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摘要：随着社会经济的发展，建筑行业竞争越来越激烈，优化设计是设计工作中必不可少的一个关键性的步骤，尤其是目前业主越来越关心造价，甚至很多业主都是进行限额设计，这就要求设计者进行多次的优化。优化设计就是在设计出来的结构的基础上通过具体的分析来进行不断的完善，关键是整体分析，其次就是构造要合理，如果只是简单的使用图集或者是随便那一些原来的图例，那样都是不合理的。结构安全永远是第一位的，所以提倡的节约是不浪费，使不合理变得合理，使合理的更优化。
关键词：建筑结构；设计；优化
一、加强概念设计
结构设计过程中，设计综合考虑的方面，设计方法，处理方法，材料荷载的取值都不是唯一的，进行概念设计可以得到相对合理的方案，能使结构更为有效地抵抗外来因素的作用，节约大量的建筑材料，资金。
1.结构布置的概念设计
结构布置时，整体上应抓住整体结构的工作原理和抗震设计的基本原则，尽量减小对杭震十分不利的扭转效应和刚度突变，减少不必要的内耗；局部上可从单个构件力学性能及破坏特点出发，使所有构件适得其所，扬长避短与建筑师合作，做好整体的选型和布置。竖向布置在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通；能不使用转换层的就避免，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中；竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。各个受力构件的布置要全面考虑它可能承受的各种荷载，竖向承重构件不仅是将竖向荷载传递到基础上，同时还要承受风和地震等水平荷载，有时还有温度应力。因此，布置时还要注意将它放在有利于承受水平荷载和温度应力的位置。如剪力墙的布置，将它对称地布置于两边可以抵抗较大的扭转作用。除此之外，水平承重构件的布置同样也要考虑多方面的因素。首先，力求传力路径简洁，以最快的方式将楼面上的荷载传递到主梁上，再由柱，剪力墙等传递到基础。其次，使构件的受力尽量简单，同时承受多种力作用的构件容易破坏，特别是受剪，受扭的构件经常产生脆性破坏。
2.截面设计的概念设计
不同构件，同一构件的不同部位所采用钢筋的粗细，类型都是有讲究的，配筋时要注意区别对待。所选钢筋要综合考虑构件在强度，裂缝宽度等方面的要求，甚至要兼顾施工上的方便和可操作性。例如，梁板底部钢筋用量算出后，在保持钢筋用量及满足规范规定的前提下，不妨选用直径较小的钢筋，减小钢筋直径可以有效地控制裂缝宽度。同样的道理，当发现某个构件的裂缝宽度验算不满足时，不要盲目地急于增加钢筋用量，条件允许的情况下有时只要将钢筋直径适当减小就行了同是在板中，支座钢筋则不然，一般不宜太细，有时甚至不惜增加钢筋用量而提高其直径，这主要是考虑在施工过程中，太细的钢筋刚度小，容易给踩下，压下，截面的有效高度无法保证，起不到抵抗支座弯矩的作用。又如柱子，钢筋也以选用较粗的为宜，因为柱子往往承受较大压力，粗的钢筋刚度大，不易压曲而将混凝上保护层崩裂，造成柱子破坏，且粗的钢筋应该放在角部，因为作为空间构件的柱子是双向受弯的，最大的正应力出现在角部，将粗的钢筋置于角部才能物尽其用。
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二、优化设计，安全经济
1.竖向构件布置：合理地确定墙柱截面，墙柱一般是压弯构件，其配筋量在多数情况下至少是多数部位都采用构造配筋，因此在其混凝土强度等级合理取值且满足轴压比要求的前提下，墙柱截面不宜过大，否则用钢量将随其截面增大而增加。柱截面种类不宜太多，在柱网疏密不均的建筑中，某根柱或为数不多的若干根柱由于轴力大而需较大截面，而建筑考虑便于装修则希望柱截面相同，此时如将所有柱截面放大以求其统一，势必增加用钢量。合理经济的做法应是对个别柱位的配筋采用加芯柱，加大配箍率甚至加大主筋配筋率或配以劲性钢筋以提高其轴压比，从而达到控制其截面尺寸的目的。
