淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

韓旭東　張豪

摘要：工程設(shè)計(jì)人員對(duì)房屋建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中設(shè)計(jì)階段的控制與管理，必須全面了解此項(xiàng)工作在技術(shù)上的重難點(diǎn)，同時(shí)充分結(jié)合其實(shí)際情況做出相應(yīng)調(diào)整，進(jìn)而構(gòu)建完善的工程設(shè)計(jì)管理體系，適應(yīng)其不斷發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，從而在房屋建筑工程項(xiàng)目建設(shè)中對(duì)設(shè)計(jì)階段的強(qiáng)化控制與管理產(chǎn)生積極的作用。

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

一、引言

在房屋建筑工程項(xiàng)目管理過(guò)程中，其中一項(xiàng)重要的組成部分就是工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的控制與管理。而對(duì)于房屋建筑工程項(xiàng)目管理來(lái)說(shuō)，各種內(nèi)外部因素均容易影響工程項(xiàng)目中工程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的管理應(yīng)用工作，因此，工程設(shè)計(jì)人員在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段必須將各種影響因素充分考慮在內(nèi)，并制定相應(yīng)的對(duì)策，盡可能實(shí)現(xiàn)整個(gè)房屋建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段以控制與管理新技術(shù)為理念。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和配筋設(shè)計(jì)中的優(yōu)化方法

（一）抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震問(wèn)題，設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)注重梁高取值的合理性與公正性。如果取值過(guò)程中沒(méi)有全面的數(shù)據(jù)支持，可以取允許的最大值，避免對(duì)其剛度造成影響，當(dāng)出現(xiàn)了垂直荷載后，梁端負(fù)彎矩經(jīng)過(guò)運(yùn)算，所得結(jié)果會(huì)超過(guò)實(shí)際值，造成此處的配筋量增多，產(chǎn)生過(guò)剩的抗彎安全儲(chǔ)備，一旦發(fā)生地震等惡性災(zāi)難，常常會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的不安全因素。因此針對(duì)梁端負(fù)筋進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師可以選擇允許的最小負(fù)筋值，只有如此，方可使梁端塑性鉸在需要時(shí)立刻起到作用。設(shè)計(jì)期間，所有設(shè)計(jì)人員需要注意一點(diǎn)，梁端負(fù)筋實(shí)用量低于需求量，且跨中配筋的處理需要在允許的范圍內(nèi)盡量放寬。考慮到房屋建筑結(jié)構(gòu)施工問(wèn)題，對(duì)于配筋差距在5%以?xún)?nèi)的梁，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)作為一類(lèi)配筋。不僅如此，具體施工環(huán)節(jié)同樣必須關(guān)注一點(diǎn)，如果材料需要調(diào)整，那么應(yīng)當(dāng)從全局角度再次討論梁端負(fù)筋的合理性，避免材料調(diào)整引起鋼筋用量發(fā)生改變。

（二）配筋設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法

在計(jì)算配筋時(shí)，為了保證框架柱的強(qiáng)度與有關(guān)需求相符，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)以下幾點(diǎn)加以著重注意：①如果房屋建筑結(jié)構(gòu)的地基是處在不堅(jiān)硬的土層時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將框架柱的配筋適當(dāng)?shù)募哟?；②為了使箍筋?duì)混凝土的制約得以提升，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)把框架柱箍筋方式設(shè)置成菱形或井字形；③在受到地震災(zāi)害的情形下，抗震墻、角柱及邊柱等都會(huì)有偏心受拉的情況發(fā)生，所以，針對(duì)那些部分的實(shí)際配筋必須根據(jù)具體情況在計(jì)算值的基礎(chǔ)上按照規(guī)范要求放大25%。

此外，如果要保證正確地設(shè)計(jì)房屋建筑工程，首先要注重氣候，結(jié)合氣候狀況正確選擇混凝土配合比，其次要在易形成溫度裂縫的地方增加一些鋼筋，有效地發(fā)揮鋼筋的抗拉作用，并且盡可能保證鋼筋的保護(hù)層達(dá)到其設(shè)計(jì)所需的最小厚度，防止由于保護(hù)層過(guò)厚而形成溫度裂縫；另外，還能利用后澆帶與伸縮縫，把一個(gè)個(gè)體積較大的混凝土體量分隔成一小塊一小塊均勻的結(jié)構(gòu)，巧妙地利用這些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擴(kuò)大混凝土水化熱的散熱面積，進(jìn)而有效防止混凝土內(nèi)部的快速升溫，從而避免應(yīng)力過(guò)于集中帶來(lái)的溫度裂縫。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及優(yōu)化方法

