建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法分析

莫量雅

摘要：本文對(duì)建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行了較為全面的解析，同時(shí)對(duì)需要科學(xué)把控的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定位點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，如概念定位、結(jié)構(gòu)布置、地基基礎(chǔ)、配筋設(shè)計(jì)等，不同的結(jié)構(gòu)位置對(duì)應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法不同，操作注意事項(xiàng)也不同，需要得到設(shè)計(jì)人員的科學(xué)設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)。

關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；要點(diǎn)

引言

建筑行業(yè)的快步發(fā)展，讓建筑的種類(lèi)、建設(shè)規(guī)模、功能區(qū)間得到了極大豐富，技術(shù)人員必須對(duì)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分都對(duì)應(yīng)適宜的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)合理的優(yōu)化方法，滿(mǎn)足工程建設(shè)的各項(xiàng)要求。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則

（一） 明確建筑工程的安全性原則

安全原則是建筑工程建設(shè)必須要遵守的，同時(shí)要得到設(shè)計(jì)人員的重視，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)人員不可以?xún)H僅追求經(jīng)濟(jì)利益，過(guò)度重視這個(gè)部分的獲取，而忽略了結(jié)構(gòu)的合理性，給建筑的使用人員帶來(lái)財(cái)產(chǎn)與人身安全層面的威脅。因此在對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要注意的部分就是保證工程設(shè)計(jì)的安全可靠，盡量通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式，讓建筑的建設(shè)質(zhì)量水平更高，同時(shí)最大限度的縮減成本占用。

（二）確保建筑工程的實(shí)用性原則

實(shí)用性原則同樣占據(jù)著重要的地位，因?yàn)槠渲苯哟碇ㄖ墓δ苁欠窨梢匀姘l(fā)揮，建筑的每個(gè)功能區(qū)間都承擔(dān)著不同的功能要求，如果在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不對(duì)實(shí)用性進(jìn)行重視，通過(guò)適宜的方案設(shè)計(jì)讓建筑的實(shí)用性更高，就等于是在浪費(fèi)人力、物力，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致材料、設(shè)備、技術(shù)、施工方法的價(jià)值無(wú)法全面發(fā)揮。

（三）確保建筑結(jié)構(gòu)的耐久性原則

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化目的不僅僅是讓建筑材料得到節(jié)約，而是在保證建筑使用質(zhì)量的前提下讓建筑的使用時(shí)長(zhǎng)得到延長(zhǎng)，同時(shí)建筑的使用質(zhì)量也不得受到影響。技術(shù)人員需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的結(jié)構(gòu)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)建筑建設(shè)的實(shí)際情況讓建筑的結(jié)構(gòu)得到全面優(yōu)化，進(jìn)而保證建樹(shù)可以發(fā)揮出更強(qiáng)的耐久性。

（四）建筑環(huán)境保護(hù)的原則

環(huán)境保護(hù)原則是最近幾年提出的新要求，環(huán)境保護(hù)是當(dāng)前建筑行業(yè)在設(shè)計(jì)與建設(shè)環(huán)節(jié)都要履行的操作。首先，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，可以一邊制定優(yōu)化措施，一邊調(diào)整，這種方法可以讓設(shè)計(jì)優(yōu)化操作的成本得到降低。其次，確定目標(biāo)成本，對(duì)建筑的成本狀況進(jìn)行分析，而后配合合理的約束條件，讓建筑的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化的同時(shí)還能滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)、節(jié)能等層面的要求。

二、建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)方法一般會(huì)使用在建筑沒(méi)有具體數(shù)值量化的情況下，例如建筑的地震設(shè)防烈度不明，因此很容易出實(shí)際計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)規(guī)劃出現(xiàn)較大的差異，此時(shí)就可以運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法，將數(shù)值作為一個(gè)參考依據(jù)，讓建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加合理。概念設(shè)計(jì)技術(shù)方法使用的過(guò)程中，最需要得到重視的部分是建筑細(xì)部的設(shè)計(jì)優(yōu)化，因?yàn)榧?xì)節(jié)往往是影響建筑結(jié)構(gòu)整體效果的關(guān)鍵性因素。

