關(guān)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化分析

郭澤朋

摘 要： 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，大眾生活水平的不斷提升，人們對(duì)于高質(zhì)量房屋建筑提成了更高的需求。安全性提升作為現(xiàn)代房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程的重中之重，是一項(xiàng)必不可缺的關(guān)鍵內(nèi)容，直接關(guān)系到房屋建筑整體使用效果，能否充分保障房屋建筑用戶的居住安全可靠性。因此，現(xiàn)代房屋建筑施工企業(yè)單位必須高度重視該項(xiàng)工作，要嚴(yán)格控制房屋建筑工程結(jié)構(gòu)科學(xué)設(shè)計(jì)，督促施工人樹(shù)立起先進(jìn)的安全施工理念，按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保能夠最大程度提升房屋建筑結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)水平。本文將進(jìn)一步對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞： 房屋建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】TU761 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.059

引言：在工程建設(shè)的過(guò)程中，最基本的目標(biāo)是在提高工程質(zhì)量的同時(shí)盡可能地減少成本的支出，而對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理將直接關(guān)系到該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與否。在滿足房屋建筑基本功能的基礎(chǔ)上通過(guò)材料的充分利用、先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用等提高設(shè)計(jì)水平，使在激烈的房屋建筑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得更多優(yōu)勢(shì)。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題

1.1 設(shè)計(jì)過(guò)程中忽略縱向框架設(shè)計(jì)

依據(jù)房屋建筑物抗震設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)該根據(jù)兩個(gè)主軸的反力來(lái)確定水平地震效果。但在目前絕大部分的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工作人員僅僅設(shè)計(jì)了普通的縱向連續(xù)梁，所以設(shè)計(jì)的房屋建筑框架的梁柱節(jié)點(diǎn)以及縱向加固往往不能滿足房屋建筑物的抗震要求。因此，在多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生縱向鋼筋配筋十分不匹配以及梁支撐負(fù)筋等現(xiàn)象。所以，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將縱向與橫向框架放置在同一水平高度。

1.2 短肢剪力墻設(shè)置

短肢剪力墻設(shè)置存在問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害房屋建筑工程的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)增設(shè)短肢剪力墻，這一問(wèn)題既會(huì)削弱房屋建筑物中短肢剪力墻的抗震性能，又會(huì)影響房屋建筑物后期投入使用中的穩(wěn)定性，給房屋建筑結(jié)構(gòu)造成極大的安全隱患。一旦受到外界自然災(zāi)害的襲擾，極易引發(fā)房屋建筑物的安全事故，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷害。

1.3 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

現(xiàn)代房屋建筑使用壽命一般都是長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，房屋建筑施工單位要確保自身設(shè)計(jì)出來(lái)房屋建筑結(jié)構(gòu)中的組織與構(gòu)件能夠具備良好的耐久實(shí)用性。因?yàn)榻ㄖ?gòu)件會(huì)受到外界自然天氣、災(zāi)害事故以及人為活動(dòng)等因素，會(huì)產(chǎn)生各種損壞問(wèn)題，影響到房屋建筑的長(zhǎng)期安全使用。實(shí)際情況是存在一些房屋建筑設(shè)計(jì)人員自身專業(yè)能力與素質(zhì)偏低，未能嚴(yán)格按相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

2.1 優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布局

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮房屋建筑的使用，科學(xué)的布局和合理的設(shè)計(jì)提高工程的整體性能。具體可以從以下三個(gè)方面入手：（1）選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)房屋建筑層數(shù)、抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式，布置水平和豎向承重構(gòu)件;（2）優(yōu)化平面布置。房屋建筑結(jié)構(gòu)平面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則，減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，不超限，剪力墻盡量對(duì)齊;（3）優(yōu)化豎向布置。豎向傳力路徑應(yīng)明確，豎向宜布置規(guī)則，盡量避免轉(zhuǎn)換層尤其高位轉(zhuǎn)換。

2.2 提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性

房屋建筑企業(yè)單位要針對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作組建起高能力、高素質(zhì)的專業(yè)設(shè)計(jì)人才隊(duì)伍，加強(qiáng)對(duì)他們的專業(yè)培訓(xùn)教育工作，促使他們能夠不斷提升自身的業(yè)務(wù)能力和綜合素質(zhì)，能夠在房屋建筑設(shè)計(jì)中規(guī)范自身操作，始終遵守相關(guān)房屋建筑方面要求和國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高房屋建筑結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量設(shè)計(jì)水平。

