導(dǎo)言：作為寫(xiě)作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

Talk about building structure of excellent turn design

Yang Jian

（ Nanyang City， Henan Province， Architectural Design and Research Institute， Nanyang， Henan 473000 ）

【Abstract】to maximize the efficiency of investment， each investor is the pursuit of investment objectives. Through the optimal design of the building structure， not only to improve building safety， and can effectively reduce the construction cost， construction products with a higher price. Based on the structural design， the choice of the structure of the programmed， structure， material selection， and regulate the use of a designer boutique to cultivate awareness of the structural optimization and design of the system on， elaborated on the significance of structural optimization， optimization methods And optimize the way for the designers of the structural optimization of the structure designed to provide information.

【Keywords】structural optimization； lower cost； carefully designed； ensure safety

在工程建設(shè)過(guò)程中，建筑功能的實(shí)現(xiàn)與工程投資的控制是工程建設(shè)的兩大目標(biāo)。而進(jìn)行工程投資控制的關(guān)鍵在項(xiàng)目決策和設(shè)計(jì)階段，在項(xiàng)目作出投資決策后，其關(guān)鍵就在于設(shè)計(jì)階段。在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，當(dāng)滿足建筑的諸多功能后，工程造價(jià)的控制是每個(gè)投資者最為關(guān)注的主要內(nèi)容，也自然成為投資者評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)劣、衡量設(shè)計(jì)水平、選擇設(shè)計(jì)單位的重要標(biāo)準(zhǔn)。為了在日益激烈的設(shè)計(jì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中求得生存與發(fā)展，為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，已成為每一個(gè)設(shè)計(jì)單位努力追求的目標(biāo)。由于在建筑產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)造價(jià)所占的比重很大，通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jià)，從而實(shí)現(xiàn)投資效益的最大化。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，當(dāng)建筑方案產(chǎn)生后，結(jié)構(gòu)從選型和布置開(kāi)始就存在優(yōu)化與否的問(wèn)題，再加上后續(xù)每一道工序的精心設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確計(jì)算、合理選用等全過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)才能產(chǎn)生優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。下面就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的一些途徑，談一下筆者的一點(diǎn)看法，以期與廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員共勉。

1.選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

在建筑設(shè)計(jì)方案確定后，對(duì)于同一個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案往往不是唯一的。不同的結(jié)構(gòu)方案會(huì)使工程造價(jià)和工程質(zhì)量產(chǎn)生很大的差別，所以選擇合理的結(jié)構(gòu)方案便顯得尤為重要，只有采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案才能實(shí)現(xiàn)“技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。也只有采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案才能真正實(shí)現(xiàn)投資效益的最大化。在結(jié)構(gòu)方案的選擇上，應(yīng)遵循以下的一些基本原則：

（1）要用整體的概念在特定的建筑空間中來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的構(gòu)思，處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，充分利用和發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的最佳受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)具備足夠的承載力、剛度和良好延性的同時(shí)造價(jià)最低。

（2）盡可能使結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑簡(jiǎn)單、直接、明確。傳力途徑復(fù)雜會(huì)出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣會(huì)導(dǎo)致造價(jià)的提高，也容易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤產(chǎn)生安全問(wèn)題。采用最簡(jiǎn)單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳遞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)，使結(jié)構(gòu)受力更加明確，其造價(jià)也相對(duì)經(jīng)濟(jì)。

（3）保持整個(gè)結(jié)構(gòu)安全可靠度的一致性。應(yīng)通盤考慮整體結(jié)構(gòu)的每一個(gè)構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠同時(shí)發(fā)揮其最大效能，確保達(dá)到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)水準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟(jì)又安全的目標(biāo)。

（4）使結(jié)構(gòu)平面布置的抗側(cè)力剛度中心與建筑物的外力作用中心或質(zhì)量重心盡量接近或重合，以避免或減小外力作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因?yàn)榈挚菇Y(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)所需增加的材料用量是很大的，可以說(shuō)結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則既不經(jīng)濟(jì)又不安全。

（5）加強(qiáng)與建筑師的溝通與協(xié)調(diào)。一個(gè)設(shè)計(jì)精品是建筑師和結(jié)構(gòu)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筑師創(chuàng)意的前提下，結(jié)構(gòu)工程師有責(zé)任對(duì)建筑方案提出建設(shè)性的意見(jiàn)，與建筑師一起構(gòu)思最佳的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。并綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，通過(guò)反復(fù)試算、反饋和優(yōu)化，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案。

2.進(jìn)行正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算

一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序的不斷完善和全面應(yīng)用，使結(jié)構(gòu)工程師從繁重復(fù)雜的結(jié)構(gòu)計(jì)算中解脫出來(lái)。過(guò)去對(duì)一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)完全依靠概念、經(jīng)驗(yàn)和估算來(lái)完成，為保證結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度往往富余很多，造成不必要的浪費(fèi)。現(xiàn)在工程師可以在概念、經(jīng)驗(yàn)和估算的基礎(chǔ)上借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行可靠的分析計(jì)算，并通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱部位和設(shè)計(jì)的不足之處，對(duì)結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理尺寸做出相應(yīng)的調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算比較和調(diào)整，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。在利用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，要注意以下問(wèn)題：

（1）不能盲目的依賴計(jì)算機(jī)。因計(jì)算軟件的缺陷和設(shè)計(jì)人員不加分析的盲從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，所以對(duì)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算程序的基本理論假定、應(yīng)用范圍和限制條件以及程序與規(guī)范的結(jié)合一定要搞清楚。

（2）對(duì)于輸入的幾何圖形、構(gòu)件尺寸、荷載數(shù)據(jù)等應(yīng)認(rèn)真核對(duì)、力求準(zhǔn)確無(wú)誤。避免因數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤造成計(jì)算分析結(jié)果的錯(cuò)誤或較大的誤差。比如，高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層荷載數(shù)據(jù)的輸入出現(xiàn)錯(cuò)誤，其累加后對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算所產(chǎn)生的影響是不容忽視的，將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果要么不安全、要么不經(jīng)濟(jì)。

（3）對(duì)計(jì)算參數(shù)的選取要正確合理。選取不同的計(jì)算參數(shù)會(huì)得出完全不同的計(jì)算結(jié)果，要根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的具體情況和計(jì)算程序的功能要求合理選取。比如，框架結(jié)構(gòu)計(jì)算中，周期折減系數(shù)的取值，要根據(jù)實(shí)際工程中框架填充墻的材料和數(shù)量，選取恰當(dāng)?shù)臄?shù)值對(duì)計(jì)算周期進(jìn)行折減，若折減系數(shù)選取偏大，會(huì)使計(jì)算地震力小于實(shí)際的地震力，造成結(jié)構(gòu)分析偏于不安全，反之則不經(jīng)濟(jì)。

（4）注意實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算模型的差異。所有的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)程序都是建立在一些假定和理想的計(jì)算模型之上的，而實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)又是千差萬(wàn)別的，一味地依賴電腦或計(jì)算手冊(cè)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)給結(jié)構(gòu)留下較多的隱患，所以任何構(gòu)件的計(jì)算都應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定結(jié)構(gòu)的約束關(guān)系，并利用結(jié)構(gòu)概念、工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行仔細(xì)的分析，判斷其是否合理，以確保最終結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確。

3.提高材料的利用率

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材料的選用要合理，利用要充分。要根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不同受力特點(diǎn)、工作環(huán)境和材料的力學(xué)性能特點(diǎn)，選用合適的建筑材料。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，以受壓為主的柱子，就要充分發(fā)揮鋼筋混凝土材料中混凝土抗壓性能好的特點(diǎn)，盡可能采用高標(biāo)號(hào)混凝土，不但可以減小構(gòu)件截面，增加使用空間，還能減輕結(jié)構(gòu)自重。梁板以受彎為主，可采用高強(qiáng)度鋼筋，以充分發(fā)揮鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，同時(shí)要注意鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋與混凝土強(qiáng)度的匹配，最大限度地發(fā)揮出材料的性能。對(duì)于高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和受力復(fù)雜的結(jié)點(diǎn)部位以及大跨度結(jié)構(gòu)，可采用型鋼混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼結(jié)構(gòu)等，以達(dá)到適用、安全、經(jīng)濟(jì)的目的。實(shí)際工程中，因材料選擇不當(dāng)造成浪費(fèi)的情況很多。比如，經(jīng)常出現(xiàn)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板中混凝土標(biāo)號(hào)過(guò)高的現(xiàn)象，不僅高標(biāo)號(hào)的混凝土不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度作用，而且為抵抗高強(qiáng)混凝土較大的收縮變形和滿足最小配筋率要求，板中鋼筋的配筋量也隨之增加，從而導(dǎo)致工程造價(jià)的提高。

4.正確理解運(yùn)用《規(guī)范》

《規(guī)范》是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中必須遵循的“最低”標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策、科技水平和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。全面理解規(guī)范條文的概念、定義、前提條件和適用范圍，是正確運(yùn)用《規(guī)范》的前提和基礎(chǔ)，盲目的照搬規(guī)范的具體條文會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)失誤，造成質(zhì)量安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。作為一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師，一方面必須熟悉、理解和吃透規(guī)范條文的真實(shí)含義，另一方面必須客觀理性地正確對(duì)待規(guī)范。對(duì)《規(guī)范》中的“強(qiáng)制性條文”要不折不扣的執(zhí)行，而對(duì)《規(guī)范》中的“非強(qiáng)制性條文”工程師可以運(yùn)用自己的理論知識(shí)、結(jié)構(gòu)概念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在《規(guī)范》條文思想的指導(dǎo)下，針對(duì)具體的設(shè)計(jì)對(duì)象、環(huán)境和使用條件，以工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，創(chuàng)造性地靈活選用規(guī)范中的數(shù)據(jù)。盲目照搬硬套不但會(huì)限制創(chuàng)新成果、影響設(shè)計(jì)創(chuàng)作，阻礙工程技術(shù)的進(jìn)步，也會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。因?yàn)榧词挂?guī)范再詳細(xì)，也不可能包羅實(shí)際工程中遇到的所有技術(shù)問(wèn)題。對(duì)《規(guī)范》中的構(gòu)造措施要給予足夠的重視。在實(shí)際工程中，一些設(shè)計(jì)人員過(guò)分依賴結(jié)構(gòu)計(jì)算分析結(jié)果，不同程度地存在忽視結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的問(wèn)題。以抗震設(shè)計(jì)為例，我們都知道，地震是一種很復(fù)雜的自然現(xiàn)象，我們對(duì)地震發(fā)生時(shí)建筑物的破壞機(jī)理還不十分清楚，對(duì)地震的破壞現(xiàn)象也只是停留在感性認(rèn)識(shí)階段，建筑物抗震計(jì)算的原理也只是一種近似方法。建筑抗震設(shè)計(jì)是建立在對(duì)震害分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過(guò)概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造措施三部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，我們?cè)谶M(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不但要遵循《規(guī)范》提出的抗震設(shè)計(jì)原則和抗震計(jì)算方法，同時(shí)還要重視抗震構(gòu)造措施。

5.樹(shù)立精品意識(shí)

