建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)論述

崔麗娜

摘 要：建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行要點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)優(yōu)化措施，以使得現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到有效的優(yōu)化，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 前言

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)房屋建筑物的功能、安全、質(zhì)量方面比之前要求更為嚴(yán)格的同時(shí)，也對(duì)其房屋的經(jīng)濟(jì)美觀和是與實(shí)用方面也提出了個(gè)性化規(guī)定?，F(xiàn)代建筑企業(yè)對(duì)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用就具備了高度的現(xiàn)實(shí)意義。

2 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案方面

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，首先優(yōu)化之后要保證設(shè)計(jì)的合理化，并且符合建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，這樣才能更好的決定或選擇最優(yōu)方案。在制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須注意的幾點(diǎn)問(wèn)題：

（1）保證建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理設(shè)置。在設(shè)計(jì)中，配件的設(shè)置是首先要得到保證的，是基礎(chǔ)性工作，這對(duì)每一個(gè)設(shè)計(jì)人員都是一個(gè)考驗(yàn)，只有優(yōu)化設(shè)計(jì)才能充分發(fā)揮配件優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)性能，發(fā)揮應(yīng)有的積極作用。

（2）扭轉(zhuǎn)效應(yīng)預(yù)防。扭轉(zhuǎn)效應(yīng)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中交易發(fā)生的狀況，為了防止這種現(xiàn)象出現(xiàn)，要將設(shè)計(jì)的平面上的側(cè)抗力和建筑的外力二者要相互重疊，優(yōu)化后不僅可以減少抗扭轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)量，同時(shí)可以降低建筑造價(jià)成本，提高建筑物經(jīng)濟(jì)效益。

（3）合理設(shè)置傳力途徑。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，傳力的作用是相對(duì)繁瑣的，這表現(xiàn)在傳輸途徑較多上。這樣沒(méi)有經(jīng)過(guò)優(yōu)化就會(huì)造成工程成本的加大，對(duì)建筑的安全性能也有不小的影響。 因此要求設(shè)計(jì)人員必須設(shè)置簡(jiǎn)單的傳力途徑，這樣不僅可以減少結(jié)構(gòu)所需傳遞構(gòu)件，降低成本，同時(shí)可以避免安全事故的產(chǎn)生。

（4）注重建筑結(jié)構(gòu)整體效果。在制定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案時(shí)，從建筑結(jié)構(gòu)整體性出發(fā)，處理好建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑結(jié)構(gòu)間的受力關(guān)系，使得建筑結(jié)構(gòu)承載力、延伸性及剛性強(qiáng)度得到有的提升。

（5）加強(qiáng)溝通合作。為了保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性，要求設(shè)計(jì)人員與建筑人員、施工人員進(jìn)行有效的溝通和合作，并共同制定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案更加的完善、可靠。

2.2 材料利用方面

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是為了使建筑工程達(dá)到“低成本、高收益”的效果，即盡可能減少較少的資金，建立舒適、安全的建筑。而材料作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分，其合理利用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用。因此要求設(shè)計(jì)人員依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況、環(huán)境等特點(diǎn)，選擇適宜的材料。對(duì)于鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)而言，其柱子是受壓重點(diǎn)，所以必須選擇抗壓性高的混凝土，以縮小結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，擴(kuò)大結(jié)構(gòu)空間，使得結(jié)構(gòu)自重力有所減輕。梁板是建筑結(jié)構(gòu)受彎的重要部分，可采用強(qiáng)度較高的鋼筋，以減少鋼筋材料使用量，保證鋼筋與混凝土強(qiáng)度統(tǒng)一性，使得材料性能得到充分發(fā)揮。而對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)中的跨度結(jié)構(gòu)、復(fù)雜 結(jié)點(diǎn)、及轉(zhuǎn)換層，則可采取鋼結(jié)構(gòu)材料，一方面可以降低材料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，另一方面可以保證建筑物的舒適度和安全性。

