谈建筑结构设计中的优化问题

王增强

(山西省第二建筑设计院山西长治 046000)

谈建筑结构设计中的优化问题

王增强

(山西省第二建筑设计院山西长治 046000)

就建筑结构的设计而言，其和建筑的质量以及安全息息相关，因而在进行建筑结构设计的时候，需要严格依据相关标准，全面而完善地考虑到建筑物结构设计的范围等设计事项。在本文中，首先阐述了建筑结构设计含义，然后分析了建筑结构设计过程中遇到的问题，最后提出了相应的优化措施，希望本文能够为建筑结构设计中的优化问题提供相应参考力量的同时，也为相关理论探究献言献策。

建筑；结构设计；优化；问题

建筑结构的设计质量，将直接关系到整座建筑的安全，所以，在进行建筑物设计时，一定要遵循相关的设计标准。一般来讲，建筑设计和建筑结构设计之间是相互影响、制约的关系，建筑设计完成以后，再进行建筑物具体结构的设计。因而，在建筑设计的时候，一定要合理全面地考虑到建筑物结构设计的范围等设计事项，在进行建筑物具体结构设计的时候，更是要充分重视建筑设计。

1.建筑结构设计含义

依据相关的设计理念，一般情况下，可以将建筑结构设计分为以下几个步骤

1.1 设计建筑结构的方案

建筑物结构设计一定要遵循相关的原则，结合建筑物的实际状况，例如：建筑物的位置、抗震要求、建筑物的功能等等，科学、合理选择建筑物的构造、形式；确定了建筑物的构造、形式后，依照这一形式、结构的具体要求，设置建筑物内的受力、承重体系。

1.2 计算设计

一是计算建筑负荷，包括内部负荷和外部负荷及一些具体内容，在计算时，必须依据建筑物负荷的计算标准进行；二是试算建筑结构构件，必须根据负荷值、结构构件的相关标准进行试算，要选用符合实际的计算方法进行计算，还要预算构件的截面。

1.3 计算结构内力

结构内力主要包括建筑内部的弯矩、扭力等等。

2.建筑结构设计过程中遇到的问题

2.1 框架的配筋问题

一般来讲，建筑物结构涉及到的配筋问题，包括两个方面，分别是框架柱、框架梁的配筋问题。因为建筑物结构设计的工作量很大，很多设计人员在设计钢筋率时，会依照自己的主观概念判断，不会综合考虑建筑物的实际状况和设计的标准。比如，高层建筑物顶层的风力负荷很大，那么在设计时，就要适当加大顶层的配筋率，然而，在实际设计操作中，很多设计人员不会考虑这些因素，导致建筑物存在着很大的安全隐患。另外，在进行结构建模时，设计人员没有注意屋面梁的尺寸，这样计算得出的配筋率不符合相关标准，也不符合实际情况。

2.2 楼板变形度的计算有问题

一些设计人员在计算楼板变形度误差太大，准确率不高，这些设计者在不知晓结构情况、搞不清结构的具体布局的情况下，就开始计算楼板的变形度，他们的计算方法，只从理论的角度讲是很对的，然而，我们应该知道，楼板变形度受到很多外界的客观因素的干涉，如果在计算的时候不能充分地考虑到这些因素，那么计算的结果和实际情况逐渐就会存在误差，给整座建筑的安全埋下隐患。

2.3 抗震设计存在的问题

最近几年，地震频发，人们的生命和财产安全受到很大的损失。同时，随着我国社会、经济的快速发展，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，高层建筑的抗震要求是非常严格的的，但是有些建筑设计师，没有严格遵照建筑物所在地区的抗震需求进行相应的设计调整，在抗震设计时，甚至还出现照搬照抄的行为，这样是对建筑安全性能、整体质量的不负责。同时，随着地震的频发，各地根据当地地形、地貌的具体特征，对高层建筑的抗震要求，也做了相应的调整，但一些设计者并没有注意到这一点，这样，建筑物的安全就没法保证。

3.相应优化措施

3.1 科学计算配筋率

现在的建筑结构设计中，存在着一个普遍的问题，那就是配筋率较小。要想让这一情况得到根本的改善，通常采用附加筋的办法。一般情况下，有以下几种情况：一是把附加筋增在梁下作用力集中的地方，综合实际情况，考虑是否将附加筋加在截面高度内；二是，假设主梁、次梁的截面面积相差不是很大，很显然，次梁的负荷会增大，这种情况下，次梁也要添加附加筋，只有这样，才能保证结构的稳定性、提升整个建筑的承载能力、提高建筑物的设计质量。

