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房屋建筑结构设计优化探讨张壮

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张壮

[导读] 摘要：近年来，我国的建筑工程建设正在朝现代化和大型化方向发展，这也为建筑工程的设计工作带来了一定挑战。

        贵州江源电力建设有限公司贵州贵阳 550014
        摘要：近年来，我国的建筑工程建设正在朝现代化和大型化方向发展，这也为建筑工程的设计工作带来了一定挑战。建筑结构设计工作是保证建筑工程整体稳定性和安全性的重要基础，结构设计方案的优劣对于工程的后续施工与使用有着十分直观的影响。所以，在初期的设计环节，相关工作人员需要对一些关键性要素引起足够重视，以保证建筑结构设计方案的合理性。鉴于此，文章分析了当前建筑结构设计中存在的问题，然后对具体的结构设计方法进行了研究，以供参考。
        关键词：建筑结构；优化设计；要点研究
        1建筑结构设计中存在的问题
        1.1结构体系不合理
        虽然当前我国建筑领域较之过去得到了长足进步，但同时也存在着一定的不足，尤其是在建筑结构设计工作中，其中结构体系不合理是主要问题之一。在进行建筑结构设计时，必须注重结构体系的合理性。我国国土面积大，地形复杂多样，部分地区时常出现较为严重的自然灾害，因此建筑物必须具备更强的安全性，但根据实际情况来看，部分建筑结构设计合理性、科学性不足，且在选择建筑物结构形式前并未详细了解相关情况，进而造成了结构体系不合理的问题。
        1.2地基与基础设计不科学
        在建筑工程项目施工开始后，首要任务便是加强地基建设。地基的施工对整体建筑的安全稳定性有关键性影响作用，建筑结构设计人员必须做好地基设计，且应保障地基与基础设计相统一，并符合标准。但当前部分建筑结构设计人员在设计时可能存在基础类型选择不合理的情况，导致地基与基础设计在配合度方面有着极大的不足，同时在施工后建筑物可能会出现倾斜、地基沉陷的情况，会极大影响建筑物的整体安全稳定性。
        2房屋建筑结构设计优化措施研究
        2.1优化基础设计
        2.1.1地基选型
        在进行地基选型环节中，需要依照施工现场的实际情况，针对地质信息进行地基类型的差异性选取。与此同时，地基选型还应结合建筑工程项目的整体性、布局特点、结构荷载能力以及抗震性能等因素。这便需要在进行地基基础设计阶段，考虑到建筑结构的整体性，并确保上部结构与基础形式之间吻合与协调。促使建筑结构的各个部分既具有显著的独立性，又能做到兼顾与互补。
        2.1.2加强结构承载力设计
        现阶段，建筑工程大量存在着主楼一体的结构，加强对主体结构的地基承载力进行设计和计算，充分考虑地基基础两侧的超载。当超载宽度大于基础宽度两倍时，可以将土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，选择最小值。其次，岩石地基的承载力比一般的土高的多，可以利用岩石地基进行荷载试验确定。同时，地基变形计算也在地基设计中重要的一部分，当建筑地基产生过大的变形时，不仅会影响到这个建筑的质量，甚至还会危及人们的生命和安全。所以，在基础结构设计中，一定要充分的重视变形计算。
        2.2剪力墙结构设计分析
        2.2.1剪力墙的平面布置要点
        在对剪力墙进行设计的时候，应当根据不同墙型之间的不同特点进行设计，依据不同的受力特征、墙体中内力分布的不同状态以及其破坏形态，合理的布置设计如何搭配钢筋以及构造措施。（1）在剪力墙的荷载功能中，无论是水平方向的还是竖向的荷载都是由钢筋混凝土墙板承受的，所以要沿着建筑物平面主轴的方向进行剪力墙的布局，在压力集中的荷载作用下，剪力墙应该在内部设置暗柱，并且标注好暗柱与纵向的钢筋之间的连接方式，没有暗柱的时候这应该对局部的受压能力进行测算。