（二）結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)布置落實(shí)設(shè)計(jì)工作時(shí)，技術(shù)人員要對(duì)結(jié)構(gòu)體系選擇與結(jié)構(gòu)布置方法定位進(jìn)行重視，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)布置的合理性會(huì)直接影響到建筑整體設(shè)計(jì)方案的效果發(fā)揮。建筑結(jié)構(gòu)布置的設(shè)計(jì)方案中主要涵蓋結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形、平面布置、豎向布置、縫設(shè)置與構(gòu)造等幾個(gè)部分。

首先，平面設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑的實(shí)際進(jìn)行確定，獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元的話要選擇形狀較為簡(jiǎn)潔、剛度適中、承載力分布均勻的方案，同時(shí)根據(jù)抗震設(shè)計(jì)要求控制單元的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。

其次是豎向布置，要注重避開(kāi)過(guò)大尺度的外挑、內(nèi)收，同時(shí)遵循形體規(guī)則、剛度、強(qiáng)度等都要沿這高度均勻分布的原則，同時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)高，預(yù)防出現(xiàn)錯(cuò)層、局部夾層問(wèn)題。

再次，側(cè)向變形。因?yàn)榻ㄖ慕Y(jié)構(gòu)要承受豎向荷載、水平荷載等，因此如果建筑的高度超過(guò)一定的范圍，建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)出現(xiàn)較為明顯的側(cè)移或是相應(yīng)尺度的位移，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件功能發(fā)揮出現(xiàn)問(wèn)題，因此必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行限高。

（三）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化非常重要，起著基礎(chǔ)性支撐的作用。技術(shù)人員首先要根據(jù)建筑的規(guī)模、功能需求、造型等基礎(chǔ)條件確定地基的使用方案，如果是樁基礎(chǔ)，那么需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件進(jìn)行樁基選擇，保證建筑成本可得到科學(xué)控制。需要注意的一點(diǎn)是樁端持

力層影響著灌注樁樁長(zhǎng)，因此必須要在多種方案對(duì)比下確定最佳方案，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的荷載得到數(shù)值確定后，鋼筋混凝土多層框架房屋需要選擇柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。同時(shí)在地基受力范圍內(nèi)選擇適宜的框架。地基基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)中，要對(duì)風(fēng)荷載因素進(jìn)行科學(xué)考慮，因此對(duì)鋼筋混凝土多層框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要對(duì)風(fēng)荷載進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，而后對(duì)應(yīng)合適的調(diào)整方案。獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，要對(duì)基礎(chǔ)頂面的柱腳荷載值要只取彎矩設(shè)計(jì)值和軸力設(shè)計(jì)值，防止出現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)整體安全受到影響。

（四）結(jié)構(gòu)施工圖中配筋設(shè)計(jì)優(yōu)化

鋼筋在建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃中起著非常重要的基礎(chǔ)支撐作用，同時(shí)鋼筋主要承受拉力，如果沒(méi)有設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的鋼筋框架，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的傳力出現(xiàn)失衡的情況。鋼筋在混凝土的結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，要平面且簡(jiǎn)單，對(duì)稱(chēng)且規(guī)則，盡量防止出現(xiàn)偏心的情況。同時(shí)剛度中心最好與質(zhì)量中心重合。其次，減少大懸挑結(jié)構(gòu)的使用，圍護(hù)結(jié)構(gòu)要盡量選擇輕質(zhì)材料。公共建筑的平面布局中，要應(yīng)盡量使柱網(wǎng)按開(kāi)間等跨和進(jìn)深等距布置，減少邊跨柱距。

大跨度柱網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)位置一般在樓梯間處的框架柱，因此樓梯的平臺(tái)要與其連接，此時(shí)就要對(duì)柱箍筋全長(zhǎng)進(jìn)行加密處理?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的外立面是帶形窗時(shí)，窗過(guò)梁是連續(xù)的，此時(shí)可能會(huì)使外框架柱成為短柱，此時(shí)必須要在配筋設(shè)計(jì)中加強(qiáng)構(gòu)造穩(wěn)固措施，盡量防止框架結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)范限定值。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化重點(diǎn)是在保障建筑建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，縮減成本、保證建筑空間的功能全面發(fā)揮，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)工程的各方要求進(jìn)行明晰，而后對(duì)應(yīng)科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與實(shí)用性能發(fā)揮。

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