芻議建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1、當(dāng)議建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)周禹馮婧(丙部建筑抗震勘察設(shè)計(jì)研究院陜丙丙安710054)摘要：木文主要分析了我國建筑設(shè)計(jì)市場的現(xiàn)狀和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，闡述了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要意義，介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基木概念和基木原理。詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和高層優(yōu)化的主要方法，為未來結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化；施工圖優(yōu)化；經(jīng)濟(jì)性；優(yōu)化內(nèi)容1.引言隨著國家全面深化改革進(jìn)入關(guān)鍵階段，宏觀經(jīng)濟(jì)繼續(xù)面臨下行壓力，而建筑行業(yè)是中國宏觀經(jīng)濟(jì)與社會民生的重要組成部分，也處在下行的周期中，如何及時的進(jìn)行行業(yè)戰(zhàn)略格局調(diào)整、通過制度創(chuàng)新，輔以適當(dāng)?shù)膰艺咭龑?dǎo)，確保建筑行業(yè)積極調(diào)整和健康發(fā)展是新形

2、勢下面臨的一個重要課題。新形勢下建筑設(shè)計(jì)行業(yè)主體對企業(yè)發(fā)展模式的思考也相應(yīng)的完成了從“外部推動”向“內(nèi)外并舉，以內(nèi)為主”轉(zhuǎn)變。許多集團(tuán)式設(shè)計(jì)企業(yè)在做大規(guī)模的同時，更加關(guān)注發(fā)展質(zhì)量與能力，不斷從“粗放式”向“精細(xì)化”發(fā)展模式轉(zhuǎn)變，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不斷提升。而另一方面許多工程勘察設(shè)計(jì)企業(yè)正在從工程建設(shè)設(shè)計(jì)向產(chǎn)業(yè)鏈前端投資和后端維護(hù)改造延伸，實(shí)現(xiàn)企業(yè)傳統(tǒng)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變。這種形式下建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化公司或部門將在未來的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)必要性中國建筑設(shè)計(jì)行業(yè)年度發(fā)展研究報告(2010-2011)中指出目前建筑設(shè)計(jì)行業(yè)普遍存在以下幾個問題:1、目前建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的快速發(fā)展是一種外延擴(kuò)

3、張型的發(fā)展，是因我國固定資產(chǎn)投資規(guī)模擴(kuò)大而得益，并不是行業(yè)整體生產(chǎn)力的提高。大部分企業(yè)重視經(jīng)濟(jì)效益甚于社會效益，使建筑設(shè)計(jì)行業(yè)科技創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步原動力不斷減弱，新科技新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍受到局限。2、建筑設(shè)計(jì)市場競爭激烈，秩序混亂，惡意壓低設(shè)計(jì)費(fèi)，隨意壓縮設(shè)計(jì)周期，業(yè)余設(shè)計(jì)、掛靠設(shè)計(jì)大量存在，專業(yè)化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)事務(wù)所沒有良好的發(fā)展。而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的社會地位不高，勞動強(qiáng)度普遍較大，加班加點(diǎn)拼體力成為常態(tài)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工圖質(zhì)量難以保證。3、建筑設(shè)汁人員素質(zhì)的參差不齊，行業(yè)及設(shè)汁單位內(nèi)部缺少統(tǒng)一的技術(shù)措施或統(tǒng)一做法，很多設(shè)計(jì)人員還缺乏成本意識，部分設(shè)計(jì)人員過分依賴計(jì)算機(jī)及設(shè)計(jì)軟件，校

4、對審核也是走走過程，還存在設(shè)計(jì)過程中深度不夠，反復(fù)出設(shè)計(jì)變更的現(xiàn)象，不僅造成了建設(shè)單位資金和社會資源的不必要浪費(fèi)，也會影響工程工期和工程進(jìn)度。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)正是解決建筑設(shè)計(jì)市場存在的種種問題的利刃，也是符合新形勢下建筑設(shè)計(jì)市場發(fā)展規(guī)律的，優(yōu)化設(shè)計(jì)必然是一個融理念、科技和環(huán)保為一體的具有強(qiáng)大生命力的。1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理和內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在滿足各種規(guī)范或某種特定要求的條件下，使建筑結(jié)構(gòu)的某種指標(biāo)（如重量、造價、剛度等）為最佳的設(shè)計(jì)方法也就是在所有可用方案和做法中，按某一0標(biāo)選出最優(yōu)的方法[1】。安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀、方便施工是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5、過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一般是在建筑方案基本確定后依據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提出，然后利用力學(xué)基本理論方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算，如果滿足承載力和正常使用的要求，符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定，即為最終結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員往往只注意到安全，而忽略了經(jīng)濟(jì)和便于施工。而結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)則是從眾多方案中，通過一定的數(shù)學(xué)方法，找到各個方案中在材料用量，結(jié)構(gòu)安全度，工程造價，或者其他指標(biāo)最優(yōu)的方案，它能夠通過對比分析確定各個方案的優(yōu)缺點(diǎn)，達(dá)到綜合指標(biāo)的最優(yōu)。換句話說，就是在設(shè)計(jì)和校對的基礎(chǔ)上進(jìn)行多個方案的對比和優(yōu)選，由方案可行發(fā)展為方案最優(yōu)，必然會在工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益兩個方曲雙贏。實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化途徑的核心內(nèi)

6、容包括三方面：1、在結(jié)構(gòu)方案階段要做到體系選型與結(jié)構(gòu)布置要合理；2、在初步設(shè)計(jì)階段要做到結(jié)構(gòu)計(jì)算與內(nèi)力分析要正確，對構(gòu)件的幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化；3、在施工圖階段要做到細(xì)部設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施要周密，方便施工。前兩點(diǎn)可以在項(xiàng)0設(shè)計(jì)過程中通過精細(xì)化和專業(yè)化的工作模式介入并與設(shè)計(jì)同步進(jìn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化。第三點(diǎn)即在施工圖設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行的設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行專業(yè)化和精細(xì)化的復(fù)核并提出優(yōu)化意見，對原設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)修改的優(yōu)化方式。隨著優(yōu)化設(shè)計(jì)階段的選擇，工作量有所降低，但優(yōu)化效果也會降低，因此優(yōu)化宜從概念設(shè)計(jì)到施工圖全程優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化需要深厚的理論功底和成熟的概念設(shè)計(jì)思想，也需要先進(jìn)的的技術(shù)水平和

7、管理水平,通過不斷的吸收新工藝，新方法，才能達(dá)到不斷優(yōu)化，安全、適用下的經(jīng)濟(jì)節(jié)約。1.高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化1、結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化高層建筑設(shè)計(jì)中關(guān)鍵是如何建立結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，較好的控制水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移，因此，結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)選是結(jié)構(gòu)工程師面臨的首要任務(wù)。每一種結(jié)構(gòu)形式的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系不冋都奮艽相應(yīng)的適應(yīng)性和抗震性能，需要通過對比分析確定經(jīng)濟(jì)且抗側(cè)效率高的結(jié)構(gòu)體系。2、建筑物的層高在滿足建筑使用功能的前提下層高應(yīng)盡可能降低，對于結(jié)構(gòu)而言基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載因