2.利用竖向交通井道而形成的剪力墙筒体，其外围墙体对结构刚度的贡献最大，而内部墙体则贡献甚微。在满足结构整体刚度的前提下，筒体内部的剪力墙不宜过多过厚和过于零碎，否则会增加该部位墙体用钢量且对结构无大作用。从施工角度看，剪力墙形成的筒体越是完整划一，施工就越方便。从受力角度看，筒体内部隔墙若设梁支承于筒体外围墙上，从而增大外围墙的轴力避免受拉对其受力反而有利，尤其是内筒的角部处。
3.水平构件布置：通常指的是楼层梁板构件，其布置原则首先是受力传力合理，其次是使用效果良好，最后才是用钢量的节省，设计中不能本末倒置。对于公共建筑的楼层，如结构单元两向主轴尺寸相近，则以两向井字次梁布置；如两向主轴尺寸相差甚大，则区分主、次框架，以典型的交梁楼盖布置，而没必要也不应凡遇隔墙就设梁。当采用高强钢筋时，应使板的配筋由内力控制而非按构造配筋，否则将得不偿失。当板跨小、布梁多时肯定用钢量会增多，而且可能使楼面荷载多次传递，造成受力不合理。
4.构件的配筋构造：设计规范中有明确具体的规定，故设计中都不应违反，但在符合规范规定的前提下，有不少方法能达到节省用钢量的目的。
a）.柱：设计中应通过混凝土强度等级的合理确定来控制其截面尺寸和轴压比，使绝大部分柱段都是构造配筋而非内力控制配筋，此时柱主筋就可以按规定的最小配筋率或比其略高的配筋率选择主筋规格。结构顶层边柱尤其是抽掉中柱的大跨度边柱，往往是大偏心受压，其主筋配筋量由内力控制且都较大，为了降低配筋率来节省用钢量，可以采用改变柱竖向形状的方法，如加腋。
b）.梁：配筋大多由内力控制，但仍有小部分由最小配筋率控制。要使梁的用钢量不太高，一是混凝土强度等级不宜过高，二是采用高强度钢筋，前者不仅可降低最小配筋率，更重要的是有利于作为受弯构件的梁的抗裂性能。对截面宽度较小的梁，当配筋量较大时往往需要放2到3 排钢筋，无疑将减小梁的有效高度，因此当不影响使用或建筑空间观感时，梁宽宜略为放大，尽量布置成单排主筋，尤其是梁截面高度不太大时，以达到节省钢筋的目的。跨度较大的悬臂梁，不论其承受的是均布荷载还是梁端集中荷载，其弯矩内力都是急剧下降的，因此当面筋较多时，除角筋需伸至梁端外，其余尤其是2排钢筋均可在跨中切断，既节省钢筋又方便施工。
c）.楼板：对于大跨度双向板，由于板底不同位置的内力存在差异，设计中不宜以最大内力处的配筋贯通整跨和整宽。为了节省用钢量，应分板带配筋，其次当板底筋间距为100或150时，不需将每根钢筋都伸入支座，其中约半数钢筋可在支座前切断。当板面需要采用贯通面筋时，贯通筋的配筋通常不需也不宜超过规定的最小配筋率，支座不足够时再配以短筋，这样既符合规范规定又可节省用钢量。
d）.抗震墙：抗震墙应合理地布置、截面合理取值，其配筋多半不是内力控制配筋而是构造配筋，这样其节点区主筋、箍筋以及墙段的水平分布筋的配筋率都可按规范规定的最小配筋率配置。
在建筑方案阶段，结构尽量早些介入，使得在满足业主对建筑功能的前提下，能优化结构体系，要选用适当的软件，要正确、合理地选定各个参数，准确判断电算结果，合理地采用混凝土强度等级和钢材。一个好的设计，电算时往往需要反复多遍。能做到这些，才能较好地解决安全与经济的关系，做到优质设计。
论文作者:陈瑜
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/1
标签：钢筋论文; 构件论文; 截面论文; 荷载论文; 结构论文; 内力论文; 刚度论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;