2.3 選擇科學(xué)的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

科學(xué)地選擇房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要前提。為了確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合相關(guān)的應(yīng)用要求，相關(guān)設(shè)計(jì)師需根據(jù)實(shí)際情況，選擇最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，綜合分析各個(gè)影響因素。第一，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與國(guó)家相關(guān)房屋建筑設(shè)計(jì)文件制度、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盡可能規(guī)避對(duì)房屋建筑予以超高建設(shè);第二，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)房屋建筑結(jié)構(gòu)過(guò)程中，還要認(rèn)真勘察施工現(xiàn)場(chǎng)附近的環(huán)境，并綜合分析現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件，為工程后期投入施工環(huán)節(jié)打下良好的基礎(chǔ)。

2.4 結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化

房屋建筑結(jié)構(gòu)平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱。房屋建筑應(yīng)優(yōu)先采用純剪力墻結(jié)構(gòu)，盡量避免采用部分框支剪力墻和短肢剪力墻。剪力墻的墻肢形狀應(yīng)簡(jiǎn)單，以減少邊緣構(gòu)件的數(shù)量;截面形狀首選L形。評(píng)價(jià)剪力墻布置經(jīng)濟(jì)合理性主要有以下三個(gè)指標(biāo)：墻地比、結(jié)構(gòu)層間位移角和剪重比。墻地比=標(biāo)準(zhǔn)層豎向構(gòu)件截面面積/標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積。如合肥地區(qū)60m～80m房屋建筑墻地比參考值為5.5%。結(jié)構(gòu)層間位移角宜控制在1/1300～1/1000之間。剪重比是結(jié)構(gòu)計(jì)算比較重要的指標(biāo)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的整體剛度選擇比較合理時(shí)，僅僅底部幾層（一般不大于地上總樓層數(shù)的15%）的地震剪力系數(shù)不滿足要求，可以采用計(jì)算軟件中全樓地震力放大系數(shù)來(lái)調(diào)整地震剪力。如果有15%以上樓層的剪力系數(shù)不滿足最小剪力系數(shù)要求，或底部樓層剪力系數(shù)小于最小剪力系數(shù)的85%時(shí)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)整體剛度偏弱或結(jié)構(gòu)太重，此時(shí)應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度或減小結(jié)構(gòu)重量。

2.5 加強(qiáng)房屋建筑內(nèi)力分析

房屋建筑物在內(nèi)在水平負(fù)載以及豎向負(fù)載的不同情況下會(huì)出現(xiàn)不同變化，根據(jù)目前現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)房屋建筑內(nèi)里進(jìn)行合理計(jì)算、分析，利用不同負(fù)載情況下房屋建筑內(nèi)力的分析情況完成房屋建筑構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)。在豎向負(fù)載的內(nèi)力分析計(jì)算時(shí)，可以運(yùn)用彎矩二次分配或分層法進(jìn)行計(jì)算，彎矩二次分配是指將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的彎矩重新分配，并傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)。分層法在計(jì)算時(shí)，可以將上下層彈性支撐轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ǘ?，并將線剛度乘以0.9，并將地柱彎矩傳遞的系數(shù)改為1/3，保證各個(gè)層梁剛度以及底層柱剛度保持不變，傳遞系數(shù)變?yōu)橐话?。這兩種方法都可以提高設(shè)計(jì)力度，更好的滿足設(shè)計(jì)要求。

2.6 優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做好概念設(shè)計(jì)，其次應(yīng)該選擇合適的抗震體系，使該體系能形成多道防線，剛度與強(qiáng)度能夠均勻合理地分布;此外，要求房屋建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單規(guī)則，可在合適的位置通過(guò)設(shè)置防震縫來(lái)提高房屋建筑整體的抗震能力;最后通過(guò)合理的構(gòu)件設(shè)計(jì)滿足控制的變形要求。

結(jié)語(yǔ)：目前，多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題不僅僅只局限在梁體、柱體以及板面上的核心設(shè)計(jì)中，更應(yīng)該對(duì)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)架以及布局進(jìn)行合理布置，進(jìn)行科學(xué)安全設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)多層框架房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的合理調(diào)整，可以提升房屋建筑結(jié)構(gòu)科學(xué)性，提高房屋建筑工程質(zhì)量，全面提升房屋建設(shè)結(jié)構(gòu)技術(shù)水平，推動(dòng)房屋建筑行業(yè)發(fā)展。

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