结构优化方法在住宅建筑设计中的运用

巴希

摘要：随着社会经济的快速发展，人们的经济状况、生活质量和生活水平都有了很大的提高，因而对居住环境的要求也越来越高。随着时代的进步和社会的发展，各大房地产开发商对住宅建筑的开发往往会最大限度地要求结构优化，以达到降低成本、节能减排和提高建筑使用功能的目的。为此，本文就住宅建筑结构优化措施进行了浅析，并就其关键环节进行了探讨，希望能为住宅建筑结构设计和施工提供有效的参考。

关键词：结构优化设计;住宅建筑

一、住宅建筑设计中易发生的问题

1.1设计缺乏实用性

在住宅建筑设计过程中，设计出来的模型实用性不强，一些施工单位在快速施工的住宅建筑设计过程中，因为需要快速进行施工，所以设计人员设计所用时间较短，没有对施工场地进行仔细勘察，同时在设计过程中也可能会没有充分考虑住宅建筑的施工成本和实用价值，导致设计缺乏实用性，而且在现阶段，住宅建筑的设计也可能会成为装饰的问题，因为一些住宅建筑在设计的过程中对方位有较高的要求，比如说阳台的方位需要向阳，窗户需要通风等。

1.2住宅建筑采光、通风设计中的问题

在部分设计中，采光的效果不能达到预期的效果，部分开发人员为了最大限度地实现利益，减少房屋建筑的间距，或者在设计过程中出现不充分的原因，引起采光不足等问题。

1.3片面追求外观效果，忽视实用性

现代的房屋建筑设计普遍存在着一种误区，那就是大多数人过于重视房屋外表，一味地追求外在形式的美观，进而导致房屋的整体设计出现尴尬的局面。房屋建筑是结合实用性与美观性为一体的建筑，忽视房屋建设的实用性的直接后果就是导致节能环保的要求大打折扣，使得节能环保不能完全地做到位。

二、结构方案设计优化的思路及方式

2.1结构竖向布置优化方案

住宅建筑结构竖向构件应根据结构总体指标沿竖向变化，如剪力墙的墙长及墙厚（墙长可根据计算需要在上部楼层缩短，但应避免短肢剪力墙;墙厚可由300mm渐变为180mm）。框架梁、连梁高度可根据结构整体刚度变化，以减小整体结构刚度，减小地震力。对于高层建筑中底商或底部层高较大的楼层按照刚度计算需要设置这几层的框架梁、连梁高度。柱、墙混凝土强度，以满足轴压比为宜，并满足墙体稳定性要求，沿建筑高度分段变化。上部结构嵌固端位置的选取，应根据项目特征进行嵌固端为基础顶和正负零的经济性分析。

2.2结构平面布置优化方案

在不影响建筑使用功能的前提下，结构布置应简单、规则、剪力墙尽量布置于建筑四周、门窗洞口上下对齐，剪力墙沿两个主轴方向双向布置、且两个方向侧向刚度宜相近（相差不超过20%），尽量减少短肢剪力墙的布置，应与建筑沟通，在不影响建筑外立面及造型的前提下，布置一般剪力墙。梁、柱布置尽量避免一些大悬挑、大跨度、尽量不转换等，少采用型钢梁柱。取消厨卫间，设备管井隔墙下的结构小梁，改用板底附加钢筋，节约混凝土及钢筋用量。楼板厚度，大跨度双向板按跨度的1/40并满足裂缝与挠度的要求;楼板薄弱部位板厚可加厚至110mm，连廊取120mm等，但尚应满足地方标准的要求，并与审图公司沟通商定。与建筑协商或采用结构计算等手段，避免超限情况的发生。

2.3地基基础优化方案

基础持力层，首选天然地基。基础选型，按独立基础、条基、筏板、桩基的顺序进行，地下车库优选独立基础+防水板的形式;桩基选型应进行复合地基、预制桩、管桩、灌注桩等桩基形式进行经济性比较，根据地质情况以及规范要求选用最经济的桩型;在施工许可情况下，复合地基最经济，采用桩基时，尽量采用桩基承台+防水板形式基础形式。筏板厚度、独立基础高度按冲切控制，可以局部加厚，以减小基础的构造配筋，节约含钢量，节约混凝土用量，降低工程成本。

三、精细化设计的优化的思路及方式

3.1结构荷载

荷载是结构效应的起源，荷载的大小直接影响结构的效应，因此，结构荷载应该精细化，如结构楼面恒荷载严格按建筑实际做法计算，不随意放大。带门窗的填充墙线荷载，应考虑门窗的折减，隔墙线荷载计算时，隔墙高度可取建筑面层上方至梁底或板底的高度。消防车等效均布活荷载考虑板跨与覆土厚度按规范要求折减取值。主楼下人防地下室荷载可考虑上部结构的有利影响;地震参数、风荷载参数等要真实准确。关键工程应对地震效应、风荷载效应进行专项评价，出具相关评价报告，必要时利用振动台试验、风洞试验等方法，对地震影响系数最大、设计地震分组、场地类别、体型系数等重要设计参数进行精细的专项评价。

3.2结构设计參数的选取

结构设计参数的取值对结构的整体指标以及配筋指标有一定程度的影响，设计时应预与考虑。如墙柱配筋设计是可考虑翼缘墙、端柱;矩形混凝土梁按考虑楼板翼缘的T形梁配筋，框架梁梁端配筋考虑受压钢筋影响;梁墙自重扣除与柱重叠部分，楼板自重扣除与梁墙重叠部分;梁板、墙柱及基础设计时考虑活载折减，地下车库可按弹性板6计算，勾选弹性板荷载计算方式为有限元计算，梁配筋计算结果偏小，须满足正常使用极限状态要求;板配筋采用整体计算配筋结果（按等值线配筋）等等。

3.3精细化制图

住宅结构制图时，应该精细化设计，如标准层墙柱、梁板配筋应根据楼层分段精细化设计，宜3～4层一个钢筋层（或根据实际情况可取1～2层为一个钢筋层），不允许最大值包络全楼，对剪力墙结构一般部位的边缘构件，采用墙体水平筋+拉筋的做法可以降低含钢量（据统计此种做法较传统做法每平方可节约钢筋2KG～3KG左右），对底部加强区的约束边缘构件计算体积配箍率时，可考虑适当计入满足构造要求且在墙端有可靠锚固的墙体水平筋（计入墙体水平筋的配箍率结语总之，结构优化设计是建筑结构设计的重要环节。

结语

总之，结构优化设计是建筑结构设计的重要环节。优化结构设计并非死板的钢筋混凝土结构，而是让结构设计更符合客观条件和实际受力特点，更合理，更美观。一切结构优化设计都不应该以牺牲安全性为条件，而应该以保证结构安全为基础。以此为基础，大胆创新，细致分析，不断完善，通过结构设计优化来实现其核心价值。

参考文献：

[1]彭骄阳.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].江西建材，2016（11）：15.