建筑结构设计优化策略

2018-02-14吴海波王剑锋刘海静

建材与装饰 2018年4期

关键词：剪力墙结构设计房屋建筑

吴海波王剑锋刘海静

（1.内蒙古华地方圆设计研究有限责任公司内蒙古赤峰市 024000 2.海洋石油工程股份有限公司天津 300300）

引言

在房建行业，人们越来越追求房屋建筑的结构设计上不光注重实用还要注重美感和空间感。这就意味着在结构设计上要考虑的因素越来越多，需要创新的点也越来越多。总的来说，将优化技术更好地运用于房建结构设计中，创造出人们更喜欢的设计成果。

1 结构设计优化的概述

房屋建筑结构设计优化，就是通过科学的计算方法和优化措施，对实际工程中的建筑结构进行全面的研究，使建筑的总体结构以及建筑各个分部衔接得到完善以及优化。通过对房屋建筑结构进行优化设计，优化后的结构不仅能够提高结构的安全性，同时能够把社会中所具有的价值学以及审美学完美的结合起来，从而提高结构设计的水平，促进建筑设计应用的整体性协调发展。房屋建筑结构设计优化的主要目的是使房屋建筑的设计方案更加科学合理，在满足安全和抗震的前提下，提升房屋的实用性、经济性、美观性。

2 建筑结构设计优化的原则

2.1 功能性原则

保证建筑结构合理有效地发挥在建筑结构设计中占据非常重要的地位。功能性主要表现在使用建筑结构以及建筑完成施工完成后在使用过程中所产生的经济效益。充分发挥建筑结构设计的功能，有利于提高建筑结构的使用率，比如银行，在建筑结构设计时应当首先考虑建筑结构的安全性，并且充分发挥安全通道的使用功能，因此，在建筑结构设计时应当考虑承载力，有利于建筑的功能的使用。

2.2 环保原则

随着环境污染程度的不断加深，建筑作为一项高耗能行业更是引起了广泛主意。将绿色设计思想整合到建筑工程当中，这是建筑结构优化设计的重要方面。人们越来越希望能有更好的生态设计出现在生活当中。因此，建筑业向着绿色节能、应用高新技术的方向发展将成为一种潮流。可见，建筑结构优化设计除了要遵循安全经济的原则之外，在新时代的发展下，更要关心的就是环保问题。

2.3 经济性原则

建筑结构设计时，除了首先考虑安全性以外，经济条件也是必须考虑的环节。降低经济成本与创新在建筑结构设计历史中不断发展，从木石结构逐渐发展为混凝土结构，一直到现在最常用的钢结构。比如：在钢结构中，空间网架是一般钢结构的优化结构，具有质量轻、受力好、造价低的优点；工形梁的出现，节省了建筑物施工材料，降低了经济成本。

3 建筑结构设计的优化策略

3.1 优化建筑总体设计方案

某些地区在进行建筑结构设计设计优化时，需要充分考虑地域问题、自然环境等外在因素。比如我国的南方地区夏季高温多雨，冬季温和少雨，与此同时，在建筑总体设计时还要考虑每栋建筑楼房之间的距离，距离太近或太远都会影响建筑结构的使用，并且还会浪费建筑结构资源。因此，建筑结构设计者在进行整体设计时，要把握好设计的总方向，设计出满足人们需求的楼房。

3.2 加强房屋建筑结构的刚度设计

房屋建筑结构的刚度取决于建筑材料的含钢量，因此，在房屋建筑设计过程中，如果采用低含钢量的设计会使得工程具有极大的安全隐患，所以建筑施工企业必须注意房屋建筑的刚度设计，以保障房屋建筑的工程质量。当然，建筑结构的刚度会随着不同的地质情况而不同，比如在平原地区，地质比较稳定，房屋建筑结构对于刚度的要求就比较低，这时就可以采用含钢量稍微低一些的建材，而如果在山地丘陵地区，地质情况复杂，就要对建筑结构的刚度要求严格一些，采用含钢量高的建材。综上所述，建筑企业不能一成不变，在房屋建筑结构设计过程中，要因地制宜，不能仅仅考虑企业的利润，更多的是需要和实际情况相结合，设计出最符合要求的建筑结构刚度需求。

3.3 安全为本

房建结构设计最基本的设计原则就是安全。汶川地震几乎所有的房屋都倒塌了，造成巨大的财产损失和人员伤亡，但同处于地震带上的日本在面对这种大的自然灾害时就显得更加从容，那是因为日本的房建结构设计抗震性更强，几乎可以抵御如此强度的地震灾害。所以，在我国房建结构设计优化的过程中，首先要提升建筑的抗震能力，在结构上致力于更加结实、稳定，当类似于地震这样的自然灾害发生时减少财产损失，更重要的是保障用户的人身安全。除了地震之外，房建结构的设计还要考虑到其他突发事故，切实保障使用者生命财产安全。例如，对称结构设计、多渠道设防等等。房建结构设计中安全的原则是房屋结构设计的最基本的原则，切实保障安全问题，提升建筑的使用价值。

3.4 优化底部加强部位的设计

在剪力墙结构设计时，高层剪力墙结构底部加强部位可按下列标准求取高度值：底部两层高度与嵌固部位上方墙肢高度的12.5%的较大值；带转换层的高层剪力墙结构底部加强部位可按下列标准求取高度值：框支层及其上方2层的高度与墙肢高度的12.5%的较大值。倘若嵌固部位选在地下室顶板处，则地震条件下的屈服部位在地上楼层，且会对地下一层产生影响，则既不能降低地下一层的抗震等级，还应将加强部位延伸至地下一层及在此设边缘约束构件。

3.5 优化转换层结构设计

为了适应高层建筑上、下部结构使用功能的需要，应按需改变剪力墙结构的布置形式，即设转换层结构。在转换层结构设计时，鉴于高位转换对质量、刚度的要求较高，则应尽可能调整转换层及其上、下部结构的刚度比，使其接近，注意转换层的自重及刚度不宜过大。据此，尽可能选择自重轻及刚度小的转换层结构形式，并在计算时增加振型组合数，同时通过调整结构内力及构件配筋设计，以提高薄弱部位的综合性能。