對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程是結(jié)構(gòu)工程師打造設(shè)計(jì)精品的過(guò)程。要求結(jié)構(gòu)工程師不僅要具備深厚扎實(shí)的專業(yè)基本理論基礎(chǔ)、豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，更要有盡心盡力、精益求精、追求完美的精品意識(shí)。設(shè)計(jì)單位要提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，必須實(shí)施精品戰(zhàn)略、走精品之路。改變以往在管理上重業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)輕技術(shù)質(zhì)量，造成設(shè)計(jì)人不注重技術(shù)水平的提高，設(shè)計(jì)只要保證不出大的質(zhì)量問(wèn)題，方案的好壞、造價(jià)的高低無(wú)關(guān)緊要，使優(yōu)化設(shè)計(jì)失去內(nèi)在動(dòng)力。導(dǎo)致對(duì)設(shè)計(jì)方案不認(rèn)真進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，而是為保險(xiǎn)起見(jiàn)，隨意加大安全系數(shù)，造成投資浪費(fèi)。只有在單位內(nèi)部管理上把設(shè)計(jì)質(zhì)量同個(gè)人效益掛鉤，才能提高設(shè)計(jì)人員的質(zhì)量意識(shí)和經(jīng)濟(jì)觀念，促使結(jié)構(gòu)專業(yè)經(jīng)濟(jì)化。預(yù)算專業(yè)可以提前介入到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案階段，為結(jié)構(gòu)工程師提供必要的經(jīng)濟(jì)分析數(shù)據(jù)，改變以前設(shè)計(jì)過(guò)程中不算帳，設(shè)計(jì)完了預(yù)算見(jiàn)分曉的現(xiàn)象，通過(guò)結(jié)構(gòu)工程師與造價(jià)工程師對(duì)設(shè)計(jì)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行全過(guò)程的控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。要落實(shí)各級(jí)技術(shù)崗位責(zé)任制，通過(guò)各環(huán)節(jié)層層把關(guān)，把提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、創(chuàng)設(shè)計(jì)精品的工作貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程之中。

通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低工程造價(jià)是控制工程投資的一個(gè)有效途徑，而正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的對(duì)立統(tǒng)一是控制投資的關(guān)鍵。不能片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約投資，而降低技術(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，又要反對(duì)重技術(shù)、輕經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)保守浪費(fèi)的現(xiàn)象。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是滿足建筑功能的需求，實(shí)現(xiàn)建筑物適用、安全、美觀、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要做到保證結(jié)構(gòu)安全，而且要盡可能的降低工程造價(jià)。結(jié)構(gòu)造價(jià)在建筑工程中所占的比重很大，通過(guò)精心設(shè)計(jì)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)的最佳結(jié)合，也是衡量一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平和能力的主要標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)工程師要珍惜每一項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，將優(yōu)化設(shè)計(jì)貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，精益求精的完成每一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，創(chuàng)作出既保證結(jié)構(gòu)達(dá)到《規(guī)范》要求的安全設(shè)防水準(zhǔn)，又節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)還能最大限度地實(shí)現(xiàn)建筑師的創(chuàng)作思想和令業(yè)主滿意的產(chǎn)品，從而真正達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果。

篇2

中圖分類號(hào)： TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對(duì)于自身的生活和居住環(huán)境也提出了更高的要求。房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅需要考慮結(jié)構(gòu)的合理性、可行性和安全性，還必須充分滿足舒適性、經(jīng)濟(jì)性的要求。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，使得建筑企業(yè)為了保證自身的利益，在保證建筑使用質(zhì)量的前提下盡可能的降低成本，展開(kāi)了對(duì)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有益探索，從而推動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，不僅可以使得房屋建筑的設(shè)計(jì)效果更佳，而且能夠取得最大的經(jīng)濟(jì)效益，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)綜述

建筑工程包含的方面很多，所以建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中優(yōu)化所涉及的內(nèi)容也很豐富。從大的方面可以簡(jiǎn)單分為兩大內(nèi)容，即房屋總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。細(xì)化可以進(jìn)一步分為:房屋內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化;房屋的維護(hù)方面、細(xì)節(jié)和總體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì);屋頂結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì);房屋造價(jià)優(yōu)化控制設(shè)計(jì)等。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的是能夠?qū)τ邢薜目臻g和固定的資源進(jìn)行合理分配，將建筑材料和設(shè)備達(dá)到最大使用率，還能使所要建成的房屋安全、舒適、美觀。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的房屋比一般房屋在造價(jià)方面能夠節(jié)省很多，從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益上看，建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念對(duì)建筑工程是一種可持續(xù)發(fā)展的理論觀念，對(duì)資源實(shí)現(xiàn)充分利用起到了關(guān)鍵作用。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的作用

（一）提升建筑的安全性

通過(guò)對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)原有設(shè)計(jì)方案中的不足和缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，在保證建筑整體質(zhì)量的基礎(chǔ)上，節(jié)省建筑材料，提升建筑的穩(wěn)定性和相應(yīng)的受力性能，確保建筑的使用安全。

（二）減低工程造價(jià)

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，與原設(shè)計(jì)方案相比，建筑工程的成本可以節(jié)約10%－30%左右，成本大大降低。同時(shí)，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可以充分發(fā)揮原材料的性能，確保建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)單元之間的緊密聯(lián)系，提升建筑工程的經(jīng)濟(jì)性。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的方法

之前也提到，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所追求的最終效果，是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、美觀性、實(shí)用性以及施工的便利性。在房屋建筑中應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及建筑的分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)細(xì)部等多個(gè)方面，需要從結(jié)構(gòu)受力情況、整體布局、結(jié)構(gòu)造型以及成本造價(jià)等方面進(jìn)行綜合分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)需要從房屋建筑的實(shí)際情況出發(fā)，以確保優(yōu)化設(shè)計(jì)作用的充分發(fā)揮。

（一）建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)，是利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)就愛(ài)你住結(jié)構(gòu)中的各種參數(shù)進(jìn)行整理和分析，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)整體，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)的過(guò)程實(shí)際上就是對(duì)最優(yōu)解的求解過(guò)程。因此，在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要建立相應(yīng)的優(yōu)化模型。首先，對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行合理選擇，設(shè)計(jì)變量對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響是十分巨大的，設(shè)計(jì)人員需要按照變量的重要性，對(duì)其設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行分類，將影響較小的變量作為預(yù)定參數(shù)，從而簡(jiǎn)化計(jì)算流程。其次，要對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確定。在這里的目標(biāo)函數(shù)，就是滿足建筑實(shí)際需求的最優(yōu)解。然后，明確約束條件。對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，其約束條件主要包括強(qiáng)度約束、尺寸約束、應(yīng)力約束、彈塑性約束時(shí)，可以按照現(xiàn)行的房屋建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件進(jìn)行明確。

（二）確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

對(duì)于房屋建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，主要是指結(jié)構(gòu)的布局以及細(xì)部的優(yōu)化。結(jié)構(gòu)布局的合理性直接影響著房屋結(jié)構(gòu)的造價(jià)，因此要求其結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，傳力直接，避免多次傳力的情況。而細(xì)部?jī)?yōu)化是一個(gè)較為廣泛的概念，包含的內(nèi)容相對(duì)較多，根據(jù)其對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)的影響程度分析，最為關(guān)鍵的部分，是對(duì)構(gòu)件截面的合理選擇。例如，豎向構(gòu)件應(yīng)該在滿足實(shí)際需求的前提下適當(dāng)選擇軸壓比，軸壓比過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響配筋的設(shè)置。梁的截面設(shè)置同樣如此，如果截面過(guò)大，會(huì)影響建筑內(nèi)部的有效空間，而截面過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致配筋相對(duì)較大，影響造價(jià)。

四、探討房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用方式

（一）框剪設(shè)計(jì)的整體思路

框剪結(jié)構(gòu)集框架結(jié)構(gòu)布局靈活、剪力墻結(jié)構(gòu)剛度較大的優(yōu)點(diǎn)于一身，使得該種結(jié)構(gòu)體系具有較好的延性和整體性。目前框剪結(jié)構(gòu)已被廣泛的應(yīng)用于公用建筑、住宅等高層建筑中。在這個(gè)結(jié)構(gòu)的剪力墻可以單獨(dú)設(shè)置，也可以利用一些其他的墻體，比如電梯井、樓梯間等，此外，這個(gè)結(jié)構(gòu)還可以有效的提高側(cè)向剛度。在實(shí)際的建筑施工中，主要有剛性、剛?cè)?、柔性等不同的價(jià)值計(jì)算方法，一般來(lái)說(shuō)選用哪種計(jì)算方法會(huì)根據(jù)抗震質(zhì)量的不同來(lái)進(jìn)行合理的選擇，比如為了改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，應(yīng)該注意場(chǎng)地的土質(zhì)類別，對(duì)不同土質(zhì)采取不同的加剪力墻等。

（二）復(fù)合地基形成法的技術(shù)提升

通過(guò)對(duì)被加固土體填充相應(yīng)的材料，改變土體的結(jié)構(gòu)，使土體被增強(qiáng)或被置換形成一定的增強(qiáng)體，由增強(qiáng)體和周圍地基同承載荷載，形成復(fù)合地基的一些地基處理方法。在建筑施工中，根據(jù)特殊地質(zhì)條件對(duì)地基承載力的要求，而選用不同的處理方法達(dá)到相應(yīng)要求。比如通過(guò)填充砂和石料深入土體，被置換或擠密，從而達(dá)到提高承載力的目的等。

（三）多層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在多層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，全面把握設(shè)計(jì)的主要點(diǎn)，分析梁柱以及剛接或者鉸接相連促成的承載重量體系，在依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和文件的前提下，全面把握設(shè)計(jì)圖紙的客觀需要，同時(shí)加強(qiáng)規(guī)范性施工和管理，讀懂并理解設(shè)計(jì)圖紙中的每一項(xiàng)內(nèi)容，達(dá)到按圖紙施工、依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的目的，作好技術(shù)交底。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求，可以采用現(xiàn)澆式框剪設(shè)計(jì)，就是通過(guò)梁、柱、樓蓋的現(xiàn)澆鋼筋水泥混凝土結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體性能，提升抗震能力，在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中可以廣泛應(yīng)用；同時(shí)，還可以采用預(yù)制裝配式設(shè)計(jì)，就是指梁、柱、樓板均為預(yù)制，這樣可以減少工程的難度，提高工程的速度，但是，整體建筑質(zhì)量的性能不是很強(qiáng)，抗震效果、漏水系統(tǒng)等會(huì)有一定的偏差，可以結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行考慮。

（四）框架梁、柱箍筋間距的優(yōu)化

對(duì)不同抗震等級(jí)的框架梁，柱箍筋加密區(qū)的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了明確的規(guī)定。側(cè)重點(diǎn)就是關(guān)于質(zhì)量，比如抗震等級(jí)、人防等級(jí)、地基處理、承載能力、材料使用等一些相關(guān)因素，同時(shí)還包括對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的詳細(xì)了解和掌握，在鋼筋水泥的質(zhì)量要求、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)、砌體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制等級(jí),基本雪壓和基本風(fēng)壓,地面粗糙度等等一些基本建筑結(jié)構(gòu)的類型需要，如混凝土的含堿量不得超過(guò)3kg/m3、地下水類型及標(biāo)高、防水設(shè)計(jì)水位和抗浮設(shè)計(jì)水位，地基液化，濕陷及其他不良地質(zhì)作用，地基土凍結(jié)深度、設(shè)計(jì)活荷載值、混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別、材料等級(jí)、強(qiáng)度等級(jí)、材料性能、施工質(zhì)量的特別要求等，是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮的要素。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在我國(guó)建筑行業(yè)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，人們對(duì)于建筑工程提出了更高的要求，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，需要對(duì)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和系統(tǒng)性有一個(gè)清晰而明確的認(rèn)識(shí)，不斷提升自身的專業(yè)能力和設(shè)計(jì)水平，推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]段佳琦.淺談對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010（11）.

