谈建筑结构设计中的优化问题

杨 东

（山西省第二建筑设计院，山西 046000）

建筑结构设计，会对建筑物的安全和质量产生非常直接且重大的影响，因此，在设计建筑结构时，一定要严格遵守设计相关的规范和标准，通常状况下，建筑结构设计和建筑设计二者互相影响，相互促进且又相互制约，在完成建筑设计之后，再设计具体的建筑结构。所以，在进行建筑设计时，就应全面考虑建筑结构设计的相关事项，同时，在设计建筑结构时，肯定要充分尊重建筑设计的内容。

1 建筑结构设计的含义

通常状况下，结合相关设计思想，将建筑结构设计分为3 方面具体的内容：

1.1 设计建筑结构的具体方案

在设计建筑结构时，肯定是要严格遵循相应的原则，综合考虑建筑物的实情，比如说，建筑物的所在位置、抗震性能需求、建筑物功能等具体情况，合理甄选、确定建筑物的外在造型和内部结构，然后结合外在形式和内部结构的具体要求，再进行建筑物内部受力状况以及承重体系的计算和设计。

1.2 计算设计

首先是计算建筑物的荷载问题，具体包括外部荷载和内部荷载，在计算过程中，一定要严格遵守建筑物荷载的计算标准；其次是计算建筑物的结构构件，结合建筑物荷载值以及构件相关标准试算，选用科学的计算方法计算，另外，预算构件截面。

1.3 计算结构内力

具体包括建筑物内部的扭力、弯矩等数值的计算。

2 在设计建筑结构时会存在哪些问题

2.1 框架配筋问题

通常状况下，建筑物配筋问题涉及两个方面：一是框架柱配筋问题、二是框架梁配筋问题。我们知道，设计建筑结构的工作量十分大，在设计钢筋率的时候，大部分的设计师不会全面考虑建筑物实情以及相关的设计标准，只是根据自己的主观经验进行判断。例如，高层建筑的顶层，要承受的风力荷载非常大，因此，在设计的时候，要科学提升高层建筑顶层的配筋率，但是，在设计实践中，很多设计师不考虑这一因素，这无疑增加了建筑物的安全隐患。同时，设计师在进行结构建模时，没有充分考虑屋面梁的具体尺寸，导致计算出的配筋率不准确且与实际状况不符。

2.2 计算楼板变形度时遇到的问题

某些设计师，在计算楼板变形度的时候，产生的误差大，准确率非常低，设计师在弄不清建筑结构的具体状况以及具体的布局状况的时候，就开始进行楼板变形度的计算，虽然计算方法从理论上讲是没问题的，但是，我们知道外界有很多的客观因素会对楼板变形度产生很大的影响，假设在计算楼板变形度时，对外界客观因素考虑不周，那么计算结果和实际状况之间的误差肯定会很大，肯定会影响建筑物的安全问题。

2.3 抗震设计遇到的问题

近年来，我国地震发生频率越来越高，给人们的生命、财产安全造成了非常大的损失。另外，我国社会经济在飞速发展，高层建筑建设速度也在加快。我国在高层建筑的抗震性能方面，要求是非常严的，然而，有的设计师，在设计建筑物结构的时候，没能严格遵守建筑物所在地的抗震要求，甚至还出现了非常严重的照搬行为，这肯定会影响建筑物的安全和质量。地震频发致使全国各地都结合自己的实际情况，对高层建筑的抗震要求做出了调整，有些设计师没能想到这一点，使得建筑物的安全性没有保障。

3 问题解决方案

3.1 科学计算配筋率

配筋率小是在设计建筑结构高层中，经常遇到的问题之一。一般情况下，想要彻底解决这一问题，建议使用附加 筋的办法。附加筋的使用通常包括以下几种状况：一是，在梁下作用力集中的地方，使用附加筋，结合实际状况，来决定是否把附加筋加在截面高度内；其次，如果主次梁的截面面积相差不大，那么，次梁的荷载肯定会增加，如果出现这种状况，也要将附加筋使用在次梁上，这样才能确保整个建筑结构的稳定性、提升建筑物的承载力和整体质量。

3.2 科学计算板、梁的跨度

通常情况下，课本上等理论的跨度计算方法，仅适用于常规建筑结构的计算，并不适用于实际建筑物结构的设计和计算，我们可以简单地把梁板理解为梁中间的刚性支撑，也可将其视为一个变截面板。当扁梁结构中的板厚、梁高差不多时，需在梁中间进行长度计算，在配筋时，要选用梁中间的弯矩和梁厚、梁边弯矩和板厚配筋中数值较大的那个。结合独立基础变截面含义，可将柱子比做成超大的截面梁，所以，进行梁配筋时，要使用柱边弯矩。通常情况下，削峰是正常存在的。

3.3 科学计算沉降

挖开地基后，摩擦角范围内坑边底土会受限且不会反弹，而基坑中间的土，是会反弹的，人工清理反弹土。基坑小时，坑底受到的约束力较大，此时，反弹是可以忽略的。计算沉降时，要结合坑底附加应力进行。基坑大时，坑底不受任何约束，计算沉降时，必须结合基底压力进行计算。对于坑边基底土约束，我们可以将其视为安全储备，这就是沉降实际值小于理论值的主要原因。

3.4 楼面的钢性设计

计算程序时，要确保如实展示实际的建筑结构受力状况，因此，进行楼面刚性设计是必须的，楼面刚性设计可以帮助我们及时发现误差、控制误差。通常状况下，要通过几个方面进行楼面刚性设计：首先是在制定设计建筑方案时，要将可能地排除导致楼面变形的结构，比如说：有着过大缺口的凹槽；过大的楼层漏洞等等，这些结构的存在都会增加楼板变形的程度；其次是合理布局建筑结构的钢性，另外，还要确保配筋率够大，这些都是楼面刚性设计所必须的，假设建筑结构达不到这一要求，那么，通常情况下是建议在洞口边增设附加梁，或是合理提升暗梁、边梁的配筋率，亦或是借助斜配筋，达到设计要求。

3.5 提升建筑物的抗震性能

提升建筑物的抗震性能，可从几个方面着手：首先，设计建筑结构之前，先是要深入调查、了解建筑工程所在地的具体情况（包括气候、土壤、水土等各个方面）以及具体的抗震特殊性需求，结合提高建筑物抗震性能的具体要求，权衡建筑物建设的投入资成本，在确保建筑物质量好的基础上，尽可能地降低建设成本，同时还要使用最科学的的建筑技术和建筑工艺；其次，设计建筑结构时，严守国家建筑物抗震性能相关的具体要求，例如：确保柱切面的尺寸符合国家标准是保证柱的抗震性能的基础，假设柱的剪应力太大会使柱受到损坏；当平均应力和相差较大时，就会出现混凝土压碎现象。因此，要保证柱截面宽、高度均＞30cm且比例≤3，方能确保柱有较好的延性。配置纵向钢筋时，一定要按照相关标准进行，确保配筋率最低，设钢筋时，一定要保持对称，这也是让柱的延性符合标准所必需的。

4 总结

总前文所讲，设计建筑结构时，一定要综合考虑建筑物的建设要求、使用功能以及具体的位置，科学设计建筑物内外形式、合理计算建筑物的配筋率，切实提升建筑物的抗震性能等等，从根本上保证建筑物的质量。要想建筑设计地更安全、更经济，要有机融合先进的经验和技术，在具体的设计过程中，要增加计算机的利用率，增加环保绿色、高效新兴建材的应用范围，当然，最重要的还是强化先进设计理念的运用。