房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用分析

趙志強

（貴陽市建筑設計院有限公司，貴陽550000）

1 引言

在房地產市場快速發(fā)展，綠建、低能耗成為行業(yè)發(fā)展主流的大背景下，我國建筑市場進入新的發(fā)展時期，建筑企業(yè)需要走綠色建筑發(fā)展模式。在現(xiàn)代化房屋建筑結構設計過程中，設計單位需要在傳統(tǒng)設計模式下提升建筑結構優(yōu)化設計水平，以降低建筑能耗，明確房屋建筑工程的建設目標，合理地應用房屋建筑結構設計優(yōu)化方法，以實現(xiàn)綠色建筑這一目標。

2 房屋建筑結構設計優(yōu)化的要求

2.1 環(huán)保性

在房屋建筑結構設計過程中，設計單位需要注重節(jié)能型原材料的應用，從建筑整體角度進行分析，不斷優(yōu)化建筑、結構、設備方案，并能滿足新型施工工藝要求，減少建筑能源的消耗量，實現(xiàn)綠色建筑，達到環(huán)保要求。

2.2 經濟性

在建筑工程的競爭中，經濟要素成為重點關注點。在這一大的行業(yè)趨勢下，建筑結構設計優(yōu)化能從前端對工程經濟性起到決定性作用。設計單位如何在保證建筑整體質量的前提下，引進現(xiàn)代化設計技術和管理技術，將建筑工程的經濟價值最大化，是設計單位需重點研究的內容。

2.3 安全性

在房屋建筑結構優(yōu)化設計中，安全問題是其中的關鍵。設計人員必須予以重視，將安全性作為設計優(yōu)化的前提要求，提升房屋建筑結構設計的整體質量，以滿足建筑設計的基本要求。

3 房屋建筑結構基礎設計中存在的問題

房屋建筑結構的基礎是建筑安全的重中之重，但是同時也是設計中問題最多的部位。因此，如何在保證結構安全的前提下，將基礎部分進行優(yōu)化是設計優(yōu)化工作成敗的第一步。本文就常規(guī)的2種基礎優(yōu)化方案及關鍵點進行討論。

3.1 筏板基礎

首先，筏板基礎設計中普遍存在上下柱墩抗沖切問題，在柱墩尺寸相同時，會出現(xiàn)上柱墩滿足沖切要求、下柱墩不滿足沖切要求，造成這一問題的主要原因是上柱墩與沖切線相交，而相同尺寸的下柱墩不會與沖切線相交，這樣下柱墩無法發(fā)揮出抗沖切作用，導致下柱墩無法滿足沖切要求。其次，上下柱墩選擇問題。在筏板基礎設計中，上下柱墩選擇不合理時，會導致土方開挖量有所增加，這就需要設置下柱墩，減小抗拔樁，而在地溝多的設備房中，設計人員需要二次回填土，確保地溝的有效實施[2]。在無地下室筏板基礎的情況下，設計人員需要設計成上柱墩，減少鋼筋、混凝土材料的使用量。最后，在帶地下室的筏板基礎設計中會出現(xiàn)剛柔柱墩的選擇問題，這時設計人員需要合理地設計柱墩，減少筏板配筋使用量。原則上不能做成剛性柱墩，除有特殊回填土需要的上柱墩外。

3.2 樁基礎

首先，樁基礎設計中極易出現(xiàn)樁基礎選型不當、設計參數(shù)不合理的問題。例如，有些建筑項目地質條件非常好，選用人工挖孔樁即可，有些設計單位卻選用機械成孔，導致經濟成本過高。其次，設計人員無法明確工程勘察資料的各項內容，未深入了解施工工藝，根據(jù)自身經驗選擇樁基礎類型，導致樁基礎施工無法順利實施。還有一些樁基礎設計參數(shù)指標缺乏一定的合理性，無法滿足樁基礎設計要求。需要采用加固等措施來處理，制約工程進度，造成經濟損失。

