新型住宅建筑结构设计优化

新型住宅建筑结构设计优化

刘鹏

襄阳市建筑设计院湖北襄阳441000

摘要：在我国不断的发展过程中，我国的建筑行业在不断的完善，建筑结构设计在住宅建筑总造价之中，占据较大比重，优秀的结构设计能够在保证建筑安全性的基础上，实现建筑的审美、经济以及使用价值，具有重要意义。本文由此出发，探讨了结构设计优化技术，并结合项目实际进行了简单分析，仅供参考。

关键词：住宅建筑；结构；设计优化

引言

城市化率是一个国家发达程度的重要标志，住宅建筑质量和体量是反映一个国家或地区城镇化率的主要因素之一，而建筑的质量通常在建筑设计环节就已基本决定。此外，优秀的建筑在满足人们使用要求的基础上，也会有较强的艺术性、人文情怀甚至宗教意义、政治色彩，而建筑的生命周期或者使用年限也是在设计之初就预先设定好的。可见，建筑尤其是住宅建筑的设计对于建筑本身是多么重要。

1建筑设计优化措施

1.1建立管理体制，提高人员素养

对于企业来说应建立健全的企业管理制度，明确业主对于拟建项目的功能和投资要求，管控资金投入，可以设置奖惩制度，在征求员工意见的基础上，实行多人认可的奖惩处罚办法，严格按照制度执行，激励设计人员提高自我控制、发挥个人潜力，提高内部管理体制。设计人员是项目设计最主要的主体，设计任务往往复杂、多变，必须要有一套严谨的规章制度和自我控制力，每一步的设计都要做到尽量完善，满足建筑物的各方面指标，实时监督，处处检查，充分体现在设计过程中的主体作用。另外，积极将BIM技术应用于设计和管理过程中，对于项目各项细节的控制都可以得到较好的保证。

1.2遵守节能设计要求

建筑设计不仅要满足安全性和实用性的要求，还要考虑到节能设计的重要性，可以从建筑物的朝向等方面进行设计，满足室内太阳光的照射，改善室内环境和通风，做到南北通透的效果，这也是一项最基本的节能措施。对于老旧的设计一般卧室都是设计在日照通风比较好的地方，随着社会的发展，人们对于居住水平也不断的发生改变，卧室功能变得单一，而客厅逐渐在生活中演变成越来越重要的部位，那么设计人员可以在设计的时候将客厅设计在采光通风好的地方，满足家庭的日照需求，对客厅进行更合理更节能的设计，优化建筑设计方案。

1.3合理配置建筑配套设施

在对建筑进行整体设计的时候不仅要考虑实际的使用条件，还需要注意配套设施的建设，满足居住舒适性的前提下增加对生活质量的要求。配套设施建设在设计中就应该加强考虑，从配套设施的兼容性和独立性考虑，在设计物业用房、社区用房、商品店面、医疗辅助、办公室等等切实的考虑实际应用问题，在布局上尽量满足整体性的需求。

1.4提高建筑结构设计的施工质量

建筑物的施工质量与建筑设计存在着必然的联系，施工质量影响着整个建筑物的安全性，建筑结构的设计人员必须从实际出发，结合现场实际情况在施工工艺和施工技术上做到规范要求，加强企业对于建筑结构设计的重视，提高建筑施工人员的专业技能和职业素养，这些都可以有效的提高建筑结构设计的施工质量，做到能满足建筑物使用条件的结构设计，保证建筑的安全性。

