建筑結構設計中的細節與優化方案闡釋

金天羿 房志鵬

中國移動通信集團設計院有限公司

引言

建筑的安全性和穩定性與工程設計有著直接的關系，不夠科學的建筑工程設計不可能建造出優質的工程。隨著我國建筑工程行業的逐漸發展，暴露出的問題也越來越多，究其原因由于建筑工程設計不夠合理，其次由于設計者本身的原因，設計過于保守，也造成了資源的浪費。因此若想從根本上解決這類問題，相關部門就要認清當前建筑工程結構設計中的問題，并積極采取解決措施。

1、建筑結構設計優化方法的重要意義

1.1 降低建筑的施工成本

對建筑結構的設計進行優化時，在施工前考慮到了施工過程中會出現的一些問題，并提出一些有效的應對方式，縮短了問題對工期的延誤時間，提前的應對方案結合施工具體情況會使解決方案更合理高效和價格低廉；另外設計本身實施過程的花費會通過這種優化大大降低，材料的使用、人工數量的控制、工序的先后順序，這些都會對成本造成巨大影響。例如高層的建造需要考慮地基的承受能力，需要對地基部分加大投資，如何協調底部和頂層的矛盾，加強兩者的聯系就需要用到建筑結構的優化。

1.2 提升建筑的施工質量和經濟價值

合理的結構優化不僅能減低成本，還會對建筑整體的質量有極大地提升，提升其經濟價值。合理的建筑結構應該滿足用戶的居住或使用要求，并具有美觀的特性，最重要的要符合國家標準，適應當地的具體環境。在進行設計時，就需要設計人員對這些因素進行綜合考慮。例如對水電管進行優化、對建筑的上層部分進行美觀化，就分別從經濟價值和美觀程度對建筑結構進行了優化。

2、建筑結構設計優化方案

2.1 優化框架柱設計

首先，工作人員應重視對框架柱的優化設計。通常情況下，工作人員需要對框架柱進行合理的選擇，這就要求工作人員應通過對軸壓比等數值的計算，對框架柱均進行合理的選擇，確保能夠符合施工要求。而通過對大量的土建工程進行對比，可以得知，在運用雙偏壓對框架柱進行計算時要比運用單偏壓對框架柱進行計算的結果偏大，而工作人員在對框架柱進行計算時，經常使用雙偏壓對框架柱進行計算。因此，工作人員應先利用單偏壓對其進行計算，再利用雙偏壓對計算進行檢驗，確定其計算結果能夠滿足施工要求與相關施工規范。由于軸壓比對框架柱的截面尺寸有著決定性影響，因此，工作人員在對框架柱進行設計的優化時，不能對其截面控制的太緊，也就是要確保軸壓比與限值之間保持一定的距離。只有這樣，才能在降低鋼筋使用量的同時，確保設計施工效果能夠滿足工程強柱弱梁的設計原則。因此，工作人員在對框架柱的截面進行設計優化時，應對軸壓比進行合理的控制，避免因軸壓比太小而導致截面尺寸過大，進而造成鋼筋與混凝土的需求量增加，增加造價成本。現階段，我國的土建工程大多采用構造配筋來作為豎向受力構件，而框架結構作為建筑工程豎向受力構件的重要組成部分，因此，應對框架結構的配筋率進行合理控制，將其控制在0.7～1%。這是由于一旦框架結構的配筋率偏大，就會導致框架柱的截面偏小，這時工作人員就必須對框架柱截面進行合理的增加。

2.2 優化框架梁設計

工作人員還應對框架梁設計進行合理的優化。這是由于當前我國相關部門對建筑的抗震設計要求進行了明確規定，要求建筑的框架梁截面寬度應大于或等于200mm，而高度與寬度的比例則應小于或等于4，凈跨與框架梁截面的高度比也應大于或等于4。因此，工作人員在對框架梁的截面尺寸進行設計時，必須對梁、柱在框架結構中的關系進行綜合考慮后，再對截面尺寸進行確定。在對框架量進行設計時，應對其配筋率進行合理控制，將配筋率控制在1～1.8%之間，確保土建工程的經濟效益。

