建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)與優(yōu)化方案闡釋

金天羿 房志鵬

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司

引言

建筑的安全性和穩(wěn)定性與工程設(shè)計(jì)有著直接的關(guān)系，不夠科學(xué)的建筑工程設(shè)計(jì)不可能建造出優(yōu)質(zhì)的工程。隨著我國(guó)建筑工程行業(yè)的逐漸發(fā)展，暴露出的問(wèn)題也越來(lái)越多，究其原因由于建筑工程設(shè)計(jì)不夠合理，其次由于設(shè)計(jì)者本身的原因，設(shè)計(jì)過(guò)于保守，也造成了資源的浪費(fèi)。因此若想從根本上解決這類問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)就要認(rèn)清當(dāng)前建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，并積極采取解決措施。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的重要意義

1.1 降低建筑的施工成本

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，在施工前考慮到了施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題，并提出一些有效的應(yīng)對(duì)方式，縮短了問(wèn)題對(duì)工期的延誤時(shí)間，提前的應(yīng)對(duì)方案結(jié)合施工具體情況會(huì)使解決方案更合理高效和價(jià)格低廉；另外設(shè)計(jì)本身實(shí)施過(guò)程的花費(fèi)會(huì)通過(guò)這種優(yōu)化大大降低，材料的使用、人工數(shù)量的控制、工序的先后順序，這些都會(huì)對(duì)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(duì)地基部分加大投資，如何協(xié)調(diào)底部和頂層的矛盾，加強(qiáng)兩者的聯(lián)系就需要用到建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

1.2 提升建筑的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值

合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅能減低成本，還會(huì)對(duì)建筑整體的質(zhì)量有極大地提升，提升其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。合理的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就需要設(shè)計(jì)人員對(duì)這些因素進(jìn)行綜合考慮。例如對(duì)水電管進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)建筑的上層部分進(jìn)行美觀化，就分別從經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美觀程度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

2.1 優(yōu)化框架柱設(shè)計(jì)

首先，工作人員應(yīng)重視對(duì)框架柱的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通常情況下，工作人員需要對(duì)框架柱進(jìn)行合理的選擇，這就要求工作人員應(yīng)通過(guò)對(duì)軸壓比等數(shù)值的計(jì)算，對(duì)框架柱均進(jìn)行合理的選擇，確保能夠符合施工要求。而通過(guò)對(duì)大量的土建工程進(jìn)行對(duì)比，可以得知，在運(yùn)用雙偏壓對(duì)框架柱進(jìn)行計(jì)算時(shí)要比運(yùn)用單偏壓對(duì)框架柱進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果偏大，而工作人員在對(duì)框架柱進(jìn)行計(jì)算時(shí)，經(jīng)常使用雙偏壓對(duì)框架柱進(jìn)行計(jì)算。因此，工作人員應(yīng)先利用單偏壓對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，再利用雙偏壓對(duì)計(jì)算進(jìn)行檢驗(yàn)，確定其計(jì)算結(jié)果能夠滿足施工要求與相關(guān)施工規(guī)范。由于軸壓比對(duì)框架柱的截面尺寸有著決定性影響，因此，工作人員在對(duì)框架柱進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化時(shí)，不能對(duì)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(shí)，確保設(shè)計(jì)施工效果能夠滿足工程強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則。因此，工作人員在對(duì)框架柱的截面進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)對(duì)軸壓比進(jìn)行合理的控制，避免因軸壓比太小而導(dǎo)致截面尺寸過(guò)大，進(jìn)而造成鋼筋與混凝土的需求量增加，增加造價(jià)成本。現(xiàn)階段，我國(guó)的土建工程大多采用構(gòu)造配筋來(lái)作為豎向受力構(gòu)件，而框架結(jié)構(gòu)作為建筑工程豎向受力構(gòu)件的重要組成部分，因此，應(yīng)對(duì)框架結(jié)構(gòu)的配筋率進(jìn)行合理控制，將其控制在0.7～1%。這是由于一旦框架結(jié)構(gòu)的配筋率偏大，就會(huì)導(dǎo)致框架柱的截面偏小，這時(shí)工作人員就必須對(duì)框架柱截面進(jìn)行合理的增加。

2.2 優(yōu)化框架梁設(shè)計(jì)

工作人員還應(yīng)對(duì)框架梁設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化。這是由于當(dāng)前我國(guó)相關(guān)部門(mén)對(duì)建筑的抗震設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了明確規(guī)定，要求建筑的框架梁截面寬度應(yīng)大于或等于200mm，而高度與寬度的比例則應(yīng)小于或等于4，凈跨與框架梁截面的高度比也應(yīng)大于或等于4。因此，工作人員在對(duì)框架梁的截面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)梁、柱在框架結(jié)構(gòu)中的關(guān)系進(jìn)行綜合考慮后，再對(duì)截面尺寸進(jìn)行確定。在對(duì)框架量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)其配筋率進(jìn)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(jīng)濟(jì)效益。

