建筑结构设计中的细节与优化方案阐释

2017-03-10金天羿房志鹏

环球市场 2017年34期

金天羿房志鹏

中国移动通信集团设计院有限公司

引言

建筑的安全性和稳定性与工程设计有着直接的关系，不够科学的建筑工程设计不可能建造出优质的工程。随着我国建筑工程行业的逐渐发展，暴露出的问题也越来越多，究其原因由于建筑工程设计不够合理，其次由于设计者本身的原因，设计过于保守，也造成了资源的浪费。因此若想从根本上解决这类问题，相关部门就要认清当前建筑工程结构设计中的问题，并积极采取解决措施。

1、建筑结构设计优化方法的重要意义

1.1 降低建筑的施工成本

对建筑结构的设计进行优化时，在施工前考虑到了施工过程中会出现的一些问题，并提出一些有效的应对方式，缩短了问题对工期的延误时间，提前的应对方案结合施工具体情况会使解决方案更合理高效和价格低廉；另外设计本身实施过程的花费会通过这种优化大大降低，材料的使用、人工数量的控制、工序的先后顺序，这些都会对成本造成巨大影响。例如高层的建造需要考虑地基的承受能力，需要对地基部分加大投资，如何协调底部和顶层的矛盾，加强两者的联系就需要用到建筑结构的优化。

1.2 提升建筑的施工质量和经济价值

合理的结构优化不仅能减低成本，还会对建筑整体的质量有极大地提升，提升其经济价值。合理的建筑结构应该满足用户的居住或使用要求，并具有美观的特性，最重要的要符合国家标准，适应当地的具体环境。在进行设计时，就需要设计人员对这些因素进行综合考虑。例如对水电管进行优化、对建筑的上层部分进行美观化，就分别从经济价值和美观程度对建筑结构进行了优化。

2、建筑结构设计优化方案

2.1 优化框架柱设计

首先，工作人员应重视对框架柱的优化设计。通常情况下，工作人员需要对框架柱进行合理的选择，这就要求工作人员应通过对轴压比等数值的计算，对框架柱均进行合理的选择，确保能够符合施工要求。而通过对大量的土建工程进行对比，可以得知，在运用双偏压对框架柱进行计算时要比运用单偏压对框架柱进行计算的结果偏大，而工作人员在对框架柱进行计算时，经常使用双偏压对框架柱进行计算。因此，工作人员应先利用单偏压对其进行计算，再利用双偏压对计算进行检验，确定其计算结果能够满足施工要求与相关施工规范。由于轴压比对框架柱的截面尺寸有着决定性影响，因此，工作人员在对框架柱进行设计的优化时，不能对其截面控制的太紧，也就是要确保轴压比与限值之间保持一定的距离。只有这样，才能在降低钢筋使用量的同时，确保设计施工效果能够满足工程强柱弱梁的设计原则。因此，工作人员在对框架柱的截面进行设计优化时，应对轴压比进行合理的控制，避免因轴压比太小而导致截面尺寸过大，进而造成钢筋与混凝土的需求量增加，增加造价成本。现阶段，我国的土建工程大多采用构造配筋来作为竖向受力构件，而框架结构作为建筑工程竖向受力构件的重要组成部分，因此，应对框架结构的配筋率进行合理控制，将其控制在0.7～1%。这是由于一旦框架结构的配筋率偏大，就会导致框架柱的截面偏小，这时工作人员就必须对框架柱截面进行合理的增加。

2.2 优化框架梁设计

工作人员还应对框架梁设计进行合理的优化。这是由于当前我国相关部门对建筑的抗震设计要求进行了明确规定，要求建筑的框架梁截面宽度应大于或等于200mm，而高度与宽度的比例则应小于或等于4，净跨与框架梁截面的高度比也应大于或等于4。因此，工作人员在对框架梁的截面尺寸进行设计时，必须对梁、柱在框架结构中的关系进行综合考虑后，再对截面尺寸进行确定。在对框架量进行设计时，应对其配筋率进行合理控制，将配筋率控制在1～1.8%之间，确保土建工程的经济效益。

2.3 优化独立基础设计

工作人员还应对独立基础设计进行优化设计。这是由于通常情况下，地基施工的造价成本是土建工程造价总成本的1/5左右，因此，对地基基础设计进行优化是十分必要的。同时，还应注意的是，在对建筑的基础结构进行设计优化时，应根据标准值进行独立基础的面积，不能根据设计值对其进行计算，这是因为参照设计值进行独立基础面积的计算时，往往会使结果偏大，也就增加了对钢筋的需求量。而利用标准值对独立基础的面积进行计算时，可以让地基的面积合理的减小，也就有效的建少了地基施工对钢筋的需求量。而通过对独立基础的优化设计还能够对地基的承载力进行合理的修正。当前，我国有关建筑的相关设计规范中对地基基础的承载力进行了明确规定，要求地基基础的宽度应大于3m或者确保地基基础的埋深大于0.5m，这样才能确保对地基基础的承载能力进行修正的效果。这是由于那些宽度较大或埋深较深的地基基础，在承载力相关特征值经过合理的修正后，地基基础的面积能够有效的减小。而这也是在实际工作中，最容易被工作人员忽视的一环。部分工作人员为了节约时间，经常会直接利用地质调查结果当中的地基基础特征值作为设计的依据，而这样的做法极易造成地基基础面积的增加，使得施工中需要更多的钢筋，也就造成了工程造价成本的增加。地基基础在经过优化设计后，其承载能力特征值明显减小。

3、建筑结构设计的发展趋势

3.1 设计方向面向总体设计

建筑结构设计行业的发展直接影响着整个建筑行业的发展，结构设计的合理性与安全性关系着人们的生活质量，建筑结构设计的方向在一定程度上也影响着社会的稳定与和谐，并且影响着国家未来的发展方向。所以，企业应提高对建筑结构设计方向的重视。设计的方向应面向建筑的总体设计，这是综合建筑结构安全性与层次性提出的，在一定程度上控制了非安全问题的产生。总体设计是基于安全理论而提出的设计方案，代表着结构设计的发展方向，是一项可行的设计方案，有助于实现建筑设计安全的目标。

3.2 使用轻便无污染材料

随着能源节约型社会的建立，越来越多的人开始重视节约资源，建筑行业作为资源消耗大业，推出节约资源、降低能耗是十分必要的。建筑材料是建筑结构耗源最大的方面，所以在建筑结构施工过程中，一定要注意材料的选择，企业的管理人员，需要具有长远的意识和超前出众的眼光，不断升级材料水平，以便在建筑市场获得优势。不同的建筑设计阶段选择的建筑材料不同，其设计风格与要求也不同。现代化的建筑施工要求使用节能环保轻便型的材料，新型材料的引进必定会引起建筑市场的变革。

3.3 更新计算理论

在高新技术日益发展的今天，企业的管理人员需要具有超强的目光和长远的打算，不断更新建筑计算理论，追求在最短的时间里获得最为准确合理的计算结果。由于建筑工程的计算量很大，如果使用传统的计算方式，那么企业会消耗大量的人力物力，并且还会影响工程设计的进程，远离社会发展地步伐，因此采用先进科学的计算理论，不仅能够减少时间浪费，提高计算效率，还会有效推进建筑结构设计的进程。