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（2）剪力墙的平面设计要讲究对称性，这样的目的是为了将剪力墙的刚度中心同自重中心保持在同一个位置，同时也可以降低剪力墙的扭矩。（3）在温度或者收缩力较大的地方，剪力墙内分布的钢筋应有计算性的进行加强，在进行以抗震为主要功能的剪力墙结构设计时，要尽量丰富平面布置的形式，提高抗震效果。
        2.2.2剪力墙边缘构造的设计
        目前，剪力墙施工技术在建筑施工中得以广泛应用，而且应用领域不断扩展，该技术具有很好的发展前景。通过大量的工作经验证明，应用了剪力墙结构，对边缘构造进行设计，其截面形式对整体质量的提高有很大的影响。通过在剪力墙边缘增设端柱，可以将边缘构件约束在剪力墙边缘，如果有地震发生，就可以减小建筑结构的破坏程度。对剪力墙边缘构造合理设计，建筑物抗震能力就会相应得到提高。
        2.2.3剪力墙连梁的设计
        （1）剪力墙连梁的设计中，应降低连接梁的刚度。如果剪力墙结构上存在问题，会导致整个建筑结构都出现问题，即在水平力的作用下，连接梁内力较大，此时就容易产生墙体裂缝，导致建筑物墙壁损坏。因此，在设计连接梁的过程中，必须降低其刚度。按照相关规范要求，降低系数要控制在0.5以下，还要根据建筑结构的设防强度确定设计方案。（2）剪力墙连梁的设计中，剪力墙的开孔宽度应适当增大，连接梁的高度应尽量减小。增加开孔宽度，可以增加连接梁的跨度，通过降低连接梁的高度，就可以降低连接梁的刚度系数。如果有地震发生，剪力墙一旦受到地震的威胁，其刚度系数就会有所降低，而且还提高了延性，最终减少了对建筑的不利影响，使建筑结构发抗震性能有所提高。（3）剪力墙连梁的设计中，要增加剪力墙的厚度。剪力墙厚度的增加，可使建筑物整体刚性增加。在设计中，连接梁的承载力与宽度成正比，所以在设计中要对连接梁进行调整，保证其承载力与宽度的比例符合要求。
        2.3优化抗震设计
        2.3.1完善建筑立面、结构竖向布置
        抗震设计结构体系的外形设计和结构刚度的变化均会使楼层发生较为严重的变形，主体结构竖向布置的过程中需要注意控制竖向刚度，避免出现竖向刚度薄弱层。为了减少薄弱层对于建筑结构的影响，在建筑结构设计的过程中应该规划相应的技术措施来避免因为上下层的结构刚度的变化而导致的突变。根据实际的经验可知，建筑框架结构的楼层和相连接的上层楼层直接的侧向刚度比必须要保证不低于0.7，与之相邻的三层楼层侧向刚度比也要保证不低于0.8。对于框剪结构来说，建筑楼层和相连的楼层侧向刚度比不低于0.9，相连的下层楼层建筑刚度也要保证在1.5以上。对于建筑结构设计中要尽可能的减少软弱层的出现。
        2.3.2设置多道抗震防线
        多道抗震防线结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。（1）第一道抗震防线应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或选用轴压比值较小的抗震墙与实墙筒体等构件，不宜采用轴压比较大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。（2）第二道抗震防线。可以采用在原本的框架位置布置钢支撑的方式提高结构的抗扭强度，并且与原本的框架结构一起形成第二道抗震防线。钢支撑具备很强的变形能力，可以在地震来临时继续发挥作用，耗散大量的地震能量，提升建筑工程的抗震性能。
        结语
        综上所述，房屋建筑结构设计中优化技术是提高或改善建筑结构的重要措施之一。设计人员要在确保建筑物安全的基础上，通过建筑结构优化处理尽可能的降低建筑成本，提高企业经济效益。这就要求相关设计人员在工作中不断强化对问题的分析，不断优化建筑基础、建筑主体结构及建筑抗震设计，进而有效提升建筑结构设计方案的科学性，保证建筑工程建设质量，为我国建筑工程行业的进一步发展做出贡献。
        参考文献：
        [1]林亿.建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].建材与装饰，2019（32）：122-123.
        [2]李善荣.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用初探[J].居业，2019（9）：59，63.