建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

駱愛春　沈錢青

摘要：建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平直接影響建筑工程的質(zhì)量，為此必須提高對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度，采用優(yōu)化技術(shù)在保證建筑結(jié)構(gòu)基本功能的基礎(chǔ)上應(yīng)該考慮空間利用率、材料的使用、造價控制、居住舒適度等因素。本文將從設(shè)計優(yōu)化的角度出發(fā)，對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的意義、原則以及具體措施進(jìn)行分析討論。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計;措施

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，如今，人們的經(jīng)濟(jì)條件、生活質(zhì)量與生活水平得到了明顯的提高，從而對生活環(huán)境也提出了更高的要求?；跁r代進(jìn)步及社會發(fā)展要求，如今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往會在確保質(zhì)量、安全的基礎(chǔ)上，開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)成本降低、節(jié)能減排及建筑物使用功能的提高。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的原則

2.1 保證合理的結(jié)構(gòu)性能

對于一個工程來說，在設(shè)計的過程中應(yīng)該同時注意它的剛性強度以及柔性強度，要根據(jù)工程的具體信息以及應(yīng)用功能進(jìn)行判斷，對于有些建筑來說，如果剛性強度過大，則會導(dǎo)致建筑在變形能力上的問題，從而會導(dǎo)致它的荷載重量變大，引起對建筑的局部損壞。但是如果柔性過強的話也會由于結(jié)構(gòu)上的變化導(dǎo)致不能承受原有的荷載，甚至?xí)鸾ㄖw上的坍塌，因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計師要找到其中的關(guān)鍵點，達(dá)到剛?cè)岵?jì)的目的，著力于建筑的整體來進(jìn)行構(gòu)思，尋找合理的建筑結(jié)構(gòu)體系。

2.2 保證結(jié)構(gòu)體系的安全性

在建筑結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計過程中，保證建筑的安全性是設(shè)計的主要原則，也是建筑施工中的重點管理內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計師應(yīng)該注意對建筑性能上的加固，設(shè)置不同的安全防線，保證構(gòu)件在安裝過程中的穩(wěn)定性，不能因為理論上框架結(jié)構(gòu)的承重能力是大于砌體結(jié)構(gòu)的，就盲目的進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的選擇，還是應(yīng)該從建筑的環(huán)境等方面出發(fā)，考慮到自然災(zāi)害對它的影響，在設(shè)計的過程中，可以設(shè)置多道防線，因為在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，絕對安全的設(shè)計構(gòu)件和過程是不存在的，只有通過多種安全防護(hù)措施的建立才能降低危險發(fā)生的可能性，這樣經(jīng)過較長的時間，還能使建筑盡量保持原有的整體結(jié)構(gòu)。

2.3 保證設(shè)計過程中的重點

現(xiàn)階段來說，建筑在功能和規(guī)模上都有了一定的提升，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中多了很多復(fù)雜的工作，在不同項目設(shè)計中可能會出現(xiàn)交叉現(xiàn)象的存在，這時候設(shè)計師就要注意工作中的重點內(nèi)容，明確什么部分才是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要承重，從結(jié)構(gòu)的安全性去考慮，有的放矢的來確定不同構(gòu)件的設(shè)計位置，從而減少施工過程中可能出現(xiàn)的損失，分清設(shè)計過程中的主次，協(xié)調(diào)好設(shè)計過程中互相之間的關(guān)系，把好質(zhì)量關(guān)卡，從重點內(nèi)容出發(fā)進(jìn)行著重考慮。

3 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計具體措施

3.1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模型和設(shè)計計算方案

在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時首先必須建立科學(xué)合理的建筑設(shè)計模型，控制各個參數(shù)的變化并根據(jù)試驗結(jié)果選擇合適的變量。另外，通過優(yōu)化設(shè)計提升結(jié)構(gòu)計算模型的科學(xué)性，對影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的各個因素進(jìn)行對比分析，對不合理之處加以改進(jìn)制定合理的計算方案，從而可降低結(jié)構(gòu)計算失誤，保證建筑結(jié)構(gòu)計算方案的科學(xué)合理。如選取合適的地震動參數(shù)、在計算模型中考慮梁端剛域與樓板翼緣計算梁的配筋等均是合理的經(jīng)濟(jì)設(shè)計措施。

