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在房屋建造的過程中，建造結構成本的花費占了一個比較大的比例，通過結構設計的優化技術可以很有效的解決建筑成本造價方面的壓力。因此，從事結構設計的工作人員應當充分考慮房屋建造過程中地合理性、經濟性和適用性，從而在滿足建造要求的前提下降低房屋建造工程的總體造價。

1、房屋結構設計優化技術的現實價值及應用

1.1房屋結構設計優化技術的現實價值

在進行房屋結構設計時，首先要做的就是要滿足房屋結構效益的長遠化，在這個基礎上，盡量使房屋在投資上降低，結構上科學合理。與傳統的房屋結構設計理念相比，現代房屋結構設計優化技術在房屋結構建造中的應用，能夠有效的降低工程成本，大約可以維持在10%――35%之間。結構設計優化技術的運用，能夠將建材的利用率和性能發揮到最大值，使房屋內部的各個空間之間形成協調的整體，并符合我國相關的安全質量規定。此外，房屋結構設計優化技術的運用還能夠對房屋的最初設計提供幫助，因此，優化技術對房屋整體設計的安全、合理、舒適起著重要的作用。

1.2房屋結構設計技術方案和理論的應用

房屋結構設計方案和理論在現實中的應用主要表現在兩個方面，即房屋總體工程結構設計的優化和房屋各個組成部分的設計優化。在這其中，房屋各個組成部分的設計優化包括很多方面，如：相關細節結構部分的優化設計、相關基礎結構方面的優化設計、房屋屋頂方面的設計優化等，對于這些方面的設計優化還包含很多更加細化的設計，如布置、選型、造價、受力等方面的設計優化。相關的設計工作者應該在滿足房屋建造的相關規定前提下，而后充分考慮造價方面的因素進行相關的結構設計優化。

2.建筑結構設計優化方法

2.1結構設計優化方法的應用

結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內容，并應在滿足設計規范和使用要求的前提下，結合具體工程的實際情況，圍繞其綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。

2.2結構設計優化方法的實踐價值

在滿足建筑結構長遠效益的前提下，應盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度和合理性。與傳統設計相比，采用設計優化技術可以使建筑工程造價降低5%～30%。優化技術的實現，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調，并具有建筑規范所規定的安全度。同時，它還可為建筑整體性方案設計進行合理的決策，優化技術是實現建筑設計的“適用、安全和經濟”目標的有效途徑。

3.房屋建筑結構優化設計

3.1結構設計優化技術的原則

結構設計優化要求我們從工程的設計和價值角度去思考方案。結構設計優化是追求最合理地利用材料的性能，使各構件或各設計專業得到最好的協調。它不僅具備了傳統設計方案所要求的規范以及規范所要求的安全度，而且也具備了現今價值學和審美學的成分。結構設計優化是對結構設計進行深化、調整、改善與提高，也就是對結構進行高質量再加工的過程。結構設計優化不是以犧牲結構安全度與抗震性能為代價，而是經過結構設計優化的過程，使建筑功能更協調，成本更低，結構更安全。

3.2實施結構設計優化技術所遵循的要點

（1）科學地遵循結構設計規范

建筑結構設計工作要求結構設計工程師們不僅要具備豐富的設計經驗，也要對結構規范的條文熟知，即在結構設計規范的要求下，將自身的結構設計方案貫穿于項目設計中。規范更多的是針對量大面廣的工程，因而某些條文的規定會偏于保守；此外，用于一些特殊、復雜工程的設計時，有些條文則不夠安全。所以，結構工程師在設計中應運用良好的專業知識與正確的判斷力把握設計，做到設計成果不斷優化與創新。

（2）結構工程師前期參與和主動參與的重要性

強調結構工程前期參與和主動參與是實施結構優化技術的重中之重。在實際施工期間，建筑師很難對結構體系的受力做到正確的分析，既建筑師的結構思想不能完全替代結構工程師的設計理念、經驗和判斷，也無法彌補結構與建筑專業技術共識的空白與隔閡。既具有扎實的結構設計理論功底，又具有豐富工程實踐經驗的結構工程師，積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與創新，才能創作出優秀的設計作品，更好使整個建筑的功能得到徹底的體現。

（3）加強各專業之間的協調與合作

結構優化是一個系統的工作，需其它專業的協調與配合。從建筑學發展角度分析，現代建筑是建筑、結構、設備三大要素構成的綜合產品，所以在實施中要強化分工與合作，強化專業之間的協調與合作，這樣才能創作出各構成要素有機結合的完美作品。在整個項目開展中，建筑設計與結構設計是整個設計過程中最重要的兩個環節，二者的結合不僅能夠達到實用美觀大方的效果，而且可以使結構受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。在建筑設計中，許多建筑設計人員只強調方案創作的新奇，不遵循建筑的基本力學規律，這樣的方案往往會造成結構設計困難。還有一些建筑師在設計過程中往往忽視力學的基本規律，如將抗震設防區的高層建筑電梯或樓梯偏置在建筑一側，使得剛度中心與質量中心之間的偏心距過大，在水平荷載作用下產生大的扭轉效應。從以上的例子可以分析出，加強專業的合作與協調是實現結構合理、成本降低的重要途徑。

4.總結語

綜上所述，可以說對房屋結構設計中的建筑結構設計優化方法的研究是一項非常復雜的綜合性問題。我前邊曾提到“經濟、適用、合理”是房屋設計優化的原則，但是這三種效果之間又相互獨立、相互矛盾。所以盡管在結構優化技術已經廣泛應用的今天，如何使這三種因素更好的融合仍然需要我們在以后的應用實踐中多探索、多積累，達到一種用最低造價實現最佳效益，既美觀又合理的設計效果。

參考文獻：

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Key words: housing structure; design; problem; measures

中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）02-0020-02

房屋結構設計的成果不僅要美觀、適用、安全,還要經濟。設計施工圖是工程師的語言,是設計者設計意圖的體現,也是施工、監理、經濟核算的重要依據。合理的結構設計不僅對建設項目節省投資、縮短工期、提高經濟效益起著方向盤的作用,同時也為設計者本身提高了信譽、積累了財富。

房屋結構設計應具有的經濟性

1、結構設計與用地的關系

房屋建筑中,總建筑面積是各層建筑面積的總和,層數越多,單位建筑面積所分攤的房屋占地面積就越少。但隨著建筑層數的增加,房屋的總高度也增加,房屋之間的間距也必須增大。因此,用地的節約量并不隨建筑層數的增加而按同一比例遞增。

2、結構設計與造價的關系

房屋建筑層數對單位建筑面積造價有直接影響,但影響程度對各分部結構卻是不同的。屋蓋部分,不管層數多少,都共用一個屋蓋,并不因層數增加而使屋蓋的投資增加。因此,屋蓋部分的單位面積造價隨層數增加而明顯下降。基礎部分,各層共用基礎,隨著層數增加,基礎結構的荷載加大,必須加大基礎的承載力,雖然基礎部分的單位面積造價隨層數增加而有所降低,但不如屋蓋那樣顯著。承重結構,如墻、柱、梁等,隨層數增加而要增強承載能力和抗震能力,這些分部結構的單位建筑造價將有所提高。

房屋結構設計中常見的問題

1、房屋結構設計中地基與基礎設計不符合規范

地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據地質勘察資料，統籌考察多方面因素進行基礎類型和上部結構設計。切忌“不綜合考慮建筑場地的地質情況、上部結構類型、施工條件等情況進行基礎設計，不注意已有相鄰建筑、鄰近地下構筑物及各類地下管線設施的情況。”

2、房屋結構設計中柱、梁結構設計不合理

民用房屋建筑中柱，梁及基礎的負荷應按規范乘以折減系數。但結構設計中，設計人員往往在計算梁、柱和基礎的負荷時未按現行設計規范對荷載乘以折減系數，因而使荷載值不準確。

3、房屋結構設計中高度、高寬比超限

現行的規范、規程給出了房屋的最大適用高度和高寬比限值。某些民用房屋建筑房屋高度超過最大適用高度或高寬比超出規定限值，甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中，對于房屋高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的民用房屋建筑，應按超限民用房屋建筑進行設計。同時，另一點不容忽視的問題是，房屋適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外，還與場地類別與結構是否規則等因素有關，當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規則時，其最大適用高度應適當降低。

房屋結構設計中承重柱截面高度設計過小

這種情況多發生于六度抗震設防區。一些結構設計人員誤認為六度設防就是不設防，只圖受力分析方便，他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使梁柱的線剛度比加大（因一些結構設計手冊中規定：當梁柱的線剛度比大于4時，計算簡圖中梁柱節點可簡化為鉸支）。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。這種做法雖然易于進行結構受力分析，但卻給房屋結構埋下了隱患。因為這樣做忽略了梁柱間的剛結作用，即忽略了柱約束彎矩的作用，加之以柱截面的配筋都較小，結構一旦受力后，柱頂抗彎強度必然不足，從而柱子和梁底附近將會出現一條或多條水平裂縫，形成塑性餃。這樣在正常使用情況下，柱子已開始帶餃工作。這不但影響了房屋的耐久性，而且也常常引起用戶的恐懼心理。更為嚴重的是，這樣的結構一理遭遇地震作用時，將會倒塌，這違背了現行抗震規范中“強柱弱梁”的設計原則。

優化房屋結構設計中存在問題的措施

1、采用組合結構

采用組合結構可建造比混凝土結構更高的建筑,不但具有優異的靜、動力工作性能,而且能大量節約鋼材、降低工程造價和加快施工進度。在不同的情況下,可以取代鋼筋混凝土結構和鋼結構,科技含量也較高,對環境污染也較少,已廣泛應用于冶金、造船、電力、交通等部門的建筑中,并以迅猛的勢頭進入了橋梁工程和高層與超高層建筑中。

2、概念設計優化技術

概念設計優化技術與房屋建筑結構設計對于同一建筑方案,可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建筑物,即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的；建筑物細部的處理更是不盡相同,這些問題是計算機無法完全解決的,都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下,根據工程實踐經驗進行,這便是前面所說的概念設計。因此,概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。

3、采取結構設計優化可提高建筑結構經濟性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。

結語

房屋結構設計是個系統、全面的工作。在房屋建筑結構設計的過程中,在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上,平面布置應盡量規則,對稱,盡量縮小質量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。想要做好房屋結構設計,我們只有不斷提高業務素質和技術水平,重視設計中存在的相關問題,特別是容易被忽略的地方,不斷積累設計經驗,優化設計,發揮主動性創新精神,培養競爭意識,才能適應技術進步和變化,使設計出來的的房屋結構能夠施工方便、且結構安全。

參考文獻:

