结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用徐慧君

结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用徐慧君

徐慧君江涛

（中机十院国际工程有限公司河南洛阳471000）

摘要：随着社会的发展以及城市化的加速进步，对于城市建筑的建筑质量有着全新的要求，其不仅对建筑有着一定的使用价值，并且具备较高的艺术美感。但是目前的建筑结构设计中，还存在着的一定问题，造成自身的经济性降低，对建筑企业的进一步发展造成阻碍。因此要求对建筑结构设计进行优化，提升其经济性。本文在论述建筑结构设计优化的基础上，分析了如何做好建筑结构的优化。

关键词：建筑结构；优化；应用

引言

由于城市化进程的不断加快，城市中高楼林立，城市人口的不断增多对城市建筑物的要求也不断提高。建筑物不仅仅要满足人们对于安全性、实用性等的基本要求，还要满足建筑物的美观性和经济性等特点，随着城市房价的不断上涨，对于建筑物美观性和经济性的要求不断加大，能够充分利用有限的土地，创造更大的生活和生产使用空间，实现空间利用的最大化。由于城市中土地空间有限，因此建筑物大多为高楼大厦，这对建筑物的质量要求较高，因此，建筑物在进行结构设计时首先需要考虑对建筑结构的优化设计，保证其实用性、美观性和安全性，保障合理并且充分的利用城市内的土地资源，节约城市内部空间，保证土地容积率得以最大化的利用。

1、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中应用的重要性

当前就我国房屋建筑发展状况而言，不断向高层亦或超高层方向发展。所以，如何有效的降低成本，并保证房屋建筑结构设计质量已然成为当前建筑企业与设计人员亟待解决的问题。因此，在此过程中，需在保证房屋建筑结构质量的基础上，对房屋建筑结构进行有效的优化。在此过程中，需对设计方案进行有效的分析，利用先进的设计理念与方法对工程总体规划进行制定科学的方案，从而在有效的把控工程造价的前提下，与结构设计方案相互融合，从而保证企业经济效益的实现。通过以上分析可知，加强建筑结构设计优化可以有效的发挥设备与材料的作用，降低工程成本，为企业经济效益最大化的实现奠定坚实的基础。因此，对房屋建筑结构进行优化设计具有重要的意义。

2、建筑工程结构优化措施

2.1剪力墙设计优化

只有保证了剪力墙结构施工的安全性，才能在多种方案中做出比较选择，还应考虑工程造价可以处于最低水平，选择适合该高层建筑的结构形式。剪力墙结构设计中应在满足规范水平位移及地震力的前提下，尽量对称合理布置，保证纵横方向剪力墙按照大开间布置，多采用L形或T形剪力墙，从而减轻结构自重，增加结构稳定性。较低房屋在满足第一振型短肢剪力墙承受的底部地震倾覆力矩不超过结构总底部地震倾覆力矩40%的前提下尽可能少布置剪力墙，结构侧向刚度适宜即可。

2.2结构刚度的优化设计

房屋建筑自身的刚度和稳定性有着直接的关系，建筑材料含钢量对建筑刚度有着一定的影响。在对房屋建筑结构设计方案优化中尽可能的采用含钢量比较高的材料，以此来保证建筑质量合格。在相应地质条件中，对于房屋建筑结构的优化设计中材料的选取需要和地质情况结合起来，对建筑刚度要求进行确定，在这当中需要对建筑材料进行合理的采购。房屋建筑结构刚度优化设计需要和实际的刚度实际要求进行结合起来，在保证质量合格的基础上将成本合理控制。

2.3连梁结构设计

长肢剪力墙受剪切为主，在结构破坏时安全储备较低，延性不足，连梁将长肢剪力墙分为受弯剪为主的短肢剪力墙，通过连梁的相对转角变形减少墙肢的变形，从而增加结构延性。因此，剪力墙连梁的设置在剪力墙整体结构中起着极其重要的作用。连梁需保证剪切破坏不先于弯曲破坏，当连梁剪压比超限时，可考虑进行双连梁设计，合理控制连梁高度。