3.2 建筑主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先要考慮的問題便是確保建筑物的安全性，并在后期優(yōu)化設(shè)計中，致力于實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)承載性能的加強。對于建筑物來說，主體部分穩(wěn)定性的增強，是提高建筑物安全性的有效手段，其可以賦予建筑物在一定范圍內(nèi)抵抗惡劣環(huán)境的能力，使建筑物在地震、大風(fēng)等環(huán)境下具有安全性，避免一旦遭受惡劣外部條件建筑物便發(fā)生傾覆。對建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化的時候，重點是對剪力墻進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確保剪力墻的整體穩(wěn)定性，重點是要使剪力墻質(zhì)量均勻，并讓建筑物的結(jié)構(gòu)重心、剛性中心重合，從而提高建筑物的整體穩(wěn)定性。設(shè)計師可以采取減少剪力墻數(shù)量、增加剪力墻程度的方式，來對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使剪力墻的穩(wěn)定性更高。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，往往會在剪力墻內(nèi)部設(shè)置大量鋼結(jié)構(gòu)，從而使剪力墻可以承受更多重量，提高剪力墻的穩(wěn)定性。

3.3 地基結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化

在建筑的地基設(shè)計過程中，設(shè)計部門的工作人員需要對現(xiàn)場進(jìn)行實地勘測，根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)報告以及工程的主要信息，來確定在施工過程中建筑物的自重以及外界施加的壓力，從而確定它的荷載范圍，由專業(yè)的工作人員進(jìn)行底面積的測繪以及計算，保證地基設(shè)計過程中的穩(wěn)定性，避免由于外界壓力導(dǎo)致沉降不均勻的現(xiàn)象發(fā)生。其次，還應(yīng)該考慮在設(shè)計過程中的施工技術(shù)以及材料，以具體的工程為準(zhǔn)，選擇合適的地基處理技術(shù)，通常來說包括獨立地基、淺地基以及深地基和樁基等，在材料的選擇中，也要保證材料的強度等級，確定它的主要性能，保證在施工過程中的質(zhì)量問題，對可能用到的鋼筋進(jìn)行計算，從地基的內(nèi)部預(yù)應(yīng)力進(jìn)行考慮。

3.4 現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載取值合理性選擇

現(xiàn)代高層最直接表現(xiàn)出來的特點就是層數(shù)多，單元重復(fù)性強，故一點點的荷載效應(yīng)就會產(chǎn)生重復(fù)積累性的變化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的浪費，筆者曾經(jīng)參與這樣一個項目：一個接近百米的高層辦公樓，因業(yè)主需要，設(shè)計單位需要在施工圖階段考慮夾層荷載，設(shè)計完成后業(yè)主因和之前的項目作出成本比較后，認(rèn)為該高層辦公樓建設(shè)成本過大，需要進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過拿到該項目的模型和施工圖研究后，初步得到以下的判斷：設(shè)計方采用的夾層荷載為考慮加建鋼筋混凝土的樓板的荷載，而逐層遞加累積，最終導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的荷載很大。優(yōu)化建議：采用鋼結(jié)構(gòu)夾層荷載，樓面采用木地板做法，已達(dá)到減小荷載的目的。

4 結(jié)束語

總而言之，要想切實完成優(yōu)化工作，得出更加符合人們審美需求的設(shè)計，建筑設(shè)計師必須要跟上時代發(fā)展的腳步，綜合考慮業(yè)主的實際需要按照優(yōu)化設(shè)計原則展開工作，并要求施工企業(yè)嚴(yán)格按照方案進(jìn)行工程施工，這樣才可以將設(shè)計方案的作用與價值充分發(fā)揮出來，從而為后續(xù)工程施工的順利展開打下更堅實的基礎(chǔ)，進(jìn)而為人們提供更為優(yōu)秀的工作生活環(huán)境。

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（作者單位：浙江鴻翔建設(shè)集團(tuán)股份有限公司1? 2）