[1]李雪峰，《結構設計軟件應用中應注意的問題》[J].山西建筑。2007

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1.房屋結構設計中建筑結構優化方法的重要性及其作用

1.1房屋結構設計中建筑結構優化方法的重要性

對房屋建筑的結構進行優化，施工人員應在確保房屋建筑質量安全的前提下，對設計方案進行細致分析，應用先進的設計觀念及技術，從而對工程造價進行控制。根據相關數據分析，房屋的結構如果經過設計優化，同未經設計優化的房屋建筑相比可以縮減10%―20%的費用。但是，在現實的施工設計優化中，因為受到多方面條件的限制，實施起來十分困難，無法充分發揮其優越性。例如：一些施工企業過于追趕工程進度，從而導致對房屋的設計效果造成影響；很多年輕的項目設計人員因為缺少工作經驗，無法進行設計優化；還有的設計人員因為對房屋建筑部分的過分關注，從而對整體房屋建筑的設計預案造成忽略，影響了整體造價。從中可以看出，房屋建筑項目的設計人員應把施工技術同經濟收益緊密的聯系起來，唯有規劃出切實可行、效果良好的設計預案才可以保證企業獲取最大收益。

1.2建筑結構設計優化方法的作用

（1）對房屋建筑的結構進行設計優化可以全面發揮機械設備及建材的性能，同以往的結構設計相比，更具優勢。對房屋建筑的結構進行設計優化可以降低工程造價的資金投入，為企業贏取更高的收益。同時，還能夠把房屋結構中的各個單元進行有機整合，提高房屋建筑的質量，保證人們的居住安全。所以，對房屋的結構進行設計優化是保證民用房屋經濟性更好、適用性更強的重要方法之一。（2）提升房屋建筑的安全性。通過對房屋結構的優化設計，可以對原有設計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升房屋結構的合理性和安全性，在保證房屋建筑整體質量的基礎上，節省房屋建筑材料，提升房屋建筑的穩定性和相應的受力性能，確保房屋建筑的使用安全。（3）減低工程造價。據相關數據顯示，運用建筑結構優化設計后，與原設計方案相比，房屋建筑工程的成本可以節約10%-30%左右，成本大大降低。同時，通過建筑結構優化設計，還可以充分發揮原材料的性能，確保房屋結構各個單元之間的緊密聯系，提升房屋建筑工程的經濟性。

2.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用分析

2.1結構同房屋建筑的協調優化

在進行設計時，應盡可能保證房屋建筑的結構同整體平面的配合緊密，從而實現造型美觀、結構合理的效果。在進行房屋建筑柱及墻的布設時，應同房建平面的功能需求相一致，每個房間的進深、開間都應保持統一。房屋建筑系統盡可能簡潔，墻與柱不可以出現錯位情況，每一層的高度及截面面積應相同。進行樓體或電梯的設計時，其應力集中或受力方向較多的轉角區域，承重構件應盡可能選取高強建材，從而降低自重，而非承重的構建應選用質量較輕的建材。整體房屋建筑在布局方面應保證重心、剛心及質心交疊，預防出現扭轉情況。

2.2整體優化和局部優化

任一項目房屋建筑的設計都具備層次性及復雜性兩方面的特點。以層次性看來，其一般包含房屋建筑的設計體系、結構體系及安裝設計體系等，每一個體系內又囊括了多個下屬體系。進行房屋建筑設計時，設計人員應對各個下屬系統進行優化，將各個布局間的橫向關聯沖破，疊加工程；以復雜性看來，其一般包含房屋建筑原料選取、零部件選取、結構類型選取等內容。所以，對于任一房屋建筑來講，就應從整體進行優化，方可真正實現設計優化。

2.3優化設計規范

在對房屋建筑工程進行建筑結構優化設計的過程中，設計人員嚴格遵循了相應的結構設計規范，不僅充分了解了結構設計規范中的相關條例，而且結合房屋結構設計的實際情況，對建筑結構優化設計的方案進行了合理應用。同時，針對結構設計規范中存在的不足，如安全性較差、要求過于寬松等，設計人員結合實際情況進行了適當的取舍，從而切實保證了設計成果的最優化。

2.4概念設計優化

技術與房屋結構設計對于同一房屋建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的房屋建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的：房屋建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。此外，分析如何應付房屋建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，房屋建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞；多道設防思想能使房屋建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。

2.5樁基礎優化

樁基礎可以劃分為灌注樁及預制樁兩種樁型。因為灌注樁在施工時質量較難控制，并且操作復雜，時間較長。所以，如果在沉降符合相關標準的基礎上，應利用預制樁進行施工。另外，因為在普通狀況下，伴隨著樁基的不斷深入，土壤對樁身的作用及摩擦也隨之增大，所以，應盡量選取長度較大的預制樁。

2.6框架梁、柱箍筋間距的優化

對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了明確的規定。側重點就是關于質量，比如抗震等級、人防等級、地基處理、承載能力、材料使用等一些相關因素，同時還包括對設計圖紙的詳細了解和掌握，在鋼筋水泥的質量要求、地基基礎設計等級、砌體結構施工質量控制等級，基本雪壓和基本風壓，地面粗糙度等等一些基本房屋結構的類型需要，如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3、地下水類型及標高、防水設計水位和抗浮設計水位，地基液化，濕陷及其他不良地質作用，地基土凍結深度、設計活荷載值、混凝土結構的環境類別、材料等級、強度等級、材料性能、施工質量的特別要求等，是在房屋結構設計中要考慮的要素。

3.結束語

建筑結構優化設計技術在房屋結構設計中有著極其重要的作用，推動著城市化的建設與發展。房屋結構設計在確保安全性與合理性的基礎之上，應該加強整個結構的設計美觀性，以及對方案進行不斷的優化，促進工作的改進。現代化的房屋建筑設計不僅需要確保其基本的使用價值和功能性，同時針對外觀的設計還應當具有一定的美觀性，以進一步的增強整個房屋結構和設計方案的價值。

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1房屋結構設計中的常見通病

第一，房屋結構設計過程中，設計人員對于相關設計規范的理解存在偏差，難以滿足實際設計規范，不能達到有關的技術要求。房屋結構設計中，如果設計者不能正確的認識到自身設計工作的重要性，對于結構方案的選擇存在疏漏，沒有對于設計方案進行嚴格的可行性分析，都會對于房屋結構設計造成一定的問題。另外，如果設計人員不能將設計與實際施工情況進行結合，也會造成設計意圖難以實現、工程進展受阻等問題的發生。房屋結構設計編制中也存在一定的問題，對于工程通病也是重要的誘發因素之一。房屋設計的相關說明不夠清晰完善，對于施工質量的控制等級、結構合理性、混凝土耐久年限等沒有進行明確的說明。相關的設計說明缺乏良好的針對性，對于施工中的重要環節沒有明確的文件進行說明，例如如果于保護層的厚度沒有明確的標明，施工人員在施工中就會自行的進行判斷，從而造成對施工質量的影響。另外，設計過程中，對于相關規范的了解不夠明確，部分關鍵結構的設計上，依然采用過時的規范，難以適應新的施工需求。

第二，基礎設計通病。房屋基礎設計存在的問題，是房屋設計中的問題，也是造成房屋通病的重要原因。在設計時，如果不能保證基礎設計的數值準確并且合理，就會造成基礎地基出現質量通病。一般來說，鋼筋混凝土結構的房屋主要采用獨立基礎或者樁基礎的地基模式，如果地基的受力范圍內缺乏軟弱粘土層，就會造成抗震承載力出現偏差。在房屋結構設計時，基礎設計必須要考慮外界因素的影響，并且保證基礎拉梁設計的合理性。如果基礎拉梁計算不合理，就會造成承重柱設計缺陷、構造柱設計缺陷、構造柱等相關問題的出現。基礎設計是實現房屋設計意圖的重要基礎，必須要對于地基預埋、跨度值、拉梁、用鋼量等多方面進行細致準確的設計，從而保證整體工程的設計意圖得到良好的實現。在基礎設計中，也存在著地質勘查報告不完善，施工圖設計過程缺乏全面的考慮的問題。基礎設計關系到整體建筑的地基系統，是建筑安全的重要保證。在進行軟弱地基處理處理時，如果不能應用正確的施工方式，并且對于軟弱地基認識不足，就會造成建筑承載力不足，工程出現質量問題。

第三，框架結構設計通病。在框架結構的設計上，要盡量避免采用單跨框架的設計方式，并且控制好相鄰二層的剛度。在框架設計中，如果應用樓電梯小井筒，就會造成框架地震承載力的降低。與此同時，如果進行框架愛設計時，忽視填充墻的設計，就會造成整體結構安全性下降。在進行房屋抗震能力的設計時，目前相關抗震規范針對于房屋框架的縱軸與橫軸兩個方向提出了有關的設計要求，并且保證了對于地震作用力的有效承擔。在進行房屋框架設計時，要充分考慮縱橫框架的結構設計。但是，部分設計者在進行抗震設計中，忽視縱向框架的設計，導致在設計過程中縱筋配置不足。另外，框架結構設計不合理，也是造成建筑物梁板出現裂縫、連續梁設計缺陷、砌塊砌體施工質量不合格等通病的重要原因。

2房屋結構設計中常見通病的控制措施

2.1提高設計者自身素質

房屋結構設計工作者要不斷提高自身的責任心，并且對于有關設計規范與標準進行深入的研究。目前，很多工程中的質量通病，都是由于設計階段，設計人員考慮不周全，并且對于有關規范認識不深刻所造成的。設計者在進行房屋結構設計的過程中，要對于施工現場進行熟悉與了解，提高設計方案的可行性，減少由于對實際施工環境了解不足，而造成設計方案難以實現的問題。設計人員自身要不斷的提高設計能力，積極參與各方面的培訓工作，并且積極的將新的設計理念與施工工藝融入到設計當中。設計者要深入到施工現場，對于設計中存在的不足進行及時的解決，并且為日后設計方案的合理性、經濟性進行提高，并且保證施工效率。

2.2加強基礎設計通病的控制

提高基礎設計水平，是保證房屋設計方案的高效、經濟、安全的重要措施。目前，城市中房屋形式越來越多，不斷增長的設計需求，使得基礎設計面臨了一定的調整，需要不斷的進行自身的提高與調整。在進行基礎設計時，需要保證經濟性的基礎上，實現房屋設計的安全與適用。設計者需要綜合考慮多方面的因素，進行基礎結構的設計，并且對于整體建筑的荷載水平進行準確的計算與分析，將施工中的不同因素對于房屋結構的影響進行綜合性的分析。在進行地耐力的設計時，要嚴格按照國家相關的規范與標準，結合實際地質情況進行設計。不同區域的土質的承載力有所不同，并且地基預埋的深度等因素，都會對基礎結構的承載力造成影響。如果基礎設計不能保證合理性，就會造成建筑結構的強度下降，產生一系列的安全隱患，出現房屋質量通病的發生。在設計完成后，還要進行靜荷試驗，通過模型的計算，結合實際施工的經驗，對于設計中的各項數據進行校準，降低設計誤差，滿足基礎設計的有關要求，為控制常見質量通病做出保障。

