結構優化方法在住宅建筑設計中的運用

巴希

摘要：隨著社會經濟的快速發展，人們的經濟狀況、生活質量和生活水平都有了很大的提高，因而對居住環境的要求也越來越高。隨著時代的進步和社會的發展，各大房地產開發商對住宅建筑的開發往往會最大限度地要求結構優化，以達到降低成本、節能減排和提高建筑使用功能的目的。為此，本文就住宅建筑結構優化措施進行了淺析，并就其關鍵環節進行了探討，希望能為住宅建筑結構設計和施工提供有效的參考。

關鍵詞：結構優化設計;住宅建筑

一、住宅建筑設計中易發生的問題

1.1設計缺乏實用性

在住宅建筑設計過程中，設計出來的模型實用性不強，一些施工單位在快速施工的住宅建筑設計過程中，因為需要快速進行施工，所以設計人員設計所用時間較短，沒有對施工場地進行仔細勘察，同時在設計過程中也可能會沒有充分考慮住宅建筑的施工成本和實用價值，導致設計缺乏實用性，而且在現階段，住宅建筑的設計也可能會成為裝飾的問題，因為一些住宅建筑在設計的過程中對方位有較高的要求，比如說陽臺的方位需要向陽，窗戶需要通風等。

1.2住宅建筑采光、通風設計中的問題

在部分設計中，采光的效果不能達到預期的效果，部分開發人員為了最大限度地實現利益，減少房屋建筑的間距，或者在設計過程中出現不充分的原因，引起采光不足等問題。

1.3片面追求外觀效果，忽視實用性

現代的房屋建筑設計普遍存在著一種誤區，那就是大多數人過于重視房屋外表，一味地追求外在形式的美觀，進而導致房屋的整體設計出現尷尬的局面。房屋建筑是結合實用性與美觀性為一體的建筑，忽視房屋建設的實用性的直接后果就是導致節能環保的要求大打折扣，使得節能環保不能完全地做到位。

二、結構方案設計優化的思路及方式

2.1結構豎向布置優化方案

住宅建筑結構豎向構件應根據結構總體指標沿豎向變化，如剪力墻的墻長及墻厚（墻長可根據計算需要在上部樓層縮短，但應避免短肢剪力墻;墻厚可由300mm漸變為180mm）。框架梁、連梁高度可根據結構整體剛度變化，以減小整體結構剛度，減小地震力。對于高層建筑中底商或底部層高較大的樓層按照剛度計算需要設置這幾層的框架梁、連梁高度。柱、墻混凝土強度，以滿足軸壓比為宜，并滿足墻體穩定性要求，沿建筑高度分段變化。上部結構嵌固端位置的選取，應根據項目特征進行嵌固端為基礎頂和正負零的經濟性分析。

2.2結構平面布置優化方案

在不影響建筑使用功能的前提下，結構布置應簡單、規則、剪力墻盡量布置于建筑四周、門窗洞口上下對齊，剪力墻沿兩個主軸方向雙向布置、且兩個方向側向剛度宜相近（相差不超過20%），盡量減少短肢剪力墻的布置，應與建筑溝通，在不影響建筑外立面及造型的前提下，布置一般剪力墻。梁、柱布置盡量避免一些大懸挑、大跨度、盡量不轉換等，少采用型鋼梁柱。取消廚衛間，設備管井隔墻下的結構小梁，改用板底附加鋼筋，節約混凝土及鋼筋用量。樓板厚度，大跨度雙向板按跨度的1/40并滿足裂縫與撓度的要求;樓板薄弱部位板厚可加厚至110mm，連廊取120mm等，但尚應滿足地方標準的要求，并與審圖公司溝通商定。與建筑協商或采用結構計算等手段，避免超限情況的發生。

2.3地基基礎優化方案

基礎持力層，首選天然地基。基礎選型，按獨立基礎、條基、筏板、樁基的順序進行，地下車庫優選獨立基礎+防水板的形式;樁基選型應進行復合地基、預制樁、管樁、灌注樁等樁基形式進行經濟性比較，根據地質情況以及規范要求選用最經濟的樁型;在施工許可情況下，復合地基最經濟，采用樁基時，盡量采用樁基承臺+防水板形式基礎形式。筏板厚度、獨立基礎高度按沖切控制，可以局部加厚，以減小基礎的構造配筋，節約含鋼量，節約混凝土用量，降低工程成本。

三、精細化設計的優化的思路及方式

3.1結構荷載

荷載是結構效應的起源，荷載的大小直接影響結構的效應，因此，結構荷載應該精細化，如結構樓面恒荷載嚴格按建筑實際做法計算，不隨意放大。帶門窗的填充墻線荷載，應考慮門窗的折減，隔墻線荷載計算時，隔墻高度可取建筑面層上方至梁底或板底的高度。消防車等效均布活荷載考慮板跨與覆土厚度按規范要求折減取值。主樓下人防地下室荷載可考慮上部結構的有利影響;地震參數、風荷載參數等要真實準確。關鍵工程應對地震效應、風荷載效應進行專項評價，出具相關評價報告，必要時利用振動臺試驗、風洞試驗等方法，對地震影響系數最大、設計地震分組、場地類別、體型系數等重要設計參數進行精細的專項評價。

3.2結構設計參數的選取

結構設計參數的取值對結構的整體指標以及配筋指標有一定程度的影響，設計時應預與考慮。如墻柱配筋設計是可考慮翼緣墻、端柱;矩形混凝土梁按考慮樓板翼緣的T形梁配筋，框架梁梁端配筋考慮受壓鋼筋影響;梁墻自重扣除與柱重疊部分，樓板自重扣除與梁墻重疊部分;梁板、墻柱及基礎設計時考慮活載折減，地下車庫可按彈性板6計算，勾選彈性板荷載計算方式為有限元計算，梁配筋計算結果偏小，須滿足正常使用極限狀態要求;板配筋采用整體計算配筋結果（按等值線配筋）等等。

3.3精細化制圖

住宅結構制圖時，應該精細化設計，如標準層墻柱、梁板配筋應根據樓層分段精細化設計，宜3～4層一個鋼筋層（或根據實際情況可取1～2層為一個鋼筋層），不允許最大值包絡全樓，對剪力墻結構一般部位的邊緣構件，采用墻體水平筋+拉筋的做法可以降低含鋼量（據統計此種做法較傳統做法每平方可節約鋼筋2KG～3KG左右），對底部加強區的約束邊緣構件計算體積配箍率時，可考慮適當計入滿足構造要求且在墻端有可靠錨固的墻體水平筋（計入墻體水平筋的配箍率結語總之，結構優化設計是建筑結構設計的重要環節。

結語

總之，結構優化設計是建筑結構設計的重要環節。優化結構設計并非死板的鋼筋混凝土結構，而是讓結構設計更符合客觀條件和實際受力特點，更合理，更美觀。一切結構優化設計都不應該以犧牲安全性為條件，而應該以保證結構安全為基礎。以此為基礎，大膽創新，細致分析，不斷完善，通過結構設計優化來實現其核心價值。

參考文獻：

[1]彭驕陽.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].江西建材，2016（11）：15.