談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化問題

王增強(qiáng)

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院山西長治 046000)

談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化問題

王增強(qiáng)

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院山西長治 046000)

就建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言，其和建筑的質(zhì)量以及安全息息相關(guān)，因而在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，需要嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，全面而完善地考慮到建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范圍等設(shè)計(jì)事項(xiàng)。在本文中，首先闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含義，然后分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，最后提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，希望本文能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化問題提供相應(yīng)參考力量的同時，也為相關(guān)理論探究獻(xiàn)言獻(xiàn)策。

建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化；問題

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，將直接關(guān)系到整座建筑的安全，所以，在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時，一定要遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一般來講，建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間是相互影響、制約的關(guān)系，建筑設(shè)計(jì)完成以后，再進(jìn)行建筑物具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因而，在建筑設(shè)計(jì)的時候，一定要合理全面地考慮到建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范圍等設(shè)計(jì)事項(xiàng)，在進(jìn)行建筑物具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，更是要充分重視建筑設(shè)計(jì)。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含義

依據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)理念，一般情況下，可以將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為以下幾個步驟

1.1 設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的方案

建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要遵循相關(guān)的原則，結(jié)合建筑物的實(shí)際狀況，例如：建筑物的位置、抗震要求、建筑物的功能等等，科學(xué)、合理選擇建筑物的構(gòu)造、形式；確定了建筑物的構(gòu)造、形式后，依照這一形式、結(jié)構(gòu)的具體要求，設(shè)置建筑物內(nèi)的受力、承重體系。

1.2 計(jì)算設(shè)計(jì)

一是計(jì)算建筑負(fù)荷，包括內(nèi)部負(fù)荷和外部負(fù)荷及一些具體內(nèi)容，在計(jì)算時，必須依據(jù)建筑物負(fù)荷的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；二是試算建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，必須根據(jù)負(fù)荷值、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試算，要選用符合實(shí)際的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，還要預(yù)算構(gòu)件的截面。

1.3 計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力

結(jié)構(gòu)內(nèi)力主要包括建筑內(nèi)部的彎矩、扭力等等。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中遇到的問題

2.1 框架的配筋問題

一般來講，建筑物結(jié)構(gòu)涉及到的配筋問題，包括兩個方面，分別是框架柱、框架梁的配筋問題。因?yàn)榻ㄖ锝Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作量很大，很多設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)鋼筋率時，會依照自己的主觀概念判斷，不會綜合考慮建筑物的實(shí)際狀況和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。比如，高層建筑物頂層的風(fēng)力負(fù)荷很大，那么在設(shè)計(jì)時，就要適當(dāng)加大頂層的配筋率，然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)操作中，很多設(shè)計(jì)人員不會考慮這些因素，導(dǎo)致建筑物存在著很大的安全隱患。另外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模時，設(shè)計(jì)人員沒有注意屋面梁的尺寸，這樣計(jì)算得出的配筋率不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也不符合實(shí)際情況。

2.2 樓板變形度的計(jì)算有問題

一些設(shè)計(jì)人員在計(jì)算樓板變形度誤差太大，準(zhǔn)確率不高，這些設(shè)計(jì)者在不知曉結(jié)構(gòu)情況、搞不清結(jié)構(gòu)的具體布局的情況下，就開始計(jì)算樓板的變形度，他們的計(jì)算方法，只從理論的角度講是很對的，然而，我們應(yīng)該知道，樓板變形度受到很多外界的客觀因素的干涉，如果在計(jì)算的時候不能充分地考慮到這些因素，那么計(jì)算的結(jié)果和實(shí)際情況逐漸就會存在誤差，給整座建筑的安全埋下隱患。

2.3 抗震設(shè)計(jì)存在的問題

最近幾年，地震頻發(fā)，人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全受到很大的損失。同時，隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般拔地而起，高層建筑的抗震要求是非常嚴(yán)格的的，但是有些建筑設(shè)計(jì)師，沒有嚴(yán)格遵照建筑物所在地區(qū)的抗震需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)調(diào)整，在抗震設(shè)計(jì)時，甚至還出現(xiàn)照搬照抄的行為，這樣是對建筑安全性能、整體質(zhì)量的不負(fù)責(zé)。同時，隨著地震的頻發(fā)，各地根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦?、地貌的具體特征，對高層建筑的抗震要求，也做了相應(yīng)的調(diào)整，但一些設(shè)計(jì)者并沒有注意到這一點(diǎn)，這樣，建筑物的安全就沒法保證。

3.相應(yīng)優(yōu)化措施

3.1 科學(xué)計(jì)算配筋率

現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，存在著一個普遍的問題，那就是配筋率較小。要想讓這一情況得到根本的改善，通常采用附加筋的辦法。一般情況下，有以下幾種情況：一是把附加筋增在梁下作用力集中的地方，綜合實(shí)際情況，考慮是否將附加筋加在截面高度內(nèi)；二是，假設(shè)主梁、次梁的截面面積相差不是很大，很顯然，次梁的負(fù)荷會增大，這種情況下，次梁也要添加附加筋，只有這樣，才能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、提升整個建筑的承載能力、提高建筑物的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.2 科學(xué)計(jì)算板、梁的跨度