2.3加強框架設計通病的控制

在進行房屋結構的框架設計中，需要嚴格遵守相關規范，保證框架設計的科學性。首先，在進行填充墻的設計時，要考慮井筒墻壁厚度，分析其厚度對于整體框架結構的影響，并且配備合理的鋼筋排列方式，最大限度的減小井筒。其次，在進行框架結構參數設計中，要考慮樓層的側向剛度比、電算的自振周期、振型參與質量系數的呢過不同的指標，最終得出合理的計算結構。在進行結構配筋時，要保證配筋率，并且對于房屋結構的抗震能力進行保證，保證鋼筋連接部位的可延伸性，保證鋼筋的強度與質量，提高整體框架的強度。

3結束語

現代社會，隨著人們對于生活環境質量要求的不斷提高，多種多樣的房屋建筑已經逐漸的走入到我們的生活當中。保證房屋建筑的安全性，是建筑行業發展中必須重視的問題。房屋結構設計是保證房屋整體質量與舒適性的重要前提，只有真正的做好房屋結構設計工作，保證設計的合理性與科學性，才能有效的對工程中的常見質量通病進行控制。

參考文獻

[1]傅鳳珍.房屋建筑結構設計中常見問題分析[J].黑龍江科技信息.2008（24）

[2]林群瑜.房屋建筑結構設計應注意的幾個問題[J].中國科技信息.2008（12）

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一、房屋結構設計中的問題分析

1 當前房屋建筑結構設計中的常見問題

1.1 柱、梁及基礎負荷

地基與基礎設計要做到合理，安全適用，設計人員必須依據地質勘察資料，統一考察多方面因素進行基礎類型和上部結構設計。民用建筑中柱、梁及基礎的負荷未按規范乘以折減系數。設計人員設計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎的負荷時未按現行設計規范用荷載乘折減系數計算其荷載值，因此使荷載值更為準確。

1.2 樁間距過小

樁間距過小，不滿足規范對樁的最小中心距的規定。特別是試樁、錨樁之間的間距，往往被設計人員忽視，這直接影響了試樁結果的正確性。

1.3 承重磚基礎采用多孔磚砌

根據多孔磚墻體結構構造，地面以下或室內防潮層以下的基礎不得采用多孔磚砌筑。承重柱截面高度設計過小，一些結構設計者誤認為六度設防就是不設防，也不考慮受力分析，他們故意把柱子的截面高度設計得過小，使梁柱的線鋼度比加大。把梁簡化為鉸支梁，柱按軸心受壓計算。

1.4 房屋高度、高寬比超過現行規范、規程的限制

現行的規范、規程給出了房屋的最大適用高度和高度比限值。某些高層建筑房屋高度超過最大適用高度，或高寬比超出規定限值，甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中，對于房屋高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的高層建筑，應按超限高層建筑進行設計。

2、異形柱結構設計中存在的問題

近年來，在我國的住宅建設中，特別是高層或小高層住宅，有些采用了異形柱結構。目前在異形柱結構設計中存在的問題很多，也比較突出，主要表現愛異形柱結構房屋的高度超高、體型不規則、結構布置不合理、抗震構造措施不當等方面。應當說，目前國內對異形柱的受剪承載力、節點承載力和結構延性等會方面的試驗研究還不多，對異形柱結構抗震性能的認識還不夠充分。在這種情況下，設計異形柱結構時，對房屋高度、結構規則性及抗震措施等方面宜從嚴掌握。

板是建筑工程中的主要承重構件，是它將樓面、屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周，很容易出現設計質量問題，有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。

2.1設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足，簡單地將雙向板作為單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符，導致一個方向配筋過大，而另一個方向僅按構造配筋，造成配筋嚴重不足，致使板出現裂縫。

2.2 板承受線荷載時彎矩計算問題，在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻故大樓板設計中常常將該部分的線荷載算成等效的均布荷載后，進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓、屋面板，這樣會給上部的板增加了一個中間支撐點，使其變為連續板，支撐點上部出現了負彎矩，而在板的設計中又沒有考慮該部分的影響，致使板頂出現裂縫。

2.3 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應放在下面，長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計算時應用兩個方向的各自的有效高度。

3、樓層平面剛度的問題

一些設計在缺乏基本的結構觀念或結構布置缺乏必要措施時，采用樓板變形的計算程序。盡管程序的變成在數學力學模型上市成立的甚至是準確無誤的，但在確定樓板變形程度上卻很難做到準確。作為計算的大前提都無法“準確”，就不可能指望其結果會“正確”了。據此進行的結構設計肯定存在著結構不安全成分或者結構某些部位或構件安全儲備過大等現象。為了使程序的計算結果基本上反映結構的真實受力狀況而不至于出現根本性的誤差，設計時應盡可能將樓層設計成剛性樓面。要做到這一點，首先應在建筑設計甚至方案階段就避免采用樓面有變形的平面比如樓層大開洞，外伸翼塊太長、塊體之間呈“縮頸”連接、凹槽缺口太深等。其次要從結構布置和配筋構造上給予保證，對于其平面無法完全符合剛性樓板的假定，那么在結構設計時可以通過增設連系梁板、洞口邊加設暗梁邊梁、提高連系梁板或暗梁邊梁的配筋量、采用斜向配筋或雙層配筋形式等方法，盡量滿足剛性樓板的基本假設，或者彌補由于不是絕對的鋼性樓板假定而產生的計算“誤差”。

二、解決房屋結構設計中問題的對策

為進一步提高房屋結構設計水平，針對上述房屋結構設計中出現的問題，解決房屋結構設計中問題的對策，可以從以下幾個方面入手：

1、準確計算地基的荷載值

準確計算地基的荷載值是房屋結構設計的關鍵。在對房屋結構地基與基礎方面的設計時，設計人員應依據實際地質勘測資料，全面考慮地基和基礎設計的實際數據，準確計算地基的荷載值，在詳細勘測后方可進行設計。與此同時，房屋結構設計采用換土墊層設計，精確計算墊層寬度和厚度，也有利于提高地基的荷載值，使軟弱地基處理既安全，又經濟。另外，設計人員設計多層民用建筑時，在計算梁、柱和基礎的負荷時，應按現行設計規范采用荷載折減系數計算其荷載值，確保荷載值的準確。

2、承重大梁按承重柱設計

承重大梁按承重柱設計在房屋結構設計中也至關重要。關于承重大梁的設計，建議承重大梁下的柱子應按承重柱設計。若梁上荷載和跨度都比較小時，構造柱也可以布置梁下，但此時必須按考慮構造柱作用來驗算墻體的局部承壓和抗彎強度。經驗算合格，方可在梁下布置構造柱。

3、合理設計承重柱截面高度

合理設計承重柱截面高度在房屋結構設計中的作用也不容忽視。合理設計承重截面高度，應重視六度設防在房屋結構設計中的重要性，依據現行抗震規范中“強柱弱柱”的設計原則，合理設計柱子的截面高度，確保梁柱間鋼筋作用的發揮，即柱的約束彎矩。另外，增大柱截面的配筋，確保承重房屋結構一旦受力后，柱頂抗彎強度能滿足要求，避免柱子和梁底出現水平裂縫。

4、重視對縱向框架的設計

以X軸水平方向，Y軸豎直方向，也就是我們常見的XY坐標系參考。一般情況下沿X軸方向的是縱梁，沿Y軸方向的是橫梁。框架在縱橫向均布置主梁，樓板的豎向荷載沿兩個方向傳遞。重視對縱向框架的設計時優化房屋結構設計的有效途徑。縱向框架承重方案時在縱向上布置框架主梁，在橫向布置連系梁。樓面的豎向荷載主要沿縱向傳遞。橫向連系梁尺寸較小，對大空間房屋，其凈空較大，房間布置靈活。

5、控制梁截面受壓力區應力

控制梁截面受壓區應力也有利于提高房屋結構設計水平。在房屋結構設計中，控制梁截面受壓力區應力有利于提高結構的抗震能力，梁高小時，截面的相對受壓區高度較大，梁的延性減小，在豎向地震作用下易發生脆性破壞，從而失去承載力。因此，梁高設計不宜較小，而應根據結構的實際情況，控制梁截面受壓區應力。

結束語

結構設計時一個系統、全面的工作。加深對當前房屋結構設計中常見問題的認識和研究，以不斷提高自身的結構設計水平，使設計的作品比現階段的其他建筑具有更高的水準、更合理和更經濟的結構形式。這就需要我們設計工作者必須具備扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度，按規范相應的構造要求嚴格執行，才能從根本上消除設計質量的隱患。

參考文獻：

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一、建筑結構設計優化的內容及其意義

當前，我國經濟快速發展，人們對居住條件及生活環境要求越來越高，而對建筑房屋進行優化設計，使其結構與美觀相互協調、同時適用、安全、經濟以及便利是改善人們居住環境方面的重要手段。建筑結構設計優化理念注重以實際為準則，根據工程建設的基本狀況，以計劃成本控制為中心來進行的結構優化設計，其內容就是利用對建筑基礎的結構、屋蓋系統的結構方案以及圍護系統結構方案等環節，建立起一種關于結構優化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數中的若干關鍵參數的科學計算，確立最終的建筑工程結構設計的優化結果方案。

建筑結構優化設計意義重大，一是大大提高建筑結構經濟性，建筑進行結構設計優化可節省材料，有利于抗震，減少內外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經濟性能。二是結構優化設計大大降低了建筑工程的總成本造價。節約用地，大量資料表明，建筑進行結構設計優化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內部各個不同單元之間更加充分協調，提升了建筑工程結構設計的經濟性。

二、建筑結構優化設計中的問題

現代的建筑結構設計優化工作是一個復雜的過程，關系著建筑的安全與否，是否經濟和適用，在結構優化設計中也會遇到一些問題。

(一) 缺少詳細的勘察地質資料

從現在的建筑結構設計工作來看，普遍缺少詳細的勘察地質資料，只是簡單的依據相臨建筑的情況進行圖紙設計。勘察施工場地的作用是保證科學的進行地基基礎工作，并且達到最基本的安全保障。往往房屋設計工作人員只是把耐力數值控制到最小，就簡單認為房屋建筑結構沒有問題了，這種技術問題為房屋埋下了安全隱患。在對較軟地基進行處理時，忽略了墊層換土設計，只是根據經驗判斷處理。房屋結構設計過程中，對于較軟地基存在的安全隱患沒有足夠認識，單純依據個人經驗使用砂墊層強化承載力，對于其寬厚度缺乏精確計算，也造成了費用的浪費。