篇3

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來(lái)越高。以前人們對(duì)建筑的要求就只是保暖、舒適、安全就基本可以了，但是現(xiàn)在人們對(duì)建筑的給予了更高的要求，它不僅要安全、舒適，還要美觀，合理，經(jīng)濟(jì)，適用。因此選擇合理的建筑方案就顯得尤為重要了，它不僅可以降低生產(chǎn)成本，還能夠獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。近十年來(lái)，房地產(chǎn)行業(yè)火熱，樓價(jià)節(jié)節(jié)高升，土地價(jià)格不斷上漲，這就增加了開(kāi)發(fā)商的建筑成本，開(kāi)發(fā)商為了減少這種成本的支出，就會(huì)選擇降低工程造價(jià)，要實(shí)現(xiàn)降低工程造價(jià)就要從現(xiàn)代建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)入手?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化應(yīng)用到實(shí)踐中是一個(gè)很廣泛的課題，越來(lái)越多的人已經(jīng)開(kāi)始知道現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的好處，現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在相同的面積上利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案就改變內(nèi)外表面的裝修面積，縮小裝修面積的同時(shí)就可以降低成本，合理利用每一寸土地。

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的好處

（一）現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，已經(jīng)逐漸被業(yè)界人士所認(rèn)可，在建筑中加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，是現(xiàn)在建筑工作者的一個(gè)重要使命。在建筑過(guò)程中，先進(jìn)的優(yōu)化方案就會(huì)節(jié)約很多不必要的物質(zhì)消耗，節(jié)省工期，節(jié)省原材料，在單位面積提供更大的空間。同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也能給人帶來(lái)賞心悅目效果。

（二）對(duì)于建筑我們基本都是本著適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀和利于施工的幾個(gè)方面進(jìn)行施工的，我們的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化就是綜合了這幾點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)等相關(guān)科學(xué)，進(jìn)行分析處理，選擇一個(gè)更為合理的方案進(jìn)行施工，這樣就保證的建筑的美觀、安全、經(jīng)濟(jì)、適用等性能。同時(shí)減少了不必要的的損失，比如在鋼的優(yōu)化結(jié)構(gòu)里，鋼材的用量就是一個(gè)很大的問(wèn)題，我們?cè)谶M(jìn)行這個(gè)問(wèn)題的優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析時(shí)候，就會(huì)參考多種因素，如受力因素，裝修面積因素等等。綜合各種因素在一起就可以利用數(shù)學(xué)等理論進(jìn)行分析，選擇合理、簡(jiǎn)單、安全、節(jié)約的施工方案。

二、現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

我們所說(shuō)的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)必須要注意到前期參與，前期我們就要安排進(jìn)行合理的收集相關(guān)材料，對(duì)建筑面積，建筑施工時(shí)間等相關(guān)因素進(jìn)行整合，也就是在施工前期就要確定各種因素的具體情況。然后找到相關(guān)的建筑師進(jìn)行計(jì)算、分析，選擇最好的施工方案進(jìn)行準(zhǔn)備。如果沒(méi)有進(jìn)行施工前期的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)大多建筑師設(shè)計(jì)時(shí)候大多不會(huì)考慮到建筑結(jié)構(gòu)的合理性和可行性。有一些建筑法案甚至?xí)黾邮┕さ碾y度。因此結(jié)構(gòu)以后就顯得尤為重要了，合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，就能給建筑施工帶來(lái)一個(gè)良好的開(kāi)始。當(dāng)我們進(jìn)行現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)候，難免會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，比如當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)建筑防震強(qiáng)度時(shí)候，因?yàn)榈卣饛?qiáng)度是一個(gè)不確定因素，計(jì)算難免和現(xiàn)實(shí)有很大差異，這個(gè)時(shí)候我們就要靈活運(yùn)用優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，選擇最佳設(shè)計(jì)方案。同時(shí)在我們進(jìn)行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們也要注意到細(xì)節(jié)的把握，不能只是注重到宏觀的對(duì)應(yīng)。

三、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化建筑和用地的關(guān)系

隨著地價(jià)的不斷上漲，房產(chǎn)商們都越來(lái)越重視單位面積土地的利用率，想要利用好每一寸土地，就要盡可能的增加建筑的層數(shù)，但是增加建筑層數(shù)的同時(shí)，還要考慮到建筑之間的間距，層數(shù)越高，間距就會(huì)越大，同時(shí)層數(shù)越高所要的建筑數(shù)量就會(huì)減少，減少建筑物的數(shù)量就減少了屋頂?shù)某杀?，所以屋頂?shù)膯挝幻娣e造價(jià)會(huì)隨著層數(shù)的增加而下降。與此同時(shí)我們又不得不考慮到地基建設(shè)所需要的費(fèi)用，地基的單位面積成本會(huì)隨著層數(shù)的增加而增加，因?yàn)閷訑?shù)越高地基承受的壓力就會(huì)越大，我們就要加大地基結(jié)構(gòu)的載重能力，所以我們要合理優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇合理的建筑優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，綜合所有因素，確定合理層數(shù)、間距，在減少成本同時(shí)，達(dá)到理想效果。

（二）建筑優(yōu)化結(jié)構(gòu)和建筑形狀的關(guān)系

我們的建筑的形狀的不同，就會(huì)使我們建筑的外墻的長(zhǎng)度系數(shù)、寬度系數(shù)不同，很顯然建筑接近方形或者圓形，此時(shí)建筑長(zhǎng)度就會(huì)越小。

四、現(xiàn)代建筑優(yōu)化結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施方法

（一）提高材料的利用率

我們所說(shuō)的建筑結(jié)構(gòu)的目的就是用最少的錢，做最好的事情，建造最好的建筑，這就要求我們把所有的材料利用到最充分，做到不浪費(fèi)，在我們選擇鋼筋混凝土的優(yōu)化過(guò)程中，就要充分考慮到鋼筋和混凝土的特性，盡可能利用高號(hào)混凝土，這樣就可以減少建筑自身重量，同時(shí)又可以增加使用空間。在鋼筋用量減少的時(shí)候，沒(méi)有影響到建筑主體結(jié)構(gòu)承受壓力的能力。這樣就達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、安全、適用的目的。

（二）正確運(yùn)用《規(guī)范》

建筑《規(guī)范》是由政府授權(quán)機(jī)構(gòu)提出的建筑質(zhì)量、安全、功能等多方面的最低要求，這些要求要通過(guò)文件的方式存在，因此就形成了建筑規(guī)范。建筑規(guī)范中包括很多如空間規(guī)范，防火規(guī)范等。作為施工人員應(yīng)該正確理解運(yùn)用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中有些是強(qiáng)制性的，所以我們?cè)趯?shí)行的過(guò)程中要不折不扣的執(zhí)行，不能有個(gè)人感情因素在內(nèi)，我們必須要堅(jiān)持自己的職業(yè)操守，對(duì)待不同對(duì)象、環(huán)境都要以工程安全為準(zhǔn)則去施工。施工人員要嚴(yán)格按照規(guī)范中的要求進(jìn)行施工，在建筑的外部環(huán)境、結(jié)構(gòu)、室內(nèi)環(huán)境、設(shè)備、防火疏散、節(jié)能等多個(gè)方面要個(gè)把關(guān)，建筑出符合標(biāo)準(zhǔn)的住宅小區(qū)。

五、城市高層建筑優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析

眾所周知，當(dāng)城市建筑物增高時(shí)，它的施工難度就會(huì)加大。例如當(dāng)我們每升高一層建筑的時(shí)候，它的地基的承受能力就要加強(qiáng)一些，同時(shí)我也要注意到，當(dāng)建筑的高度增加的時(shí)候，豎向荷載數(shù)值就會(huì)增大，也會(huì)影響連續(xù)彎梁的受力情況。在建筑高度增加的情況下，建筑物的高度會(huì)直接影響到建筑物基底的傾覆力矩，同時(shí)頂部的側(cè)向移動(dòng)也會(huì)隨著高度的增加而增加。所以當(dāng)我們升高建筑物的高度時(shí)候，就要參考建筑物結(jié)構(gòu)分析和個(gè)體系相對(duì)應(yīng)的方法，這樣在施工的過(guò)程中就會(huì)很安全。城市高層建筑還有一個(gè)難題，那就是當(dāng)升高建筑物的高度時(shí)候，相鄰高層之間會(huì)影響到建筑采光等諸多問(wèn)題，例如隨著建筑物高度增加，相鄰的高層的三樓以下的采光就會(huì)受到影響，比如說(shuō)有的高層住宅小區(qū)，高層的三樓以下常常是等到中午才能有陽(yáng)光射到房屋中，還有的是下午，這些問(wèn)題都是實(shí)實(shí)在在存在的，我們?cè)诮ㄖY(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮，不能為了節(jié)約土地，就縮短高層建筑的間距，造成建筑采光問(wèn)題出現(xiàn)。

總結(jié)

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，深受開(kāi)發(fā)商，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)可。通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們可以有效降低工程造價(jià)，節(jié)約建筑成本。這樣在節(jié)約了能源的同時(shí)，達(dá)到了預(yù)期的效果，滿足了現(xiàn)代人對(duì)于建筑物的諸多要求。現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)給人們創(chuàng)造了方便、安全、舒適的生活環(huán)境。安全，適用、經(jīng)濟(jì)、美觀已經(jīng)成為人們對(duì)一個(gè)建筑的評(píng)價(jià)的指標(biāo)。通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們的建筑更美觀、更安全。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。

參考文獻(xiàn)

【1】林同炎，結(jié)構(gòu)概念和體系（第2版）【M】.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999

篇4

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

城市的高層建筑越來(lái)越多，在進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮多方面因素，比如建筑結(jié)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度，要有適宜的剛度，建筑結(jié)構(gòu)有合理的自振頻率等。另外，為了避免大震下高層建筑倒塌，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時(shí)要保證建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度夠硬，這是一個(gè)前提條件。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過(guò)程中，要對(duì)各方面因素綜合考慮，才能設(shè)計(jì)出符合人們要求的建筑產(chǎn)品。

一、建筑結(jié)構(gòu)概述

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行內(nèi)力、位移等多方面計(jì)算，計(jì)算的過(guò)程也要從不同的角度進(jìn)行，以保證最大限度地獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

（一）建筑結(jié)構(gòu)的材料分析

從線彈性的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，一般假定內(nèi)力和位移的量，想象結(jié)構(gòu)與具體的構(gòu)件在彈性工作形勢(shì)下，具體分析的過(guò)程則根據(jù)彈性理論進(jìn)行研究。彈塑性的析方法一般用在計(jì)算地震環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層變形時(shí)。

（二）剛性樓板分析

在對(duì)高層建筑的內(nèi)力與位移進(jìn)行計(jì)算時(shí)，通常都假定樓板對(duì)自身的平面有無(wú)限的剛性，由于平面的外剛度極小，可以將其排除。假定樓板結(jié)構(gòu)為剛性時(shí)，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)就要運(yùn)用相關(guān)的措施以保證樓板平面的整體剛度。

另外，還可以計(jì)算圖形對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析，分析時(shí)的計(jì)算圖形主要有三種，即一維、二維協(xié)同分析以及三維空間分析。

二、如何進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了保證現(xiàn)代化的建筑能不斷滿足人們對(duì)建筑物的要求，同時(shí)提高建筑物的穩(wěn)定性、安全性和可利用性?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。

（一）優(yōu)化基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)

這種優(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對(duì)多層框架的房屋，當(dāng)這類房屋的基礎(chǔ)埋得比較深時(shí)，可以在一定范圍內(nèi)對(duì)基礎(chǔ)拉梁的位置進(jìn)行設(shè)置以達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，宜于按照框架梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，并且按照規(guī)定來(lái)設(shè)置箍筋加密區(qū)。但針對(duì)建筑物的抗震特性來(lái)說(shuō)，應(yīng)該采用短柱基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)獨(dú)立的基礎(chǔ)埋置不深時(shí)，可以根據(jù)抗震的要求，在兩個(gè)主軸的方向沿線上設(shè)置基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁的尺寸也有一定的要求，一般橫截面寬度是柱中心距的三十分之一至二十分之一左右，基礎(chǔ)拉梁的高度取柱中心距的十五分之一內(nèi)。基礎(chǔ)拉梁的頂標(biāo)高通常要與基礎(chǔ)的頂標(biāo)高相同，當(dāng)基礎(chǔ)拉梁的框架底層不算太高或者基礎(chǔ)埋得不是太深時(shí)，也可以把基礎(chǔ)拉梁的面積設(shè)計(jì)得比較大，以便用基礎(chǔ)拉梁平衡柱底的彎矩。

