探析工民建結構設計的優(yōu)化

王寶倉

摘要：建筑的結構設計是設計師以某種形式表達要建造的建筑，分為結構方案設計階段，結構計算階段和施工圖設計階段。通過地質特征和高度，編號對建筑物所在區(qū)域的性能要求，確定合理的結構形式，表達結構的應力分量和承重系統(tǒng)。在這個階段，中國建筑業(yè)的改革和發(fā)展步伐突然加快，相關結構設計的監(jiān)管要求自然更加嚴格。在這種情況下，要求相關人員不斷提高自己的專業(yè)技能和職業(yè)道德，確保他們始終樹立高度的責任感，能夠及時發(fā)現(xiàn)單位設計過程中的缺陷并做出合理的改進。長遠來看，建筑物的性能將能夠滿足高標準的要求展現(xiàn)理想的安全和穩(wěn)定，為未來建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供必要的保障條件。隨著我國城市化進程的不斷加快推進，工民建工程項目的數(shù)量越來越多。工民建在施工時，會遇到很多問題和難題，針對這些問題，施工人員需要結合實際，采取有針對性的措施對這些問題進行妥善處理。制定科學合理的結構設計方案、實現(xiàn)計算簡圖的合理利用、滿足各個性能的實際要求等，這樣不僅能夠從根本上為工民建結構設計的水平提升提供有效保障，而且還能夠延長建筑物的使用壽命。

關鍵詞：工民建；結構設計；優(yōu)化

一、建筑結構設計重要意義

從經濟發(fā)展的角度看，按照設計方案，建設項目正在大力推進?？紤]到建筑結構的適應性，耐久性和安全性，一般認為建筑結構的設計不僅保證了美觀性，而且在建筑設計中也需要考慮到實際。考慮消費者的功能需求是否達到了標準，以及是否滿足消費者的需求。另一種是耐久性，其目的是保證質量的可靠性，確保安全維護的順利施工，獲得材料選擇和施工程序的依據(jù)； 安全是保證施工人員的安全和施工抗震性能在安全性方面，為避免受外力影響，安全性是整個施工設計的核心內容，短期來看，建筑結構設計在建筑發(fā)展中具有重要作用。要實現(xiàn)未來發(fā)展建筑業(yè)的最大優(yōu)勢。

二、建筑結構設計的原則

在進行建筑結構設計時，為了確保建筑結構的穩(wěn)定性和可靠性滿足相關要求，設計人員必須嚴格遵守以下幾個原則：第一，必須要對建筑結構的承載力進行科學合理的計算，即要對其極限承載進行計算，還要對其直接承受動力荷載的構件進行疲勞強度計算；第二，當數(shù)種作用效應同時發(fā)生在建筑結構上時，必須要對每一種作用下的效應進行合理的計算，同時還要結合相關的計算數(shù)據(jù)對其可能的最不利組合予以考慮；第三，必須要對建筑結構的抗震能力進行有效地設計，通常情況下，我國建筑的抗震防烈度為 6°～9°，但是設計人員必須要結合當?shù)氐膶嶋H情況，對建筑的抗震等級進行合理的設計；第四，要對建筑的外觀進行科學合理的設計，在對工民建結構進行設計時，必須把美觀作為設計中的一項重要原則，在確保建筑結構不會出現(xiàn)質量問題的前提下，對建筑結構設計的美觀性進行有效地提升，同時還要有效降低工程成本，進而為人們提供更加優(yōu)質的建筑。

三、工民建抗震設計的設計方法分析

工民建作為與人們群眾息息相關的建筑，其結構設計需要遵循一系列科學的方法。常見的設計方法有三種。第一，根據(jù)建筑物的結構進行設計。目前的工民建建設工程中往往將鋼筋混凝土結構作為建筑物的主體框架。在對其進行抗震設計時必須充分考慮到鋼筋混凝土結構的強度、構建方式等多方面的因素。對鋼筋混凝土結構中的鋼筋量、鋼筋界面以及配筋率進行科學的計算分析繼而完成結構設計。該設計方法主要應用在混合結構等建筑物抗震設計中。第二，根據(jù)建筑場地以及建筑規(guī)劃進行設計。建筑場地是對建筑物的抗震性能具有較大影響，對此，在進行抗震設計過程中必須充分考慮到建筑場地以及抗震規(guī)劃等因素。在對建筑結構進行抗震設計時需要考慮到抗震層的具體情況，相鄰樓棟之間的距離等自然因素。同時也要充分考慮到建筑結構的位移性能，位移特點以及人口流動特點，確?？拐鹪O計滿足建筑需求。第三，根據(jù)建筑物結構性能的目標進行設計?？拐鹪O計是一種針對于地震等極端情況下確保建筑物結構安全的設計活動。因此，設計師在對工民建進行抗震設計時必須根據(jù)相應的設計標準，結合當?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的地震最大強度進行設計，確保在發(fā)生地震時，工民建的外部結構以及內部結構不會受到嚴重破壞。此外，建筑的結構也必須能夠應對強臺風等重大天氣災害。

