论述钢筋混凝土结构设计的优化

摘要：面对日益紧张的土地资源，和人们日益增长的居住需求，建筑业不得不改变原有的施工工艺，进行现代化建设结构的转型。面对现在越来越高外形越来越美观的建筑，对建筑的设计和质量造成很大的压力。为了确保现代化建筑的安全和质量，必须要大力研究结构优化和建筑材料的力学性质，钢筋混凝土结构是目前应用最广的建筑材料，钢筋混凝土的建筑结构也成为了现代化建筑的主体结构。本文将着重于钢筋混凝土建筑的结构优化，希望能够达到质量和经济双赢的目标。

关键词：钢筋混凝土；优化设计

钢筋混凝土的材料便于得到，工程造价较低，并且其力学性质良好，很适合做建筑材料。在现代化建筑中钢筋混凝土结构是最常用的，而且也是最为稳定的。随着建筑应用的越来越多，逐渐总结出一套成熟的施工设计方案。由于建筑的大部分结构都是由钢筋和混凝土构成的，为了保证建筑的安全可靠，对钢筋混凝土结构进行研究是势在必行的。只有将整个结构研究透彻才能在此基础上进行拓展和创新，实现合理优化建筑结构从而降低工程成本的目标。

1钢筋混凝土结构设计的原则

1.1钢筋混凝土结构的实用性原则

在进行钢筋混凝土结构设计时，首先要考虑的就是结构的实用性。钢筋混凝土结构设计的根本目的就是进行实际应用，没有使用价值是不会有人去建设的。设计的结构如果只满足美观忽略了实际的用途，那就是一张废纸，只有满足使用者的需求，这个建筑材有存在的意义，这个设计才有实施的必要。

钢筋混凝土结构设计过程中应该突出安全，一方面要确保钢筋混凝土结构施工过程中安全目标的实现，要为钢筋混凝土结构施工创造一个安全的环境，这是进行钢筋混凝土结构设计的必要前提。另一方面要确保钢筋混凝土结构使用的安全，力争在建筑物和钢筋混凝土结构的使用寿命中做到对安全的保证，这是对建筑功能和使用者人身安全的重要基础。

1.3钢筋混凝土结构的整体性原则

应该将钢筋混凝土结构的设计工作进一步深化，使整体性原则得到进一步落实，让整个钢筋混凝土结构达到一个性能综合、结构连续的整体，在实现对建筑物功能维护的同时，确保整个工程的统一。

2钢筋混凝土结构的设计要求

2.1钢筋混凝土结构延展性要求

钢筋混凝土有较强的硬度同时也还有一定的延展性。只有延展性和硬度能够有效的结合才能具有较强抗压性和抗形变性。所以在进行结构优化时要考虑钢筋混凝土的延展性参数，这一参数调整到位，才能提高建筑对地震等自然灾害的抵抗能力。具有一定的柔性性质才能对突发的应力变化起到缓冲作用，利用微小的形变来阻止整个建筑的倾倒、滑移甚至是坍塌。所以对于钢筋混凝土结构设计一定要科学合理，这样才能保证整体结构的延展性符合规定满足实际施工的需要。

2.2钢筋混凝土结构倾斜力要求

建筑在使用的过程中，会受到自然界因素的影响，钢筋混凝土结构会在地震等的

水平作用力下出现倾斜，进而对整个混凝土结构造成影响。在设计混凝土结构时就要结合当地的实际情况对倾斜程度进行估算，进而采取一些措施控制结构的倾斜，保持整体的稳定和连续，这一点在设计上是不容忽视的。

3优化钢筋混凝土结构设计的方法

3.1结构计算方法的优化

钢筋混凝土结构计算分析方法是结构设计优化的关键。首先是对结构体系选择的优化，主要是确定经济合理的结构型式、柱网尺寸和剪力墙布置等；其次是对结构构件进行优化，在已确定结构体系和结构布置的前提下，确定经济合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等级和配筋量。优化设计在初始假设后，需按一定的方法通过多次分析和调整，从而获得最优的设计方案。在传统设计中，构件尺寸一般先按经验确定，然后进行强度验算。在优化设计时，应对不同构件布置方式和不同截面尺寸进行配筋计算，并作经济比较，以确定最优构件布置方式和截面尺寸。

3.2结构设计规范的理解

钢筋混凝土结构优化设计须深入地掌握相关结构设计规范，理解规范实质，并注意规范的适用范围和规范使用的配套性。在计算桩数时，荷载效应采用标准组合，对应的抗力采用单桩承载力特征值；在确定承台高度及配筋，验算材料强度时，荷载效应取基本组合，采用相应的分项系数，对应的抗力计算采用材料强度设计值。抗震墙分加强部位和非加强部位，边缘构件分约束边缘构件和构造边缘构件，这两种边缘构件的配筋相差很大，应分别按不同的构造要求进行配筋。设计优化前必须透彻地理解概念，勿盲目提高标准，以免造成设计浪费。

3.3设计参数取值的优化

为取得良好的优化效果，在设计参数取值上要进行优化。对毛坯房，要根据各地具体情况和房屋设计标准，合理考虑各功能空间的二次装修荷载。在计算墙体荷载时，应考虑实际墙体高度、长度和开洞影响，墙体高度的取值应扣除钢筋混凝土梁板的高度，墙体长度的取值应扣除钢筋混凝土墙柱的长度，并应扣除洞口面积。消防车等荷载宜按等效荷载取值。楼面活荷载按实际使用功能合理取值，并按规范规定考虑楼面活荷载的折减。正确取用抗震设防烈度、场地类别，合理确定风荷载标准值和风载体型系数，必要时可根据风洞试验确定风载体型系数。根据不同荷载组合和不同计算内容选用荷载分项系数。在进行基础设计时，当上部结构传给基础的荷载为设计值时，应将设计值转换成标准值。

3.4剪力墙

一方面，要实现剪力墙布置的对称、集中，要在重点环节做到剪力墙设置的均匀化，在变化较大的位置应该缩短剪力墙的间距，以便实现恒载的平衡。另一方面，要实现剪力墙双向的布置，提高整个钢筋混凝土结构的稳定性。

4.钢筋混凝土结构设计优化的措施

4.1钢筋混凝土结构的安全性

设计钢筋混凝土结构的过程中要将结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的破坏考虑周全，切实提升钢筋混凝土结构的抗震和抗损的性能。设计钢筋混凝土结构过程中要考虑钢筋混凝土结构荷载的变化问题，实现钢筋混凝土结构的安全与稳定。

4.2钢筋混凝土结构的抗震性

设计人员要以抗震概念设计为依据，对钢筋混凝土结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使钢筋混凝土结构的抗震能力得到有效的提升。

4.3混凝土结构的耐久性

首先，要选择质量良好的钢筋混凝土结构的材料，从稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。其次，优化钢筋混凝土结构的设计，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。最后，应用合理的钢筋混凝土结构形式，要在钢筋混凝土结构设计出混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题在钢筋混凝土结构的出现。

5.结论

现代的钢筋混凝土结构的施工技术已经比较成熟，在优化时并不是针对设计的参数，而是在满足施工质量的前提下缩减成本开支。想要实现这个目标就学要有扎实的专业基础知识，还需要有新技术和新设备的加入，是需要不断探索和专研的。钢筋混凝土机构设计优化涉及的环节多，不同的施工阶段要采用不同的优化方法，很多时候还需要结合实际的施工情况进行分析处理。