（二）優(yōu)化框架梁、柱箍筋的間距

不同抗震等級(jí)的框架梁和柱箍筋有不同的特性，比如其加密區(qū)的最大箍筋間距和最小箍筋直徑，這些參數(shù)都有明確的規(guī)定。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，常常將框架梁、柱箍筋的加密區(qū)最大間距設(shè)置為100毫米，非加密區(qū)的箍筋最大間距為200毫米。利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行模擬時(shí)將框架梁和柱箍筋的加密區(qū)間距也設(shè)置成為100毫米，并且計(jì)算出加密區(qū)的箍筋面積。但是在某些情況下，也有可能會(huì)因?yàn)榉羌用軈^(qū)采用200毫米的箍筋間距而導(dǎo)致配箍不足。因此，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中我們也應(yīng)該適當(dāng)?shù)卦黾庸拷畹闹睆交蛘邔⒐拷铋g距的加密。

（三）優(yōu)化獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載的取值

現(xiàn)代化的建筑物中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋越來(lái)越多，而鋼筋混凝土多層框架的房屋則大多采用柱下獨(dú)立的基礎(chǔ)形式。當(dāng)房屋地基的受力范圍內(nèi)沒(méi)有軟弱的粘性土層時(shí)，總層數(shù)在八層以內(nèi)而且高度在25米以下的民用框架房屋可以不用進(jìn)行驗(yàn)算地基基礎(chǔ)的抗震承載能力，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該考慮風(fēng)荷載的影響。在對(duì)以鋼筋混凝土為原料的多層框架房屋進(jìn)行整體的計(jì)算分析時(shí)，必須要考慮到風(fēng)荷載的影響，不能因?yàn)轱L(fēng)荷載的影響不明顯就忽略掉這一部分。另外，在設(shè)計(jì)獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)時(shí)，在設(shè)計(jì)外荷載的柱腳內(nèi)力值時(shí)，只取軸力設(shè)計(jì)值或者只取軸力與彎矩設(shè)計(jì)值，都會(huì)導(dǎo)致建筑物的基礎(chǔ)尺寸偏小，會(huì)影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的安全。

（四）優(yōu)化地下室層數(shù)

地下室也是建筑物不可或缺的一個(gè)部分，對(duì)地下室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，有助于提升空間的利用價(jià)值。由于地下室的隔墻比較少，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中基礎(chǔ)形式常采用筏板式。在利用計(jì)算機(jī)對(duì)這一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)輸入地下室的層數(shù)和上部結(jié)構(gòu)，這樣可以一次性計(jì)算出地基以及基礎(chǔ)底板的豎向荷載。同時(shí)可以利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)對(duì)層間側(cè)移剛度比進(jìn)行分析，通過(guò)分析比較的結(jié)果，可以正確地判斷、調(diào)整房屋的具體嵌固位置，并且采取相應(yīng)的措施來(lái)提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。如果在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算過(guò)程中，輸入的地下室層數(shù)比實(shí)際的層數(shù)要少，會(huì)導(dǎo)致在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)底層的柱底部位會(huì)因?yàn)榭拐鹉芰档投艿狡茐摹?/p>

（五）優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中幾個(gè)參數(shù)參數(shù)

利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息化處理，能較快捷地得到相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，但對(duì)計(jì)算出的結(jié)果不能盲目使用，應(yīng)該經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析判斷以保證其合理準(zhǔn)確，才能將各種參數(shù)應(yīng)用于建筑的過(guò)程設(shè)計(jì)中。一般說(shuō)來(lái)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算的參數(shù)有建筑結(jié)構(gòu)的自振周期、樓層的側(cè)向剛度比、柱底內(nèi)力設(shè)計(jì)值、樓層地震剪力系數(shù)、墻和柱的軸壓比等。眾多的數(shù)據(jù)參數(shù)都是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，因此，參數(shù)的準(zhǔn)確性也影響了建筑設(shè)計(jì)的安全穩(wěn)定性。為了通過(guò)分析來(lái)判斷計(jì)算機(jī)計(jì)算出的結(jié)果是否合理，在進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算時(shí)，一方面要保證有合理的結(jié)構(gòu)方案，準(zhǔn)確可行的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖，另一方面要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的具體特征，正確地填寫(xiě)相應(yīng)的場(chǎng)地類別，而且對(duì)于總信息中的各種參數(shù)要進(jìn)行合理的選取。在應(yīng)用這些參數(shù)時(shí)，要按照相關(guān)程序來(lái)進(jìn)行設(shè)置，以便設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)更加合理可行。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化的進(jìn)程逐步加快，人們的生活腳步也越來(lái)越快，也加快了城市建設(shè)的進(jìn)度。建筑物越來(lái)越多，導(dǎo)致建筑物的發(fā)展方向向高層化，但是高層建筑具有自身的特點(diǎn)，無(wú)論是建筑物的形式、建筑原材料還是具體的力學(xué)分析模型都逐漸復(fù)雜，多元化。加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是建筑過(guò)程中必不可少的一步。通過(guò)不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，才能讓建筑物滿足經(jīng)濟(jì)科學(xué)且人性的要求。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞：應(yīng)力；優(yōu)化設(shè)計(jì)；工程實(shí)例

一項(xiàng)大型，復(fù)雜建筑的拔地而起，必然與之相對(duì)應(yīng)是這個(gè)城市對(duì)此投入的巨大經(jīng)濟(jì)支持和人力資源。而且，大型復(fù)雜的建筑物相對(duì)來(lái)說(shuō)各種設(shè)計(jì)應(yīng)用繁蕪復(fù)雜。因此，稍微的疏忽，都會(huì)給建筑的建設(shè)和發(fā)展帶來(lái)不容忽視的影響和瑕疵。所以在大型復(fù)雜建筑物的建設(shè)，生產(chǎn)過(guò)程中，每一步都必須如履薄冰，小心謹(jǐn)慎。每一次材料的使用，工程結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，計(jì)算務(wù)必都有做到精益求精，宏大美觀的基礎(chǔ)上，做到堅(jiān)固牢靠，才能真正的算的上是成功的建筑物。本文，筆者就對(duì)復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)做一個(gè)簡(jiǎn)單的探討，從自己的認(rèn)識(shí)和認(rèn)知，以及多年的經(jīng)驗(yàn)著筆，希望大家可以閱讀和參考。

一、應(yīng)力

中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的幾年來(lái)，跟隨著建筑設(shè)計(jì)形式多樣化和使用功能的多元化的日益增加，各種類型迥異的大型復(fù)雜的建筑物，例如歌劇院，體育館，圖書(shū)館，展覽館，等等應(yīng)用而生，而且其結(jié)構(gòu)主導(dǎo)體系也日益成熟，越發(fā)的復(fù)雜。

同時(shí)在這類復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)中后張預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)也得到了廣泛的應(yīng)用，這類復(fù)雜結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力初步設(shè)計(jì)一般有兩種方法:一種方法是把結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，然后應(yīng)用現(xiàn)有專用軟件得到預(yù)應(yīng)力配筋方案，但是這種簡(jiǎn)化不能精確地考慮復(fù)雜結(jié)構(gòu)的整體效應(yīng)，其計(jì)算結(jié)果的誤差較大，而且這樣得到的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)不一定是最優(yōu)設(shè)計(jì)方案;另一種方法是應(yīng)用大型有限元程序按結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況建立空間計(jì)算模型，然后按經(jīng)驗(yàn)初設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼束位置和張拉力，把設(shè)計(jì)荷載和預(yù)應(yīng)力等效施加在結(jié)構(gòu)上，得到結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果，如位移、內(nèi)力、應(yīng)力等，檢驗(yàn)是否符合規(guī)范要求，若不符合則調(diào)整預(yù)應(yīng)力鋼束位置和張拉力重新進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整，最后可得到符合規(guī)范要求的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案。

這種設(shè)計(jì)計(jì)算方法較真實(shí)地模擬了實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，但工作量較大，而且從理論上講，是一種設(shè)計(jì)方案的枚舉檢算法，得到的是可行設(shè)計(jì)方案，不會(huì)是最優(yōu)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。

本文就關(guān)于復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)體系中各個(gè)組成構(gòu)件之間互相受力較為復(fù)雜的特點(diǎn)，分析了預(yù)應(yīng)力對(duì)建筑建構(gòu)的作用方式和方法，把施加預(yù)應(yīng)力作為對(duì)建筑結(jié)構(gòu)不利受力狀態(tài)的一種重要的調(diào)整手段，并且把不同的預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)單明確的劃分為三種基本里的作用方式。提出把結(jié)構(gòu)整體有限元計(jì)算與線性規(guī)劃優(yōu)化二者相互結(jié)合，相互配合的方案，對(duì)影響預(yù)應(yīng)力效果的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行明確的優(yōu)化規(guī)劃和計(jì)算，只需要在有限元程序中做基礎(chǔ)最本質(zhì)的受力計(jì)算，這樣就可以按設(shè)計(jì)要求得到最終的，最優(yōu)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法和方案。

二、預(yù)應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)方法分析

（一）預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)受力分析

后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受到兩種力系的作用，一種是由結(jié)構(gòu)功能所決定的設(shè)計(jì)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，我們稱這種作用為工作力系;另一種是通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋和錨具作為人為預(yù)加外力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，我們稱這種作用為調(diào)整力系。工作力系有使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的趨勢(shì)，而調(diào)整力系是為了改善結(jié)構(gòu)在工作力系下的受力狀態(tài)，人為地對(duì)結(jié)構(gòu)施加的一種調(diào)整內(nèi)力的手段，使結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)向有利的方面發(fā)展。

預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用效果是由兩方面的因素決定的，即預(yù)應(yīng)力筋的張拉力和預(yù)應(yīng)力筋的布束形式。在合理的預(yù)應(yīng)力筋布束形式下，可以用最小的張拉力把結(jié)構(gòu)中多個(gè)控制斷面的內(nèi)力同時(shí)調(diào)整到所需的目標(biāo)狀態(tài)。而在不合理的預(yù)應(yīng)力筋布束形式下，不僅會(huì)增加預(yù)應(yīng)力筋的用量，而且預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)中各控制斷面的內(nèi)力調(diào)整效果也是不一樣的。因此在常規(guī)設(shè)計(jì)中必須反復(fù)調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋的曲線幾何位置。另外，由于梁截面尺寸的限制，在梁端上部錨具布置不下時(shí)，有時(shí)考慮在梁下部布置直線預(yù)應(yīng)力筋。在這種曲線筋與直線筋混合配筋的形式下，兩種預(yù)應(yīng)力筋布束形式和張拉力比率都會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力的調(diào)整效果有很大影響。

一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)荷載確定以后，結(jié)構(gòu)的工作力系就不變了。由于建筑設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的要求，梁高等設(shè)計(jì)參數(shù)也被限制在一定范圍之內(nèi)，這樣，預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是如何找到一個(gè)最優(yōu)的調(diào)整力系(即確定這個(gè)調(diào)整力系的預(yù)應(yīng)力張拉力的最小值)，使得在工作力系和調(diào)整力系共同作用下結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)檢算都符合規(guī)范要求。

（二）預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)變量分析

預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)的配筋設(shè)計(jì)必須滿足規(guī)范規(guī)定的承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，進(jìn)行承載力、變形、抗裂以及施工階段應(yīng)力的驗(yàn)算。在實(shí)際設(shè)計(jì)中變形主要由結(jié)構(gòu)的高跨比控制，抗裂主要由預(yù)應(yīng)力筋的配筋來(lái)控制，當(dāng)按抗裂要求配置的預(yù)應(yīng)力筋量不能滿足承載力要求時(shí)，可通過(guò)增配非預(yù)應(yīng)力鋼筋予以滿足。因此，在預(yù)應(yīng)力初步設(shè)計(jì)中，可把結(jié)構(gòu)抗裂性要求作為預(yù)應(yīng)力配筋的控制條件。