四、工民建結構設計中常見問題

（一）結構框架的配筋問題

結構框架的配筋問題通常體現(xiàn)在框架梁以及框架柱的配筋兩方面。因為工民建結構設計所涉及到的工程量較為巨大，使得一些設計人員在對配筋進行設計的過程中，缺乏對建筑物具體情況的重視，也并未按照相關規(guī)定僅僅通過主觀經驗去對工民建工程進行設計。并且，在對結構予以建模的過程中，部分設計人員也只是依靠主觀判斷，并未對屋面梁的具體尺寸予以分析，使得計算出來的配筋量達不到規(guī)定要求。

（二）設計圖不合理

工民建設計可視為工民建結構施工工作的開始。從設計標準來看，這也是確保質量改進的重要基礎。從專業(yè)團隊來看，每個設計人員都需要清楚地設計圖紙的設計，在安全設計和抗裂方面，很多工民建設計都很容易設計，而且沒有相關的設計細節(jié)。在設計過程中，許多專業(yè)人員的專業(yè)技能和道德都是有限的。基于現(xiàn)代科學技術手段，沒有全面的繪畫設計方法。這種設計方法不能滿足現(xiàn)代工民建結構的需要，施工的進度和質量將產生巨大的影響，也會造成不必要的安全隱患。

（三）結構縫設置不合理

結構縫不管在工民建工程設計環(huán)節(jié)亦或是在施工環(huán)節(jié)均屬于一項技術難題。同時，不同地區(qū)的氣候條件以及自然環(huán)境會存在著差異，自然環(huán)境與氣候冷熱的變換會對工民建工程產生一定的影響。因此，工民建工程在設計與施工的過程中需充分考慮結構縫方面的問題。但就當前我國建筑業(yè)的實際情況而言，大多數(shù)建筑企業(yè)并未將結構縫考慮進來，通常都是在施工完成之后通過澆灌的方式來對結構縫予以處理，但灌澆法會影響工民建使用年限與美觀，并會為后期的維護帶來許多麻煩。

（四）建筑基礎選址

整座建筑最重要的部分是基礎和基礎需要承擔整個建筑的重量。基礎質量對施工質量有很大影響。因此，有必要重點選擇基本型，以保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性，質量符合工程標準。然而，在實際的建筑工地選擇過程中，實際承載能力與工程需求之間存在不一致，整體安全系數(shù)降低，影響建筑物使用壽命和安全性，不合理性問題經常存在。

五、工民建結構設計的優(yōu)化策略

（一）對配筋量進行合理計算

配筋量較小屬于當前工民建工作結構設計當中較為普遍的問題，通常均是通過附加鋼筋的方式來對其予以改善。主要分為以下情況 ：其一，在梁下集中力處增加附加筋，結合實際情況來判斷是否需要將附加筋加到截面積之內 ；其二，若主梁截面與次梁截面之間的差距較小，那么次梁會承受巨大的荷載量，此時就應增加附加筋，以此來提升結構的穩(wěn)定性，并增強工民建工程結構所具備的承載力，促進工民建工程結構整體設計質量的提升。

（二）合理設計工程圖紙

在設計工民建結構的過程中，應注意工程圖的設計，不僅要使其符合施工現(xiàn)場的實際情況，而且要確保其合理性。因此，設計人員可以參考如下建議。①設計人員按照相關規(guī)范和標準進行工程圖的設計，并清晰標注施工過程的各個方面。不可能用“幾乎”的心態(tài)來標記它，以免對項目的安全構成威脅。②設計師應該對工程圖紙設計采取嚴謹?shù)膽B(tài)度，對施工過程中可能設計的每一個小環(huán)節(jié)進行詳細設計，并在初步完成圖紙后進行獨立審核，以便圖紙中的問題可以及時發(fā)現(xiàn)。通過科學方法糾正，防止不必要的經濟損失。

