结构工程优化设计与结构措施

结构工程优化设计与结构措施

刘瑾

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摘要：随着中国经济的发展，建筑业日益繁荣，建筑结构优化设计的重要性越来越重要。本文介绍了结构优化设计的步骤，简要介绍了建筑结构设计的基本要求耐久性、安全性、舒适性、经济性，并探讨了建筑施工中优化设计的具体方案，以指导实践。

关键词：建设；结构优化；措施；

1建筑结构设计的基本要求

(1)满足耐久性和安全性要求。住宅商品化后应该是家具的耐用消费品，寿命长是区别其他消费品的最大特征。因此，结构耐久性和安全性作为住宅结构设计最基本的要求结构体系的选择和材料选择，应有利于抗风抗震，有可能在使用寿命内进行维修改造。

(2)满足舒适度的要求。建筑设计要满足居住人的舒适要求。例如，各种户型要灵活地分离室内空间、人居性的光声环境等，为居住的人创造舒适的环境。结构方案还应考虑到房主今后改变分离空间的可能性，在采用剪力墙结构时，应采用大开间的布局。

(三)符合经济要求。结构设计要根据房屋的建设用地层数、平整外观，采用符合耐久性、安全性、舒适性要求的经济合理的结构体系，在构件设计中要仔细规划，严格执行规范的施工要求，避免不必要的铺张浪费。特别是在基础设计中，要更加注意该方案的经济比较。因为基础设计方案是否合理对住宅建设价格至关重要。

2建筑物的优化设计

(1)住房结构周期性减少系数。在结构设计中，由于有填充墙，结构的实际性能刚度大于设计计算刚度，计算周期也大于实际周期，因此在计算结构剪力偏差时，房屋的某些结构会变得不安全。可以适当减少房屋结构计算周期，取得良好的结果，但对于房屋框架结构，计算周期不能减少或减少。

(2)耐久性的优化设计。以前大多数混凝土结构设计方案中，很多都没有充分考虑建筑结构设计的耐久性。也就是说，住宅建成后，在合理的使用期限内，必须满足用户的正常使用要求。但是，由于没有进行很多设计，造成这一现象的根本原因是，建筑物结构在使用过程中，由于条件和使用环境的变化，最终房屋结构受损，房屋可靠性指数下降得不够考虑。

3建筑结构抗震设计内容

建筑结构的抗震设计分为计算设计和概念设计两部分。达到合理抗震设计的目的。

3.1计算设计

建筑结构的抗震计算包括地震作用计算和结构抗震检查两部分。

3.1.1地震作用计算

地震作用一度被称为地震荷载，包括水平地震作用、垂直地震作用和扭转地震作用。这与地震的性质和建筑物结构的特性有关。地震作用计算方法有反应谱法、模式分解反应谱法、动力分析法。其中，反应谱论在地震作用计算中得到了广泛应用。

(1)反应谱理论是考虑结构动力特性的共振效应。计算过程首先用动力法计算质点体系地震反应，建立反应谱和反应谱曲线，然后用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震载荷，最后用静态方法进行结构。反应谱理论以弹性结构地震反应为基础，但专家提出了延性的概念，因为在强震结构进入弹塑性阶段时，反应谱理论无法计算构件进入弹塑性状态的内力、变形，也找不到结构的薄弱位置。利用延性系数总结结构超过弹性阶段的抗震能力，反应谱从弹性变为塑性。

(2)反应谱方法主要针对单自由度系统，将反应谱理论与模式分解原理相结合，用于解决多自由度系统的地震响应计算。这就是模式分解反应谱方法。其特点是可以全面考虑结构的动力特性，并根据结构的模式形状曲线确定地震作用的分布。对于在使用振型分解反应谱计算地震作用和作用效应时不需要计算扭转藕合的结构，振型点的水平地震作用标准值与该振型振动周期的地震影响系数、该点的水平相对位移、振型参与系数和重力载荷表达值有关。

3.2概念设计

在强震的作用下，仅靠结构计算设计很难满足结构的抗震要求。因为结构计算过程中内力计算是以弹性理论为基础，截面设计是以可塑性理论为基础的计算方法。这种矛盾使计算结果与结构的实际力状态相差太远。为了弥补这一计算理论的缺陷，利用发现的构造地震规律和构造的总和。详细结构的良好结构知识进行合理的设计。也就是说，概念设计概念设计的目的是正确解决整体解决方案、材料使用和详细结构，从而实现合理的抗震设计。

概念设计的基本原则如下：

3.2.1有利于地震的场地、基础选择

决定建筑场地时，请选择有利的地区，例如宽阔平坦的坚硬场地。避免对地震不利的地区。在无法避免的情况下，应采取适当的抗震加固措施，如加强基础和上部结构的完整性和刚度、更换基础土层、使用桩基等。

3.2.2选择有利于地震的建筑物体形

建筑设计追求简单的结构。只有结构简单，地震作用才能有直接明确的传力路径。可以很容易地分析结构的内力和位移，找到结构的薄弱部分。但是，在实际施工中，建筑物的平坦立面往往会出现凹角，凹角位置容易引起应力集中或变形集中，因此必须采取特别的强化措施。建筑平面和立面布局必须有规律、对称、刚度和质量分布均匀，这样才能防止地震时的扭转损伤。

3.2.3选择合理的抗震结构体系

建筑物的抗震结构体系必须有多条抗震防线，防止部分结构或构件损坏导致整个结构体系丧失抗震能力或对重力荷载丧失承载能力。具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。具有必要的承载能力、良好的变形能力和地震能量消耗能力。提供适当的刚度和强度分布，以防止结构的薄弱部分发生过大的应力集中或塑性变形集。

3.2.4确保结构延性抗震性能

结构的延展性是指结构吸收地震能量后的变形能力，延展性好的结构能够吸收更多的地震能量，承受较大的变形。延性结构的设计原则是强柱弱梁或强墙弱梁。强剪切弱弯曲；结实的节点；结实的锚；结实的锚。强拉弱拉。

3.2.5处理非结构元件

非结构构件主要指建筑的非结构构件，如女儿墙、挡土墙、隔墙、幕墙、建筑中安装的附属机械、电气设备等。这些构件必须与主机结构可靠地连接或固定。地震时要防止崩溃或重要设备损坏。

结束语：

建筑结构设计将直接影响建筑的安全、应用、经济和合理性，是决定建筑工程质量的关键，建筑设计师应从当前的经济现状和发展趋势出发。要树立宏观合理的结构设计理念，合理确定建筑设计标准、经济措施和原则，不仅满足各种需求，还改善人类的居住环境。建筑工程的最终目的是在节约成本的同时，确保建筑物的安全、适宜性和舒适性，优化设计也是一个长期的主题。

参考文献：

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