房屋建筑工程結構設計研究

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1結構設計優化的體現

1.1結構設計與工程造價

在房屋建筑的建設過程中，建筑的層數與建筑面積對于工程造價有著直接影響，但影響程度會受到結構差異而產生數值的變化。例如在屋蓋的設計當中，屋蓋不會因為層數的變化而發生投資改變，但基礎部分的單位面積卻會因為層數的增加而發生轉變。所以，某些分部結構的建筑造價會有明顯提升。另一方面，在當前的房屋建設工程當中，層數越多，單元建筑面積所分攤的占地面積也會隨之下降，而層高與造價之間成正比例關系。考慮到房屋后期使用的功能與便捷程度，將單體建筑的平面形狀設為矩形也是常見手段。

1.2結構設計與投資成本

建筑結構設計的目的是為了保障工程項目的合理性。按照相關研究數據的說明，建設工程成本的主要消耗受到工程設計質量的影響，例如建筑維修、工程變更等都是產生費用的主要原因。如果建筑設計考慮不到位，對于建筑結構的設計存在功能判斷失誤時，一旦出現工程質量事故，必然導致成本控制失衡，安全隱患的出現必將帶來工程損失。

2結構優化技術措施的重點

2.1地區差異

地區差異來源于結構優化設計中的影響因素，包括抗震等級、風壓和地區規范等。由于高層建筑的抗震設防要求較高，尤其是某些地理位置特殊的區域，工程成本的控制工作也比一般地區的難度要更大，對于抗震措施的要求也更加明確[1]。而某些風壓較大的地區，風荷載對于高層建筑的影響同樣顯著。

2.2建筑類型分析

建筑類型分析可以從兩個方面展開，即建筑層數、建筑體型。建筑層數與層高的設計是為了保障建筑的品質與功能，所以在層高方面的技術優化需要考慮到不同的因素。特別是地下室的設計，應綜合考慮基坑開挖的土石方工程量、抗浮設計成本與暖通設計等。以地下車庫為例，風道下無噴淋，底層層高可以設計為3.5m。

3結構優化技術的具體應用

3.1結構方案設計階段

在方案設計開始前，需要重點了解工程項目的使用性質與設計標準，并判斷其建筑結構方案是否在規范要求之內。這一階段的結構優化工作是基于對設計概念的掌握，選擇技術更加合理的結構方案。在設計初期，結構專業應該有相應的說明，對結構體系選擇的合理性與經濟性展開分析。例如對結構材料的確定、抗震設計的相關要求、構件間傳力關系的分析等，滿足合理性與可行性的要求。例如某高層建筑，高層住宅區域選擇的是剪力墻結構，且底層配套沿街商鋪，設有地下停車場，在地下室建筑規模較大的前提下，需要對建筑方案與設備進行設計優化。具體分析，需要對設計方案進行研究，先進行項目區域的勘查工作。一般情況下，鋼筋混凝土結構中會設置地下室防水板，并根據實際的要求來確定地下室結構底板高度，保障其正常使用，因此，可以將地下室設置為無底板設計，取消傳統結構中的鋼筋混凝土底板，讓地表水不會在底板高度以上的范圍進行聚集。為了保障結構優化技術的可行性，需要采用分析軟件進行定量分析。另一方面，地下室頂板排水管在布置過程中應該與地下室頂板屋頂保持統一方向與同一角度，減少覆土厚度，減少建筑找坡成本。在實際設計中，也應考慮到十字梁系、斜交梁系、無梁樓蓋等多種情況。結構方案設計階段的優化技術應用思路主要體現在對結構的概念設計上，包括對地下室頂板、底板和基礎的設置，這樣一來能夠保障建筑的基礎型式穩定，降低基礎造價。

3.2結構初設階段

結構初設階段是在結構布置的工作結束后，如截面合理性與經濟性滿足要求進行的相關工作，在概念設計的基礎上進行計算與分析。具體來看，應該按照建筑結構的要求來對基礎選型、地基形式、結構特殊處理等工程進行相關要求。而這一階段的結構優化實際上是對結構設置的優化，確定混凝土強度等級，在符合受力狀態的前提下進行模擬計算。例如對于建筑物的地下室設計，需要結合長期區域周邊的自然環境、基坑深度和地下水情況來設置合理的基坑開挖模式與隔水措施。該階段的技術使用模式需要結合多項學科的要求，進行專業配合，確定結構初設的具體形式。

3.3施工圖設計階段

施工圖的設計階段需要根據設計文件的要求來進行，并且需要具備合格的巖土勘探報告，文件內容也應該按照深度規定的資料要求進行調整。由于計算前的數據可能會進行調整，所以在細節方面的結構設計優化需要重點關注。例如整體建模方面就需要在符合結構邊界條件的基礎上來正確確定結構傳力關系，然后確定結構的合理性，按照計算分析的結果來實現對平面和豎向面的規則性控制。在結構構造方面，也應考慮到鋼筋的最大、最小直徑與間距、配筋率、配箍率、不合理區域的局部結構調整等。例如某商業中心地塊呈長方形，其中有兩棟150m左右的高樓與五層大底盤裙房，地下室在頂板和負一層之間有局部夾層存在，均為A級高度現澆鋼筋混凝土結構。由于裙房的整體結構較長，正負零以上將裙樓分隔成為了不同的單元，具備抗震性能。從工程結構優化技術應用來看，由于裙房結構自重荷載小于水浮力荷載，所以抗拔樁應該進行合理設置，并考慮到底板受力情況。綜合比較過后，裙房與地下室考慮采用泥漿護壁機械先對灌注樁進行鉆孔，然后以周圍環境為參考，合理設計樁長，并進行地下室抗浮設計。

4結語

結構優化技術在房屋建筑工程中將發揮重要的作用，而相關技術人員也應該重視概念設計理念與價值工程方案，對建筑結構進行合理的優化布置。在滿足建筑功能的前提下，應結合現代化的技術手段來進行合理規劃，降低工程造價，獲取經濟效益，實現建筑的安全性與經濟性保障的最終目標。在未來的相關工作中，還應該總結建設性的結構優化經驗，促進優化技術的合理利用，在技術關鍵點進行操作性的合理分析，保障工程項目的經濟投入回報。

參考文獻

[1]曲浩.淺談結構設計優化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J].科技與企業，2013（8）：167-167.

作者:朱占期 單位:長沙市建筑設計院有限責任公司