工民建结构设计的优化方法研究

工民建结构设计的优化方法研究

于江

23030519700504****

摘要：在工民建中，高层工民建的结构在垂直方向的载荷远超于多层工民建。而垂直载荷指的是建筑物受到自重的影响在垂直方向产生的载荷量。同时，由于工民建的结构主体较为庞大，风力的接受面积较大，工民建还会受到水平载荷力的影响。此外，工民建极易产生侧移的问题，侧移程度主要与工民建高度息息相关。设计师必须在设计阶段做好工民建的结构设计，最大化地提升建筑物的稳定性和居住性能。

关键词：工民建；工程建设；安全性

引言：在工程建设的过程中，最基本的目标是在提高工程质量的同时尽可能地减少成本的支出，而对工民建结构的设计是否合理将直接关系到该目标的实现与否。在满足工民建基本功能的基础上通过材料的充分利用、先进技术手段的应用等提高设计质量，使在激烈的工民建市场竞争中获得更多优势。通过工民建结构优化设计，既能提高工民建的整体安全性，又能提高设计产品的经济性，有效降低工程造价，实现效益的最大化。在工民建结构设计中，可通过设计方案的优化，包括结构选型、布置优化以及精心的设计和准确的计算等来优化结构。

1工民建结构设计优化的重要性

工民建结构设计的合理程度不仅与工民建的安全性息息相关，而且与建设成本、工民建物整体外貌、工民建物内部结构等具有直接关系，在工民建过程中占据重要地位。随着现代化工民建理论的快速发展以及社会对工民建物需求理念的转变，由单一的居住型逐渐向疗养型、生活居住型、休闲型等多元化发展，这就使得工民建结构设计优化技术更加重要。因此，在熟练掌握基本工民建结构设计理论的基础上，展开工民建结构多元化优化设计逐渐成为当前企业生存的有利因素。此外，在现代化工民建领域以工民建物、复杂工民建物为主体，尤其是对地下空间资源的利用程度越来越高，这就为工民建结构优化技术提出了更高的要求，即能提高工民建物的安全性能，还必须有效降低建设成本。因此，发展工民建结构优化技术具有重要的现实意义。

2工民建结构优化设计的主要内容

工民建结构的优化设计应贯穿整个设计过程，方案设计阶段主要根据工民建的使用功能、平面布置、层高层数，选取合适的结构体系，确定合理的柱网；初步设计阶段根据地勘报告和结构形式、荷载情况确定合适的基础类型，对有些重要节点提出解决方案并予以优化；施工图阶段的优化设计更注重于模型优化、荷载精准、图纸深化细化。初步设计和施工图设计阶段结构工程师都应该参与，而很多设计院和投资方往往忽略方案设计阶段结构工程师介入的重要性。如果说施工图设计阶段的优化设计是细节的体现，是微观控制，那方案阶段就开始的优化设计是宏观的把控，是决定整个工程造价是否合理的重要阶段。

3工民建结构优化设计的措施

3.1优化工民建结构设计模型和设计计算方案

在进行优化设计时首先必须建立科学合理的工民建设计模型，控制各个参数的变化并根据试验结果选择合适的变量。另外，通过优化设计提升结构计算模型的科学性，对影响工民建结构设计方案的各个因素进行对比分析，对不合理之处加以改进制定合理的计算方案，从而可降低结构计算失误，保证工民建结构计算方案的科学合理。如选取合适的地震动参数、在计算模型中考虑梁端刚域与楼板翼缘计算梁的配筋等均是合理的经济设计措施。

3.2优化工程结构设计布局

结构设计要考虑工民建的使用，科学的布局和合理的设计提高工程的整体性能。具体可以从以下三个方面入手:(1)选择合适的结构形式。根据工民建层数、抗震设防类别、设防烈度，选择合适的结构形式，布置水平和竖向承重构件;(2)优化平面布置。工民建结构平面宜简单、规则，减少结构的扭转，不超限，剪力墙尽量对齐;(3)优化竖向布置。竖向传力路径应明确，竖向宜布置规则，尽量避免转换层尤其高位转换。

3.3选择科学的工民建结构设计方案

科学地选择工民建结构设计方案是我国工民建结构设计的重要前提。为了确保工民建结构设计符合相关的应用要求，相关设计师需根据实际情况，选择最佳的结构设计方案，综合分析各个影响因素。第一，确保工民建结构设计方案与国家相关工民建设计文件制度、标准规范，尽可能规避对工民建予以超高建设；第二，设计师在设计工民建结构过程中，还要认真勘察施工现场附近的环境，并综合分析现场的实际条件，特别对工程涉及的地下水位、地质条件、基础土层、周边工民建、风雪荷载等因素予以充分地考虑，结合现场情况，选择最合适的工民建结构设计方案，为工程后期投入施工环节打下良好的基础。

3.4完善工民建结构设计的性能

第一，应确保工民建结构设计的稳定性。稳定性是所有工民建物最关键的性能指标，为了提升工民建物的稳定性，需考虑很多注意事项，其中，有效地进行嵌固端、短肢剪力墙的设置非常重要；第二，有效地控制工民建结构的水平力，对于工民建而言，在某一平面的水平方向，工民建结构受风荷载、地震荷载以及各荷载之间的组合作用影响，易导致工民建物在水平方向发生很大的位移，所以，在设计的时候，设计师需科学地进行工民建物高度的设置，更好地对工民建结构的水平力加以控制；第三，重视工民建结构的延性设计。很多工民建均带有防空设置及地下室。以上设置对于工民建整体的抗震性、稳定性产生不同程度的影响，为了做好工民建的延性设计，设计师应有效地把控工民建物的嵌固端上下刚性及抗震等级的比例，结构刚度要保持在变形限值区域内，为了控制工民建结构的共振现象，在进行结构刚度设置时，要尽可能小，以增强工民建物的抗震性。第四，设计师还要对不同地震水准下构件的承载力、变形、刚度结构情况进行考虑。为了提高工民建的性能设计水平，增强结构的承载力，仅需准确地找到结构构件的承载力和变形能力二者的平衡点，然后展开计算及设计即可。

3.5工民建与工民建结构协调性优化

对工民建物或者复杂工民建物来讲，工民建物对工民建墙体和柱体的要求更高。因此在工民建结构优化过程中除了确保工民建墙体与柱体满足相应行业标注规范外，还需对工民建与结构的协调性进行优化处理，在协调性优化过程中应尽可能的使房屋的进深与开间保持一致性，不仅能够提高工民建结构设计的合理性，而且对工民建结构的外观、内观布局的美化直观重要。在工民建结构或者复杂工民建结构优化过程中应尽可能的避免复杂结构的使用，尽可能的降低复杂设计的使用率，不仅能够提高工民建施工效率，而且能够减少施工错误。此外，尽可能的使得楼层截面面积与楼层高度保持协调。对于楼梯与电梯来说是常用的公共通道，设计合理与否与居民的生活息息相关，在优化过程中在确保工民建结构承重构件强度和刚度满足要求的基础上对非承重构件进行优化处理，尽可能的选用轻质材料。

结语

综上，工民建结构设计中优化技术是提高或改善工民建结构的重要措施之一，也是企业赖以生存的主要技术手段。在确保工民建物安全的基础上，通过工民建结构优化处理尽可能的降低工民建成本，提高企业经济效益。

参考文献

[1]周建华.工民建结构设计中的优化技术分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（11）：187-188.

[2]陈哲.结构设计优化方法在工民建结构设计中的应用[J].居业，2020（2）：36-37.

[3]王永胜.结构设计优化在工民建结构设计中的应用[J].工民建技术开发，2020，47（3）：41-42.