2.4墙体结构设计

建筑主体主要结构形式有:框架结构，框架－剪力墙结构，剪力墙结构，框筒结构等。我们应根据建筑的使用性质，层数、高度选择合理的结构形式。为了减少占地，现阶段高层剪力墙结构大幅增加，优化墙体结构设计变的尤为重要。为了确保建筑墙体结构的稳固性，优化墙体设计，必须做好两方面的工作，一方面，要注意加强墙体的混凝土结构，确保结构墙的强度与稳定性，优化混凝土材料，削弱混凝土的绝热升温性能，处理好建筑楼板之间的变形缝问题，科学控制混凝土的升温速度。在施工过程中，需要选用低热化水泥或者中热化水泥，为混凝土加入足量的粉煤灰，以此缓解混凝土墙体的开裂风险。除此之外，施工技术人员应该严格控制施工动态，对后续浇筑的温度予以科学控制以避免出现裂缝。在浇筑混凝土墙体时，要处理好混凝土上下层之间的接缝，清除衔接处所夹带的杂物，并借助钻机钻孔灌注混凝土技术来修复封闭漏洞。另一方面，现地下室渗漏情况比较严重，要做好防水混凝土墙设计工作，首先要把握好防水混凝土墙的温控与施工技术，确保浇筑完混凝土之后的温度不高于30℃。要全面了解防水混凝土墙的内部温度，为混凝土结构内部安置好测温计，每隔2h查看一次温度，如果温度高于35℃，就要采取必要的措施，如果24h后，温度已低于30℃，就可以取消监测。在外部温度较高的夏天，可以多观察3d，并确保防水混凝土墙有充足的通水量以缓解混凝土结构内部的升温速度。其次，施工技术人员要注意控制好混凝土结构内外的温差以避免出现裂缝，要将温差控制在13℃以内。如果混凝土的内部温度降温较慢，外部降温速度有比较快，就很容易因为温差而产生裂缝，对此，要为防水混凝土墙的模板粘贴1cm的泡沫板，这样能够起到表层混凝土的保温作用，避免内外温差过大。在实施浇块作业之前，要先为内部混凝土结构创造良好的散热条件，确保防水混凝土墙内部温度得以平稳散热。如果外部混凝土散热速度过快，就会为其设计保温层，以此缓解温差所造成的裂缝问题。

2.5地基结构的设计

建筑地基结构是在建筑物的建造过程中最基础、最关键的一个部分，地基结构质量的好坏，在很大程度上决定着整个建筑物的建筑结构质量，因此要重视对于建筑地基结构的优化。首先要保证地基结构的稳定性和安全性，在设计时要进行实地考察，观察当地地形地貌和环境因素可能造成的影响，关注建筑物地基建造时地下的土质情况，并结合当地的经济环境充分考虑，实现建筑地基结构的优化设计。其次要严格把握地基的建造质量，地基是整个建筑物的基础，只有地基打得牢固，才能实现建筑物的安全性。

3、建筑结构设计的注意事项

3.1设缝

在建筑结构设计工作中，温度伸缩缝、沉降缝和防震缝都是较为常见的构造措施。温度伸缩缝会受诸多因素的影响。规范中明确规定了结构伸缩缝的最大间距，并且对最大间距能够减小或放宽的情况进行了详细的描述。设计人员应结合工程实际来执行新规的内容。沉降缝是由于建筑物当中的不同部分产生了基础沉降差而出现的缝隙。在结构设计中，一般采用设置沉降缝来提高基础刚度，调整不同环节的基础形式及施工顺序。且新规中对防震缝也做出了十分明确的规定，而在设计中需结合工程实际对其进行适当的调整。

3.2结构体系设计

在选择结构体系的过程中，必须要充分考虑到建筑、结构、工程的基本施工条件、建材的选择以及结构的经济性等要素。这里新规就对结构的规则性做出了十分严格的限定。如平面规则性的参数要求、嵌固端上下层刚度比的信息等多项内容。此外，相关文件中也规定建筑设计中应最大限度避免使用不规则性较强的设计方案。

3.3扭转

在建筑结构设计中，应保证建筑的几何形心、刚度中心和结构重心能够汇集在一个点上，避免结构扭转。结构扭转增加结构位移比，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比较难满足规范要求。为了有效避免建筑物受到水平荷载作用发生严重的损坏，可在结构设计中维护结构选型的合理性，同时还要做好平面布局工作，从而最大限度地保证三心合一。

4、结语

随着经济发展水平的不断提高，人们对建筑设计的要求也越来越高，对于房屋建筑结构的优化开始走进人们的生活，优化的房屋建筑的设计观念越来越成为一种社会发展的必然选择，这不仅是可持续发展的要求，也是以人为本的要求。房屋结构设计中建筑结构的优化设计在城市化中起到了重要的作用，优化后的建筑结构满足了城市化进程中对于土地资源使用的需求，满足了城市环境的美化和创新，提升了新时代下房屋的美观性和实用性，顺应了时代的潮流，满足人们对房屋建筑的要求，实现了房屋建筑最大的价值。。

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