（三）合理設置房屋建筑變形縫

在對結構縫予以控制時，需設置沉降縫以及伸縮縫，以此來將結構分成若干個自由獨立的單體，并在混凝土結構設計之中增添抗裂縫措施。量多的小直徑配筋和量少的大直徑配筋相比，前者更有利于抗裂。其次，在部分容易被溫度所影響的樓板當中，需采取雙層雙向配筋或配置抗溫度變形鋼筋網片 ；對于極易出現(xiàn)變形集中的板角而言，需增添適當?shù)募訌娊?；預應力梁及大梁側邊板厚度適當增加且雙層配筋等等。

（四）提高建筑基礎選型的合理性

為確保選擇建筑基礎的理由，最重要的是要加強對兩個指標的重視，即建筑工地和建筑設計現(xiàn)場的地質條件，設計人員有設計圖紙后，不能進行立即建模和計算。有必要根據(jù)建筑物的建筑設計特點，對施工現(xiàn)場建設項目的地質情況進行綜合考察和分析，并進一步開展工作。另外，在基礎建筑工地的選擇上，設計師需要加強與其他技術人員的溝通，并根據(jù)各種意見確定設計方案的可能性和合理性，從而確定最終施工作業(yè)的有效性和質量。

（五）工民建結構設計的優(yōu)化技術分析

在工民建筑的設計及施工過程中，相關的優(yōu)化技術主要應用在兩個方面，即：工民建筑總體結構設計的優(yōu)化及工程分部結構設計的優(yōu)化。其中，分部結構設計優(yōu)化是指對基礎結構設計方案、屋蓋設計方案、圍護結構設計方案以及細部結構設計方案等等的優(yōu)化。除此之外，還包括對建筑結構的受力以及相關的造價分析、選型布置等環(huán)節(jié)的優(yōu)化。因此，設計人員必須要結合建筑項目的實際情況，對工民建筑的結構設計進行有效地優(yōu)化。

（六）加強設計管理，提高抗震設計質量

設計過程是對設計結果影響最大的環(huán)節(jié)。加強設計過程中的管理工作，對提高抗震設計質量具有重要意義。事實上，地震等重大自然災害對于建筑物結構的影響非常大。能否做好建筑物抗震設計，提高建筑物的抗震能力對于人們生命財產安全的保障十分重要。然而，我國現(xiàn)代建筑的發(fā)展時間相對較短，建筑行業(yè)繁榮的背后是結構設計、抗震設計水平還不能完全滿足時代發(fā)展對工民建結構的設計、抗震設計的要求。對此，設計師們必須樹立正確的思想意識，不斷學習，增強自身的設計能力。嚴格按照相關設計要求、設計理論以及設計原則開展設計工作。在具體的工作中根據(jù)項目的具體環(huán)境特點、結構特點、功能特點進行分析以提高建筑結構的可靠性與安全性。此外，相關管理部門還需要制定嚴格的審查機制，對設計圖紙、設計方案進行嚴謹?shù)卣撟C，確保方案符合項目要求。

（七）合理使用建筑材料，減少資源浪費

各種建筑材料的選擇也是建筑結構設計工作中員工進步過程中的一個重要問題。需要充分考慮選擇建筑材料的指標，包括淤泥建筑材料的應力特性和建筑材料的工作環(huán)境。同時，選定的建筑材料是基于材料使用性能的保證，并且要盡量減少建筑材料的損失和浪費。在這個過程中需要特別注意以下幾點： 建筑結構設計師需要結合工程設計的實際情況，設計各種建材選擇方案，并通過綜合比較，選擇最突出的經濟優(yōu)勢和性能優(yōu)勢的建筑材料設計方案。