在超靜定預(yù)應(yīng)力梁設(shè)計(jì)中常采用曲線配筋或曲線與直線混合配筋的布束方式。在預(yù)應(yīng)力初步設(shè)計(jì)中，可認(rèn)為預(yù)應(yīng)力沿力筋不變，暫時(shí)不考慮預(yù)應(yīng)力損失。因此，按等效荷載法，可以把曲線預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用等效為調(diào)整力系的作用。

三、工程應(yīng)用實(shí)例

（一）工程概況

篇6

引言

建筑物設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員對(duì)其進(jìn)行的美觀設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互結(jié)合的結(jié)果，其中建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)在建筑工程中占有較大的比例，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對(duì)稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異。使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通。利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，最大程度上有效的利用有限空間和有限資源，選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)用度高，經(jīng)濟(jì)化，適用性好的目標(biāo)。降低建筑工程的造價(jià)并取得最大經(jīng)濟(jì)效益。

一.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理論分析

1.1房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，專業(yè)性較強(qiáng)，并且還有極強(qiáng)的系統(tǒng)化和理論化的特征。一般的而言設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之時(shí)，需要考慮多項(xiàng)指標(biāo)，不僅需要對(duì)美學(xué)指標(biāo)、建筑使用功能的價(jià)值指標(biāo)進(jìn)行分析，同時(shí)還需要結(jié)合設(shè)計(jì)的實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。建筑的功能性價(jià)值，指的是能夠?yàn)槿藗兯峁┑淖顬榛A(chǔ)的使用價(jià)值，諸如保暖、遮風(fēng)擋雨、抵御外界的溫度變化等等，而建筑的美學(xué)性指標(biāo)，則主要側(cè)重于整個(gè)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的美觀性和外觀的整體性，保證各個(gè)細(xì)節(jié)的搭配合理、房屋的設(shè)計(jì)形式協(xié)調(diào)大氣，能夠給人以美的享受。所以，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作。也正是在上述四項(xiàng)理念的指引之下，設(shè)計(jì)人員需要從眾多的設(shè)計(jì)方案當(dāng)中選取最為科學(xué)、最為合適的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目目標(biāo)。

1.2房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理論，主要的優(yōu)化對(duì)象是房屋建筑的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的模式理念等，鼓勵(lì)技術(shù)人員采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)工藝、科學(xué)的設(shè)計(jì)觀念，保證最佳的設(shè)計(jì)效果。同時(shí)現(xiàn)代建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般都很復(fù)雜，要想將各種復(fù)雜的部件有機(jī)的、完美的整合在一起，難度較高。具體一點(diǎn)來(lái)講，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案需要將房屋的設(shè)計(jì)、房頂?shù)脑O(shè)計(jì)、房屋細(xì)節(jié)部位的設(shè)計(jì)等等進(jìn)行綜合研究，同時(shí)需要很好的考慮到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的布局形式、整體設(shè)計(jì)的樣式、建筑局部受力情況、價(jià)格指標(biāo)等等，注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的社會(huì)效益、為企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)周邊的環(huán)境效益。在保障了整體建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)工作人員需要力求設(shè)計(jì)方案創(chuàng)新、大膽，設(shè)計(jì)思想超前，敢于在實(shí)踐當(dāng)中滲入的探索和改良，對(duì)基本的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案進(jìn)行不斷的分析，結(jié)合其他工作人員的意見(jiàn)，不斷的尋求設(shè)計(jì)上的突破。

1.3對(duì)于房屋建筑來(lái)講，平面結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)平整且簡(jiǎn)潔美觀，可以很好的反映和體現(xiàn)出建筑的對(duì)稱性，盡可能的減少房屋剛性結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)以及房屋平面建設(shè)施工質(zhì)量之間存在的差異，另外，還需要考慮到房屋建筑局部部位承受的力量，確保房屋可以在承受巨大壓力之時(shí)不至于出現(xiàn)結(jié)構(gòu)扭曲的情況。在充分的分析并且滿足居住人員的基本要求基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)者還應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì)，采用貫通豎直的設(shè)計(jì)形式來(lái)增強(qiáng)房屋在側(cè)向以及豎向方向之上的承受能力。最后，還需要考慮到房屋建筑的材料要求，保證設(shè)計(jì)方案符合經(jīng)濟(jì)要求。

二.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1 房屋的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對(duì)于房屋的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，必須以安全為設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的設(shè)計(jì)原則，必須根據(jù)地面定性調(diào)查數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合研究地質(zhì)，土壤和地下水，以及其他因素的影響，全面提高基本類型和上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不要片面追求耐力容許值，讓小的耐力容許值成為建筑行業(yè)廣泛的標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，施工前的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)部門應(yīng)該看到比相關(guān)部門提供更多的詳細(xì)的地質(zhì)層住房建設(shè)的調(diào)查報(bào)告，并以此為設(shè)計(jì)的依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2結(jié)構(gòu)體系的選擇

隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，更多的高層建筑結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)超出了原來(lái)的框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，從框架、剪力墻、支撐框架剪力墻、框架―核心筒、筒中筒、梁管和混合結(jié)構(gòu)等開(kāi)始廣泛的應(yīng)用。在無(wú)盡的創(chuàng)新解決方案的挑戰(zhàn)下，建筑師、結(jié)構(gòu)工程師必須要摒棄按約定辦事，大膽創(chuàng)新，但是前提就是要保證安全，柱、梁、板等組成框架的結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用的是構(gòu)造柱布置靈活，獲得的空間大，但是缺點(diǎn)為抗側(cè)力剛度小，因此一般適用于商場(chǎng)、車站、停車場(chǎng)等公共場(chǎng)所； 在對(duì)框架的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注意避免大量使用單跨框架結(jié)構(gòu)，以避免更多的短柱，還要考慮偏心影響梁、考慮地震對(duì)于樓梯的影響，剪力墻結(jié)構(gòu)是使用內(nèi)置建筑物做一些分離壁，其特征是由垂直分力隱藏在填充墻壁，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的雙抗側(cè)力體系，巨大的橫向剛度，在水平荷載作用下整體表現(xiàn)為良好側(cè)向變形小，這樣的效果就可以建立一個(gè)高層建筑。剪斷結(jié)構(gòu)是典型的體系彎曲變形結(jié)構(gòu)，在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中應(yīng)控制高剪切的寬比不宜過(guò)小，以避免剪切破壞，剛度應(yīng)該是在相似的兩個(gè)方向上，同時(shí)剪力墻設(shè)計(jì)中應(yīng)注意剪切孔布局要統(tǒng)一規(guī)則，緊湊排列成行。剪力墻的兩種基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，主要由兩個(gè)框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框架的融合衍生的筒―筒結(jié)構(gòu)、框架―核心筒結(jié)構(gòu)等組成，它們的結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的性能被優(yōu)化，增加了結(jié)構(gòu)的剛性，從而提高結(jié)構(gòu)的性能，可以抵御強(qiáng)度大些的地震災(zāi)害。隨著越來(lái)越多創(chuàng)新的建筑風(fēng)格，建筑布局和建設(shè)材料科學(xué)不斷創(chuàng)新、不斷發(fā)展，房屋建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系也會(huì)越來(lái)越多。

2.3房屋建筑樓板的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在房屋建筑設(shè)計(jì)中的樓板設(shè)計(jì)，不能簡(jiǎn)單的以單向板的作用來(lái)進(jìn)行計(jì)算，要考慮到連續(xù)板的作用，如果按照單向板來(lái)計(jì)算，就會(huì)造成計(jì)算出的結(jié)果和實(shí)際的情況不符，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的樓板在實(shí)際的使用過(guò)程中出現(xiàn)裂縫。接著就是對(duì)于樓板的雙向板的計(jì)算問(wèn)題，由于泊松比的影響，如果不對(duì)跨中彎矩進(jìn)行精確的調(diào)整，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差。因此，在對(duì)雙向板跨中彎矩鋼筋的鋪設(shè)的方案設(shè)計(jì)中，要盡量采用縱橫疊放，將那些跨度短的鋼筋放于最低端，長(zhǎng)的放在上面，要將兩個(gè)方向的有效長(zhǎng)度考慮進(jìn)去，這樣才能避免出現(xiàn)漏算、少算荷載量等情況的發(fā)生，保證房屋建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)、合理、安全。

2.4選擇最優(yōu)程序及統(tǒng)計(jì)分析

設(shè)計(jì)者在完成了上述模擬設(shè)計(jì)的工作之后，需要根據(jù)實(shí)際條件選擇最佳的計(jì)算方式，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)程序，力求保證程序可以有最為齊全的用途、最為完善的功能、最為高效的運(yùn)轉(zhuǎn)效率等。最后，則需要對(duì)上述分析的結(jié)論進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和研究，認(rèn)真的衡量、慎重的比對(duì)，從不同的角度思考問(wèn)題，不可忽視人事利益、經(jīng)濟(jì)利益、施工材料成本以及各個(gè)施工技術(shù)之間的聯(lián)系，站在綜合平衡的角度之上，在節(jié)省了成本的同時(shí)，不可以忽視技術(shù)的改進(jìn)，避免片面的追求經(jīng)濟(jì)效益，而忽視了技術(shù)創(chuàng)新方面的各項(xiàng)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的工作、要全面進(jìn)行考慮的工程，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的成功、建筑使用的安全意義重大，我們?cè)O(shè)計(jì)人員一定要做到對(duì)于房屋建筑的設(shè)計(jì)規(guī)范、合理、科學(xué)，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全，保證工程的質(zhì)量，這樣才能保證人們的安全。

篇7

有人認(rèn)為 ,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只是抽鋼筋的問(wèn)題 ,其實(shí)不然。一棟建筑方案產(chǎn)生后 ,結(jié)構(gòu)從選型和布置開(kāi)始就存在優(yōu)化與否的問(wèn)題 ,再加之后續(xù)的精心設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確計(jì)算、合理選用等全過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)才能產(chǎn)生優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。如果僅是抽鋼筋的概念 ,優(yōu)化是非常有限的 ,因?yàn)樗性O(shè)計(jì)依據(jù)同樣的條件 ,遵循同一本規(guī)范 ,計(jì)算采用同樣的軟件 ,結(jié)果應(yīng)該是一樣的。隨著建筑事業(yè)的發(fā)展,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平也相應(yīng)地不斷提高, 但是另一方面,由于技術(shù)原因而造成的質(zhì)量低劣和浪費(fèi)現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生,為此本文對(duì)近年來(lái)在工程實(shí)踐中的體會(huì)和心得,主要是分析高層建筑的設(shè)計(jì)優(yōu)化特點(diǎn)進(jìn)行闡述,供參考討論。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化采用何種方法，首先應(yīng)分析這一問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)、目標(biāo)函數(shù)中的各種變量這些變量之間的各種數(shù)學(xué)解析關(guān)系以及與各種變量有關(guān)的約束條件，在分析的基礎(chǔ)上是采用間接優(yōu)化還是直接優(yōu)化方法來(lái)確定。高層建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化的目標(biāo)就是材料耗量，材料耗量決定于構(gòu)件的截面尺寸大小，截面尺寸必須滿足通過(guò)力學(xué)分析得到各構(gòu)件內(nèi)力后的強(qiáng)度計(jì)算及位移變形等條件。因此，目標(biāo)函數(shù)很難用明確的數(shù)學(xué)解析式來(lái)表達(dá)，不能用數(shù)學(xué)上求極小值的方法，也就是一般所說(shuō)的間接優(yōu)化方法來(lái)優(yōu)化。高層建筑結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化只能采用直接優(yōu)化法來(lái)解決，即給目標(biāo)函數(shù)中變量以已知值，經(jīng)過(guò)試算使其滿足一定的約束條件，求得其目標(biāo)值，并找出使目標(biāo)值逐步變小而趨向最佳值的路線或方向，以達(dá)到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值。因此，可以采用滿應(yīng)力法進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 滿應(yīng)力設(shè)計(jì)法是在桁架等桿系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中發(fā)展起來(lái)的，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化中最簡(jiǎn)單、最易為工程人員理解的一種準(zhǔn)則法。所謂滿應(yīng)力是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在荷載作用下的最大應(yīng)力達(dá)到所用材料的容許應(yīng)力，此時(shí)材料的強(qiáng)度得到充分利用，構(gòu)件截面面積將是最小，故可作為桁架最輕設(shè)計(jì)或體積最小設(shè)計(jì)的一個(gè)準(zhǔn)則。滿應(yīng)力設(shè)計(jì)法是結(jié)構(gòu)在規(guī)定材料和幾何形狀的條件下，按照滿應(yīng)力準(zhǔn)則的要求，修改構(gòu)件的截面尺寸，使每一構(gòu)件至少在一種工況下達(dá)到或接近其容許應(yīng)力限值的優(yōu)化算法。如果結(jié)構(gòu)除了應(yīng)力約束外還有界限約束，則要求每一構(gòu)件應(yīng)力約束和界限約束中至少有一個(gè)達(dá)到臨界值。