2.3 優(yōu)化獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

工作人員還應(yīng)對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這是由于通常情況下，地基施工的造價(jià)成本是土建工程造價(jià)總成本的1/5左右，因此，對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是十分必要的。同時(shí)，還應(yīng)注意的是，在對(duì)建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)的面積，不能根據(jù)設(shè)計(jì)值對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，這是因?yàn)閰⒄赵O(shè)計(jì)值進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)面積的計(jì)算時(shí)，往往會(huì)使結(jié)果偏大，也就增加了對(duì)鋼筋的需求量。而利用標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的面積進(jìn)行計(jì)算時(shí)，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(duì)鋼筋的需求量。而通過(guò)對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還能夠?qū)Φ鼗某休d力進(jìn)行合理的修正。當(dāng)前，我國(guó)有關(guān)建筑的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)地基基礎(chǔ)的承載力進(jìn)行了明確規(guī)定，要求地基基礎(chǔ)的寬度應(yīng)大于3m或者確保地基基礎(chǔ)的埋深大于0.5m，這樣才能確保對(duì)地基基礎(chǔ)的承載能力進(jìn)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(chǔ)，在承載力相關(guān)特征值經(jīng)過(guò)合理的修正后，地基基礎(chǔ)的面積能夠有效的減小。而這也是在實(shí)際工作中，最容易被工作人員忽視的一環(huán)。部分工作人員為了節(jié)約時(shí)間，經(jīng)常會(huì)直接利用地質(zhì)調(diào)查結(jié)果當(dāng)中的地基基礎(chǔ)特征值作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，而這樣的做法極易造成地基基礎(chǔ)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(jià)成本的增加。地基基礎(chǔ)在經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，其承載能力特征值明顯減小。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 設(shè)計(jì)方向面向總體設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展直接影響著整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與安全性關(guān)系著人們的生活質(zhì)量，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向在一定程度上也影響著社會(huì)的穩(wěn)定與和諧，并且影響著國(guó)家未來(lái)的發(fā)展方向。所以，企業(yè)應(yīng)提高對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向的重視。設(shè)計(jì)的方向應(yīng)面向建筑的總體設(shè)計(jì)，這是綜合建筑結(jié)構(gòu)安全性與層次性提出的，在一定程度上控制了非安全問(wèn)題的產(chǎn)生。總體設(shè)計(jì)是基于安全理論而提出的設(shè)計(jì)方案，代表著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，是一項(xiàng)可行的設(shè)計(jì)方案，有助于實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)安全的目標(biāo)。

3.2 使用輕便無(wú)污染材料

隨著能源節(jié)約型社會(huì)的建立，越來(lái)越多的人開(kāi)始重視節(jié)約資源，建筑行業(yè)作為資源消耗大業(yè)，推出節(jié)約資源、降低能耗是十分必要的。建筑材料是建筑結(jié)構(gòu)耗源最大的方面，所以在建筑結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，一定要注意材料的選擇，企業(yè)的管理人員，需要具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意識(shí)和超前出眾的眼光，不斷升級(jí)材料水平，以便在建筑市場(chǎng)獲得優(yōu)勢(shì)。不同的建筑設(shè)計(jì)階段選擇的建筑材料不同，其設(shè)計(jì)風(fēng)格與要求也不同。現(xiàn)代化的建筑施工要求使用節(jié)能環(huán)保輕便型的材料，新型材料的引進(jìn)必定會(huì)引起建筑市場(chǎng)的變革。

3.3 更新計(jì)算理論

在高新技術(shù)日益發(fā)展的今天，企業(yè)的管理人員需要具有超強(qiáng)的目光和長(zhǎng)遠(yuǎn)的打算，不斷更新建筑計(jì)算理論，追求在最短的時(shí)間里獲得最為準(zhǔn)確合理的計(jì)算結(jié)果。由于建筑工程的計(jì)算量很大，如果使用傳統(tǒng)的計(jì)算方式，那么企業(yè)會(huì)消耗大量的人力物力，并且還會(huì)影響工程設(shè)計(jì)的進(jìn)程，遠(yuǎn)離社會(huì)發(fā)展地步伐，因此采用先進(jìn)科學(xué)的計(jì)算理論，不僅能夠減少時(shí)間浪費(fèi)，提高計(jì)算效率，還會(huì)有效推進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。

3.4 更新審美理念

審美是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中不可缺少的一部分，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，物質(zhì)水平進(jìn)一步改善，人們的精神水平也獲得了顯著提高，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審美的要求逐步增大，因此在新時(shí)代，審美在一定程度上影響了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，審美是每個(gè)人的天性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高審美有助于促進(jìn)建筑市場(chǎng)的發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)工程質(zhì)量問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)峻，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確保建筑工程質(zhì)量的前提和保證，因此需要在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程綜合考慮施工過(guò)程中的所有因素。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到建筑物的綜合質(zhì)量，同時(shí)在對(duì)建筑物的實(shí)用性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性進(jìn)行綜合考慮的同時(shí)，需要重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并且進(jìn)行相關(guān)控制。

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