淺析建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

1、<p>　　淺析建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　摘 要：我們普遍認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，只要通過準(zhǔn)確的受力計算，計算出鋼筋需求量和布置方式，然后使結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力最佳、鋼筋用量最省、功能最齊全幾個因素達(dá)到最優(yōu)化就是比較滿意的優(yōu)化設(shè)計，這種認(rèn)為是錯誤的。我們知道每一幢建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案成型后就存在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計問題了，不管是結(jié)構(gòu)選型還是構(gòu)件布置都是如此，此后的任何一個設(shè)計程序在建筑材料的選用上都必須由

2、設(shè)計人員進(jìn)行精心思考、準(zhǔn)確計算、合理選材。經(jīng)過過程和整體的結(jié)合才能產(chǎn)生最終優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。文章結(jié)合本人多年的工作經(jīng)驗和現(xiàn)在我國建筑行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，從幾個不同的方面提出了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)效應(yīng)舒適度優(yōu)化設(shè)計強(qiáng)度穩(wěn)定性 </p><p>　　中圖分類號：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p>　　一、加強(qiáng)對地基實地情況的

3、調(diào)查和研究。 </p><p>　　這是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重中之重。在任何設(shè)計開始之前都要進(jìn)行實地情況的調(diào)查和研究這是毋庸置疑的。同樣在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時也要對地基的現(xiàn)場進(jìn)行實際的研究和調(diào)查。主要內(nèi)容包括現(xiàn)場的地形、地質(zhì)、水文、周邊建筑等條件。調(diào)查后得到數(shù)據(jù)應(yīng)及時進(jìn)行整理和分析，提取出利弊因素，然后對優(yōu)點(diǎn)加以應(yīng)用和創(chuàng)新，對弊端進(jìn)行改進(jìn)克服，變弊端為有利因素。 </p><p>　　二、加強(qiáng)

4、樓板設(shè)計規(guī)范。 </p><p>　　樓板是建筑承受荷載力的主體因素，它的的主要作用在于首先需要承受豎向荷載同時要把荷載力傳給框架外和不同的柱上。所以，樓板平面內(nèi)的荷載力、剛度、承載力、整體性對整個建筑結(jié)構(gòu)來說也十分重要。隨著現(xiàn)代人對居住環(huán)境要求的提高，要求樓板隔音的人群越來越多，這就要求設(shè)計和施工人員為了滿足客源的要求，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時要能夠考慮到這一點(diǎn)，要求樓板具有很好的隔音效果。對于北方來說，現(xiàn)在很多樓層不

5、設(shè)置暖氣設(shè)施，而是利用地面和樓板取熱，這就要求樓板和地面具有很好的蓄熱性和保溫性，在冬天集體取暖很方便、干凈，這樣就增加了地面的舒適覺。這在增加舒適度的同時也帶來了一定的危險，即對防火的要求有所提高，要符合相關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定，有時還有考慮到居住人群特殊的要求。 </p><p>　　三、使不規(guī)則建筑平面布置產(chǎn)生規(guī)則結(jié)構(gòu)效應(yīng)。 </p><p>　　因為不同建筑的功能需求是不一樣的，他們在外

6、觀和體型、平面布置上就相差很多，甚至可以說是大相庭徑。一方面一些比較有規(guī)則建筑體型或者平面布置比較多的結(jié)構(gòu)的建筑物，它們承受的荷載力一般比較少兒簡單，這樣就帶來了造價相對較低的結(jié)果。這樣是方便的，可是在實際實踐中，我們不可能為了達(dá)到結(jié)構(gòu)規(guī)則的目的，去要求設(shè)計師在創(chuàng)作時把它作為前提條件。不過，可以達(dá)到的是在滿足使用功能的前提下，合理考慮荷載力。如果一棟建筑體型確定下來之后，那么建筑物整體的形心和質(zhì)量中心也就隨之確定下來了。所以，每一棟建筑

7、的體型都有一種相對比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)受力方案。這一規(guī)律給設(shè)計師的設(shè)計帶來了很大的影響，即設(shè)計師要保證結(jié)構(gòu)的荷載中心和剛度中心盡可能地接近甚至重合起來，那么這棟建筑的結(jié)構(gòu)就可以說是基本具備了穩(wěn)定和規(guī)則性的條件。在同樣的條件下，如果樓層平面面積越大，那么其內(nèi)部可分隔的空間就越多，這樣就有更多有利的條件做到規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，從而保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和安全度。從專業(yè)角度來說，結(jié)構(gòu)的荷載在傳遞路徑上應(yīng)力求簡潔。因為，如果建筑結(jié)構(gòu)中空間關(guān)系比較復(fù)雜，