3 利用滿應(yīng)力設(shè)計(jì)法進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要遵循以下步驟：首先，要根據(jù)常規(guī)做法和經(jīng)驗(yàn)確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初始截面尺寸，并按構(gòu)件分類分別建立柱、墻、梁可供選擇截面尺寸的數(shù)據(jù)庫(kù)；其次，要對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析，算出各工況下結(jié)構(gòu)的位移及內(nèi)力，并對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行承載力計(jì)算；再次，要根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行調(diào)整，在滿足位移條件的前提下，盡量充分發(fā)揮構(gòu)件材料的性能，即按規(guī)范計(jì)算使其接近滿應(yīng)力狀態(tài)，但截面選擇應(yīng)在指定的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行，并統(tǒng)計(jì)截面需修改的個(gè)數(shù)；然后，根據(jù)修改截面的數(shù)量、性質(zhì)，由人工干預(yù)決定或指定一個(gè)限值自動(dòng)決定是否重新計(jì)算，即返回到第二步計(jì)算，如此循環(huán)反復(fù)，直到滿足要求為止；最后，輸出最后優(yōu)化的構(gòu)件截面尺寸及計(jì)算結(jié)果。

二、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑結(jié)構(gòu)中最常采用的承載體系之一，它同時(shí)具有框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面易于處理，以及剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度大、整體性好、抗震能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)更為有利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框-剪結(jié)構(gòu)是一個(gè)具有雙重承載體系的非常復(fù)雜的空間受力體系，力學(xué)分析難度較大，其優(yōu)化設(shè)計(jì)就更為復(fù)雜和難以實(shí)現(xiàn)。所以，筆者以下謹(jǐn)通過(guò)已有的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提出步驟性的建議，不作深入的學(xué)術(shù)探討。希望國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程設(shè)計(jì)人員今后對(duì)此能有更多有益的嘗試，探討更多有關(guān)框-剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的課題，以推動(dòng)我國(guó)節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。

1框架結(jié)構(gòu)的分部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)屬于具有多個(gè)多余約束的超靜定結(jié)構(gòu)，其荷載效應(yīng)不僅與外荷載大小有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料特征、幾何構(gòu)造特征有關(guān)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的分部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，即是在結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力分析完成后，根據(jù)梁柱各構(gòu)件的控制內(nèi)力進(jìn)行截面優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定滿足荷載效應(yīng)水平要求的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何特征和配筋量的優(yōu)化結(jié)果，由此導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)的幾何特征和荷載特征發(fā)生變化，優(yōu)化結(jié)構(gòu)在現(xiàn)荷載作用下內(nèi)力分布特征發(fā)生變化，各構(gòu)件控制截面上的控制內(nèi)力也發(fā)生相應(yīng)變化，據(jù)此再進(jìn)行新一輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此框架結(jié)構(gòu)的分部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè)迭代、漸進(jìn)的尋優(yōu)過(guò)程，計(jì)算結(jié)果雖不總能等價(jià)于整體優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，但通常能給出工程實(shí)用的滿意結(jié)果。

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的分部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的具體步驟為：

（1）初始選型：根據(jù)結(jié)構(gòu)平面、立面布置及建筑物設(shè)計(jì)使用功能，分析結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型,初選梁柱的幾何尺寸；

（2）結(jié)構(gòu)分析：按照結(jié)構(gòu)的實(shí)際幾何構(gòu)造特征，計(jì)算結(jié)構(gòu)所受豎向荷載及水平荷載，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間內(nèi)力分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，將截面尺寸相同的構(gòu)件的控制截面內(nèi)力，根據(jù)其大小進(jìn)行分類，并確定每一類構(gòu)件的設(shè)計(jì)控制內(nèi)力；

（3）截面優(yōu)化設(shè)計(jì)：針對(duì)每一種梁柱構(gòu)件的控制內(nèi)力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出優(yōu)化約束條件下的結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)造特征和配筋特征的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，從而構(gòu)成新的優(yōu)化意義上的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；

（4）收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個(gè)較小的數(shù)值，作為檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)收斂性的條件，進(jìn)行收斂性判斷。若優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)基本一致，則認(rèn)為優(yōu)化結(jié)構(gòu)是收斂的，可以轉(zhuǎn)入下一步的可行性判斷，否則轉(zhuǎn)回第②步重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)；

（5）可行性判斷：對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行一次內(nèi)力分析，檢驗(yàn)其可用性。若整體分析能夠滿足工程設(shè)計(jì)要求，則可按此方案進(jìn)行配筋和構(gòu)造處理，作為最終的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。否則需根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析結(jié)果進(jìn)行局部調(diào)整，直到方案可用為止。

2 第二階段：剪力墻構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)剛度與延性指標(biāo)的最佳組合，可用力學(xué)準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)構(gòu)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響主要為結(jié)構(gòu)的自振周期和側(cè)向位移，結(jié)構(gòu)延性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響主要為保持承載力前提下的變形能力。因此，可用結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向位移量來(lái)協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的剛度和延性。我們根據(jù)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)層間位移和頂點(diǎn)總側(cè)移的限值來(lái)控制結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)和延性設(shè)計(jì)。

3 第三階段：框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是一個(gè)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則，在一次整體分析完成之后，可按照前述方法對(duì)框-剪結(jié)構(gòu)中的框架部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

三、框-剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟

1 分析結(jié)構(gòu)平面、立面布置特點(diǎn)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)選定剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件的布置位置及幾何厚度；

2根據(jù)結(jié)構(gòu)使用荷載特點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)歸并框架結(jié)構(gòu)類型，并初步選定每一類型框架結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件的幾何尺寸；

3 進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)力分析；

4 根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算結(jié)果，檢查結(jié)構(gòu)的層間位移及頂點(diǎn)總位移是否滿足規(guī)范要求。若滿足規(guī)范要求，則轉(zhuǎn)入第5步進(jìn)行判斷；若不滿足規(guī)范要求，則直接返回第1步，進(jìn)行剪力墻水平截面面積的修正；

5 剛度最優(yōu)化判斷：比較結(jié)構(gòu)實(shí)際側(cè)移值和規(guī)范限值，若│max(δ/h)-［δ/h］│/［δ/h］≤ε1且│max(Δ/H)-［Δ/H］│/［Δ/H］≤ε2，則轉(zhuǎn)入第6步進(jìn)行計(jì)算；否則轉(zhuǎn)入第1步，并用原剪力墻厚度乘以修正系數(shù)ζ=max{ζ1，ζ2}(ζ1=［δ/h］/max(δ/h)，ζ2=［Δ/H］│/max(Δ/H))，來(lái)修正剪力墻幾何尺寸，重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；

6分別進(jìn)行剪力墻和框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面優(yōu)化設(shè)計(jì)；

7收斂性判斷：比較優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的接近程度，若優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)基本一致，則認(rèn)為優(yōu)化結(jié)構(gòu)是收斂的，可以轉(zhuǎn)入下一步進(jìn)行可行性判斷，否則將優(yōu)化結(jié)構(gòu)作為原結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)回第3步重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)；

篇8

中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-0038（2015）48-0067-02

1結(jié)構(gòu)的總體布局

1.1平面布局

通常情況下，我們會(huì)依據(jù)建筑工程的實(shí)際的情況來(lái)確定平面布局的選擇方面，如果是獨(dú)立單一的結(jié)構(gòu)單元，則結(jié)合分析我們所采用的形狀就較為簡(jiǎn)單，而且注意的是要根據(jù)相對(duì)應(yīng)，相協(xié)調(diào)的原理，在剛度和承載力分布要展現(xiàn)比較均勻的形狀。除此以外，從抗震設(shè)計(jì)要求的角度出發(fā)，高層建筑單一的結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度需要控制在一定的范圍之內(nèi)，不能過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，否則會(huì)在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，反相位的振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的兩端，這將會(huì)引起建筑被過(guò)早的破壞，與此同時(shí)會(huì)大大威脅到人民的人身安全。

1.2豎向布局

為了防止過(guò)大的外挑和內(nèi)收的發(fā)生，結(jié)構(gòu)的豎向布局就應(yīng)該遵循形體規(guī)則，剛度和強(qiáng)度沿高度均勻分布的原則，并且值得注意的是，在同一層的樓面，要設(shè)在統(tǒng)一的標(biāo)高處以此防止錯(cuò)層和局部夾層的出現(xiàn)。在面對(duì)高層的建筑時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度發(fā)生變化的情況的問(wèn)題的解決，最好的辦法就是逐漸變化。

1.3控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形

建筑的結(jié)構(gòu)在一般情況下都會(huì)同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。其中水平荷載會(huì)使得側(cè)移跟隨結(jié)構(gòu)的高度的增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，假設(shè)建筑高度超出一定的范圍后，這將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生大側(cè)移和相對(duì)位移，在某些時(shí)候，最為嚴(yán)重的是會(huì)破壞非結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，所以，控制側(cè)向位移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，我們應(yīng)該高度重視，通常的情況下，控制手段要從限制結(jié)構(gòu)的高度和高度比為切入點(diǎn)。

1.4縫的設(shè)置和構(gòu)成

在建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的總體布局中沉降，溫度收縮和形體復(fù)雜會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)不好的因素，這些都是需要我們考慮在內(nèi)的。我們可以通過(guò)沉降縫，伸縮縫或者是防震縫來(lái)把結(jié)構(gòu)分成許多個(gè)獨(dú)立的單一的單元，因此來(lái)降低沉降差，溫度應(yīng)力和形體結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)的有害因素。但是從另一方面來(lái)說(shuō)，假如設(shè)縫，這將會(huì)對(duì)建筑的使用要求。立體效果，防水處理等方面帶來(lái)諸多的不便。由此這就需要我們?cè)谠O(shè)縫上要嚴(yán)格對(duì)待，謹(jǐn)慎處理，盡最大的可能從總體的設(shè)置布局上或者構(gòu)造上采取其他的有效方法來(lái)解決沉降，溫度收縮和形體復(fù)雜等所引起的許多問(wèn)題。

2結(jié)構(gòu)分析

2.1計(jì)算模型

結(jié)構(gòu)分析的核心環(huán)節(jié)就是計(jì)算模型，這種模型包含選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算理論，這在結(jié)構(gòu)分析中是難點(diǎn)，更是重點(diǎn)。通常的情況下，在做結(jié)構(gòu)建立分析模型時(shí)，都會(huì)以假定為基礎(chǔ)。例如：假設(shè)結(jié)構(gòu)材料是均勻連續(xù)的，這種假設(shè)不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)性能產(chǎn)生較大的誤差，僅僅是主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件參與整體性能的效應(yīng)。