4 房屋建筑結構主體設計中存在的問題

建筑結構主體設計是建筑工程能夠順利開展的重要基礎。我國房屋建筑結構主體設計中依然存在多種問題，具體如下。

4.1 框架結構

房屋建筑框架結構設計中存在節(jié)點、梁端部鋼筋過密問題，容易引發(fā)一系列病害：（1）無法保證鋼筋混凝土黏結強度和抗拉強度滿足要求；（2）節(jié)點核心位置鋼筋交錯，為混凝土振搗帶來很大難題，容易出現(xiàn)蜂窩、孔洞；（3）梁端工部鋼筋連接比較密切，導致保護層混凝土自由下沉，這樣端部鋼筋位置會出現(xiàn)通長裂縫。除此之外，設計人員在設計現(xiàn)澆框架結構的過程中，會將梁、柱、板的混凝土設計成不同等級，在施工管理不到位的情況下，容易出現(xiàn)混凝土等級澆筑錯誤的現(xiàn)象。

4.2 框剪結構

剪力墻是框剪結構中的抗側力構件，在實際設計中需要合理布置剪力墻的數(shù)量和位置，并根據(jù)工程實際調控好剪力墻與框架之間承擔水平力的比例。當框架結構中設置的電梯井、樓梯間等小功能間為鋼筋混凝土結構時，也應該按框剪結構計算。要注意根據(jù)地下室結構的剛度設置嵌固層，要明確地下1層和首層剛度的區(qū)別。并且，在建筑自重等豎向荷載比較大的情況下，墻、柱會產生軸向變形，對連續(xù)梁彎矩、預制構件的下料長度、側移等都會造成一定的影響，會出現(xiàn)結構設計不合理的現(xiàn)象。

4.3 剪力墻結構

通常情況下，剪力墻的側向剛度、承載力較大，在側向剛度增大的情況下，剪力墻的自重會增加，結構整體受力受到很大影響。錯洞剪力墻和疊合錯洞墻都是不規(guī)則開洞的剪力墻，應力分布具有一定的復雜性，會影響剪力墻的強度，出現(xiàn)薄弱部位，這種情況下無法利用常規(guī)計算獲取實際應力。

5 房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用

5.1 整體優(yōu)化和局部優(yōu)化

在房屋建筑設計過程中，設計人員需要優(yōu)化各個下屬體系，改善各個布局之間的橫向關聯(lián)性。從復雜性角度進行分析，建筑結構設計包括建筑原材料、零部件、結構類型的選擇等。因此，在房屋建筑結構設計過程中，設計人員需要充分考慮建筑結構的整體，實現(xiàn)真正的設計優(yōu)化。

5.2 優(yōu)化和分階段優(yōu)化

優(yōu)化和分階段優(yōu)化是房屋建筑結構設計的重要內容。設計人員需要從多個方面進行設計，針對每一個方案進行優(yōu)化，根據(jù)各個環(huán)節(jié)的特點，合理地選擇設計方案，實現(xiàn)對整個工程的壽命優(yōu)化。

5.3 優(yōu)化樁基礎

樁基礎的主要樁型有灌注樁、預制樁等。房屋建設的灌注樁不易控制，操作具有一定的復雜性。同時，在建筑施工過程中，樁基越來越深，設計人員需要多方面考慮，選擇長度長的預制樁[3]。

5.4 優(yōu)化上部結構

在建立房屋建筑上部結構模型的過程中，設計人員需要合理地布設剪力墻，確保剪力墻的質量滿足相關要求，這樣對稱樓層的平面剛度中心點會與樓層結構中心重合，減少地震、風力等外部荷載帶來的影響，必要情況下可以應用大開間的剪力墻構造，增加剪力墻的墻肢長，有效地減少墻肢數(shù)量，確保建筑工程的整體剛度。

6 結語

綜上所述，在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，人們對房屋建筑工程提出了更加嚴格的要求。在房屋建筑工程設計中，技術人員需要注重建筑結構設計中的技術問題，并進行設計優(yōu)化，獲取更多的社會效益。