淺談建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

韓旭東　張豪

摘要：工程設計人員對房屋建筑工程項目建設中設計階段的控制與管理，必須全面了解此項工作在技術上的重難點，同時充分結合其實際情況做出相應調整，進而構建完善的工程設計管理體系，適應其不斷發展的現實需要，從而在房屋建筑工程項目建設中對設計階段的強化控制與管理產生積極的作用。

關鍵詞：房屋建筑；建筑結構；設計優化

一、引言

在房屋建筑工程項目管理過程中，其中一項重要的組成部分就是工程建筑結構設計優化的控制與管理。而對于房屋建筑工程項目管理來說，各種內外部因素均容易影響工程項目中工程建筑結構設計優化的管理應用工作，因此，工程設計人員在項目設計階段必須將各種影響因素充分考慮在內，并制定相應的對策，盡可能實現整個房屋建筑工程項目設計階段以控制與管理新技術為理念。

二、房屋建筑結構抗震設計和配筋設計中的優化方法

（一）抗震設計的優化方法

考慮到房屋建筑結構抗震問題，設計期間，設計師應當注重梁高取值的合理性與公正性。如果取值過程中沒有全面的數據支持，可以取允許的最大值，避免對其剛度造成影響，當出現了垂直荷載后，梁端負彎矩經過運算，所得結果會超過實際值，造成此處的配筋量增多，產生過剩的抗彎安全儲備，一旦發生地震等惡性災難，常常會帶來嚴重的不安全因素。因此針對梁端負筋進行設計時，設計師可以選擇允許的最小負筋值，只有如此，方可使梁端塑性鉸在需要時立刻起到作用。設計期間，所有設計人員需要注意一點，梁端負筋實用量低于需求量，且跨中配筋的處理需要在允許的范圍內盡量放寬。考慮到房屋建筑結構施工問題，對于配筋差距在5%以內的梁，設計時應當作為一類配筋。不僅如此，具體施工環節同樣必須關注一點，如果材料需要調整，那么應當從全局角度再次討論梁端負筋的合理性，避免材料調整引起鋼筋用量發生改變。

（二）配筋設計的優化方法

在計算配筋時，為了保證框架柱的強度與有關需求相符，設計人員必須對以下幾點加以著重注意：①如果房屋建筑結構的地基是處在不堅硬的土層時，設計人員應當將框架柱的配筋適當的加大；②為了使箍筋對混凝土的制約得以提升，設計人員應當把框架柱箍筋方式設置成菱形或井字形；③在受到地震災害的情形下，抗震墻、角柱及邊柱等都會有偏心受拉的情況發生，所以，針對那些部分的實際配筋必須根據具體情況在計算值的基礎上按照規范要求放大25%。

此外，如果要保證正確地設計房屋建筑工程，首先要注重氣候，結合氣候狀況正確選擇混凝土配合比，其次要在易形成溫度裂縫的地方增加一些鋼筋，有效地發揮鋼筋的抗拉作用，并且盡可能保證鋼筋的保護層達到其設計所需的最小厚度，防止由于保護層過厚而形成溫度裂縫；另外，還能利用后澆帶與伸縮縫，把一個個體積較大的混凝土體量分隔成一小塊一小塊均勻的結構，巧妙地利用這些結構設計擴大混凝土水化熱的散熱面積，進而有效防止混凝土內部的快速升溫，從而避免應力過于集中帶來的溫度裂縫。

三、房屋建筑結構設計中的常見問題及優化方法

（一）基礎連系梁設計的常見問題及優化方法

若房屋建筑基礎埋置深度較大，則需要通過基礎連系梁減小底層柱的計算長度。不僅如此，室內地坪以下也需要進行連系梁的設計，借此構建出合理框架，并且需要對有可能形成的短柱進行相應的加強。當基礎連系梁面有樓梯柱等荷載影響時，那么計算過程中，需要和柱體允許的最大軸力（10%）共同處理，其配筋則需要和梁的受力標準完美匹配。而在考慮抗震性能問題時，基礎間必須沿主軸方向設計連系梁。此時，基礎連系梁中，基礎頂端需要和其頂標高基本一致。對于樁基礎而言，需要在單樁承臺正交的兩個方向設計連系梁，且設計過程中需要首先考慮短向問題。對于單一擴展型基礎而言，實際施工階段，需要對單一基礎及其連系梁間的縫隙進行處理，選擇混凝土填充，確保和基礎頂面完成對齊，接著便可以開始基礎連系梁澆筑工程。經過上述處理，能夠讓連系梁計算跨度合理減小，更加符合設計要求。如果是通過基礎連系梁平衡柱底彎矩及軸力，那么需要按照框架梁狀態，對其配筋與截面尺寸進行合理的設計。在這種情況下，需要對所在梁正彎矩鋼筋進行拉通處理，且位置選擇中間跨處，對于基礎連系梁而言，框架柱部分的縱筋需要采用箍筋進行加密、錨固，確保和上層框架梁之間協調一致。

（二）框架結構柱設計的常見問題及優化方法

如果一根框架結構柱在地面以上為圓柱形，則地面以下如無特殊要求最好采用矩形進行處理，如此一來，可以對施工流程起到合理優化作用。不但如此，圓柱縱筋需要達到8根以上，對于圓柱箍筋而言，條件允許的情況下必須采用螺旋式，如此一來，便可以增加柱體本身的承載力，同時也可以進一步改善其剛度與完整性；對于矩形柱而言，條件允許的情況下盡量采用井字復合箍進行處理；而在考慮抗震性能問題時，需要按照抗震設計規范的要求對柱端、柱底進行各種加密措施，其中應該特別注意的是，剪跨比不大于2的柱、因設置填充墻等形成的短柱、框支柱及一、二級框架的角柱，應根據規范全高加密，使這些最容易受地震危害的結構構件得到有效保護。另外，在優化框架柱的截面設計時，一般來講，以矩形柱為例，應當滿足以下標準：如果房屋建筑結構需要達到一、二、三級抗震標準，那么截面邊長需要超過400mm；如果房屋建筑結構需要達到四級抗震標準，那么邊長需要超過300mm；如果并未考慮抗震問題，那么邊長需要超過250mm。實際繪制施工圖的過程中應當盡可能遵循以上標準進行設計，防止結構出現問題，引發嚴重的安全隱患。

四、結束語

綜上所述，唯有保證房屋建筑工程項目良好的設計質量，積極做好技術優化與創新的控制和管理，才能確保房屋建筑工程項目建設的質量和品質。而設計階段的建筑結構優化管理，對于房屋建筑的發展也將越來越重要。endprint