2结构设计优化技术

2.1工作重点

首先，项目初期，考虑规划区域土地性质是否存在调整的可能，如写字楼调整为公寓，如商业比例、容积率等。做好项目周边情况调研工作，做好用地分析以及成本估算，多个概念设计方案进行比选。同时分析客户真实需求，找到客户痛点，精准定位进行成本控制，寻找建筑配套面积与客户需求的平衡点，提高可售面积，精准把握建筑密度、容积率，提高土地价值。考虑住宅平面、户型以及户型面积，建筑整体布局，宽高比。某25层高层单元式住宅楼是装配式建筑的示范楼，设计时比选了叠合式楼板、预制楼板，最终在技术策划阶段通过技术分析，采用内部现浇剪力墙、装配式外墙的结构形式，并确定层高3m，建筑总高度79.69m，户型结构为2个一梯两户单元对称，保证平衡性，并通过优化，规整户型平面布局，尽可能地减少梁柱棱角，方便优化室内空间，尽可能地南北对应承重墙，使开间尺寸的种类减少，以便实现墙板的标准化生产。其次，结合地质勘察报告，考虑地基承载力，分析地下水位，不良地质、周边管线等，结合分析结果考虑岩土工程的设计控制，过程中应当以70%的经验为准，结合30%的计算，考虑基坑与边坡，确保风险最低。如某花园住宅，结构设计时，由于现场有D400预应力管桩，业主要求使用这种桩，按地质报告，选定单桩承载力850kN，桩长16m，预算160元/㎡，在后续设计优化中，改为钢筋混凝土小方桩，桩长不变，造价约90元/㎡。第三，通过结构比选确定结构与空间的关系，优化布置建筑荷载，通过计算的方式进行确定，同时优化构造配筋。第四，优化场地总平面设计、道路设计、竖向设计、管线设计。第五，结构设计优化主控参数，包括抗震设防烈度、结构体形（长、宽、高、层数）、混凝土材料（强度等级和用量）、钢筋用量。以钢筋用量来说，一栋30层的塔式住宅，如果抗震设防烈度为6度，约需要40kg/㎡的钢筋，7度则需要50kg/㎡。如果是板式住宅，6度设防需要55kg/㎡，7度则需要65kg/㎡。

2.2工作思路

当接到设计任务时首先考虑结构定义以及选型，并对建筑荷载进行研究，确定荷载取值，通过计算得出结构的整体稳定性。由此分解建筑，进行细部构件设计，落实构件尺寸、构件配筋，然后进行结构经济性评估，得出结构经济性数据。从结构整体出发，通过有效的材料分布，实现结构设计优化。案例一：某综合性高层建筑，一类建筑，为钢筋混凝土结构，建筑共26层，其中塔楼22层，层高3.6m，裙楼3层，层高4.5m，地下室一层，层高5.25m，建筑塔楼高度99.3m，其中结构总高度97.95m。面积达到55822.51㎡，总体占地面积达到22705.10㎡，覆盖率34.48%，绿化率21.14%。结构用混凝土强度为地下室外墙与底板为C30，12层以下柱用混凝土强度等级C60，墙C50，随着楼层的增加而逐渐减少，柱分别有C50、C40和C30，而墙分别有C40和C30两个等级。梁、板则均使用C30混凝土。裙楼部分除地下室至一层板面的柱使用C40混凝土外，均使用C30混凝土。结构用钢筋方面，柱墙梁主筋使用HRB400，设计强度为360MPa，10mm以上的HRB335板筋或箍筋设计强度为300MPa，HPB235箍筋设计强度210MPa，冷轧带肋CRB550配筋的设计强度为360MPa。以该建筑为对象利用结构设计优化方法结合《建筑结构设计成本优化研究》一文中提出的DOC模型，对基础、柱、梁、墙、板、楼梯、钢筋进行计算优化。得出的结论是可以从梁、板、钢筋方面进行设计优化，其中梁方面原值3989.95m3，计算后的值为2813.45m3，约-29.49%的差异；板方面原值为12701.25㎡，优化后为7809.52㎡，差异-38.51%。而钢筋方面原为5285.43t，优化后为5040.13t，差异为-4.64%。从成本上看，研究对象做1单位结构用成本为790.34元，优化后，一单位只需要763.40元，可以节约3.41%的成本。这也预示原项目设计还有很大的优化空间。通过研究试验，DOC模型在设计成本优化上具有很好的效果，但不能一步到位。同时在计划和控制设计，或者检验和审核设计方面效果也比较显著，在实际优化中模型能够逐步挤压、引导成本控制。

结语

结构设计优化具有重要作用，它表现为一种引导和趋势，而不是对设计优化工程量的精确落实，首要目的是满足客户对产品的需求，再辅以规范的设计要求，保证住宅建筑的安全性、经济性。本文所研究的内容可能存在不足，但希望能够提供一些参考价值。

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