(二) 構造柱設計存在的問題

建筑結構設計中的構造柱可以設計為單一的受力柱，其橫截面與配筋必須達到規范砼的規格，如果房屋結構包含抗震功能，必須要滿足以上要求。當構造柱體被當做承重的柱體應用時，這就會使構造柱體的受力提前了，從而限制了構造柱體對建筑結構的拉束功能的完全發揮，使整體房屋結構設計暗藏了安全危機。地圈梁通常會植入構造柱體，這種情況下是不需要另外設置地基的，可是當構造柱體充當了承重柱體時，柱底部基礎抗壓能力必然會出現超負荷現象，裂縫也就產生了。在實際施工當中，處于承重梁下的柱體應當達到承重柱體的標準，假如承重梁的負載與跨度呈現最小狀態時，梁下也可以使用構造柱體。這時候就要對構造柱體的功能忽略不計，重新檢測墻體下半部分的抗壓強度，達到要求才能設計施工。

(三) 抗震設計中存在的問題

在抗震建筑結構設計中，施工設計人員普遍認為六度設防可以看成是沒有設防。為了方便受力分析，施工設計人員往往把柱體橫截面較小設計，增加梁線的剛度，將梁設計成為鉸支梁，柱體的抗壓能力設計成軸心抗壓。這種操作方法能夠方便分析房屋結構的受力，但是針對整體的房屋結構安全帶來了危險。忽視了梁與柱之間的彎矩約束，還有柱體的截面積較小，整個建筑結構一旦受力，抗彎能力明顯不足，造成了梁底顯現裂縫。

(四) 承重墻設計中存在的問題

建筑結構設計承重能力時主要是通過樓板設計完成的，在房屋建筑時經常將一些隔墻放置在樓板上，之后還會將這部分算在同等效果的荷載力范圍內，樓板的配筋也會依據這個數據進行計算。除此之外，隔墻頂部采用立磚斜砌，造成樓板頂部出現裂縫。兩個方向同時產生彎矩的雙向板中的鋼筋是要疊放并且要保持縱橫方向，計算時應該依據雙方向的高度。

三、建筑結構設計優化的基本步驟

通常在對設計變量進行選擇時，我們把對建筑結構影響的主要參數作為設計變量。如目標控制的相關參數( 損失的期望 C2 和結構的造價 C1) 和約束控制相關參數( 結構的可靠度 PS) 等; 然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結構的相關要求就能夠滿足相應的設計要求的一些參數，我們可以用預定參數來表示，這樣能夠使得我們的設計量、計算量以及編制程序的工作量均大大減小。在進行結構設計優化的時候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關的預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應的失效的概率的函數，使得工程造價最少。

對于房屋的結構的設計優化來說，必須確保結構的可靠度，來對優化設計相關的約束條件進行相應的確定，設計優化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、構件單元約束、應力約束、結構體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態下的彈性約束到最終極限狀態的彈塑性約束等約束條件。在進行結構設計的時候，確保每個約束條件都必須滿足相關要求，以實現最佳的設計。在設計過程中必須對細部的結構進行相應的設計優化，例如，在現澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結構的基本要求條件下，達到既安全又經濟的目的。

四、建筑結構優化設計的要點

（一）結構優化設計的規范

在對房屋建筑結構進行結構優化設計時，設計工作者應遵循相關的結構設計規范。房屋結構優化設計的追求決定了房屋結構優化設計對設計工作者提出了較高的要求，要求工作者不僅詳細了解房屋結構設計規范的條文，同時也要能夠根據房屋結構設計的實際情況，把房屋結構設計的結構優化設計方案科學合理的運用到實際的房屋工程中。

對于一些結構較為簡單的房屋工程，某些結構設計規范可能過于保守，而對于一些結構復雜的，或者有特殊用途的房屋工程，某些結構設計規范又可能過于寬松，安全性不足，這就要求房屋結構設計結構設計優化工作者能夠根據具體的工程情況，對結構設計條文進行適當的取舍，爭取使設計成果達到最優化。

（二）前期方案設計期間將結構設計優化參與其中

建筑方案設計前期如有一個優秀的、合理的設計方案，并參與結構設計優化，就會爭取到非常優秀的開端。但目前在前期設計方案中結構設計優化參與其中的并不多，如果能對建筑類別有所針對，并進行合理選擇結構設計優化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設計初期應注意建筑方案的結構優化設計，考慮結構的合理及可行性。

（三）細部結構設計優化

概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效果。與宏觀把握相對應的，設計的過程同時要注意對于細部的結構設計優化，比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做立面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規范要求即可，達到既安全又經濟的目的。

（四）地基基礎結構設計

地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。

（五）概念設計處理的實際建筑設計問題

在建筑結構設計中，很多外在因素是難以控制的，尤其是地震這種破壞力極強的自然災害，對于建筑結構來說，破壞性是不可估計的。故此，在進行實際建筑設計時，必須充分考慮其建筑結構的地質特征，采用概念處理的原則進行合理的規劃設計，將其存在的危險因素降至最低。在進行建筑結構設計時，要充分考慮抗震性能的重要性，分析其建筑階段所受到的各種危險因素，采取合理的技術

手段，在建筑施工中注意剛度均勻、對稱的重要性，同時還可以采取延性的設計原則，它可以有效的防止建筑結構在地震發生時所產生的突發性破壞，消耗一定的能量，減少破壞。

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一、房屋建筑結構設計的基本方法

房屋建筑結構的設計是房屋建造的基礎，因此，在房屋結構設計的圖紙上要做到規范要求，合理要求。房屋結構設計的基本方法大致上有五種：繪制結構平面圖，是否需要輸入結構軟件進行建模取決于建筑所在地抗震設防烈度的大小；屋頂結構圖，建筑物呈現不同形態時，結構的處理方式有不同種類，在此，結構設計者一定要具備一定的空間概念，正確掌握設計圖紙的意圖；大樣詳圖，在建筑詳圖確定的基礎上，可以直接繪制大樣詳圖；樓梯，樓梯圖紙的繪制要注意樓梯梯板、梯梁的位置處理；基礎圖紙的繪制主要要注意條基交接部位的規范處理。

二、房屋建筑結構設計中的常見問題

1、房屋建筑結構設計者設計方案不合理，考慮細節問題不夠嚴密謹慎。設計者應把抗震減災等設計理念加到設計圖紙中，以確保房屋建筑的安全使用。

2、房屋結構基礎設計不當。房屋結構設計者忽略當時當地的地質條件，僅使用單一的設計方案，對建筑設計造成安全隱患。單一考慮地質上可能出現的問題，忽略了對當地的綜合因素進行分析。房屋基礎結構設計荷載取值不準確，其主要在于設計和計算時的不盡合理。

3、房屋結構布置不合理、不規則，即建筑的平立面外形尺寸的不規則，抗側力構件布置、質量分布，以及承載力分布等諸多因素的綜合要求。出現的最常見的一種情況就是建筑物平面凹凸不規則。結構整體平面扭轉不規則，使建筑物存在安全隱患，影響建筑的使用。同時，消費者的需求得不到滿足，設計建造高層建筑成為一股熱潮，但是，高層建筑通常沒有采取有效的抗震加強措施，使建筑本身帶有明顯的薄弱層。

4、 最基本的房屋設計要符合相關規范要求，但是往往在房屋設計上，獨立基礎(尤其是高杯基礎)沒有考慮基礎粱兩端的擱置長度，使施工中出現偏差。設計條形基礎時，未能及時準確考慮房體縱橫墻交叉處的重疊問題，導致對墻體交叉處的重疊部分未做設計修正。因此，房屋設計上所計算出的房屋基礎面積實際小于屋體上部結構所需要的基礎面積，造成重疊范圍內的墻體開裂。

5、近年來，建筑商為了減少占地面積，減小建筑成本，高層或小高層住宅不斷出現，而這種住宅又相繼采用了異形柱結構。，由于異形柱結構發展的并不成熟，目前在異形柱結構設計中仍然存在很多問題，突出表現在異形柱結構房屋的高度過高、體型不規則、結構布置不合理、抗震構造措施不當等方面，使建筑本身蘊藏了巨大的安全隱患。

三、解決房屋建筑結構設計中常見問題的辦法

1、首先，主要的是房屋建筑設計人員的設計專業性，這要求設計人員對國家現行的設計規范、規定和技術標準足夠掌握，并且不斷提高自身修養。在經濟高速發展前提下，有的設計人員為追求進度而忽視質量，出現了致命的錯、漏、碰、缺等現象。為此，應重點加強設計人員和審核人員對我國相關設計標準條文的學習和設計規范、技術措施的學習，在技術上嚴格要求。

2、在工程設計中設計人員一定要實地考察，設計方案要符合當時當地的地質特征，采用科學技術來設計房屋建筑的框架結構，在設計上應盡量避免采用不規則結構。在特殊條件下設計不規則結構時，應采用符合該特殊結構的實際受力狀態的力學模型進行計算分析，并采取有效的抗震加強措施，加固建筑物的安全性。

3、盡管高層建筑結構的追求是現代高速發展的經濟社會的發展趨勢，但是企業不能盲目追求高效益。房屋設計上要實事求是，具體問題具體分析，杜絕為了企業自身利益，建造存在安全隱患的房屋。因此，在采用現下熱門的異形柱結構設計時，要嚴格注意對房屋高度的計算，房屋結構盡量保持規則性以及從嚴掌握建筑的抗震措施。

4、在房屋的框架結構設計中，房屋的框架設計影響房屋建筑的抗震性，若是只關心縱向框架的設計，將會導致實際設計中出現建筑梁的支座負筋，跨中縱筋及箍筋的配筋置均不足的現象。因此，縱向橫向框架要互相協調，不應只注重橫向框架的設計，而忽略縱向框架的設計。

5、確保建筑中使用的建筑材料符合國家規定的質量要求，避免因部分問題影響建筑物整體的質量，給建筑物后期帶來更大的隱患。

四、結構設計優化的應用

“經濟、適用、合理、環保”是現代建筑結構追求的一個跨度，而房屋建筑的結構設計優化正是實踐了這一要求。結構設計優化不僅可以解決我國占地問題，同時還會為企業帶可觀的經濟效益。因此，應用現代科技手段，選擇合理適用的建筑結構設計方案，是實現降低建筑成本取得最大經濟效益的有效方式。

在滿足建筑結構長遠效益的前提下，應盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度、合理性和安全性。與傳統設計相比，設計優化技術可以為企業的建筑工程造價減少5％～30％。結構設計優化技術的應用，同時可以使建筑材料得到合理的利用，減少不必要的資源浪費。在優化的結構設計下，建筑的內部單元將會得到最好的利用，使之最好的協調應用。這是結構實際優化產生的巨大的實踐價值所在。