2.2計(jì)算理論

眾所周知，建模的重要組成部分就是計(jì)算理論。計(jì)算理論會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)分析中得到應(yīng)用，主要分為線性理論和非線性理論。這其中線性理論已趨于穩(wěn)定成熟，在中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)分析中這種計(jì)算理論的使用極為廣泛普遍，在常用結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的分析中最為常見(jiàn)；而非線性理論又由材料非線性和幾何非線性組成。材料，截面或者構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系就是材料非線性。

3構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）應(yīng)該對(duì)豎向構(gòu)件的具體情況進(jìn)行判斷分析。在剪力墻和混凝土框架以及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等構(gòu)件中，首先注意到的就是軸壓之比，在豎向構(gòu)件中對(duì)其影響最大的就是軸壓之比，如果一旦軸壓之比不符合規(guī)范的相應(yīng)要求，就應(yīng)該采取一定的補(bǔ)救辦法，如：加大截面或者適當(dāng)提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，或者有效的采用配附加箍筋的措施。

（2）取決于梁和柱的配筋。在考慮到延性的要求的前提下，梁和柱的配筋就應(yīng)該按照《抗震規(guī)范》或者《高規(guī)》中的最大配筋要求去嚴(yán)格執(zhí)行。

（3）剪力墻的配筋，超筋分為以下幾種情況：①剪力墻的暗柱超筋，剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，暗柱就等同于框架結(jié)構(gòu)的柱，是最重要的部分，所以它的配筋主要是體積配箍率，而且在考慮到相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施與辦法的前提下，其配筋就應(yīng)該按照《抗震規(guī)范》或者《高規(guī)》中的標(biāo)準(zhǔn)的配筋要求去嚴(yán)格執(zhí)行。②從剪力墻的水平筋超筋來(lái)看，得出墻的抗剪能力薄弱，所采取的辦法就是適當(dāng)對(duì)截面進(jìn)行調(diào)整。③剪力墻的連梁超筋，在剪力墻的結(jié)構(gòu)中的第一道防線就是連梁，它自身就允許在地震來(lái)臨時(shí)先釋放一部分的地震熱能。

4質(zhì)量管理

（1）工程建設(shè)中最為重要的內(nèi)容就是設(shè)計(jì)質(zhì)量，它將會(huì)直接影響到工程的周期，預(yù)算成本。從業(yè)主的角度考慮，在同一個(gè)行業(yè)中時(shí)間和預(yù)算成本在他們的眼中就是金錢，在千變?nèi)f化，錯(cuò)綜復(fù)雜的市場(chǎng)中，要想搶得先機(jī)，立于不敗之地的方法就是有效地縮短工程周期和節(jié)約成本，這樣才能將利益最大化，獲得最大的效益，通常這就是業(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方的基本要求。一旦達(dá)到業(yè)主的滿意程度，在以業(yè)主為中心的設(shè)計(jì)單位的競(jìng)爭(zhēng)力在無(wú)形之中不斷增強(qiáng)。正是因?yàn)檫@種原因，設(shè)計(jì)單位必須嚴(yán)格執(zhí)行全面質(zhì)量管理，這是一種行之有效的管理辦法，適用于諸多設(shè)計(jì)單位。

（2）依據(jù)《建筑工程設(shè)計(jì)招標(biāo)投標(biāo)管理辦法》中的規(guī)定：設(shè)計(jì)單位應(yīng)該組建項(xiàng)目組，并且安排對(duì)應(yīng)的人員如設(shè)計(jì)人員，核對(duì)人員，專業(yè)負(fù)責(zé)人，審核人員等在設(shè)計(jì)階段合理的安排時(shí)間共同協(xié)作完成，形成設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃表。（3）在設(shè)計(jì)合同的簽訂前，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)對(duì)業(yè)主的明確要求與隱含要求完全掌握，和業(yè)主達(dá)到良好的溝通，向業(yè)主指定的或者有一定協(xié)作的業(yè)主代表收集，整理相關(guān)資料（包括：委托書(shū)，立項(xiàng)文件，地質(zhì)勘察報(bào)告，環(huán)評(píng)報(bào)告，規(guī)劃書(shū)等）同時(shí)設(shè)計(jì)單位提供的資料要由業(yè)主本人親自確定簽字。（4）建筑設(shè)計(jì)中，大多數(shù)的建筑工程都為不同的類型，對(duì)于不同類型的建筑工程來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)單位所提供的專業(yè)的負(fù)責(zé)人應(yīng)該對(duì)該項(xiàng)設(shè)計(jì)擬定一個(gè)投入建筑之前的指導(dǎo)表，這其中包含對(duì)人員的職責(zé)的確認(rèn)以及設(shè)計(jì)人員等的指導(dǎo)。最為重要的是負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一起草該設(shè)計(jì)項(xiàng)目的應(yīng)急措施和方案，一經(jīng)總工程師同一認(rèn)可后，便保證所有人員人手一份，以應(yīng)對(duì)緊急情況。

5結(jié)束語(yǔ)

在新的設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)執(zhí)行后，這些文獻(xiàn)提出了在結(jié)構(gòu)屬性能力方面提出了更高的設(shè)計(jì)要求，我們必須做到的是要完全掌握了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大量創(chuàng)新，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。在節(jié)約建筑預(yù)算成本，不能影響建筑品質(zhì)的條件下，實(shí)施有效的優(yōu)化方法是我們最好的選擇。而熟練地利用相關(guān)優(yōu)化技術(shù)，不單單會(huì)使得建筑的內(nèi)部更加一致完美，成為一個(gè)完整的賞心悅目的個(gè)體，而且可以使得建筑更加經(jīng)濟(jì)化、人性化，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最大目標(biāo)。只要完成這些目標(biāo)，城市的建筑達(dá)到市場(chǎng)利益最大的要求，滿足了施工方的效益需要，更達(dá)到了業(yè)主最終的需求。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與質(zhì)量管理在生活中有著舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]葉金鵬，王子戡，王麗紅，等.論出口注冊(cè)肉類加工企業(yè)的專業(yè)化設(shè)計(jì)[A].中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].2006.

篇9

Abstract: This paper analyzes the characteristics of high-rise building structure design, the design of high-rise building structure theory as the basis, to the current relevant national standards as the basis, undertook thorough analysis studies on the structure of high-rise building economy, and draws some valuable conclusions for high-rise building, optimization design is very practical meaning.

Key words: high-rise building; structure design; reinforced concrete; performance

中圖分類號(hào)：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：

1高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體指標(biāo)控制

計(jì)算判斷結(jié)構(gòu)抗震是否可行的主要依據(jù)是在風(fēng)荷載和地震作用下水平位移的限值；地震作用下，結(jié)構(gòu)的振型曲線，自振周期以及風(fēng)荷載和地震作用下建筑物底部剪力和總彎矩是否在合理范圍中?？傮w指標(biāo)對(duì)建筑物的總體判別十分有用。譬如說(shuō)若剛度太大，周期太短，導(dǎo)致地震效應(yīng)增大，造成不必要的材料浪費(fèi)；但剛度太小，結(jié)構(gòu)變形太大，影響建筑物的使用。當(dāng)然建議對(duì)于頂層構(gòu)件可不考慮在內(nèi)，否則很難滿足上述指標(biāo)。另外地震效應(yīng)是與建筑物質(zhì)量成正比,減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效措施.高層建筑中質(zhì)量大了,不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大,還由于地震作用傾覆力矩大,對(duì)豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力.因此,在小高層建筑房屋中,結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜采用高強(qiáng)度材料,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和圍護(hù)墻體應(yīng)有用輕質(zhì)材料。減輕房屋自重，既減小了豎向荷載作用下構(gòu)件的內(nèi)力，使構(gòu)件截面變小，又可減小結(jié)構(gòu)剛度與地震效應(yīng)，不但能節(jié)省材料，降低造價(jià)，還能增加使用空間。

對(duì)于小高層住宅結(jié)構(gòu)而言，在結(jié)構(gòu)選型上應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

1.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

《抗規(guī)》、《高規(guī)》在這方面要求了相當(dāng)多的限制條件，例如:平面規(guī)則性信息、豎向抗側(cè)力、剛度變化宜均勻等，而且，《抗規(guī)》采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?！币虼?，結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是很重要的。

1.2上部結(jié)構(gòu)嵌固端的設(shè)計(jì)

由于小高層住宅一般都帶有一層或一層以上的地下室或人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，我們?cè)谇豆潭藰前宓脑O(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性等問(wèn)題上都要認(rèn)真考慮，不得忽視。

1.3短肢剪力墻的設(shè)計(jì)

由于目前的住宅內(nèi)部空間以及美觀的要求，以及建筑造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理的要求，從而對(duì)結(jié)構(gòu)體系的要求也隨之提高，剪力墻結(jié)構(gòu)(含部分短肢剪力墻)就是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)(含部分短肢剪力墻)能夠較好地完成建筑要求，并且較為經(jīng)濟(jì)合理

2 性能分析

2.1 抗震性能分析

對(duì)結(jié)構(gòu)體系來(lái)說(shuō)足夠的承載能力和變形能力是兩個(gè)同時(shí)需要滿足的條件。結(jié)合概念設(shè)計(jì)的理念，對(duì)上述兩種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對(duì)比分析，電算程序可以采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，還要求其有適當(dāng)?shù)膭偠取８邔咏Y(jié)構(gòu)的使用功能和安全與其側(cè)移的大小密切相關(guān)，過(guò)大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、維護(hù)墻及其飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞。結(jié)構(gòu)分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計(jì)算出各結(jié)構(gòu)體系層間位移角，剪力墻結(jié)構(gòu)小于框剪結(jié)構(gòu)，但均小于規(guī)范要求，且富裕量較大，說(shuō)明兩種結(jié)構(gòu)體系滿足剛度要求。但就使用性能方面，剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體太多，結(jié)構(gòu)自重大，導(dǎo)致了較大的地震作用，混凝土和鋼材用量也較高;同時(shí)也增加了基礎(chǔ)工程的投資，而且限制了建筑上的靈活使用。而框架――剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是平面使用靈活，適用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)合理，能使框架、剪力墻兩種有著不同變形性能的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)很好地協(xié)同發(fā)揮作用。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)更為有利的水平變形曲線。由框架構(gòu)成自由靈活的使用空間，容易滿足不同建筑功能的要求;同時(shí)剪力墻具有相當(dāng)大的抗側(cè)移剛度，從而使框一剪結(jié)構(gòu)具有較好的抗震能力，也大大減少了結(jié)構(gòu)的側(cè)移。

2.2 經(jīng)濟(jì)性比較

我們通過(guò)對(duì)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)直接費(fèi)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)單位面直接費(fèi)相差不是很多，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)最大，框架――剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)最小，其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)比框架――剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出12.5%，比大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出7.3%，大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)比框架――剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積直接費(fèi)高出4.9%。三種鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)的次要項(xiàng)目造價(jià)基本相同。單位面積造價(jià)框架――剪力墻結(jié)構(gòu)的最小，大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)的次之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的會(huì)稍微較大些，然而三種結(jié)構(gòu)體系直接費(fèi)最大相差不到45元/。

3小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

3.1 水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素

在低層住宅中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);而在小高層住宅中，盡管豎向荷載仍對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生著重要影響，但水平荷載將成為控制因素。對(duì)某一特定建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值;而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。

3.2 軸向變形不容忽視

對(duì)于采用框架――剪力墻體系的小高層住宅，框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力，這就使得中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí)，此種差異軸向變形將會(huì)達(dá)到很大的數(shù)值，其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座產(chǎn)生沉陷，使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。

3.3 側(cè)移成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)

與低層住宅不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移己成為小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。隨著房屋高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)側(cè)移一般與房屋高度H 的四次方成正比。在設(shè)計(jì)小高層住宅時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，而且還要有足夠的抗側(cè)移剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移控制在一定的范圍內(nèi)。這是因?yàn)?

