對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的分析

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1、對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的分析北京中廈建筑設(shè)計研究院有限公司北京市10029摘要：由于目前我國高層建筑發(fā)展迅速，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常遇會到各種問題，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不斷地積累經(jīng)驗，自主創(chuàng)新，利用正確概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此，結(jié)構(gòu)工程師必須在每一個工程項目的設(shè)計中都能做到不斷地探求自然法則，不懈地追求相對的最佳最優(yōu)，要通過反思比較，在經(jīng)驗積累中不斷提高自己的判斷力和創(chuàng)新力。關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；應(yīng)用一、進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的必然性現(xiàn)代不僅看重經(jīng)濟(jì)效益、實用效益，還十分地注重生態(tài)保護(hù)，這就要求建筑業(yè)者在確保建筑實用美觀的基礎(chǔ)上，進(jìn)行

2、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)而達(dá)到各方面的統(tǒng)籌兼顧，以求更加促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展。而在這基礎(chǔ)之上，下一層次的建筑基木目標(biāo)便是：在保證建筑可靠、堅實、耐用而乂美觀的基礎(chǔ)上，最大可能地減少原料使用量和節(jié)省施工的費用，從而達(dá)到木金的最小化，以求在給予各種階層的住戶要求的基礎(chǔ)上的，建筑單位最高的盈利需要。因此，這就要求建筑業(yè)者在建筑施工之前，必須進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。進(jìn)一步地，我們也在實際生活中對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的可行性進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查證明：事先進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，的確能夠在保證建筑安全性的基礎(chǔ)上，對建筑內(nèi)部的各種資源材料進(jìn)行最大限度的協(xié)調(diào)和利用，

3、從而讓它們更好地發(fā)揮作用，使建筑設(shè)計和實施方案更加科學(xué)和合理。這一切都告訴我們，在建筑方案實施之前，實行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是必然需要的工作。二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用1、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)的應(yīng)用具體體現(xiàn)在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實踐價值。在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益的前提下，應(yīng)盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可

4、靠度和合理性。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，采用設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以使建筑工程造價降低5%?30%。優(yōu)化技術(shù)的實現(xiàn),可以最合理的利用材料的性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。三、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計1、設(shè)計方案方面在制定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時，必須注意的幾點問題：1）保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件配置合理性。設(shè)計人員在對建筑結(jié)構(gòu)配件進(jìn)行設(shè)置時，必須對每個構(gòu)件進(jìn)行充分的考慮，以保證構(gòu)件配置合理性，發(fā)揮構(gòu)件在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的作用；2）扭轉(zhuǎn)效應(yīng)預(yù)防。為了防止建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)反應(yīng)，要求在建筑結(jié)構(gòu)平面上的抗側(cè)力中心必須與建筑物外力中心相接近或者相互重合，

5、不僅可以減少抗扭轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)量；3）合理設(shè)置傳力途徑。如果建筑結(jié)構(gòu)傳力途徑較為復(fù)雜，不僅會增加建筑工程造價成本，同吋對建筑結(jié)構(gòu)安全性也會造成一定的影響。因此要求設(shè)計人員必須設(shè)置簡單的傳力途徑，這樣不僅可以減少結(jié)構(gòu)所需傳遞構(gòu)件，降低造成成本；4）注重建筑結(jié)構(gòu)整體效果。在制定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案吋，從建筑結(jié)構(gòu)整體性出發(fā)，處理好建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑結(jié)構(gòu)間的受力關(guān)系，使得建筑結(jié)構(gòu)承載力、延伸性及剛性強度得到有效的提升；5）加強溝通合作。為了保證建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案的可行性，要求設(shè)計人員與建筑人員、施工人員進(jìn)行有效的溝通和合作，并共同制定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)

6、化方案，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案更加的完善、可靠。2、材料利用方面建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要是為了使建筑工程達(dá)到“低成本、高收益”的效果，即盡可能減少較少的資金，建立舒適、安全的建筑。而材料作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要組成部分，其合理利用對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用。因此要求設(shè)計人員依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況、環(huán)境等特點，選擇適宜的材料。對于剛勁混凝土建筑結(jié)構(gòu)而言，其柱子是受壓重點，所以必須選擇抗壓性高的混凝土，以縮小結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，擴(kuò)大結(jié)構(gòu)空間，使得結(jié)構(gòu)自重力有所減輕。梁板是建筑結(jié)構(gòu)受彎的重要部分，可采用強度較高的鋼筋，以減少鋼筋材料使用量，

7、保證鋼筋與混凝土強度統(tǒng)一性，使得材料性能得到充分發(fā)揮。而對于建筑結(jié)構(gòu)中的跨度結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)點、及轉(zhuǎn)換層，則可采取鋼結(jié)構(gòu)材料，一方面可以降低材料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，另一方面可以保證建筑物的舒適度和安全性。3、構(gòu)件布置方面1）柱子設(shè)計與布置。建筑結(jié)構(gòu)柱子截面與軸壓比有著密切的關(guān)系，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)上部軸力處于一定狀態(tài)吋，可以通過擴(kuò)人柱子截面、增加柱子箍筋或者加大混凝土強度等措施，對柱子軸壓比進(jìn)行有效的控制，以提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性，同時使建筑結(jié)構(gòu)功能得到充分發(fā)揮［3］；2）梁設(shè)計與布置。建筑結(jié)構(gòu)梁板可分為寬扁梁和預(yù)應(yīng)力梁。寬扁梁不僅可以降低梁板截

8、面高度，同時可以提高建筑物整體凈高，使得建筑物面積得到擴(kuò)大，但是其經(jīng)濟(jì)效益與普通板相比較低，主要是因為建筑結(jié)構(gòu)梁板橫向截面高度有所降低，縱向鋼筋率就會有所增加，撓度也有所擴(kuò)大，提高了建筑成本。對于撓度的建筑結(jié)構(gòu)，可采用預(yù)應(yīng)力梁，雖然能