或是梁板式筏板基礎，兩者之間回填覆土的重量相差不多，單是梁板式筏板基礎的高度要高于平板式筏板基礎，在基礎頂標高相同時，梁板式的基礎埋深大于平板式基礎。因此，兩者之間采用平板式筏板基礎能夠降低抗浮水位。

5.2、樓蓋的選擇宜使用無梁蓋板或是寬扁梁。寬扁梁的界面高度一般為梁跨度的1/22～1/16，采用寬扁梁的設計能降低地下結構的層高，這樣也能夠相對的降低抗浮水位。需要注意的是，寬扁梁的配筋量很大，施工起來難度也較大，混凝土澆筑存在一定難度，因此，在選擇時要視情況具體確定。

5.3、增加地下層高；采取這種措施能增加地下室的重量這樣也能有效的解決地下室的抗浮。使用這種方法需要考慮地基土的荷載能力，在對主體結構的地基承載力進行深度修正時， 增加地下室的層高可以提高主體結構的有效埋置深度，從而提高了主體結構修正后的地基承載力特征值。

6、地下室的不均勻沉降

針對地下室不均勻沉降的現象我們可以采取以下的措施來進行處理：

6.1、在裙樓與主樓間設置沉降縫，使得兩者間的沉降互相不發生影響，這也是一種釋放應力的方式。采用這樣的措施會給建筑立面、防水等施工帶來一定的難度，且整體穩定性也造成一定影響。

6.2、主樓與裙樓間不設置沉降縫使用端承樁的處理措施，樁要置于堅硬層上。使用端承樁能夠提高地基的承載力，還能降低沉降差。這種處理措施使用的材料較多，增加了施工的成本，僅適用在地基持力層較差或是超高層建筑的設計當中。

6.3、布置后澆帶，在施工時先施工主樓部分，裙樓部分預留鋼筋，在主樓封頂大部分沉降完成后再施工裙樓部分。兩者間沉降穩定后澆筑后澆帶。這樣能夠解決沉降的問題，且不用設置沉降縫。

總結：

建筑結構設計設計到的專業較多，我們需要將其作為一個系統且復雜的過程來進行，我們的設計人員一方面要扎實自己的專業知識，同時還要在實際的工作中多多積累經驗。在設計的每個環節中嚴格要求自己，從安全、使用功能以及成本等方面考慮，合理的完成設計工作。

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