一般來講，專業(yè)手冊或是課本上提到的跨度計(jì)算，僅僅適合常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算，不適合現(xiàn)在的實(shí)際使用中。梁板，可以簡單地理解為處于梁中間的一個剛性的支撐，也可以將梁板看做是一個變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，當(dāng)梁高和板厚差不多的時候，應(yīng)該把計(jì)算長度取在梁的中間，梁中間的彎矩和梁厚、梁邊彎矩和板厚配筋，要使用兩者的較大值，進(jìn)行配筋。根據(jù)臺階式獨(dú)立基礎(chǔ)變截面的基本含義，柱子是可以看作是超大的截面梁，因此，梁配筋的時候，要取柱邊的彎矩。一般來說，正常狀態(tài)下是存有削峰的。

3.3 計(jì)算沉降

地基挖開以后，在摩擦角范圍內(nèi)的，坑邊上的底土?xí)艿街萍s，沒有反彈的可能，基坑中間部位的土，是會發(fā)生反彈的，反彈以彈性為先，反彈的土，被人工清理掉?；虞^小的時候，坑底的約束力很大，這時，可以不考慮反彈的情況，在進(jìn)行沉降計(jì)算的時候，要按照坑底的附加應(yīng)力來計(jì)算?；用娣e很大的時候，坑底不會受到任何大的約束，在進(jìn)行沉降計(jì)算的時候，一定要按照基坑底部壓力計(jì)算，坑邊基底土的約束部分，可以看成是安全儲備，這是沉降理論值大于實(shí)際值的原因。

3.4 樓面的剛性設(shè)計(jì)

在計(jì)算程序的時候，要保證把整個建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況如實(shí)地展示出來，我們就必須對樓面進(jìn)行剛性設(shè)計(jì)，這樣才能將誤差及時地發(fā)現(xiàn)、控制。一般來講，樓面的剛性設(shè)計(jì)是通過以下幾個方面進(jìn)行的：一是，在設(shè)計(jì)具體的建筑方案的時候，就要把可能引發(fā)樓面變形的結(jié)構(gòu)排除掉，例如：缺口太大的凹槽；太長的外伸翼塊；太大的樓層漏洞等等，這些都會引發(fā)樓板的變形。二是建筑結(jié)構(gòu)的鋼性布局要合理，同時配筋率要足夠大，這是剛性樓面設(shè)計(jì)要求必須做到的，如果建筑結(jié)構(gòu)無法達(dá)到這一要求和標(biāo)準(zhǔn)，建議在洞口邊增裝附加梁，要么就是適當(dāng)提高邊梁、暗梁的配筋率，或是使用斜配筋，達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 建筑物的抗震性能要提高

提高建筑物的抗震性能，建議從以下幾個方面著手：一是，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時候，要充分了解、綜合考慮各地的實(shí)際情況和個別地方的抗震特殊要求，設(shè)計(jì)前，要做好當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的調(diào)查工作，理解當(dāng)?shù)氐牡乩?、水土、氣候等等各方面的具體情況，在提升建筑物實(shí)際抗震性能的前提下，要權(quán)衡一下整個建筑物的投入資金，做到既要保證質(zhì)量過硬，又要將投入的成本降到最低，還要選擇最適合建筑物的工藝、技術(shù)。二是，在設(shè)計(jì)建筑物的結(jié)構(gòu)時，一定要嚴(yán)格遵守國家關(guān)于建筑物抗震性能的相關(guān)要求，舉例說明：柱的抗震性能，要使得柱的切面尺寸符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，假如設(shè)計(jì)柱時，剪應(yīng)力過大，會讓柱受到損害；假如軸壓力和平均應(yīng)力的差距很大，那么柱上就會有混凝土壓碎的現(xiàn)象。所以，要特別注意柱截面的高度和寬度都要在三十厘米以上，比例＜=3，這樣才能保持柱的延性。在配置柱的縱向鋼筋時，一定要依據(jù)相關(guān)的規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置最低配筋率，鋼筋設(shè)置要盡量的做到對稱，因?yàn)?，只有這樣，才能夠讓柱的延性符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)束語

結(jié)合全文所述，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時候，務(wù)必要考慮建筑物本身的功能、要求以及建筑物所處的地理位置，科學(xué)設(shè)計(jì)建筑物的內(nèi)外部形式、配筋率、抗震性能等，讓建筑物的整體質(zhì)量得以保障。經(jīng)濟(jì)適用、可靠安全地建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要先進(jìn)科技、先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)時，需要適當(dāng)增加計(jì)算機(jī)使用的比例，推進(jìn)新型、高效、環(huán)保的建筑材料的使用范圍的同時，更要推進(jìn)先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用。在本文中，筆者結(jié)合自身多年的工作體會以及心得，簡單分析了在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常遇到的一些問題，并有針對性地提出了一些相應(yīng)優(yōu)化措施，希望對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐有所幫助。

[1]田永超,孫艷偉. 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J]. 住宅與房地產(chǎn). 2016(03)

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1007-6344（2016）07-0087-01