結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

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摘要：在保證安全的前提下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)在保證安全的前提下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以節(jié)省建筑材料使成本降低，減少環(huán)境污染，還可以使建筑空間加大，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，也保證了結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理性。

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

1前言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步，城市建設(shè)力度的加大，一批批建設(shè)項(xiàng)目拔地而起批批建設(shè)項(xiàng)目拔地而起，城市建設(shè)投入大量的資金，土地和建材等資源材等資源，也成為社會(huì)環(huán)境污染，資源緊張的原因之一。同時(shí)各行各業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的也在提高各行各業(yè)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的也在提高，都對(duì)建筑結(jié)構(gòu)提出更高的要求高的要求，建筑結(jié)構(gòu)部分花費(fèi)的時(shí)間和資金成本在整個(gè)建筑工程中所占比例不容小覷工程中所占比例不容小覷，而建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下全的前提下，綜合考慮建筑性能的各個(gè)因素，充分利用建筑材料的性能料的性能，降低建筑材料及人工成本，提高建筑的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益效益。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

建筑藝術(shù)是我國(guó)的傳統(tǒng)文化建筑藝術(shù)是我國(guó)的傳統(tǒng)文化，論具有悠久的歷史。隨著時(shí)代的變遷時(shí)代的變遷，在建筑的設(shè)計(jì)方面，有了較大的變化，在注重建筑實(shí)用價(jià)值的基礎(chǔ)之上筑實(shí)用價(jià)值的基礎(chǔ)之上，對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)也有了一定的要求。不管是傳統(tǒng)的建筑還是現(xiàn)代的建筑管是傳統(tǒng)的建筑還是現(xiàn)代的建筑，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，都是圍繞著幾個(gè)核心部分來(lái)進(jìn)行的幾個(gè)核心部分來(lái)進(jìn)行的，包括安全性、建筑過(guò)程的便利性、經(jīng)濟(jì)性以及美觀性濟(jì)性以及美觀性。這些因素在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是要考慮的幾個(gè)因素個(gè)因素。人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，基本要求就是讓建筑結(jié)構(gòu)有足夠的安全性和功能性建筑結(jié)構(gòu)有足夠的安全性和功能性。建筑結(jié)構(gòu)在建筑施工成本中占據(jù)較大的比例本中占據(jù)較大的比例，只有在保障工程施工質(zhì)量的前提下優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能最大限度的降低建筑施工成本。實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的完美組合生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的完美組合。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的要點(diǎn)

