探討結構設計優化方法在民用建筑結構設計中的應用

趙申

摘要：隨著人們生活水平的提高，對建筑的要求也越來越高，要求建筑具備實用價值的同時，還要具備美感和安全性，這樣才可以保證房屋的結構設計。因此，必須要把握房屋結構設計中優化方法的要點，有效利用空間資源，優化房屋結構。

關鍵字：結構設計;優化方法;民用建筑;應用

成本造價是建筑工程中的重要問題，建筑結構的設計占據造價的很大的部分，所以優化房屋的結構設計，就可以快速解決這一問題。因此，房屋建筑工程中必須要做好結構設計，滿足建筑需求，不斷優化結構設計技術，提高整個建筑工程的質量。

一、在民建筑設計中設計優化方法的原則

（一）遵循設計規范

設計人員在民用建筑結構設計優化中必須要具備豐富的經驗，可以遵循相關的結構設計規范。對于復雜的結構設計來說，有些結構設計規定對于本項目并不適用，所以具體操作過程中必須要做好判斷和優化，提高房屋結構設計質量。

（二）加強專業之間的協作

作為一個復雜而系統的工作，房屋結構設計優化需要多專業進行密切協作。房屋建筑建設過程需要統一建筑設計和結構設計，大大提高其外觀效果，并有效降低工程造價。對于某些設計為了突出方案新奇而不顧建筑基本力學規律的情況，其會增加后續結構設計中的困難。因此，必須要做好各專業之間的協作，實現結構設計的合理化。

二、結構設計的優化方法在房屋結構設計中的應用

（一）上部結構的優化設計

對于剪力墻結構來說，剪力墻的布置需遵循平面布置均勻、對稱的原則，盡量使結構的重心和剛心位置接近，以減少在風荷載和水平向地震作用下結構的扭轉效應。對于高層剪力墻結構，由于短肢剪力墻延性較差，應盡量避免設置短肢剪力墻，限制短肢剪力墻所占的面積百分比不超過一定比例，保證高層建筑在地震作用下有足夠的延性。剪力墻結構布置中應避免將剪力墻布置的短而碎，有條件布置長墻時優先選擇布置長墻，這樣可以減少墻肢總數，減少暗柱的數量，進而減少鋼筋的用量。剪力墻間距不宜過近，總體位移滿足規范要求的情況下，盡量優化一些不必要位置的剪力墻，如位于結構中部對整體剛度貢獻較小的墻肢，往往需要反復試算，得出相對較優的結果。

（二）樁基礎的優化設計

樁基礎包括灌注樁和預制樁兩種，灌注樁適用于更多土層，樁長可以因地改變，配筋方面，按照工作荷載要布置節約鋼材，缺點就是樁身質量不受控制，容易出現斷樁、縮頸、露筋等現象。預制樁屬于擠土樁，會將周圍的土層擠密，從而提高地基承載力;樁身質量易于保證和檢查，施工工序簡單功效高，預制樁單價較灌注樁高，預制樁的配筋與使用荷載相關，同時也與搬運吊裝相關，所以用鋼量較大，接樁也會有相應成本。所以結合相應工程，選擇合適經濟的樁型。

（三）基礎優化設計

民用建筑中，在土質較好的環境下，高層優先采用筏型基礎，多層采用筏型基礎或梁筏基礎，差別不大。對于地庫，優先采用獨立基礎。在土質不好的情況下就要結合場地處理和建筑基礎相互參考來衡量擇優選擇。

（四）結構和建筑協調的優化設計

民用建筑設計時建筑結構要與建筑平面統一，達到美觀實用和結構合理的目標。因此，想要準確的對經濟型指標進行控制，在建筑墻柱中要滿足建筑物中平面功能的要求 ， 前提就要盡量標準化，最有效的方法就是統一在各個房間開間進深。建筑體系盡量不設置夾層結構，樓梯與電梯不能布置在應力集中或受力復雜的轉角部位，在非承重的構件中盡量使用輕質材料，避免出現扭轉效應。

（五）結構以及給排水的優化設計

水泵間要盡量設置在半地下室或地下室內，與其他房間相比，給排水的專用房間有更大荷載。給排水的房間內管道的粗細不均，數量眾多，結構設計前期就要求準確把握預埋件和預留孔洞的位置與尺寸，減少不必要的孔洞開設。同時盡量避免水平管道將梁柱穿過的現象，在管道穿過承重墻時采取加固措施，并做好結構布置，保證管網系統。在民用建筑必須要重點考慮結構設計整個過程中該類房間內的樓面荷載，防止房間出現超載現象。

（六）結構和電氣的優化設計

在金屬管外部、樓板和墻體處安裝電氣管線易導線形式，預制結構的施工難度就會增加。建筑梁在梁預制時需要事先留下孔洞，使得墻體厚度與梁寬度一樣，并保證墻體一側的平面與梁側平面相平，防止管線外露在墻體外面。房屋建筑內部電梯房通常包含很多空洞和預埋構件，所以電梯房的強度要單獨計算，保證施工質量的安全。

（七）結構設計的自身優化

在結構設計施工圖部分，設計人員應因項目性質，合理對項目的各個部位進行配筋設計，需要加強的部位絕不疏忽和遺漏，次要部位也不必無緣故增加配筋，使材料成本增加。

（八）壽命期內的分段優化設計

每一個階段都有其具體的優化方案，其限定的使用期限內，每一項目工程每一環節也有很多可供選擇的設計方案。因此，相關設計人員選擇優化方法時，必須要根據每個階段的性質進行，這也就是優化工程的壽命期，保證每個階段的經濟效益，這樣房屋建筑施工質量有所保證的前提，也可以大大提升項目和企業的經濟效益。

三、結語：

近年來，建筑工程中建設理念開始趨向藝術化，房屋建筑在具備過硬的使用價值的同時，還需要具備一定的藝術美感。房屋的質量和各種參數受到了房屋結構的影響，所以建筑企業必須要全面優化房屋結構。在房屋結構優化設計時，要綜合考慮房屋結構的計算、重構等各種變量因素，提升建筑的整體水平，實現房屋使用感受和外觀形態的統一。因此，建筑企業必須要認識到建筑結構優化設計的重要性，加強結構設計方法的應用，提升企業的競爭力，提高其經濟效益，最終促進企業的長遠發展。

參考文獻：

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