結構設計優化的應用體現在房屋建筑工程結構的優化設計和房屋工程分部單元結構的優化設計上。其中房屋建筑工程分部結構的優化包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、結構細部設計的優化設計和圍護結構方案的優化設計。另外具體還包含房屋結構的選型、布置、造價分析、受力分析等內容，并應在滿足設計規范和使用質量安全達標的前提下，結合具體工程的實際情況，圍繞其產生的綜合經濟效益的目標進行結構的進一步優化設計，以達到建筑的高質量完工。

結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用體現在直覺優化（概念設計優化）技術與建筑結構設計和 概念設計處理的實際建筑設計問題的兩方面。在概念設計優化技術與建筑結構設計上，概念設計存在于建筑結構設計師對多種備選方案進行選擇的過程中，而選擇的最終方案是根據設計參數、材料、荷載的取值決定的。另一方面，概念設計處理的實際建筑設計問題上，所需要處理的問題多種多樣，但最終重要目的是通過概念設計，使建筑結構能在各種外力作用下下免受破壞，或者將破壞程度降至最低 。這其中，適合建筑的抗震措施是概念設計中最重要的。

五、結語

在社會經濟高速發展的今天，建筑業也產生著日新月異的變化，無論房屋建筑結構發生如何翻天覆地的變化，不變的永遠是房屋建筑本身的安全質量問題。作為民生重要一項的建筑質量問題，設計人員、施工人員以及企業人員務必要做好嚴格規范、安全生產的工作，保證建筑本身的質量，提高建筑的舒適度，以達到滿足消費者需求，為社會服務的目的。

參考文獻

[1]查全平， 淺談房屋結構設計以及應注意的幾個問題， 建筑與設計， 2006.10總第160期

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引言：

近些年來，建筑行業異軍突起，一個城市的建筑行業直接標志著該城市的城市化水平，同時又對該城市人們居住和生活質量產生了直接影響，然而，當前建筑施工企業又不能夠保證建筑工程的施工質量，這也就對人們的生命和財產安全產生了很大威脅。筆者認為，房屋結構設計直接決定了建筑物最終的施工質量。但是，在當前房屋結構設計領域中，存在著很多問題。下面論述了房屋結構設計中的常見問題。

1. 房屋結構設計中存在的問題1.1 一體化計算機程序的廣泛應用并沒有顯著提高結構設計質量。（引1）

隨著計算機輔助設計(CAD)技術的發展，計算方法日益精確化，制圖方法中采用的平面表示法和各種標準圖相繼得到完善，建筑結構設計中存在的熱點問題也隨之發生了諸多變化，比如，結構整體內力計算和分析非常容易實現，而且出圖速度快，節點及其他。

細部表達圖紙量大為減少，長期困擾建筑結構設計的一些問題已經得到較好的解決，同時以前不那么重要的問題則上升為困擾結構設計師的熱點和難點問題。一體化的計算機程序屏蔽了計算的過程，許多設計軟件并沒有明示軟件內部的簡化方法和軟件的缺陷，使得一些計算和設計錯誤更難發現。

1.2 部分結構設計不合理如《建筑抗震設計規范GB50011-2010》第7.1.8條(強制性條文)規定“底部框架-抗震墻結構，上部的砌體抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊”。有些設計把底層設計成大空間，抗震墻很少，上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊，造成結構體系不合理，傳力不明確；有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤，導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件，特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求，有的相差一半，有的甚至一半都達不到；有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定，存在漏算錯算現象；有些結構設計與提供的計算書不一致，結構強度遠遠低于計算結果，設計存在嚴重安全隱患。1.3 設計深度達不到規定要求由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視，盲目參照或套用其他的設計的結果；或是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解.因此在設計人員制作圖紙中存在“偷工減料”，設計粗糙，過于簡單。

2. 結構設計中要遵循的基本原則

房屋結構設計的主要目的是使建筑物安全和房屋能夠適應使用的要求，所以設計人員房屋在結構設計時要保證并遵循這四個基本原則：

（1）抓大放小；（2）多道防線；（3）剛柔相濟；（4）打通關節。

前三道原則很容易理解，對于原則四，所謂關節，是指變化相聚之處，或變化出現的地方。 不同類型的構件相接處，同一構件截面改變之處，是關節。廣義上，諸如結構錯層之處，體量改變之處，轉換層亦是關節。對于復雜的結構體系，關節的復雜性難于預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度，但因關節的普遍存在，力量的傳遞往往不能暢通而出現集中甚至中斷，破壞由此而發生。歷次災害表明，從節點開始破壞的建筑占了相當大的比例。所以理想的結構體系當然是渾然一體的----也就是沒有任何關節的，這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。

3. 房屋結構設計地基與基礎

3.1 縱觀近些年的房屋結構設計質量，不難發現，很多低層房屋，（例如單建的物管用房、設備房等）并沒有地質的詳勘報告，只是單純的依靠建設單位進行口頭闡述或者是籠統的對附近建筑物基礎設計資料進行參照就進行了施工圖的設計，房屋結構的地基與基礎設計必須要做到安全、合理、適用，要求設計人員必須要依據相關的地質勘察資料，統一的考察多個方面的易損，從而進行房屋結構設計上部結構方寧和基礎類型的設計，單純的憑地耐力這一個數據時不安全和不全面的，要求我們更加不能夠盲目的認為將耐力容許值取小一些就萬無一失了。

4. 樓板設計常見問題 樓板是建筑工程中的主要承重構件，是它將樓面，屋面的荷載傳給其周圍的墻或梁上，樓板的設計問題必將連帶梁、墻、柱等構件安全。若對整個設計考慮不周，很容易出現設計質量問題，有的還可能存在嚴重的質量隱患。樓板設計中常見如下幾個問題。 4.1 設計時為了計算方便或因對板的受力狀態認識不足，簡單地將雙向板作用單向板進行計算。使計算假定與實際受力狀態不符，導致一個方向配筋過大，而另一方向僅按構造配筋，造成配筋嚴重不足，致使板出現裂縫。 板承受線荷載時彎矩計算問題。在民用建筑中，常常在樓板上布置一些非承重隔墻，故大樓板設計中常常將該部分的線荷載換算成等效的均布荷載后，進行板的配筋計算。但有些設計人員錯誤地將隔墻的總荷載附以板的總面積。另外，板上隔墻頂部處理常采用立磚斜砌頂緊上部分的樓板、屋面板，這樣會給上部的板增加了一個中間支承點，使其變為連續板，支承點上部出現了負彎矩，而在板的設計中又沒考慮該部分的影響，致使板頂出現裂縫。 雙向板有效高度取值偏大。雙向板在兩個方向均產生彎矩，由此雙向板跨中正彎矩鋼筋是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋應放在下面，長跨方向的跨中鋼筋置于短跨鋼筋的上面，計算時應用兩個方向的各自的有效高度。一般長向的有效高度比短向的有效高度小d(d為短向鋼筋的直徑)。有的設計為圖省事或對板受力認識不足，而取兩個方向的有效高度一致進行配筋計算，致使長跨有效高度偏大，配筋降低，使結構構件存在質量隱患，甚至出現開縫的現象。

5. 抗震結構設計房屋設計用從抗震要求出發，進行合理的結構設計。

5.1 一定要重視概念設計，這是抗震設計的首道防線。

5.2 對一般多層砌體住宅結構，應優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系：縱橫墻的布置宜均勻對稱，沿平面內宜對齊，沿豎向應上下連續；樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

5.3 對鋼筋砼多高層結構住宅，力求做到：框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置，以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力；框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態，除了控制抗震墻之間樓屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外，還需采取措施，保證樓、屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接；結構布置應盡量采用規則結構，對復雜結構，可以設置防震縫。

6.構造柱的設計

6.1一般來講，在磚混結構中，構造柱除可以提高墻體的坑剪能力之外，還可以與圈梁聯結在一起形成對砌體的約束，這樣的設計不僅可以限制墻體裂縫的開展，同時還可以維持豎向承載力，提高結構的抗震性。應避免在結構設計中，將構造柱作為承重柱使用的作法。這是由于如果構造柱一般生根于地梁中，沒有另設基礎，如果將構造柱作為承重柱使用，會造成構造柱提前受力，降低了構造柱對墻體的約束作用，柱底基礎的局部承壓強度必然不能滿足整體設計要求，柱底基礎一旦發生沖切或局部承壓破壞，就會出現裂縫。尤其是在結構遭遇地震作用時，應力會集中早構造柱位置，導致構造柱首先遭到破壞，這樣一來，構造柱不但起不到應有的作用，反而會成為房屋結構中的薄弱部位。因此，設計人員必須保證承重大梁下的柱子應按承重柱進行設計，若遇特殊情況，如梁上荷載較小，也可將構造柱布置在承重梁下方，但構造柱對下墻體的承壓和抗彎強度作用都不應考慮在柱承范圍之內。

7.結束語

綜上所述，房屋結構的設計工作需要設計人員和建筑工程中所有的工作人員全力配合，才能從根本上消除設計質量的隱患。建設工程是一種特殊商品，工程投資大、建設周期長，其工程設計質量不僅關系到工程的投資效益、使用要求，而且直接關系到人民群眾的生命財產安全。針對當前設計質量狀況，設計單位應加強內部的質量管理，設計管理部門要加大對設計質量的監督管理，結合施工圖設計審查、專項檢查、質量抽查等工作，加強對業主、勘察、設計單位的市場監管力度。特別是設計單位在進行房屋結構設計時必須在滿足國家設計規范要求的前提下，加強房屋結構的概念設計和地基設計，才能提高房屋結構設計水平，確保房屋設計質量不斷提升，以使房屋的結構設計工作做到更安全、更合理。

參考文獻：

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Keywords: structural design optimization techniques; Structural Design; application strategy.