（一）基礎(chǔ)連系梁設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題及優(yōu)化方法

若房屋建筑基礎(chǔ)埋置深度較大，則需要通過(guò)基礎(chǔ)連系梁減小底層柱的計(jì)算長(zhǎng)度。不僅如此，室內(nèi)地坪以下也需要進(jìn)行連系梁的設(shè)計(jì)，借此構(gòu)建出合理框架，并且需要對(duì)有可能形成的短柱進(jìn)行相應(yīng)的加強(qiáng)。當(dāng)基礎(chǔ)連系梁面有樓梯柱等荷載影響時(shí)，那么計(jì)算過(guò)程中，需要和柱體允許的最大軸力（10%）共同處理，其配筋則需要和梁的受力標(biāo)準(zhǔn)完美匹配。而在考慮抗震性能問(wèn)題時(shí)，基礎(chǔ)間必須沿主軸方向設(shè)計(jì)連系梁。此時(shí)，基礎(chǔ)連系梁中，基礎(chǔ)頂端需要和其頂標(biāo)高基本一致。對(duì)于樁基礎(chǔ)而言，需要在單樁承臺(tái)正交的兩個(gè)方向設(shè)計(jì)連系梁，且設(shè)計(jì)過(guò)程中需要首先考慮短向問(wèn)題。對(duì)于單一擴(kuò)展型基礎(chǔ)而言，實(shí)際施工階段，需要對(duì)單一基礎(chǔ)及其連系梁間的縫隙進(jìn)行處理，選擇混凝土填充，確保和基礎(chǔ)頂面完成對(duì)齊，接著便可以開(kāi)始基礎(chǔ)連系梁澆筑工程。經(jīng)過(guò)上述處理，能夠讓連系梁計(jì)算跨度合理減小，更加符合設(shè)計(jì)要求。如果是通過(guò)基礎(chǔ)連系梁平衡柱底彎矩及軸力，那么需要按照框架梁狀態(tài)，對(duì)其配筋與截面尺寸進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在這種情況下，需要對(duì)所在梁正彎矩鋼筋進(jìn)行拉通處理，且位置選擇中間跨處，對(duì)于基礎(chǔ)連系梁而言，框架柱部分的縱筋需要采用箍筋進(jìn)行加密、錨固，確保和上層框架梁之間協(xié)調(diào)一致。

（二）框架結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題及優(yōu)化方法

如果一根框架結(jié)構(gòu)柱在地面以上為圓柱形，則地面以下如無(wú)特殊要求最好采用矩形進(jìn)行處理，如此一來(lái)，可以對(duì)施工流程起到合理優(yōu)化作用。不但如此，圓柱縱筋需要達(dá)到8根以上，對(duì)于圓柱箍筋而言，條件允許的情況下必須采用螺旋式，如此一來(lái)，便可以增加柱體本身的承載力，同時(shí)也可以進(jìn)一步改善其剛度與完整性；對(duì)于矩形柱而言，條件允許的情況下盡量采用井字復(fù)合箍進(jìn)行處理；而在考慮抗震性能問(wèn)題時(shí)，需要按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求對(duì)柱端、柱底進(jìn)行各種加密措施，其中應(yīng)該特別注意的是，剪跨比不大于2的柱、因設(shè)置填充墻等形成的短柱、框支柱及一、二級(jí)框架的角柱，應(yīng)根據(jù)規(guī)范全高加密，使這些最容易受地震危害的結(jié)構(gòu)構(gòu)件得到有效保護(hù)。另外，在優(yōu)化框架柱的截面設(shè)計(jì)時(shí)，一般來(lái)講，以矩形柱為例，應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足以下標(biāo)準(zhǔn)：如果房屋建筑結(jié)構(gòu)需要達(dá)到一、二、三級(jí)抗震標(biāo)準(zhǔn)，那么截面邊長(zhǎng)需要超過(guò)400mm；如果房屋建筑結(jié)構(gòu)需要達(dá)到四級(jí)抗震標(biāo)準(zhǔn)，那么邊長(zhǎng)需要超過(guò)300mm；如果并未考慮抗震問(wèn)題，那么邊長(zhǎng)需要超過(guò)250mm。實(shí)際繪制施工圖的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡可能遵循以上標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，唯有保證房屋建筑工程項(xiàng)目良好的設(shè)計(jì)質(zhì)量，積極做好技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新的控制和管理，才能確保房屋建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量和品質(zhì)。而設(shè)計(jì)階段的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化管理，對(duì)于房屋建筑的發(fā)展也將越來(lái)越重要。endprint