（八）結構方案制定和落實的有效性

在針對高層建筑結構進行具體設計的時候，最關鍵的一點就是要與實際情況進行結合，制定出符合實際要求，并且具有全面性的結構設計方案，將該方案落實到實處，體現(xiàn)在高層建筑結構設計的各個環(huán)節(jié)當中。結構設計方案的制定和落實，不僅能夠為后期施工打下良好基礎，而且還能夠為結構設計的最優(yōu)化狀態(tài)提供有效保障。在針對這些結構設計方案進行選擇時，要從中選擇最優(yōu)化方案，為了實現(xiàn)這一根本目的，需要對各方面因素條件進行綜合考量。首先，在針對結構設計方案進行制定和落實時，必須要保證方案本身能夠達到建筑結構在設計時的各種標準化要求。盡可能避免設計方案與這些標準或者是規(guī)范要求存在沖突。其次，建筑結構設計方案的制定必須要與實際情況進行結合，這樣才能夠保證方案的針對性和有效性，為結構設計提供有效保障。因此，在針對高層建筑結構設計方案進行有效落實時，應當對施工現(xiàn)場的實際情況進行重點考量。特別是在其中會涉及到一些施工現(xiàn)場的地質條件、地下水位等，這些因素都需要被綜合考量，這樣才能夠最大限度保證設計方案的最優(yōu)化。

（九）對工民建結構進行科學合理的設計

隨著我國經濟社會的快速發(fā)展，人們群眾的物質生活水平得到了大幅度提升。相對應的，人們對于建筑物的結構需要與功能需求都在不斷增加。因此，近些年的工民建種類不斷增加，其結構形式、結構種類得到了極大豐富。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)給工民建結構設計工作帶來了極大困難。與此同時，建筑物的結構設計受到當?shù)氐淖匀粭l件影響較大。選擇一個科學合理的結構設計方案已經成為工民建抗震設計工作中不可或缺的部分。在對工民建結構進行設計時，鋼筋混凝土結構是當前最為常見的一種結構形式。具有強度大、抗壓能力強、抗變形能力好、抗震性能好的一系列優(yōu)點。對此，在進行工民建結構設計時必須根據(jù)工民建的功能需求、以及當?shù)氐淖匀磺闆r并結合建筑物的抗震要求進行合理選擇。從而給抗震設計提供良好的建筑結構基礎。在具體的工作中，建筑結構體系的不同對于建筑物抗震設計也有著較大影響。一般來說，在高層建筑物的結構設計中應該將側移剛度作為最重要的思考對象。且隨著樓層的增加，建筑物的側移剛度要求也會越來越高。在地震等極端自然災害發(fā)生時，建筑物的整體結構會由于地震的作用而發(fā)生擺動，使建筑物的水平位移不斷加大。這就對建筑物的抗側移剛度提出了更高的要求。在這一過程中，樓層越高所需要的抗水平位移剛度也就越大。此外，建筑的鋼筋混凝土結構、構件以及建筑結構的受力特點都會對工民建的抗震設計產生一定影響。

六、結語：

在當前社會經濟不斷快速發(fā)展的背景下，我國建筑行業(yè)的整體發(fā)展勢頭越來越迅猛。現(xiàn)代人的日常生活質量和水平不斷提升，對工民建的整體質量要求越來越高，為了保證能夠滿足現(xiàn)代人對工民建提出的更高要求，建筑企業(yè)在針對建筑結構進行設計和具體施工時，也對其進行不斷改變和操作。工民建的高度越來越高，特別是在當前城市化進程不斷加快的背景下，土地資源面積嚴重缺乏。工民建已經逐漸成為現(xiàn)代社會的主要產物，同時對現(xiàn)代城市規(guī)劃建設而言，在某種程度上，能夠起到良好的標志性作用。在針對工民建進行具體建設時，結構設計是其中非常重要的一部分，能夠直接對工民建的質量、安全穩(wěn)定性等產生影響。因此，需要針對工民建結構設計現(xiàn)階段存在的各種問題進行分析，并且提出有針對性的解決措施，為工民建結構設計的水平提升提供有效保障。隨著我國城市化建設進程的不斷推進以及我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各種形式多樣、風格迥異、功能不同的建筑如雨后春筍般拔地而起，但是與此同時也出現(xiàn)了很多的問題。建筑結構設計作為建筑設計中最為重要的一環(huán)，如果出現(xiàn)問題，將會對人們的生命以及財產安全造成嚴重的影響。因此，相關設計人員必須要利用各種方法對建筑結構的設計進行優(yōu)化，進而有效地降低工程結構的造價，對建筑結構的穩(wěn)定性及安全性進行有效地提升，為人們的生活以及工作提供更優(yōu)質的建筑，為我國經濟的快速發(fā)展打下良好的基礎。綜上所述，以上內容就是對探析工民建結構設計的優(yōu)化的論述。

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