關于優化建筑結構工程設計的分析

郭崢

（身份證號：130981198512121037）

關于優化建筑結構工程設計的分析

郭崢

（身份證號：130981198512121037）

建筑結構設計是建筑設計的重要組成部分，對建筑的結構和施工都重要影響。本文就如何優化建筑結構工程設計做了分析，以期對同行有所幫助。

建筑工程；結構設計；布置

1　計算理論

計算理論是建模的重要組成部分，用于建筑結構分析的計算理論主要有線性理論和非線性理論。

2　結構的總體布置

2.1平面布置

平面布置的選擇主要是根據建筑工程的實際情況來確定，如果是獨立的結構單元，則采用形狀較為簡單，而且要根據相對應、相協調的原理，剛度和承載力分布要呈現出比較均勻的形狀。此外，根據抗震設計的要求，高層建筑單個的結構單元長度要控制在一定的范圍內，不能太長，否則在發生地震時，結構的兩端可能會出現反相位的振動，這將會導致建筑被過早地破壞，同時威脅到人們的安全。

2.2豎向布置

為了避免過大的外挑和內收，結構的豎向布置應遵循形體規則、剛度和強度沿高度均勻分布的原則，而在同一層的樓面，要設在統一標高處以防止錯層和局部夾層的情況出現。而在面對高層建筑時，還要注意解決結構剛度和強度發生變化的情況，對于這種情況，應逐漸變化。

2.3控制結構的側向變形

建筑的結構一般都要同時承受豎向荷載、水平荷載。水平荷載會使側移隨結構的高度增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，如果建筑高度超出一定的范圍后，就會造成結構發生過大側移和相對的位移，有時甚至會嚴重地破壞非結構構件，所以，我們要把控制側向位移作為高層建筑結構設計的重點和難點來解決，一般情況下，要以限制結構的高度和高寬比為控制手段。

2.4縫的設置和構造

建筑結構的總體布置應該要考慮到沉降、溫度收縮和形體復雜對結構帶來的不利影響。可以利用沉降縫、伸縮縫或防震縫把結構分成若干個獨立單元，以消除沉降差、溫度應力和形體復雜對結構的不利影響。但如果設縫，就會對建筑的使用要求、立面效果、防水處理帶來不便。因此，在設縫上必須要謹慎對待，盡量能從總體布置上或構造上采取其他有效的措施來減少沉降、溫度收縮和形體復雜引起的問題。

3　抗震設計

（1）設計軟件進行施工圖配筋計算時，要求輸入合理的歸并系數、支座方式、鋼筋選筋庫等，如一次計算結果不滿意，要進行多次試算和調整。

（2）生成施工圖以前，要認真輸入出圖參數，如梁柱鋼筋最小直徑、框架頂角處配筋方式、梁挑耳形式、柱縱筋搭接方式，箍筋形式，鋼筋放大系數等，以便生成符合需要的施工圖。軟件可以根據允許裂縫寬度自動選筋，還可以考慮支座寬度對裂縫寬度的影響。

（3）施工圖生成以后，設計人員還應仔細驗證各特殊或薄弱部位構件的最小縱筋直徑、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密區長度、鋼筋搭接錨固長度、配筋方式等是否滿足規范規定的抗震措施要求。規范這一部分的要求往往是以黑體字寫出，屬于強制執行條文，萬萬不可以掉以輕心。

（4）最后設計人員還應根據工程的實際情況，對計算機生成的配筋結果作合理性審核，如鋼筋排數、直徑、架構等，如不符合工程需要或不便于施工，還要做最后的調整計算。

4　優化設計

4.1軟件對混凝土梁計算顯示超筋信息有以下情況

（1）當梁的彎矩設計值M大于梁的極限承載彎矩Mu時，提示超筋。

（2）規范對混凝土受壓區高度限制：四級及非抗震：ξ≤ξb；二、三級：ξ≤0.35（計算時取AS′=0.3AS）一級：ξ≤0.25（計AS′= 0.5AS）當ξ不滿足以上要求時，程序提示超筋。

（3）《抗震規范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5%，當大于此值時，提示超筋。

（4）混凝土梁斜截面計算要滿足最小截面的要求，如不滿足則提示超筋。

4.2剪力墻超筋

（1）剪力墻暗柱超筋：軟件給出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的，而各規范均要求剪力墻主筋的配筋面積以邊緣構件方式給出，沒有最大配筋率。所以程序給出的剪力墻超筋是警告信息，設計人員可以酌情考慮。

（2）剪力墻水平筋超筋則說明該結構抗剪不夠，應予以調整。

（3）剪力墻連梁超筋大多數情況下是在水平地震力作用下抗剪不夠。規范中規定允許對剪力墻連梁剛度進行折減，折減后的剪力墻連梁在地震作用下基本上都會出現塑性變形，即連梁開裂。設計人員在進行剪力墻連梁設計時，還應考慮其配筋是否滿足正常狀態下極限承載力的要求。

4.3柱軸壓比計算

柱軸壓比的計算在《高規》和《抗震規范》中的規定并不完全一樣，《抗震規范》第6.3.7條規定，計算軸壓比的柱軸力設計值既包括地震組合，也包括非地震組合，而《高規》第6.4.2條規定，計算軸壓比的柱軸力設計值僅考慮地震作用組合下的柱軸力。

4.4剪力墻軸壓比計算

為了控制在地震力作用下結構的延性，新的《高規》和《抗震規范》對剪力墻均提出了軸壓比的計算要求。需要指出的是，軟件在計算斷指剪力墻軸壓比時，是按單向計算的，這與《高規》中規定的短肢剪力墻軸壓比按雙向計算有所不同，設計人員可以酌情考慮。

5　結語

隨著我國建筑業的迅猛發展，各建筑企業只有不斷創新建筑結構，使建筑結構設計與時代發展同步才能在建筑業立于不敗之地，可以說建筑結構設計優化技術是促進建筑企長遠發展的重要手段，對建筑企業而言具有一定的經濟學意義。

[1]楊宏剛.有關建筑結構設計的優化設計的分析[J].企業導報，2013，23：265～266.

[2]張松青.關于建筑結構設計優化方案的分析研究[J].城市建筑，2014，04：55.

TU318

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1673-0038（2015）28-0002-02

2015-6-20