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

隨著我國房屋建筑事業的不斷發展，更多的高層房屋建筑拔地而起，這就為房屋結構的設計人員提出了艱巨的挑戰，如何有效提高房屋結構的可靠性、降低房屋結構設計施工的成本，成為相關工作人員積極思考的問題。另外，建筑市場的發展同樣帶動著建筑材料市場的發展，更多的新型建筑材料被廣泛地應用于房屋結構設計中，起到重要的作用。在此背景下，傳統的房屋結構設計技術以及不能滿足房屋結構的發展，需要設計人員積極優化房屋結構設計技術，以促進房屋結構設計有效性的提高。

一、房屋結構設計優化技術應用中存在的問題

一般來說，房屋結構設計人員在進行房屋設計過程中，需要利用適宜的設計理念與設計方法，對房屋結構的形勢、構件尺寸、布局等進行科學地設計，從而滿足房屋結構的設計需求。在建筑方案階段結構設計就要進入配合，結構設計的經濟性是否合理在方案階段就決定了大部分。經濟性不是“抽”鋼筋，不是為省鋼筋而省鋼筋，也不是犧牲結構的安全性和耐久性，是在保證結構的安全，合理受力的前提下，并滿足規范要求的“低值”配筋。隨著設計技術的發展，房屋結構設計優化技術的應用越來越廣泛，但是卻存在著一些問題需要設計人員提高重視。

第一，房屋結構設計受到多重因素的影響，致使設計人員在設計過程中，所優化的目標只能夠滿足一個或者幾個方面的要求，不能同時滿足整個工程的需求。設計人員利用計算機軟件來優化房屋結構設計，同樣受到設計進度、建筑功能等因素的制約，使房屋結構設計優化目標無法達到最佳。

第二，一些房屋結構設計人員在進行技術優化過程中，通常是從小處著眼，即對房屋結構的尺寸與構件截面進行優化，從而忽視了結構尺寸與構件截面在結構整體中的作用。因此，在房屋結構設計優化技術應用中，不能僅僅優化結構的尺寸與構件截面，還要考慮結構的整體性，比如房屋周邊的梁柱截面有時候不是單純的為了滿足計算配筋的要求，而是保證結構整體更好的抗扭能力，以保證房屋建筑整體的穩定性與可靠性。

第三，隨著人們對房屋結構設計要求的不斷提高，房屋結構設計中的變量也在不斷增加。因此，房屋結構設計人員必須提高重視，以提高優化設計技術應用的效率。但是，傳統的設計算法已經不能滿足房屋優化設計的要求，需要設計人員針對問題，提出創新的設計算法，以提高房屋結構設計優化技術應用的有效性。

二、結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用策略

在房屋結構設計中，設計者不僅要考慮房屋結構的穩定性與安全性，同時還要考慮其經濟性與合理性，盡量創新設計理念與方法，合理地選用新型的輕質建筑材料，盡量降低結構的自重，由F=ma可知，質量越大，吸收的地震力越大，所以采用輕質材料對抗震有利。努力地將結構設計做到最合理、最經濟、最科學、最可靠，從而最大限度地滿足使用者對房屋結構安全、經濟等的要求。因此，筆者基于多年的理論研究與設計經驗，對結構設計優化技術與其在房屋結構設計中的應用策略進行探討，希望能夠與同行共同提高。

（一）概念設計優化技術

在工作人員對房屋結構設計進行分析過程中，往往需要根據設計中所使用的建筑材料、結構荷載、設計因數等進行分析，同時考慮離散變量的作用，以保證設計技術應用的有效性。因此，房屋結構設計人員可以利用概念設計優化技術，在遵循房屋結構設計普遍規律的基礎上，結合多種設計方案與設計經驗，調整房屋結構設計中不足的部分，創新設計方法，從而提供概念設計優化技術的應用效率。

（二）具體結構設計應用

第一，房屋結構設計中，采用何種鋼筋強度對結構的經濟性有很大影響，比如在剪力墻約束邊緣構件區箍筋的強度等級直接決定著鋼筋的用量，由于采用三級鋼，規范要求的體積配箍率較小。三級鋼比一級鋼節省。但在剪力墻強身配筋不一定采用三級鋼就比一級鋼省，原因在于剪力墻墻身基本上是構造配筋，只要滿足規范要求的最小配筋率要求即可。這時采用一級鋼或者二級鋼要比三級鋼省。再來談談樓板（懸挑板除外）鋼筋等級的選擇，根據《混凝土結構設計規范GB50010-2010》8.5.1條的注2的規定，當采用HRB400其最小配筋百分率允許采用0.15和45ft/fy中的較大值。通常樓板的混凝土強度等級不大于C35，筆者現在以混凝土強度等級為C30，鋼筋強度為HRB400，板厚100mm舉例說明，45*1.43/360=0.178%,要小于普通的受彎配筋率0.2%，由此可見樓板鋼筋采用三級鋼筋或者更高級別的鋼筋更加經濟。

第二，在抗震區房屋的結構設計，體型規則與否，直接影響到結構的經濟性，如房屋的高寬比較大，平面的凹凸不規則，是否轉換等等。另一方面，目前結構設計軟件對填充墻給結構帶來的剛度貢獻考慮的不夠完善。通常都是采用周期折減系數來模擬填充墻的多少。填的數值大小直接影響到地震力的大小，這勢必會給經濟性帶來一定影響。軟件采用全樓統一的周期折減系數不盡合理。這就需要結構設計人員從結構抗震概念上給予適當的加強（如首層架空層等）。

三、結構設計優化技術在房屋結構設計中應用的重要性

結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用，是我國房屋結構設計發展的表現，也是建筑事業發展的需要。在房屋結構設計中應用結構設計優化技術，可以有效地提高房屋結構的可靠性、合理性與經濟性。（1）隨著房屋建筑層數的增加，對房屋地基承載力的要求也將相應提高，在應用結構設計優化技術后，將有效增加房屋結構基礎與柱的承載力，使其結構設計變得更加合理，房屋結構的可靠性也隨之提高；（2）合理的房屋結構設計將提高設計的經濟性，主要表現在房屋建筑之間的日照間距減少，節約了土地資源；創新的結構設計也可以提高建筑材料的應用效率，降低房屋建筑的成本，提高房屋結構設計的經濟性。

結語：

總而言之，房屋結構作為房屋建筑的重要組成部分，在房屋建筑中起到支撐、保護的作用，房屋結構的設計質量直接影響到房屋建筑的質量。因此，房屋結構設計人員必須改革設計理念與方法，積極進行房屋結構設計技術的優化，從不同角度、多個層面對房屋結構進行優化設計，以彌補傳統設計中房屋結構的不足，從而有效地提高房屋結構設計的有效性，促進房屋結構向著經濟化、科學化、多樣化等方向發展。

參考文獻：

[1] 鄭智垚,樂肖軍. 結構設計優化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J]. 中國新技術新產品, 2011，3(04)：36-37 .

[2] 隋國龍. 優化技術及在房屋結構設計中的應用[J]. 中國新技術新產品, 2011，15(03)：32-34 .

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一、房屋建筑結構設計中存在的常見性問題

（一）房屋建筑結構設計過程不符合規范標準

在進行房屋建筑結構設計時，必須按照相應的標準規范。標準的設計要求可以保證房屋建筑的質量。但是實際情況則是一些設計人員根本不按照要求進行設計，或者對設計規范不了解，細節部分不能顧及到。并且建筑設計的微小之處無法考慮到，使得房屋結構數據有所偏差。要知道房屋建筑設計是一項精密的工作，如果誤差出現則可能導致房屋建筑結構性能指標達不到，甚至影響人們的居住安全。并且建筑行業的發展較為迅速，一些設計人員跟不上時代的步伐，操作規范難以適應時代的發展，影響房屋建筑的質量。

（二）地基與基礎結構設計重視程度不夠

在進行地基設計時，設計人員僅僅依靠建設單位提供的數據，根本沒有進行實地考察。這樣就導致地基與基礎的設計缺乏有針對性，可能會對建筑物的質量產生一定的影響。與此同時，一些設計人員在進行基礎設計的取舍時沒有把握好度，荷載值不合適，進而影響到基礎拉梁的設計。現階段房屋建筑的主體框架多為多層框架結構，鋼筋混凝土結構一般使用柱下獨立基礎。如果荷載取值不恰當，就會影響建筑物的性能。不僅如此，基礎拉梁設計取值不合理也是當前房屋建筑結構設計中普遍存在的問題，往往導致整體的建筑結構設計方案。

（三）建筑框架設計存在一定問題

主要可以分為以下幾個方面：

第一，只重視房屋的橫向框架設計，對其縱向框架設計不重視。這樣以來，如果出現地震等災害，就會導致建筑出現配筋與跨中縱筋分配不均的問題，影響建筑性能。第二，承重柱截面高度設計不合理，一些涉及人員為了便于計算受力分析，在設計承重柱的截面高度時將其數值設計較小，從而影響了建筑性能。第三，陽臺梁載荷過小，因而設計人員不重視這一部分，可能將連續梁設置成單梁。時間一久，就會影響梁的承載力，縮短其使用壽命。

二、優化房屋建筑結構設計的策略探討

（一）設計過程中遵守相應準則，提高設計準確性

良好的設置規范能夠有效保證房屋建筑結構設計的規范性與質量。為此建筑結構設計人員必須充分掌握建筑結構設計的相應法規、細則與標準，即便是再細微的地方也不應放過。為了提高房屋建筑結構設計的準確性，設計時設計人員可以借助相應的計算機軟件，利用程序進行精確化的編輯、設計，借助計算機龐大的計算功能，可以優化設計參數，確保房屋建筑結構設計的規范性，并且能夠提高建筑房屋使用的安全性。

（二）設計時保障房屋建筑結構的安全性、功能性與經濟性

地基與基礎設計是房屋建筑的基礎，只有地基與基礎設計的質量得到保障，才能提高房屋建筑的整體質量。在進行設計時，一方面要求設計人員充分考慮房屋結構設計的安全性，另一方面還應該兼顧房屋的功能性與經濟性。這就要求合計人員在設計之前就應該對施工區域進行實地考察，要掌握第一手資料。設計人員還應該精確計算荷載值，確保設計的精確性。為此，設計人員應該盡量避免單純的依靠套公式的計算方式，而應該根據設計規范、標準并綜合考慮地基的實際情況進行適當的修改。持力層的承載力也不是憑空得來的，而是根據施工地點土的性質決定的，不同性質的土層其承載力也不一樣。為了保證數據的準確性，計算后還應該根據標準進行驗算。需要注意的是，如果計算時使用的是電子計算機，則應該選擇恰當的模型，并仔細校對數據。

（三）合理設計房屋建筑的框架結構

在選擇框架結構參數時，應該根據建筑樓層剪力系數、自振周期以及側向剛度比等。在結構配筋時必須綜合考慮最大配筋率和最小配筋率。只有這樣才能保證房屋建筑各個部位的搭接、延伸以及錨固符合要求，提高其抗震性能。涉及人員必須重點關注建筑物的頂層，確保按照國家的相應標準進行設計，避免房屋因溫度變化導致墻體開裂。

（四）提高設計人員的綜合素質水平

事實上在設計時出現的各類問題大多與設計人員的能力與水平有關，因此提高設計人員的綜合素質水平是優化房屋建筑結構設計的重要措施。為此，設計人員必須不斷學習，以便提高自身的能力。對于一些較為重要的設計點，設計人員應該提高認識，深入現場進行實地考察。另外，隨著時代的發展，計算機軟件的應用也為房屋建筑結構設計注入了新的活力。所以，設計人員還需要掌握一定的計算機操作能力，以便提高設計效率，確保設計的準確性。