8、就會出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的情況，常見的就是轉(zhuǎn)換層。這樣的一個最大的弊端就是提</p><p>　　四、建筑結(jié)構(gòu)整體安全。 </p><p>　　現(xiàn)在我國一般情況下遵循的是建筑行業(yè)的設(shè)計規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）。這里面有清晰地表達(dá)了建筑的抗震設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)：小震不壞，中震可修，大震不倒。這不僅僅是文件上要求的，而且是整個建筑結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件要共同達(dá)到的目標(biāo)。要達(dá)到上述

9、要求，就要考慮到所有的建筑構(gòu)件，不能落下任何一個。因為任何一個建筑構(gòu)件的不正確或者不合理，就有可能導(dǎo)致整個建筑垮塌。所以，那哪怕一個工程中99%的構(gòu)件在大震作用下不會被破壞，只要里面1%的構(gòu)件被破壞，我們也認(rèn)為這棟樓是不安全的。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時確保建筑安全的前提是保證每一個建筑構(gòu)件的可靠性。這樣既達(dá)到了建筑結(jié)構(gòu)安全的原則，由符合經(jīng)濟(jì)耐久的總目標(biāo)。 </p><p>　　五、關(guān)注實際結(jié)構(gòu)與計算模型不同。 <

10、;/p><p>　　電腦可按照預(yù)定的程序進(jìn)行計算，可是它不能很智能地分析數(shù)據(jù)。如果某一樓層的結(jié)構(gòu)工程師想完全利用電腦進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的話，很容易出現(xiàn)一些看不到的隱患?，F(xiàn)在利用的軟件中墻板構(gòu)件是通過假設(shè)來實現(xiàn)的，可是在某種特定結(jié)構(gòu)布局也會出現(xiàn)不符合假定條件的情況，因為完全依賴電腦進(jìn)行計算是容易出現(xiàn)差錯的。因此，整體電算和局部構(gòu)件都需要人工調(diào)整。所以，實際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和計算模型是不完全一樣的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時應(yīng)該注意到這一點(diǎn)

11、的特殊性。 </p><p>　　六、對不同構(gòu)件采用不同的安全系數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則。 </p><p>　　現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板具有很大的約束作用，可以在一定程度上提高樓蓋梁的承載能力，有時甚至能夠提高大1.5 倍。我國現(xiàn)在使用的結(jié)構(gòu)計算軟件不能精確地表現(xiàn)出這種約束作用。這與力學(xué)計算結(jié)果相比較的話,它的安全系數(shù)就要偏高。從過去和現(xiàn)在許多建筑垮塌事故的教訓(xùn)可以知道，相對于計算本身出錯的概率來

12、說，由于樓蓋或者樓蓋梁的施工問題而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的案例是非常少的。經(jīng)過對近幾年發(fā)生的強(qiáng)大的破壞性地震中倒塌的房屋來看,倒塌的主要因素在于由于墻、柱等豎向構(gòu)件遭到破壞之后,整棟樓隨之倒塌。在設(shè)計中，設(shè)計者很大情況下要保證建筑的整體安全，這樣就造成這樣一種結(jié)果:設(shè)計和施工中不分構(gòu)件的實際承載能力，把所有構(gòu)件的受力預(yù)計為相同的安全系數(shù)，從而帶來了安全隱患。 </p><p>　　另外，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)特殊情況，保證結(jié)構(gòu)的整體安全

13、和合理選擇結(jié)構(gòu)方案也應(yīng)該引起注意。 </p><p><b>　　七、結(jié)束語。 </b></p><p>　　研究結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計不是僅僅研究結(jié)構(gòu)本身，而且要包括建筑行業(yè)的各方面，例如結(jié)構(gòu)方案、對基地的研究、提高建筑空間利用率、舒適度和經(jīng)濟(jì)效益比等因素。所以，在分析建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計時要科學(xué)地確定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的幾個基本方面，然后按照不同的部分各自研究是非常重要的。

14、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]李新磊、王志鐠．關(guān)于高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合探討 ［J］．民營科技，2012( 5) :235． </p><p>　　[2]吳彩霞．高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析［J］．中華民居，2012( 6) :880． </p><p>　　[3]熱賽

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