房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的探讨.docx

房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的探讨【摘要】除了对房屋外观设计有较高的要求外如今人们对建筑物结构设计的重视程度越来越高。建筑结构设计不仅影响建筑工程的经济性而且和建筑物的安全性息息相关。本文将讨论具体的建筑结构设计优化手段对于提升施工单位经济效益有重要意义。【关键词】建筑；结构设计；优化随着业主对建筑物安全性、适用性提出越来越高的要求建筑结构设计优化成为企业在激烈竞争中脱颖而出的关键。结构设计优化必须通过反复推敲结合力学等多门学科知识一起分析确保数据与规范要求相一致最终确定最佳方案。尽管目前设计单位众多而且多种设计软件可供选择但是设计思想普遍保守很难在结构设计中实现技术与经济并行的目标为了有效控制造价促进企业、国家发展优化结构设计势在必行。1结构设计及其优化的含义在结构设计中主要从力学角度分析尺寸、刚度等是否符合构造需求通过这种设计得到的方案可以通过变量或者参数的形式展现出来变量或者参数最终构成目标函数。通过传统的结构设计得到的是可行性设计基本是基于安全角度确定的但是并不是最优设计方案。下面根据两个工程实例的数据分析对房屋结构设计中设计优化方法的探讨。结构设计优化可以实现量的优劣取舍得到最佳方案。2建筑结构设计优化实例分析2.1实例一广东某化工有限公司-商业广场工程等级二级（地下2层地上9层多塔框剪65162.8O）。该工程地下室超长长边约280米短边约30米成功用不设变形缝设计解决了混凝土开裂和防水难题但是工程经济性及使用空间的合理性却遭受考验。地下室楼盖选型对于控制工程造价有直接影响。通常楼盖形式可以分为梁板式与无梁楼盖两大类其中梁板式又分为双向和单向无梁楼盖分为实习和空心。下面按柱距8.9mx8.9m的各种楼盖结构形式对比计算分析并作出如下材料用量分析表：最终本工程负一层楼盖采用无梁楼盖主要考虑到地下室净高及减少基坑开挖深度；地下室顶板楼盖采用主次梁（单向板）楼盖主要考虑到造价最低及本工程地下室顶板作为上部结构嵌固端同时需满足规范相关规定要求应采用梁板式结构。总结：1、从以上《材料用量分析表》中可以看出梁板式楼盖中主次梁（单向板）结构形式的单位面积造价最低井字梁结构形式的单位面积造价最高十字梁结构形式单位面积造价介于两者之间；2、主次梁楼盖与无梁楼盖单位面积用钢筋量比较接近但无梁楼盖混凝土用量较多使其单位面积造价高于主次梁楼盖；3、主次梁结构形式由于其中一个方向框架梁梁高与次梁同高设备管道可以垂直于次梁布置这样可以提高地下室净高无梁楼盖考虑150mm操作空间其地下室净高比主次梁结构提高了100～200mm但比主次梁结构增加了近三分之一的重量增加基础造价；4、无梁楼盖施工简洁、施工速度较快模板简单能够有效满足工期要求视觉美观无梁楼盖由于自重较重故对地下室抗浮有利；5、当地下室层数较多（3层以上）地质条件较好时结构抗浮要求较高可采用无梁楼盖结构形式增加结构自重有效的抵抗水浮力以降低抗浮设计难度；当地下室层高受限制时采用无梁楼盖或空心楼盖结构形式可较好的达到地下室净高要求；6、当地下室层数较少（2层）抗浮水位较低时建议采用主次梁结构形式以减轻结构重量；7、对于地下室顶板当做为上部结构的嵌固端时由《建筑抗震设计规范》6.1.14条：“地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板式结构相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构”故根据规范要求建议采用主次梁（单向板）结构或梁板加腋大板结构。以上结构经济性对比仅限于平面结构构件的对比实际上整个地下室工程的经济性应充分考虑地下室层高、埋深、基坑的开挖、支护结构等各项工程的综合造价。2.2实例二广东省韶关市某镇政府办公楼工程建筑层数为四层砌体结构并选用条形基础工程钢筋用量如下表如示：通过上表可以发现该工程总含钢量为30.977kg/m2该值偏高因此可以通过结构设计优化在此环节控制造价。工程中采用了钢筋混凝土构造柱构造柱能满足抗震与抗剪要求但不用承受竖向荷载。构造柱大多设置于横纵墙交线也设置在墙转角等处为了使房屋稳定性得到提升构造柱的尺寸较大。本工程位于六度区构造柱按照规定应当设置在电梯间四角、外墙四角和对应转角处、隔12m或单元横墙与外纵墙交接处、楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处。本工程在规范中要求设置构造柱以外的多个部位设置了构造柱为了控制造价可以将规范要求外的构造柱去除。根据抗震规范砌体结构建筑的构造柱截面不得小于180mm×240mm。箍筋间距不超过250mm并加大四角处布置构造柱的截面。在本工程采用的构造柱规格为360mm×240mm、240×480mm等钢筋直径均为14mm。将