結語：綜上所述，房屋建筑行業仍會繼續發展，在發展過程中必須及時關注房屋結構設計中存在的問題。我們必須重視這些問題，如果不加以解決將可能影響房屋建筑的質量，更有甚者還會阻礙房屋建筑結構設計理念的進一步發展。有鑒于此，設計人員在設計之前必須綜合考慮建筑周邊的環境，在設計過程中應該在滿足建筑房屋安全性的同時保證房屋使用的功能與居住體驗。對于設計人員來說，房屋建筑結構設計中必須嚴格遵守設計原則，兼顧建筑的安全性、功能性與時尚型，才能不斷推動建筑業的發展。

參考文獻：

[1] 梁利生. 房屋建筑結構設計中常見問題的剖析與探討[J]. 中國新技術新產品. 2012（17）

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該規程適用主要承重結構是單跨及多跨的下列單層門式輕鋼結構的設計、制作及安裝。a．具備輕型屋蓋和外墻的房屋。輕型屋蓋和外墻主要指采用壓型鋼板的屋面和外墻，該建筑除了重量輕，其蒙皮剛度對門式剛架的平面結構的整體剛度起到有利的加強作用，這就是門式輕型房屋鋼結構與普通鋼結構的主要區別點。b．門式輕鋼結構跨度最長不超過36m，最合適的經濟跨度為12m～20m;檐口要求不高于15m，特殊情況下檐口高度不超過18m。這是主要考慮檐口太高或跨度太大，其剛架構件本身剛度很大，墻面或屋面的蒙皮剛度相對較小，對加強門式剛架輕鋼結構的整體剛度的作用微乎其微，可以忽略不計，跟普通鋼結構區別不大，《門式剛架輕型房屋鋼結構規程》規定的位移限值、長細比等都不適用，而是按GB50017-2010鋼結構設計規范的相關規定執行。c．對吊車情況的要求:A1～A5的輕、中級工作制橋式吊車的起吊量不大于20t或懸掛式起重機起吊量不大于3t。依照門式剛架輕型房屋鋼結構規程的規定，用于橋式吊車的吊車梁放置于剛架柱子伸出的牛腿上，故橋式吊車的起吊量不宜太大。d．對于頂層為門式剛架輕鋼結構的多層房屋設計時，該部分鋼結構的設計、制作和安裝可依照《門式剛架輕型房屋鋼結構規程》執行，但應將多層房屋和門式輕鋼結構作為一體一起分析計算，特別是抗震部分，著重應注意多層房屋結構與頂層輕鋼房屋內力和位移的影響。有些同行認為，門式輕鋼結構很輕，放置在多層房屋頂上不會有問題。當然對于多層房屋結構的影響極小，但是多層房屋的剛度普遍都大于頂層門式輕鋼結構的剛度，由于剛度的突變，在地震力或風荷載作用下，多層房屋結構的位移對頂層門式輕鋼結構的影響就不能忽略不計，做整體結構分析，就能考慮多層房屋結構對頂層門式輕鋼結構的影響了。e．從耐久性考慮，因門式輕鋼結構的構件截面較薄，故《門式剛架輕型房屋鋼結構規程》不適用于強侵蝕介質環境的房屋。f．以上條件僅適用于梁、柱為H型鋼構件，超出部分也可以采用門式剛架結構形式，但梁、柱采用格構式或兩型鋼組合的實腹式，主結構基本上按照GB50017-2010鋼結構設計規范的相關規定執行。3)在門式輕型房屋鋼結構中由壓型鋼板組成的圍護板的應力蒙皮效應的概念，以及在應力蒙皮效應在規范中的體現。

在門式輕型房屋結構中檁條、脊檁把屋面壓型鋼板牢固連接，墻梁把墻面壓型鋼板牢固連接，門式剛架構件把檁條和墻梁牢固連接。從而屋面板和墻面板引起蒙皮應力作用的隔板。把單個所承受平面作用的剛架連接成整體，既而提高了門式剛架的整體剛度，從而減少了結構的實際位移量。由壓型鋼板組成的圍護板的應力蒙皮作用，極大的提高了由冷彎薄壁型鋼構成的檁條和墻梁的整體穩定性，同時使隅撐與由冷彎薄壁型鋼構成的檁條和墻梁所組成的體系，可以將門式剛架構件受壓翼緣作為側向支撐點。水平荷載作用下，坡度較小的雙坡頂門式剛架結構由外部蒙皮圍護構成體系的變形情況，沿剛架方向整個單坡屋面像平躺的深梁一樣工作，其脊檁和檐口的檁條就像鋼屋架的上、下弦桿，除了受剪力外，還受軸向壓力作用、拉力作用。為了保證受力具有蒙皮作用，山墻處的檁條端頭設置沿屋面坡度的墻梁。作用在屋面的豎向荷載的變形:兩側的屋面像傾斜放置的深梁一樣受彎，屋脊處受彎，檐口檁條處受拉。所以，脊檁、檐口處檁條及山墻部位都是構成屋面整體蒙皮作用的主要部位，在設計中要引起足夠的重視。4)在CECS101∶2002門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程中體現應力蒙皮作用。a．規范第3．4．2條關于“鋼柱柱頂位移設計值的限值”和“受彎構件的撓度與跨度的比值”都大于GB50018-2002冷彎薄壁型鋼結構技術規范第10．1．6條和GB50017-2003鋼結構設計規范的第3．5．1條中規定的限值，其原因就是考慮圍護壓型鋼板的應力蒙皮效應。b．規范第3．5．2-1條關于受壓構件的長細比限值也是寬于GB50017-2003鋼結構設計規范第5．3．8條。也是考慮圍護壓型鋼板的應力蒙皮效應而適當放寬。c．規范第6．5．3條“當同一柱列設有多道豎向支撐時，縱向力在支撐間可按均勻分布考慮”，同理，當房頂有多道橫向支撐時，在支撐之間的風荷載也可以理解為均勻分布。這樣的規定同樣是考慮了圍護壓型鋼板的應力蒙皮效應，使結構考慮了一定量的空間作用。d．規范第6．6．3條“當在屋面板上開設直徑大于300mm的圓洞和單邊長度大于300mm的方洞時，宜根據計算采用次結構加強。不宜在屋脊開洞。屋面板上應避免通長大面積開孔(含采光孔)，開孔宜分塊均勻布置”。這個規定就是避免破壞屋面壓型鋼板的應力蒙皮效應。5)門式輕型房屋鋼結構地震(抗震)特點。a．門式輕鋼結構的房屋由于自重輕，具有低矮型的特點，因此有良好的抗震性能。其表現在兩個方面:其一具有良好的延性，它是采用端板連接，而不是鋼框架結構的剛性連接。在彈塑性階段，這種端板連接是半剛性連接，當外部荷載超過設計值時，產生彈塑性變形，加大變形，使受彎承載力減小。另一方面是其自重輕地震作用力小，雖然設計中屋面活荷載按0．5kN/m2考慮，但是在實際使用階段，屋面的荷載一般都很小。b．門式輕型房屋鋼結構在地震作用下，可能將橫向地震力作為設計控制值;也可能橫向地震力不作為設計控制值;或者可能將縱向地震力作為設計控制值，其橫向地震力不作為設計控制值。在《門式剛架結構抗震分析》［3］一文指出在水平地震力作用下，當門式輕鋼結構跨高比大于3．5時，地震力組合不起控制設計。6)門式輕型房屋鋼結構廠房因其圍護結構采用輕型材料，其自重輕，與一般單層鋼結構廠房的抗震規定不適用門式輕型房屋鋼結構廠房，故CECS101∶2002門式剛架輕鋼房屋鋼結構技術規程規定:a．第3．1．4條及其說明規定“當由抗震控制結構設計時，尚應采取抗震構造措施”，應執行GB50011-2010建筑抗震設計規范第8．1．3條關于房屋應根據房屋高度、抗震烈度和設防類別采用不同的抗震等級。b．單層門式輕鋼結構房屋屬于低矮型，高度一般不超過18m，屬于剪切變形，質量主要在屋頂處，即結構的上部，屬于單質點體系結構，滿足GB50011-2010建筑抗震設計規范第5．1．2條的底部剪力法條件，所以CECS101∶2002門式剛架輕鋼房屋鋼結構技術規程第3．1．6條規定抗震計算按底部剪力法。c．CECS101∶2002門式剛架輕鋼房屋鋼結構技術規程第3．1．4條及條文說明指出，當設計時由地震組合控制，需采取一定措施。例如:斜梁的下翼緣與鋼柱的連接宜使用加腋的方式加強節點強度;各個構件應采用螺栓連接;柱腳的抗拔和抗剪承載力設計值應有所提高，同時柱腳底板下設置抗剪鍵，鋼筋混凝土柱頭的錨栓應采取合適的構造措施來提高其抗拔力等。

作者：袁志昊單位：太原市熱力設計有限公司

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1.1 防火設計問題

一些設計人員對防火規范、 規定不熟悉， 對建筑物分類有錯誤，導致在設計中對防火標準執行有誤， 消防處理不當， 存在許多安全隱患;一些重要場所的安全疏散出口、 疏散門開啟方向不正確， 影響安全疏散;有些設計中的防火分區面積過大， 防火間距過長， 設計存在隨意性;有些消防設施設計不合理、不配套 ，建筑物一旦失火 ， 消防設施將不能有效發揮作用。

1.2 結構設計不合理，留下安全隱患

如 《建筑抗震設計規范》 第 7.1.8 條(強制性條文)規定 “底部框架- 抗震墻結構， 上部的砌體、 抗震墻與底部的框架梁或抗震墻應對齊或基本對齊” 。有些設計把底層設計成大空間， 抗震墻很少， 上部砌體抗震墻大部分與底部的框架梁或抗震墻不對齊 ，造成結構體系不合理， 傳力不明確;有些設計中抗震分類、場地類別選用錯誤， 導致整個結構設計錯誤。一些混凝土構件， 特別是懸挑構件的最小配筋率達不到要求， 有的相差一半， 有的甚至一半都達不到;有些設計中荷載取值沒有按規范要求來確定， 存在漏算錯算現象;有些結構設計與提供的計算書不一致，結構強度遠遠低于計算結果 ， 設計存在嚴重安全隱患。

