房屋結構設計中的建筑結構設計優化

陳琦

摘要：合理選擇結構設計方案在建筑工程結構設計中顯得尤為重要。結構設計人員在基礎設計時要對建筑工程環境實施全面勘察，也包括建筑結構類型和荷載分布情況，只有全方位綜合各種因素，才能選擇合理的基礎設計方案，才能在工程施工中最大程度地發揮建筑地基的內在潛力作用。本文根據建筑工程結構設計原則探討了建筑結構優化設計方法，使建筑結構設計更加完善。

關鍵詞：建筑結構;結構設計;優化

隨著我國各個領域的快速發展，建筑業發展迅速，房屋結構設計中，采用先進技術，依托先進設計理念，同時加強對建筑材料研究，促使建筑結構向更加安全、合理、可靠的方向發展。

一、建筑結構設計

（一）設計方案

根據工程地質報告、建筑場地類別、建筑物高度和層數、建筑物的重要性、建筑所在地的抗震設防烈度等情況對建筑的結構形式進行確定。在確定了建筑結構的形式之后，要依據不同結構形式的特點及要求來對建筑結構的受力構件和承重體系進行布置。

（二）結構計算

建筑工程的計算荷載有：外部荷載和內部荷載，它們的計算要依照荷載規范的規定及要求使用不同的組合值系數及永久值系數等進行不同工況下的組合計算;對于構件的試算，要依照計算出的荷載值、構造措施的要求、使用要求和各種計算手冊上的試算方法來對構件的截面進行初步的確定。

（三）施工圖設計

對于建筑工程內力的計算要依照已經確定的構件截面及荷載值來進行計算，它包括：拉力、彎矩、軸心壓力、扭矩、剪力等。根據最后計算出的結構內力和規范對構件的要求及限制，對結構試算的構件是否滿足規范的要求進行復核。若不滿足，則要調整構件的截面或者布置，直到滿足要求為止。

二、建筑結構設計中常見的問題

（一）現澆混凝土樓板的干縮開裂和支座負鋼筋倒伏的問題

1、干縮開裂問題

在進行混凝土樓板澆筑時，澆筑完混凝土后，會在短時間內出現樓面出現龜裂的現象，尤其在溫差較大的季節或地區這種現象非常明顯，而且這種現象多發于住宅樓，公用建筑和商用樓較為少見。這種龜裂多是由于混凝土的水灰比過大造成的，它降低了建筑結構的剛度，增大了結構的撓度，使整個結構的安全性和耐久性都明顯的降低。出現這種情況的原因是：由于現在的工程大多使用商品混凝土，混凝土是由預拌廠直接負責提供的，泵送混凝土要求混凝土的和易性要好，流動性要高具有較大的坍落度，商品混凝土為了達到這種效果就會加大水的配比，使混凝土的水灰比過大，嚴重的影響了混凝土的質量。

2、支座負鋼筋倒伏的問題

當進行完樓板上的鋼筋綁扎后，隱蔽驗收后才可以進行混凝土的澆搗工作，但是在實際施工中，由于沒有注意保護好支座負鋼筋，使得鋼筋的倒伏隨處可見。剛進的倒伏會造成支座負彎矩沒有足夠的鋼筋來支撐，引起支座板面出現裂縫，加大了撓度，降低了剛度，使板的受力狀態逐漸趨向間支，造成板配筋偏于不安全。

（二）柱體、墻體連接混亂

在對比較復雜的結構平面進行布置時，往往會出現多方向柱網相連的地方。有的把每根柱和周圍各柱都用框架梁連接起來，形成多梁交匯于一柱，這給接點區的鋼筋錨固和混凝土的施工帶來了很大的不便嚴重的影響了施工的進度。

（三）結構電算或設計方法存在問題

1、實際施工圖紙和電算的計算簡圖不符

問題主要表現在剪力墻開洞的大小、剪力墻的長度、厚度、門窗洞口的位置、框架計算高度等和施工圖紙不相符。這大多是由于結構專業的計算進行的過早，建筑平面經過多次的調整，又沒有來得及反饋給結構專業，使專業間相互脫節，等到了施工圖紙進入校審的階段，大多都只注意在圖面上，沒有核對建筑圖，進而造成了這類錯誤，這就是某些構件的配筋失真，造成配筋不足的危險。

2、抗震概念設計不足

建筑抗震設防的三個目標可以用小震不壞、中震可修、大震不倒來進行總結，第一目標可以利用承載力的計算來保證;第二目標可以利用結構可靠度標準分項系數來達到損壞可修的目標;但第三目標就要通過概念設計和各種抗震構造措施來實現。這就要求結構要具有良好的吸能、耗能能力，具有較高的靜不定次數、避免豎向承載力和剛度突變、結構的構件盡可能為延性構件。

（四）鋼筋混凝土結構概念設計淡薄

概念設計通常是指不經過數值的計算，根據整體結構體系和分體系間的力學關系、震害、試驗現象、工程經驗等，來獲得基本設計的原則和思想。在現行的抗震規范中規定，一般結構設計的彈性計算是以多余地震方面為出發點的，其超越概率為63.2%，比一般設防烈度低，規范要求設計不但要負荷概念設計的規定，還要加強抗震措施，這樣才能達到設防標準，但一些工程只注重計算結果，忽略了概念設計和對抗震的要求

三、解決建筑結構設計中常見問題的有效途徑

（一）確定整體結構的科學性以及合理性

1、結構剛度與重力荷載之間的比被稱為剛重比

它影響著結構整體的穩定性，也是影響重力二階效應的重要參數。一般都會使用增大剛重比的方法來考慮重力的二階效應。結構的剛重比增大則二階效應就會減小，二階效應要控制在20%以內如果改制不能達到要求，則可能引起結構的失穩導致坍塌。

2、剪重比是抗震設計中非常重要的參數

由于長時間的作用下，地震影響系數下降的會較快，根據這種情況計算出來的水平地震作用下的結構效應可能偏小。對于長周期的結構，地震動態作用下的地面加速和位移會對結構具有更大的破壞作用，如果剪重比<0.02，結構的剛度才可以滿足水平位移限制的要求，但卻不能達到結構整體穩定的條件，設計人員要在設計過程中綜合的考慮剛重比和剪重比的合理取值。

（二）結構構件的設計方法和優化

1、剪力墻下布樁

當建筑的結構為剪力墻或框剪結構時，剪力墻主要承受地震水平力，它也是承受豎向荷載的重要構件，所以要沿著剪力墻全廠布樁，樁的中心線要和剪力墻的中心線重合，布置雙排樁時，樁的承臺要具有足夠的剛度，并應作承臺的抗彎和沖剪驗算。

2、樁基礎設計

當布樁僅按照豎向荷載作用進行時，要對彎矩作用下的承臺底部邊樁的反力進行驗算。尤其是框剪結構的剪力墻和剪力墻結構核心筒底部彎矩及剪力對基礎承載力的影響較大，不能遺漏。對于水位較高的地下室和短肢剪力墻、大跨度結構等彎矩較大的承臺底部樁基要驗算其是否存在向上的抗拔力。

四、結語：

在進行設計時，既要考慮用戶對房屋使用效果的要求，還要兼顧建筑的質量、安全性、穩定性等多方面的內容。通過對建筑工程的結構進行優化設計處理，可以更好的實現建筑結構設計的整體優化，從而達到經濟、科學及合理的設計要求。

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