3.2 科学计算板、梁的跨度

一般来讲，专业手册或是课本上提到的跨度计算，仅仅适合常规结构计算，不适合现在的实际使用中。梁板，可以简单地理解为处于梁中间的一个刚性的支撑，也可以将梁板看做是一个变截面板。在扁梁结构中，当梁高和板厚差不多的时候，应该把计算长度取在梁的中间，梁中间的弯矩和梁厚、梁边弯矩和板厚配筋，要使用两者的较大值，进行配筋。根据台阶式独立基础变截面的基本含义，柱子是可以看作是超大的截面梁，因此，梁配筋的时候，要取柱边的弯矩。一般来说，正常状态下是存有削峰的。

3.3 计算沉降

地基挖开以后，在摩擦角范围内的，坑边上的底土会受到制约，没有反弹的可能，基坑中间部位的土，是会发生反弹的，反弹以弹性为先，反弹的土，被人工清理掉。基坑较小的时候，坑底的约束力很大，这时，可以不考虑反弹的情况，在进行沉降计算的时候，要按照坑底的附加应力来计算。基坑面积很大的时候，坑底不会受到任何大的约束，在进行沉降计算的时候，一定要按照基坑底部压力计算，坑边基底土的约束部分，可以看成是安全储备，这是沉降理论值大于实际值的原因。

3.4 楼面的刚性设计

在计算程序的时候，要保证把整个建筑结构的实际受力情况如实地展示出来，我们就必须对楼面进行刚性设计，这样才能将误差及时地发现、控制。一般来讲，楼面的刚性设计是通过以下几个方面进行的：一是，在设计具体的建筑方案的时候，就要把可能引发楼面变形的结构排除掉，例如：缺口太大的凹槽；太长的外伸翼块；太大的楼层漏洞等等，这些都会引发楼板的变形。二是建筑结构的钢性布局要合理，同时配筋率要足够大，这是刚性楼面设计要求必须做到的，如果建筑结构无法达到这一要求和标准，建议在洞口边增装附加梁，要么就是适当提高边梁、暗梁的配筋率，或是使用斜配筋，达到相关的标准。

3.5 建筑物的抗震性能要提高

提高建筑物的抗震性能，建议从以下几个方面着手：一是，在设计建筑结构的时候，要充分了解、综合考虑各地的实际情况和个别地方的抗震特殊要求，设计前，要做好当地实际情况的调查工作，理解当地的地理、水土、气候等等各方面的具体情况，在提升建筑物实际抗震性能的前提下，要权衡一下整个建筑物的投入资金，做到既要保证质量过硬，又要将投入的成本降到最低，还要选择最适合建筑物的工艺、技术。二是，在设计建筑物的结构时，一定要严格遵守国家关于建筑物抗震性能的相关要求，举例说明：柱的抗震性能，要使得柱的切面尺寸符合相关标准，假如设计柱时，剪应力过大，会让柱受到损害；假如轴压力和平均应力的差距很大，那么柱上就会有混凝土压碎的现象。所以，要特别注意柱截面的高度和宽度都要在三十厘米以上，比例＜=3，这样才能保持柱的延性。在配置柱的纵向钢筋时，一定要依据相关的规定及标准进行设置最低配筋率，钢筋设置要尽量的做到对称，因为，只有这样，才能够让柱的延性符合相关的标准。

4.结束语

结合全文所述，在设计建筑结构的时候，务必要考虑建筑物本身的功能、要求以及建筑物所处的地理位置，科学设计建筑物的内外部形式、配筋率、抗震性能等，让建筑物的整体质量得以保障。经济适用、可靠安全地建筑结构设计，需要先进科技、先进经验有机结合，设计时，需要适当增加计算机使用的比例，推进新型、高效、环保的建筑材料的使用范围的同时，更要推进先进设计理念的应用。在本文中，笔者结合自身多年的工作体会以及心得，简单分析了在建筑结构设计过程中，经常遇到的一些问题，并有针对性地提出了一些相应优化措施，希望对建筑结构设计实践有所帮助。

[1]田永超,孙艳伟. 房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J]. 住宅与房地产. 2016(03)

[2]孙俊英,吴萍娣. 房屋建筑结构设计中的优化技术应用分析[J]. 建材与装饰. 2015(47)

TU7

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1007-6344（2016）07-0087-01