1.3 設計深度達不到規定要求

一些設計人員制作圖紙“偷工減料” ， 設計粗糙， 過于簡單， 施工圖中應有的系統圖、 大樣圖、相關剖視圖漏缺;一些重要的、應該用圖紙反映的內容只標注 “見圖集” 、 “由設備廠家確定” 等， 施工圖設計表述不全， 細部大樣不詳， 不能反映工程的全貌;一些重要的設計依據、設計參數、 工程類別、安全等級、 耐火等級、 防火消防處理等在設計總說明中沒有標明或交待不全。這些問題的產生,有的是由于設計人員沒有對一般房屋尤其是多層房屋設計引起高度重視,盲目參照或套用其他的設計的結果;有的則是由于設計過程中對設計規范和設計方法缺乏理解;還有的是由于設計者的力學概念模糊, 不能建立正確的計算模式, 對結構電算結果也缺乏判斷正確與否的經驗。

2 房屋結構設計的規范要求

為避免出現上述結構設計問題, 在房屋結構設計時首先必須從結構計算和構造上滿足規范的相關要求。

2.1 結構計算應注意的問題

①荷載計算的錯誤。諸如漏算或少算荷載、 活荷載折減不當、建筑物用料與實際計算不符,基礎底板上多算或少算土重。

②底框砌體結構驗算。底部剪力法僅適用于剛度比較均勻的多層結構,對具有薄弱層的底層框架混合結構,應考慮塑性變形集中的影響,通常對底層地震剪力乘以 1.2～1.5 的增大系數;底層框架混合結構的剪力分配不能簡單地按框架抗震墻的方法。因為底層框架結構中只有底層框架抗震墻,應采用雙保險的方法,抗震墻承擔全部剪力,框架按剛度比例承擔剪力。剛度計算時,框架不折減,抗震墻折減到彈性剛度的 20%～30%; 應考慮底層框架柱中地震作用產生傾覆力矩所引起的附加軸力。

③避免樓板計算中方法不正確。連續板計算不能簡單地用單向板計算方法代替;雙向板查表計算時,不能忽略材料泊松比的影響,否則由于跨中彎矩未進行調整,將使計算值偏小。

④對電算結果的正確性作出有效評價。目前結構計算大多采用結構設計計算程序進行計算,如何對計算結果進行分析、 評價,是一個非常重要的方面。因此必須根據工程設計的經驗對計算結果進行分析、 判斷,根據其正確與否,決定能否作為施工圖設計的依據。

2.2 構造設計應注意的問題

①注意構件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震設計中既要保證建筑結構在地震發生時具有一定的延性, 又必須滿足最小配筋的要求。

②嚴格按照規范要求,保證鋼筋在各個部位所需滿足的錨固、 延伸和搭接長度,材料選用也必須滿足強度要求。

③為了防止屋面溫度應力引起的墻體開裂, 必須采取有效的通風融熱措施。

④按抗震構造要求設置的構造柱,應在整個建筑物高度內上下對準貫通,上至墻壓頂,下至淺于 500mm 基礎圈梁,或伸入室外地面以下 500mm 的構造柱與圈梁、樓板和墻體的拉接必須符合規范要求。

3 房屋結構設計的概念設計與地基設計

3.1 必須及早介入建筑結構的概念設計。 房屋設計無論是多層磚混或框架剪力墻結構,都不同于以往的靜力設計,必須從抗震的角度,采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。為此,結構設計人員必須及早介入建筑結構的概念設計, 否則將會導致建筑結構設計的不合理,給以后的結構設計帶來難度。房屋結構的概念設計是指一些在計算中或在規范中難以作出具體規定的問題,必須由工程師運用 “概念” 進行分析,作出判斷,以便采取相應的措施。例如結構破壞機理的概念、力學概念以及由震害試驗現象等總結提供的各種宏觀和具體的經驗等。這些概念及經驗貫穿在方案確定及結構布置過程中,也體現在計算簡圖或計算結果的處理中。房屋結構的概念設計在整個設計過程中起著舉足輕重的作用,一幢建筑物的設計,如果沒有事先經過全盤正確的概念設計,以后的計算模式再準確、 計算再精確、 配筋再合理,也不可能是一個經濟、 合理的優秀設計工程。因此在建筑物的方案設計階段應正確把握建筑結構的概念設計, 對不同形式的房屋建筑掌握各自概念設計中容易疏忽的要點。

①對一般多層砌體房屋結構,應按 《建筑抗震設計規范》 要求做到優先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結構體系: 縱橫墻的布置宜均勻對稱,沿平面內宜對齊,沿豎向應上下連續;樓梯間不宜設置在房屋的盡端和轉角處;不宜采用無錨固的鋼筋砼預制挑檐。

②對鋼筋砼多、 高層結構房屋,力求做到結構布置盡量采用規則結構。對復雜結構,可以設置防震縫,把它分割成各自規則的結構單元。結構布置以少設縫為宜,一旦設縫,則應使防震縫的設置與伸縮縫、 沉降縫相統一;框架與抗震墻等抗側力結構應雙向布置,以便各自承擔來自平行于該抗側力結構平面方向的地震力; 框剪體系的各抗側力結構要形成空間共同工作狀態,除了控制抗震墻之間樓、 屋蓋的長寬比及保證抗震墻本身的剛度外,還需采取措施,保證樓、 屋蓋的整體性及其與抗震墻的可靠連接。

4 加強房屋地基結構設計

為防止或減少由于地基沉降或不均勻沉降引起的構件開裂或破壞,可以從建筑措施、結構措施、 地基和基礎措施方面加以控制。 諸如:避免采用建筑平面形狀復雜、 陰角多的平面布置;避免立面體形變化過大;將體形復雜、 荷載和高低差異大的建筑物分成若干個單元;加強上部結構和基礎的剛度; 同一建筑物盡量采用同一類型基礎并埋置于同一土層中等一系列措施。地基的結構設計應分別就高層建筑與多層建筑考慮不同的設計。

對高層建筑來說,由于需要一定的埋置深度,從經濟的角度考慮,基礎一般采用樁箱或樁筏張拉施工。為了保證錨索張拉鎖定達到設計噸位,進行以下控制:

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Keywords: structure design; Optimization technology; Structure design application

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：

􀀁結構設計優化是近年發展起來的一門新型技術，它能夠使設計者從被動的分析、核驗轉而進入主動的設計角色，是結構設計領域新的發展。與傳統設計相比，結構設計優化能夠更合理地利用材料的性能和局部空間，使結構內部得到最好的協調，并達到設計要求的安全規范。

一、結構設計優化技術

（一）結構設計優化技術的原則

結構設計優化要求我們從工程的設計和價值角度去思考方案。結構設計優化是追求最合理地利用材料的性能，使各構件或各設計專業得到最好的協調。它不僅具備了傳統設計方案所要求的規范以及規范所要求的安全度，而且也具備了現今價值學和審美學的成分。結構設計優化是對結構設計進行深化、調整、改善與提高，也就是對結構進行高質量再加工的過程。結構設計優化不是以犧牲結構安全度與抗震性能為代價，而是經過結構設計優化的過程，使建筑功能更協調，成本更低，結構更安全。

（二）實施結構設計優化技術所遵循的要點

1、科學地遵循結構設計規范

建筑結構設計工作要求結構設計工程師們不僅要具備豐富的設計經驗，也要對結構規范的條文熟知，即在結構設計規范的要求下，將自身的結構設計方案貫穿于項目設計中。規范更多的是針對量大面廣的工程，因而某些條文的規定會偏于保守；此外，用于一些特殊、復雜工程的設計時，有些條文則不夠安全。所以，結構工程師在設計中應運用良好的專業知識與正確的判斷力把握設計，做到設計成果不斷優化與創新。

2、結構工程師前期參與和主動參與的重要性

強調結構工程前期參與和主動參與是實施結構優化技術的重中之重。在實際施工期間，建筑師很難對結構體系的受力做到正確的分析，既建筑師的結構思想不能完全替代結構工程師的設計理念、經驗和判斷，也無法彌補結構與建筑專業技術共識的空白與隔閡。既具有扎實的結構設計理論功底，又具有豐富工程實踐經驗的結構工程師，積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與創新，才能創作出優秀的設計作品，更好使整個建筑的功能得到徹底的體現。

3、加強各專業之間的協調與合作

結構優化是一個系統的工作，需其它專業的協調與配合。從建筑學發展角度分析，現代建筑是建筑、結構、設備三大要素構成的綜合產品，所以在實施中要強化分工與合作，強化專業之間的協調與合作，這樣才能創作出各構成要素有機結合的完美作品。在整個項目開展中，建筑設計與結構設計是整個設計過程中最重要的兩個環節，二者的結合不僅能夠達到實用美觀大方的效果，而且可以使結構受力更趨于合理進而降低成本和簡化施工。在建筑設計中，許多建筑設計人員只強調方案創作的新奇，不遵循建筑的基本力學規律，這樣的方案往往會造成結構設計困難。還有一些建筑師在設計過程中往往忽視力學的基本規律，如將抗震設防區的高層建筑電梯或樓梯偏置在建筑一側，使得剛度中心與質量中心之間的偏心距過大，在水平荷載作用下產生大的扭轉效應。從以上的例子可以分析出，加強專業的合作與協調是實現結構合理、成本降低的重要途徑。

二、結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用

（一）結構優化技術的基本應用

結構設計優化方法的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容，并應在滿足設計規范和使用的前提下，結合具體工程的實際要求，來實現規范要求和經濟要求的最大化。

（二）結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用

1、結構設計優化技術與建筑結構設計的結合

一般建筑物的設計方式總是從結構布置開始，確定了結構布置后根據不同的荷載情況來分析過程中的參數、材料等要求，然而這些數據的分析往往是計算機不能達到的，需要結構設計人員對整個方案進行充分的例證，才能做出判斷。而這些判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是結構概念設計。因此，結構概念設計是開展施工的必要前提。

2、結構設計優化處理的建筑抗震缺陷問題

結構優化技術不僅能在降低成本、簡化施工方面得到體現，而且在建筑物的抗震方面也是頗有作為的。結構設計能夠使建筑物在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或將破壞程度降至最低。因此，分析建筑物可能遭受的各種不確定因素成為結構優化設計的重要內容。實際中，地震破壞最為難以預測，且破壞性最大。所以，建筑設計過程中應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施。例如：剛度均勻、對稱是減小地震對建筑物產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生的脆性破壞；多道設防思想能使建筑物在特大地震作用下次要的構建先破壞，從而使整個建筑物得到局部的緩沖。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為結構優化設計的重要指導理念。

三、結語：

結構優化是系統工程，要求結構工程師與其他工種的設計人員密切配合，通過正確地使用結構分析軟件、選擇最佳結構體系、充分挖掘基礎設計的內在潛力，運用科學的方法與手段，讓結構優化貫穿設計的全過程，充分體現結構優化的價值，使建筑功能更為合理甚至得到提升，使結構安全度和抗震性能提高，減少和避免設計差錯，降低工程建設造價，縮短建設工期。

參考文獻：

[1] 蔣啟平.工程結構優化設計的新方法[J].工業建筑,2008.