結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

趙 軍

（江西省建筑設(shè)計研究總院，江西 南昌 330046）

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的要點

在工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，相關(guān)設(shè)計人員需要掌握好設(shè)計的要點，從宏觀的角度來看，其主要包括以下幾點：第一，掌握協(xié)調(diào)性要點。在結(jié)構(gòu)上合計優(yōu)化的過程中，應(yīng)當(dāng)要注重協(xié)調(diào)性，特別是要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與工民建平面之間的協(xié)調(diào)，在保證布局合理的情況下，充分體現(xiàn)出設(shè)計的美感，讓工民建整體看起來舒適協(xié)調(diào)。第二，注重層次性要點。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)要注重設(shè)計的層次性，從工民建設(shè)計體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計體系、安裝設(shè)計體系等不同的層次角度出發(fā)，實現(xiàn)工程的疊加目標(biāo)，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)的層次性設(shè)計目標(biāo)的分段實施，促進(jìn)工民建結(jié)構(gòu)的完整性。第三，注重系統(tǒng)化要點。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，還應(yīng)當(dāng)要注重系統(tǒng)化特點，設(shè)計人員需要站在整體的角度來展開設(shè)計，如：對工民建的結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)布局、工程造價、實際需求等方面進(jìn)行綜合考慮，一方面要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和創(chuàng)新性，另一方面要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和經(jīng)濟(jì)性，滿足人們的實際需求。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法在工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 結(jié)構(gòu)平面布局設(shè)計優(yōu)化

工民建結(jié)構(gòu)平面布局的優(yōu)化水能夠在很大程度上提高建筑的穩(wěn)定性。第一，對工民建結(jié)構(gòu)的外形進(jìn)行控制。工民建結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很容易受到外界因素的影響，因此，對其平面布局設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化是非常重要的。在實際的過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)要加強(qiáng)對當(dāng)?shù)氐乩砦恢?、環(huán)境等方面的二因素進(jìn)行綜合考慮，對其結(jié)構(gòu)的外形進(jìn)行有效控制。如：在沿海地區(qū)，由于會受到臺風(fēng)的惡劣天氣影響，因此，建筑不宜采用表面凹凸過大的結(jié)構(gòu)，避免風(fēng)壓過大而影響了建筑物的穩(wěn)定性。第二，樓面量設(shè)計。樓面開洞量過多的話是不利于建筑的穩(wěn)定性的，因此，設(shè)計人員在開洞量的設(shè)計方面要加以優(yōu)化、嚴(yán)格控制，如果必須要進(jìn)行開洞的話，那么就需要適當(dāng)增加樓板的配筋量來彌補(bǔ)損失的建筑預(yù)應(yīng)力，以此來提升工民建的穩(wěn)定性。

2.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

對工民建上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是非常重要的一部分，在這其中，剪力墻的優(yōu)化設(shè)計是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實際情況中，應(yīng)當(dāng)要注重剪力墻布局的優(yōu)化，打破傳統(tǒng)剪力墻布局的束縛，根據(jù)建筑的實際情況來進(jìn)行合理布局，保證剪力墻分布的均勻，在條件允許的情況下，可以采用大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)來降低混凝土的使用量，增加剪力墻的剛度，以達(dá)到降低成本的目的。但需要注意的是，如果所處的建筑地點地質(zhì)條件較差，那么就不可以采用大開間的剪力墻結(jié)構(gòu)類型，而是應(yīng)當(dāng)要具體問題具體分析，通過優(yōu)化設(shè)計來提高其抗震能力、抗風(fēng)能力等。

2.3 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是工民建中的主要結(jié)構(gòu)之一，對工民建的穩(wěn)定性有著直接的影響。因此，對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計有著非常重要的意義。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計來說，應(yīng)當(dāng)要先建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，選擇設(shè)計變量、確定目標(biāo)函數(shù)、建立約束條件等，根據(jù)既定的程序化計算方法來提高鋼筋混凝土的優(yōu)化設(shè)計。如：矩形截面梁設(shè)計優(yōu)化（如圖）、矩形截面柱設(shè)計優(yōu)化等。在對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)要采取合理的建模方法，保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的合理性。

2.4 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化

在工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計對建筑的穩(wěn)定性和安全性有著直接的影響，如果抗震性能不過關(guān)，那么當(dāng)遇到自然界中惡劣因素的影響的時候，建筑就很可能會出現(xiàn)倒塌的情況。因此，對抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案中的重點環(huán)節(jié)。第一，設(shè)計人員需要根據(jù)不同的抗震標(biāo)準(zhǔn)來對建筑的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，如：采用樁基、地基夯實等手段，這樣可以消除地基沉降，對其起到加固的作用，提高工民建的抗倒塌能力。第二，在抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)要加強(qiáng)隔震技術(shù)、減震技術(shù)以及相關(guān)高性能材料的使用，將這些技術(shù)與材料的優(yōu)勢結(jié)合起來，形成剛度較強(qiáng)、延性較強(qiáng)、抗震性能硅膠槍的抗震體系，改變建筑的動力特性，降低能量對建筑的影響，進(jìn)而進(jìn)行最大程度的優(yōu)化設(shè)計。

3 結(jié)語

總而言之，工民建是我國建筑行業(yè)中較為重要的結(jié)構(gòu)形式，其對人們的生活以及日常工作都有著直接的影響。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等，應(yīng)當(dāng)要加強(qiáng)工民建結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，對其上部結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)等進(jìn)行全面優(yōu)化，提升工民建結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。