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

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)濟效益、實用效益，還十分地注重生態(tài)保護，這就要求 建筑業(yè)者在確保建筑實用美觀的基礎(chǔ)上，進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，進而達到各方 面的統(tǒng)籌兼顧，以求更

2、加促進社會可持續(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，必須進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。進一步地，我們也在實際生活中對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的可行性進行了調(diào) 查，調(diào)查證明：事先進行建筑結(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行最大限度的協(xié)調(diào)和利用，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

3、，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

4、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)配件進行設(shè)置時，必須對每個構(gòu)件進行充分的考 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，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

5、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、施工人員進行有效的溝通和合作，并共同制定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)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

6、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，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

7、部軸力處于一定狀態(tài)吋，可以通過擴人柱子截面、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大，但是其經(jīng)濟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 夠滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特殊要求，但是其成本相對較高；3）現(xiàn)階段我國建筑結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計過程中，框架剪力墻結(jié)構(gòu)是

8、應(yīng)用較為廣泛的一種結(jié)構(gòu)體系，其主要由 鋼筋混凝土型剪力墻和框架組成的，建筑框架中的梁柱由剛接完成，而剪力墻和 框架可采用較接或者剛接完成?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)具有靈活性的使用空間、良好 的整體性及衍生性、較強的抗震性和承載力，使得結(jié)構(gòu)側(cè)移達到減小，使得建筑 結(jié)構(gòu)得到有效的優(yōu)化和完善。素以在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，必須提高建筑結(jié)構(gòu)側(cè) 向剛度，以保證建筑結(jié)構(gòu)安全性，降低建筑造價成本，使得建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計得 到最為理想狀態(tài)。4、結(jié)構(gòu)計算方面1)與工程實踐相結(jié)合。在建筑結(jié)構(gòu)計算時，必須對建筑工程情況進行 有效的調(diào)查和分析，以保證建筑結(jié)構(gòu)計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；2)計算機系統(tǒng)的應(yīng)用。 為了提高建筑結(jié)構(gòu)計算的準(zhǔn)確性，設(shè)計

9、人員必須合理應(yīng)用計算機系統(tǒng)，對建筑結(jié) 構(gòu)計算結(jié)構(gòu)進行全面且有效的分析；3)數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)確性。為了避免建筑結(jié)構(gòu)計 算誤差的產(chǎn)生，要求設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)計算數(shù)據(jù)輸入過程進行有效的控制，并 對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖形、構(gòu)件及荷載等參數(shù)進行核查；4)計算結(jié)果審查。當(dāng)建筑 結(jié)構(gòu)計算完成后，必須建立相應(yīng)的審查制度，對計算結(jié)構(gòu)進行有效的審查，以及 時發(fā)現(xiàn)問題，并采取有效的處理措施，以保證建筑結(jié)構(gòu)計算的準(zhǔn)確性，使建筑結(jié) 構(gòu)優(yōu)化設(shè)計得以實現(xiàn)。結(jié)語對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來說，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中極為重要，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。參考文獻：劉鐵峰，李鐵軍，張亮坤.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化