2.3 構(gòu)件布置方面

在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中構(gòu)件多種多樣，必須對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和布置，才能做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。（1）柱子設(shè)計(jì)與布置。建筑結(jié)構(gòu)柱子截面與軸壓比有著密切的關(guān)系，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的優(yōu)化措施是增加柱子的數(shù)量，并減小跨度。在設(shè)計(jì)中要對(duì)柱子軸壓比進(jìn)行有效的控制，以提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性，同時(shí)使建筑結(jié)構(gòu)功能得到充分發(fā)揮；（2）梁設(shè)計(jì)與布置。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的梁進(jìn)行設(shè)計(jì)和布置時(shí)，有自身的長(zhǎng)處也有不足，就拿寬扁梁來(lái)說(shuō)，它是優(yōu)點(diǎn)是可以提高建筑物整體凈高，使得建筑物面積得到擴(kuò)大，但缺點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)效益與普通板相比較低，主要是因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)梁板橫向截面高度有所降低，縱向鋼筋率就會(huì)有所增加，撓度 也有所擴(kuò)大，提高了建筑成本。對(duì)于撓度的建筑結(jié)構(gòu)，可采用預(yù)應(yīng)力梁，雖然能夠滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特殊要求，但是其成本相對(duì)較高；（3）現(xiàn)階段我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是應(yīng)用較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)體系，其主要由鋼筋混凝土型剪力墻和框架組成的， 建筑框架中的梁柱由剛接完成，而剪力墻和框架可采用鉸接或者剛接完成。建筑中的結(jié)構(gòu)都具有靈活性的使用空間、良好的整體性及衍生性、較強(qiáng)的抗震性和承載力，使得結(jié)構(gòu)側(cè)移達(dá)到減小，使得建筑結(jié)構(gòu)得到有效的優(yōu)化和完善。

2.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算方面

為了保證建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到有效的優(yōu)化，要求設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)計(jì)算過(guò)程中，必須做到以下要求：（1）與工程實(shí)踐相結(jié)合。在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，必須對(duì)建筑工程情況進(jìn)行有效的調(diào)查和分析，以保證建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；（2）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用。為了提高建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)人員必須合理應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面且有效的分析；（3）數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)確性。為了避免建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算誤差的產(chǎn)生，要求設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)輸入過(guò)程進(jìn)行有效的控制，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖形、構(gòu)件及荷載等參數(shù)進(jìn)行核查；（4）計(jì)算結(jié)果審查。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算完成后，必須建立相應(yīng)的審查制度，對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的審查，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并采取有效的處理措施，以保證建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性，使建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容以及優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 建筑物在抗震作用下的優(yōu)化設(shè)計(jì)

保證建筑物的耐久性、安全性以及功能性是做為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)重點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中最大程度的節(jié)約成本和達(dá)到規(guī)定的使用年限的前提下，進(jìn)而滿(mǎn)足建筑物的各種使用功能。在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的中，在地震中達(dá)到的最優(yōu)目標(biāo)就是在地震中房屋不倒塌。由于地震是沒(méi)有辦法確定它們要發(fā)生的地點(diǎn)、能量等級(jí)以及時(shí)間，沒(méi)有規(guī)律可言，一旦發(fā)生了地震的話(huà)，那么對(duì)建筑物會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，為此，設(shè)計(jì)建筑物的時(shí)候，要重點(diǎn)考慮建筑物碰到的地震作用，避免建筑物在地震當(dāng)中產(chǎn)生的破壞，采取一些更有效的抗震設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)建筑物的抗震作用。根據(jù)建筑物建筑結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)的理念，可以防止在地震的作用下，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。不僅如此，在建筑結(jié)構(gòu)中剛度設(shè)計(jì)對(duì)稱(chēng)均勻也能提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震作用。

3.2 概念性設(shè)計(jì)的重要性

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，在很多部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)法在軟件上進(jìn)行處理，用計(jì)算機(jī)無(wú)法直接給出答案的。對(duì)于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)越豐富的建筑設(shè)計(jì)人員，他們所設(shè)計(jì)的方案就越靈活，設(shè)計(jì)過(guò)程就越充分，做出的設(shè)計(jì)就越優(yōu)化。以上分析的就是概念性?xún)?yōu)化的全過(guò)程。

4 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅能夠提高建筑結(jié)構(gòu)安全度和穩(wěn)定性，同時(shí)能夠有效降低建筑工程建設(shè)成本，使建筑工程效益得到有效的提高。所以，設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，選擇合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高材料利用率，合理配置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，保證結(jié)構(gòu)計(jì)算準(zhǔn)確性，使得建筑結(jié)構(gòu)得到有效的優(yōu)化。

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