2.3 優化獨立基礎設計

工作人員還應對獨立基礎設計進行優化設計。這是由于通常情況下，地基施工的造價成本是土建工程造價總成本的1/5左右，因此，對地基基礎設計進行優化是十分必要的。同時，還應注意的是，在對建筑的基礎結構進行設計優化時，應根據標準值進行獨立基礎的面積，不能根據設計值對其進行計算，這是因為參照設計值進行獨立基礎面積的計算時，往往會使結果偏大，也就增加了對鋼筋的需求量。而利用標準值對獨立基礎的面積進行計算時，可以讓地基的面積合理的減小，也就有效的建少了地基施工對鋼筋的需求量。而通過對獨立基礎的優化設計還能夠對地基的承載力進行合理的修正。當前，我國有關建筑的相關設計規范中對地基基礎的承載力進行了明確規定，要求地基基礎的寬度應大于3m或者確保地基基礎的埋深大于0.5m，這樣才能確保對地基基礎的承載能力進行修正的效果。這是由于那些寬度較大或埋深較深的地基基礎，在承載力相關特征值經過合理的修正后，地基基礎的面積能夠有效的減小。而這也是在實際工作中，最容易被工作人員忽視的一環。部分工作人員為了節約時間，經常會直接利用地質調查結果當中的地基基礎特征值作為設計的依據，而這樣的做法極易造成地基基礎面積的增加，使得施工中需要更多的鋼筋，也就造成了工程造價成本的增加。地基基礎在經過優化設計后，其承載能力特征值明顯減小。

3、建筑結構設計的發展趨勢

3.1 設計方向面向總體設計

建筑結構設計行業的發展直接影響著整個建筑行業的發展，結構設計的合理性與安全性關系著人們的生活質量，建筑結構設計的方向在一定程度上也影響著社會的穩定與和諧，并且影響著國家未來的發展方向。所以，企業應提高對建筑結構設計方向的重視。設計的方向應面向建筑的總體設計，這是綜合建筑結構安全性與層次性提出的，在一定程度上控制了非安全問題的產生。總體設計是基于安全理論而提出的設計方案，代表著結構設計的發展方向，是一項可行的設計方案，有助于實現建筑設計安全的目標。

3.2 使用輕便無污染材料

隨著能源節約型社會的建立，越來越多的人開始重視節約資源，建筑行業作為資源消耗大業，推出節約資源、降低能耗是十分必要的。建筑材料是建筑結構耗源最大的方面，所以在建筑結構施工過程中，一定要注意材料的選擇，企業的管理人員，需要具有長遠的意識和超前出眾的眼光，不斷升級材料水平，以便在建筑市場獲得優勢。不同的建筑設計階段選擇的建筑材料不同，其設計風格與要求也不同。現代化的建筑施工要求使用節能環保輕便型的材料，新型材料的引進必定會引起建筑市場的變革。

3.3 更新計算理論

在高新技術日益發展的今天，企業的管理人員需要具有超強的目光和長遠的打算，不斷更新建筑計算理論，追求在最短的時間里獲得最為準確合理的計算結果。由于建筑工程的計算量很大，如果使用傳統的計算方式，那么企業會消耗大量的人力物力，并且還會影響工程設計的進程，遠離社會發展地步伐，因此采用先進科學的計算理論，不僅能夠減少時間浪費，提高計算效率，還會有效推進建筑結構設計的進程。

3.4 更新審美理念

審美是建筑結構設計過程中不可缺少的一部分，隨著人們生活質量的不斷提高，物質水平進一步改善，人們的精神水平也獲得了顯著提高，對結構設計審美的要求逐步增大，因此在新時代，審美在一定程度上影響了建筑結構設計的發展方向，審美是每個人的天性，在建筑結構設計中提高審美有助于促進建筑市場的發展。

結束語

總而言之，隨著我國工程質量問題愈發嚴峻，建筑結構設計是確保建筑工程質量的前提和保證，因此需要在進行建筑結構設計的過程綜合考慮施工過程中的所有因素。建筑結構設計的好壞直接關系到建筑物的綜合質量，同時在對建筑物的實用性、美觀性、經濟性、可靠性進行綜合考慮的同時，需要重視建筑結構設計并且進行相關控制。

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