在遵循設(shè)計(jì)規(guī)范在遵循設(shè)計(jì)規(guī)范，滿足建設(shè)方的使用要求的前提下，降低工程成本工程成本，使工程達(dá)適用，安全，經(jīng)濟(jì)，美觀和便于施工這五方面的最佳結(jié)合面的最佳結(jié)合，這就是優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)首先是建筑方案優(yōu)化優(yōu)化，在建筑前期的方案設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分融入其中中，建筑設(shè)計(jì)往往追求外觀的新奇，不計(jì)成本，不考慮抗震，越是復(fù)雜的不規(guī)則的建筑抗震性能越差是復(fù)雜的不規(guī)則的建筑抗震性能越差，建筑成本越高。應(yīng)該追求簡(jiǎn)約而美的設(shè)計(jì)理念追求簡(jiǎn)約而美的設(shè)計(jì)理念，選擇規(guī)則的平面和立面，避免過(guò)大的外挑和內(nèi)收的外挑和內(nèi)收，避免薄弱層，盡量不設(shè)轉(zhuǎn)換層，尤其是高位轉(zhuǎn)換換，保持受力的均衡。優(yōu)化設(shè)計(jì)其次是結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化優(yōu)化設(shè)計(jì)其次是結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化，首先就是結(jié)構(gòu)形式的選擇選擇，通過(guò)對(duì)建筑的高度、功能、結(jié)構(gòu)的破壞形式、整體性、剛度度、結(jié)構(gòu)與地基的關(guān)系等多方面綜合考慮，選擇恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式式。使建筑形體，結(jié)構(gòu)體系和剛度分布達(dá)到平衡，根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)或關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)或關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化。由于地震的預(yù)測(cè)難度較大預(yù)測(cè)難度較大，地震發(fā)生對(duì)人類的生命和財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，因此建筑設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求因此建筑設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求。在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)側(cè)重抗震方案的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)側(cè)重抗震方案的設(shè)計(jì)，采用多道設(shè)防方法方法，當(dāng)?shù)卣饋?lái)襲時(shí)，房屋的次要構(gòu)件可以消耗一部分地震能量量。盡量避免抗震性能不好含鋼量還相對(duì)較高的結(jié)構(gòu)形式，如異形柱結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)如異形柱結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。總之在提升房屋結(jié)構(gòu)抗震能力的同時(shí)能力的同時(shí)，讓設(shè)計(jì)成本也有所下降。其次就是結(jié)構(gòu)布置其次就是結(jié)構(gòu)布置，可依據(jù)從整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系間的力學(xué)關(guān)系、破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的設(shè)計(jì)思想的設(shè)計(jì)思想，從全局的角度來(lái)確定控制結(jié)構(gòu)的布置，在早期迅速速、有效地進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，所得結(jié)構(gòu)方案往往易于手算算、傳力路徑簡(jiǎn)捷明確，并可避免結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣運(yùn)算運(yùn)算，同時(shí)要有多道防止破壞的防線，例如結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置要均勻勻，有利于縮小建筑的剛度中心和質(zhì)量重心的距離，減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，最大程度保持抗側(cè)力構(gòu)件的原始形態(tài)。結(jié)構(gòu)布置也應(yīng)盡可能的連續(xù)也應(yīng)盡可能的連續(xù)，均勻，避免剛度，承載力和傳力途徑的突變變，如不能避免應(yīng)將突變限制在某一樓層或幾個(gè)樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位感的薄弱部位，從而減少這些部位在水平作用下產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或過(guò)大的變形應(yīng)力集中或過(guò)大的變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。結(jié)構(gòu)布置以超靜定為主為主，不設(shè)計(jì)或少設(shè)計(jì)成靜定結(jié)構(gòu)。在整個(gè)建筑工程中在整個(gè)建筑工程中，基礎(chǔ)的造價(jià)占有相當(dāng)大的比重，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一般注重結(jié)構(gòu)的安全可靠度設(shè)計(jì)人員一般注重結(jié)構(gòu)的安全可靠度，而對(duì)基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)分析比較缺乏足夠的重視比較缺乏足夠的重視。基礎(chǔ)優(yōu)化能節(jié)省總造價(jià)的55%~15%。當(dāng)然基礎(chǔ)方案的選擇是最重要的當(dāng)然基礎(chǔ)方案的選擇是最重要的，根據(jù)土層特征、分析上部結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)結(jié)合周圍建筑情況構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)結(jié)合周圍建筑情況，從各個(gè)基礎(chǔ)形式的特點(diǎn)，材料用量料用量，施工難易程度，施工的工期進(jìn)行綜合分析比較。基礎(chǔ)能淺埋時(shí)盡量淺埋能淺埋時(shí)盡量淺埋，節(jié)省了土方開挖量。基礎(chǔ)截面的選擇以滿足沖切及抗剪的前提下滿足沖切及抗剪的前提下，配筋大部分為構(gòu)造配筋。例如某工程基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)使用的是筏板基礎(chǔ)工程基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)使用的是筏板基礎(chǔ)，由于成本的問(wèn)題對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將筏板基礎(chǔ)改為獨(dú)立基礎(chǔ)加防水板，獨(dú)立基礎(chǔ)厚度較原先筏板基礎(chǔ)的厚度加大礎(chǔ)厚度較原先筏板基礎(chǔ)的厚度加大，但防水板厚度較筏板減小小，同時(shí)構(gòu)造配筋大幅度降低，整體降低了工程造價(jià)，同時(shí)防水板也增加了基礎(chǔ)的整體剛度水板也增加了基礎(chǔ)的整體剛度，對(duì)不均勻沉降起到一定的作用用，也滿足了承載力的要求，使建筑材料減少，施工周期縮短短。樁基礎(chǔ)的優(yōu)化也很重要，根據(jù)地基狀況和現(xiàn)場(chǎng)施工情況選擇樁的類型及基礎(chǔ)形式選擇樁的類型及基礎(chǔ)形式，最大程度降低工程成本，再通過(guò)地基持力層的狀況分析所需要的樁長(zhǎng)基持力層的狀況分析所需要的樁長(zhǎng)，多個(gè)方案進(jìn)行比較推敲，從而篩選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案從而篩選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想落實(shí)到各個(gè)環(huán)節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)的思想落實(shí)到各個(gè)環(huán)節(jié)，細(xì)部?jī)?yōu)化也很重要。（1）結(jié)構(gòu)計(jì)算首先輸入合理的計(jì)算參數(shù)結(jié)構(gòu)計(jì)算首先輸入合理的計(jì)算參數(shù)，（2）按精細(xì)化的要求準(zhǔn)確的輸入荷載準(zhǔn)確的輸入荷載，然后布置梁板柱，例如梁寬度盡量控制在350350mm以下以下，否則需要四肢箍，梁高的增加比梁寬增加更有效效，盡量把梁布置成連續(xù)梁，對(duì)撓度控制有利。次梁間距要控制好制好。（3）層間位移角和位移比盡量接近規(guī)范限值層間位移角和位移比盡量接近規(guī)范限值。（4）墻柱軸壓比接近規(guī)范限值且大部分為構(gòu)造配筋壓比接近規(guī)范限值且大部分為構(gòu)造配筋。（5）梁板配筋率在經(jīng)濟(jì)配筋率范圍內(nèi)等濟(jì)配筋率范圍內(nèi)等。((6)設(shè)計(jì)圖紙便于施工設(shè)計(jì)圖紙便于施工。

4結(jié)束語(yǔ)

優(yōu)化方法的技術(shù)性性實(shí)現(xiàn)優(yōu)化方法的技術(shù)性性實(shí)現(xiàn)，需要設(shè)計(jì)人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)積累積累，在處理問(wèn)題時(shí)可以更靈活的選擇方案，更充分的判斷可行性行性，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)最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。適用，安全，經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)，美觀和便于施工是進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)的一般原則而這五個(gè)方面各有所重五個(gè)方面各有所重，又互為矛盾，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)往往是這五個(gè)方面的最佳結(jié)合個(gè)方面的最佳結(jié)合。

作者:陳天靜 單位:大連奧世建筑設(shè)計(jì)有限公司

參考文獻(xiàn)：

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