淺議建筑結構的優(yōu)化設計

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1、淺議建筑結構的優(yōu)化設計淺議建筑結構的優(yōu)化設計摘要：本文通過對建筑結構設計中，從結構方案的選擇、結構計算、材料選用、規(guī)范使用到設計者創(chuàng)精品意識的培養(yǎng)，對結構優(yōu)化設計進行了系統(tǒng)的論述，闡明了建筑結構優(yōu)化的意義?！　　　≡诠こ探ㄔO過程中，建筑功能的實現(xiàn)與工程投資的控制是工程建設的兩大目標。而進行工程投資控制的關鍵在項目決策和設計階段，在項目做出投資決策后，其關鍵就在于設計階段。在建筑工程的設計階段，當滿足建筑的諸多功能后，工程造價的控制是每個投資者最為關注的主要內(nèi)容，也自然成為投資者評價設計質量優(yōu)劣、衡量設計水平、選擇設計單位的重要標準。為了在日益激烈的設

2、計市場競爭中求得生存與發(fā)展，為業(yè)主提供優(yōu)質的設計產(chǎn)品，提高設計產(chǎn)品的經(jīng)濟性，已成為每一個設計單位努力追求的目標。由于在建筑產(chǎn)品中結構造價所占的比重很大，通過對建筑結構的優(yōu)化設計，不僅能夠提高建筑物的安全度，而且能夠有效的降低工程造價，從而實現(xiàn)投資效益的最大化。在建筑結構設計中，當建筑方案產(chǎn)生后，結構從選型和布置開始就存在優(yōu)化與否的問題，再加上后續(xù)每一道工序的精心設計、準確計算、合理選用等全過程的優(yōu)化設計才能產(chǎn)生優(yōu)化的結構。下面就結構設計優(yōu)化的一些途徑，談一下本人的一點看法?！　〗Y構設計方案的優(yōu)劣決定了結構設計的成敗。對于同一個建筑設計方案，結構設計方

3、案往往不是唯一的。不同的結構方案會使工程造價和工程質量產(chǎn)生很大的差別，所以選擇合理的結構方案便顯得尤為重要。在結構方案的選擇上，應遵循以下的一些基本原則：　　要用整體的概念在特定的建筑空間中來完成結構總體方案的構思，處理好構件與結構、結構與結構的關系，充分利用和發(fā)揮整體結構和構件的最佳受力狀態(tài)，使結構具備足夠的承載力、剛度和良好的延性；　　盡可能使結構的受力與傳力途徑簡單、直接、明確。傳力途徑復雜會出現(xiàn)多次轉換的結構構件，這樣會導致造價的提高，也容易出現(xiàn)計算錯誤產(chǎn)生安全問題。采用最簡單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳遞的結構構件，減少結構的安全風險，

4、使結構受力更加明確，其造價也相對經(jīng)濟；　　保持整個結構安全可靠度的協(xié)調(diào)一致性應通盤考慮整體結構的每一個構件，使結構構件能夠協(xié)調(diào)一致發(fā)揮其最大效能，確保達到規(guī)范規(guī)定的設計目標水準，實現(xiàn)結構既經(jīng)濟又安全的目標；　　使結構平面布置的抗側力剛度中心與建筑物的外力作用中心或質量重心盡量接近或重合，以避免或減小外力作用下結構的扭轉效應，因為抵抗結構的扭轉所需增加的材料用量是很大的，可以說結構平面布置的不規(guī)則既不經(jīng)濟又不安全；　　積極主動的參與建筑設計的方案階段，加強與建筑師的溝通與協(xié)調(diào)。一個設計精品是建筑師和結構工程師創(chuàng)造性合作的共同成果，在滿足建筑物的功能和建

5、筑師創(chuàng)意的前提下，結構工程師有責任對建筑方案提出建設性的意見，與建筑師一起構思最佳的結構體系?！　〗Y構工程師只有加強結構概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能。并綜合運用其掌握的結構概念，通過反復試算、反饋和優(yōu)化，選擇效果最好、造價最低的結構方案?！　∫惑w化計算機結構設計程序的不斷完善和全面應用，使工程師從繁重復雜的結構計算中解脫出來。工程師可以在概念、經(jīng)驗和估算的基礎上借助計算機進行可靠的分析計算，經(jīng)過多次計算比較和調(diào)整，使結構設計更加合理和經(jīng)濟。在利用計算機結構設計程序進行結構計算時，要注意以下問題：　　不能盲目的依賴計算機。因計算軟

6、件的缺陷和設計人員不加分析的盲從而導致設計錯誤的現(xiàn)象時有發(fā)生，所以對用于結構設計的計算程序的基本理論假定、應用范圍和限制條件以及程序與規(guī)范的結合一定要搞清楚；　　對于輸入的幾何圖形、構件尺寸、荷載數(shù)據(jù)等應認真核對、力求準確無誤。避免因數(shù)據(jù)輸入錯誤造成計算分析結果的錯誤或較大的誤差?！　τ嬎銋?shù)的選取要正確合理。選取不同的計算參數(shù)會得出完全不同的計算結果，要根據(jù)實際結構的具體情況和計算程序的功能要求合理選取。比如，高層建筑結構的計算自振周期折減系數(shù)的取值，要根據(jù)不同的結構形式以及填充墻的材料和數(shù)量，選取恰當?shù)臄?shù)值對計算周期進行折減，若折減系數(shù)選取偏大

7、，會使計算地震力小于實際的地震力，造成結構分析偏于不安全，反之則不經(jīng)濟；　　注意實際結構與計算模型的差異。所有的計算理論和設計程序都是建立在一些假定和理想的計算模型之上的，而實際結構的受力狀態(tài)又是千差萬別的，一味地依賴電腦或計算手冊的計算結果進行結構設計會給結構留下較多的隱患，所以任何構件的計算都應根據(jù)實際情況確定結構的約束關系，并利用結構概念、工程經(jīng)驗對計算結果進行分析，判斷其是否合理，以確保最終結構設計的正確?！　〗Y構設計的目的便是花盡可能少的錢，做最安全、適用的建筑，這就要求結構設計時對材料的選用要合理，利用要充分。要根據(jù)結構構件的不同受力特點

8、、工作環(huán)境和材料的力學性能特點，選用合適的建筑材料。在鋼筋混凝土結構中，以受壓為主的柱子，就要充分發(fā)揮鋼筋混