a.過(guò)大的側(cè)移會(huì)使人不舒服，影響房屋的正常使用。

b.過(guò)大的側(cè)移會(huì)使隔墻、圍護(hù)墻以及它們的高級(jí)飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，也會(huì)使電梯軌道變形而導(dǎo)致不能正常運(yùn)行。

c.過(guò)大的側(cè)移會(huì)因P -效應(yīng)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，甚至因側(cè)移與附加內(nèi)力的惡性循環(huán)導(dǎo)致建筑物的倒塌。

3.4 結(jié)構(gòu)延性是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)

相對(duì)于低層住宅而言，小高層住宅更柔一些，地震作用下的變形就更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

4小高層住宅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法

當(dāng)前，在無(wú)成熟的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析軟件的情況下，主要是應(yīng)用小高層住宅結(jié)構(gòu)分析軟件，采用人工分析進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法對(duì)不同的結(jié)構(gòu)選型和布置不斷的進(jìn)行方案分析比較，以獲得比較理想的結(jié)構(gòu)方案，這是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最常用的也是最簡(jiǎn)單的優(yōu)選或者說(shuō)是優(yōu)化方法。用概念設(shè)計(jì)的方法所得的方案是較合理、經(jīng)濟(jì)的，雖其費(fèi)工費(fèi)時(shí)、對(duì)設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)要求較高，但這種依靠設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工優(yōu)化的方法仍是當(dāng)前所普遍采用的主要方法。對(duì)于同一小高層住宅方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)(包括基礎(chǔ))布置方案;確定了結(jié)構(gòu)布置的小高層住宅物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過(guò)程中設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載的取值也不是唯一的;小高層住宅物細(xì)部的處理更是不盡相同等等，這些問(wèn)題目前計(jì)算機(jī)是無(wú)法完全解決的，都需要設(shè)計(jì)人員自己做出判斷。

5結(jié)語(yǔ)

總之，高層設(shè)計(jì)時(shí)，做好概念設(shè)計(jì)，根據(jù)房屋的建造地點(diǎn)，平立面體形，層數(shù)多少，在滿足安全性、耐久性與舒適性要求的前提下采用合理的結(jié)構(gòu)體系。在構(gòu)件設(shè)計(jì)中精打細(xì)算，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范構(gòu)造要求對(duì)于整個(gè)建筑物，保證安全，降低造價(jià)影響巨大，這也是我們?cè)诮窈笤O(shè)計(jì)中不斷提高及改進(jìn)的。

參考文獻(xiàn)

篇10

中圖分類號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1. 概述

時(shí)代的發(fā)展和人民生活水平的提高，讓人們對(duì)居住環(huán)境的要求也逐步的增多，傳統(tǒng)意義上的住宅，均以滿足“住”為先決設(shè)計(jì)條件，但是現(xiàn)代化的建筑設(shè)計(jì)理念，更多的注重“宅”的存在形式和特點(diǎn)。很多較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式被得以充分的展現(xiàn)，這其中應(yīng)用最多、受關(guān)注度最高的應(yīng)屬剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)閯傂詮?qiáng)、且實(shí)際使用材料較少，對(duì)整體施工質(zhì)量的保障有穩(wěn)定作用，所以已經(jīng)逐步的成為了一種主流設(shè)計(jì)。

2. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

為了減少建筑結(jié)構(gòu)本身的重量，相應(yīng)的增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，也并不是任何的情況下都可以使用剪力墻結(jié)構(gòu)的，在設(shè)計(jì)階段，要充分考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用范圍，最大化的減少因?yàn)榧袅Y(jié)構(gòu)的使用對(duì)施工方面的影響。當(dāng)然，如果把增加單位面積內(nèi)的實(shí)際使用率作為前提的話，尤其是在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工形式還是首先方案。

3. 剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要是便于大模板技術(shù)的應(yīng)用，室內(nèi)墻面平整，墻體不需抹灰，增加室內(nèi)凈面積，而這一點(diǎn)，恰恰是工程建設(shè)單位和用戶都十分關(guān)注的，至于剪力墻抗側(cè)剛度大，側(cè)移小的特點(diǎn)由于在實(shí)際中并不經(jīng)常遇到，所以人們的關(guān)注度也不高。

除此之外，剪力墻在施工過(guò)程中施工工藝較繁瑣，總體施工造價(jià)較高，也是制約剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的缺點(diǎn)問(wèn)題。

4. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

4.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化原則

一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的剛度越大，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就越好，抗震作用力也就越強(qiáng)，但是如果無(wú)限制的增加建筑結(jié)構(gòu)的剛度的話，勢(shì)必會(huì)增加整體工程造價(jià)，而且，如果剛度過(guò)大的話，容易出現(xiàn)層間移位過(guò)小等問(wèn)題。所以，在對(duì)建筑進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候應(yīng)主要考慮定量和定型的研究分析之后再確定剪力墻的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合工程中的實(shí)際情況，在做剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，基本上遵循以下原則：一是，盡量避免出現(xiàn)“一字型”剪力墻，避免樓面梁一側(cè)或兩側(cè)擱置在“一字型”剪力墻或其連梁上；二是使得結(jié)構(gòu)受力更加合理，能在滿足規(guī)范要求的前提下，使剪力墻的結(jié)構(gòu)性能達(dá)到最優(yōu)，經(jīng)濟(jì)性更加合理；三是通過(guò)改變剪力墻的數(shù)量及其布置使得結(jié)構(gòu)的樓層剛度、周期、層間位移角更加合理。

4.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

4.3.1 在合理范圍內(nèi)盡量減小剪力墻厚度

剪力墻結(jié)構(gòu)的取值，直接影響到結(jié)構(gòu)的自重，所以在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先應(yīng)該在合理、可控的范圍內(nèi)盡量減小剪力墻的厚度，這樣不僅減少了施工工程的總造價(jià)，而且能讓結(jié)構(gòu)的剛度達(dá)到一個(gè)較為適中的程度，使其既能滿足結(jié)構(gòu)抗測(cè)力的要求，也能使結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量達(dá)到一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

4.3.2 嚴(yán)格控制剪力墻的配筋率

在建筑施工過(guò)程中，對(duì)配筋率有明確的國(guó)家規(guī)范要求，針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)而言，實(shí)際施工要求也較為詳細(xì)，《混凝土規(guī)范》規(guī)定，抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)的剪力墻的水平和豎向分布鋼筋配筋率均不應(yīng)小于0.25%；四級(jí)抗震等級(jí)剪力墻不應(yīng)小于0.2%，分布鋼筋間距不應(yīng)大于300mm；其直徑不應(yīng)小于8mm。這在高層或者剪力墻墻肢較長(zhǎng)的剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是合理的，但對(duì)于短小、低矮的剪力墻，應(yīng)適當(dāng)減小其水平筋的配筋率;墻的豎向最小配筋率應(yīng)包括邊緣構(gòu)件中的鋼筋，同時(shí)應(yīng)注意避免豎筋過(guò)多使墻的抗剪強(qiáng)度小于抗彎強(qiáng)度，對(duì)抗震不利。

4.3.3 減輕結(jié)構(gòu)自重

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了混凝土的使用量，就減輕了結(jié)構(gòu)自身的重量，從而可以減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力、豎向荷載和水平地震作用力。這種方式較適用于高層建筑，基本上以不同的高度選取不同的減少量為最佳。

5. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑中的實(shí)際應(yīng)用

5.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的軸對(duì)稱安排方式，是對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置起到至關(guān)重要的決定性作用的。這種軸對(duì)稱設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中，其目的是最大化的減少剪力墻的扭矩，進(jìn)而讓剪力墻的側(cè)向剛度能充分地發(fā)揮出應(yīng)有的作用。這種情況在高層建筑中十分的常見(jiàn)，而且抗側(cè)性的增大，對(duì)于原本起到抗震作用的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是有影響的，但是通過(guò)軸對(duì)稱的安排方式，能在兩個(gè)甚至是四個(gè)作用力面上對(duì)扭矩起緩沖作用，實(shí)際運(yùn)用效果是十分明顯的。

5.2 約束邊緣構(gòu)件處理

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分地考慮到邊緣構(gòu)件的處理問(wèn)題，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，剪力墻的邊緣構(gòu)件主要以無(wú)約束邊緣構(gòu)件和有約束邊緣構(gòu)件兩種，而這兩種邊緣構(gòu)件的極限承載力差距是很大的，無(wú)約束邊緣剪力墻構(gòu)件和有約束邊緣剪力墻構(gòu)件在矩形截面上的承載力，最高情況下可以出現(xiàn)40%的差距，所以，必須要根據(jù)實(shí)際情況，按照剪力墻結(jié)構(gòu)的軸壓比的等級(jí)來(lái)設(shè)計(jì)、安裝何種類型的邊緣構(gòu)件。

5.3 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用

由于剪力墻結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)，在土地集約化使用率較高的城市中，雖然剪力墻的設(shè)計(jì)存在著工程造價(jià)較高的情況，但是和目前居高不下的房?jī)r(jià)比起來(lái)就相形見(jiàn)拙了，所以這種設(shè)計(jì)方式被廣泛應(yīng)用于高層建筑，特別是高層住宅建筑中。在這里需要著重指出的是，利用剪力墻設(shè)計(jì)的住宅，住戶在實(shí)際使用過(guò)程中不能輕易的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，否則受影響的不僅是住戶本身，輕則是上下樓都受到影響，重則建筑物自身的穩(wěn)定性也受到一定影響。

5.4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層抗震應(yīng)用

剪力墻在設(shè)計(jì)過(guò)程中，基本上是遵循著整體設(shè)計(jì)直通到頂?shù)脑瓌t，對(duì)于高層建筑而言，能有效的起到一定的抗震作用，但是由于剪力墻設(shè)計(jì)自身存在著剛度不穩(wěn)定的情況，如果在實(shí)際施工中再采用直通到頂?shù)脑?，那么不僅會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的自重，還無(wú)法控制層間移位情況，所以在設(shè)計(jì)初期，就基本上遵循著30層以下的建筑，每5-7層變化一次剪力墻剛度的設(shè)計(jì)，自下而上采取逐漸減小的方式進(jìn)行；30層以上且150米以下的建筑，要根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)形式，就基本上能滿足高層建筑的抗震需求了。

6. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展方向

目前制約剪力墻結(jié)構(gòu)不能大面積推廣的原因有兩個(gè)，一個(gè)是工程施工工藝較為繁瑣，另一個(gè)是總體施工造價(jià)較高，在未來(lái)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果可以跟材質(zhì)相結(jié)合，在上述兩個(gè)層面上有所突破的話，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際使用率將會(huì)大大提高。另外，目前的剪力墻結(jié)構(gòu)主要作用一是增加單位面積里的實(shí)際使用率，二是起到高層建筑的抗震作用，研究人員是否能通過(guò)精確的計(jì)算和具體的試驗(yàn)測(cè)算出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其它優(yōu)點(diǎn)，也是剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)新突破口。

7. 結(jié)束語(yǔ)

剪力墻結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和安排，對(duì)于建筑，尤其是高層建筑的設(shè)計(jì)而言是十分重要的，通過(guò)剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和使用能增加單位面積的實(shí)際利用空間，但是就它的穩(wěn)定性而言，是關(guān)乎于整個(gè)建筑物的整體結(jié)構(gòu)安全的，所以專業(yè)設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)程，根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況，綜合考慮高度、剛度等因素，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的分析和精確的計(jì)算，使其作用和功效發(fā)揮到最大化，在確保建筑整體的穩(wěn)定性和可靠性的前提下，取得社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[1]. 呂白、賈東旭. 高層剪力墻結(jié)構(gòu)連梁的設(shè)計(jì)與分析[J]，《商品與質(zhì)量：建筑與發(fā)展》2013年 第6期：20-21；