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

文宇赞

510281198204070373  贵州昊坤建设工程有限公司

摘要：在中国建设事业日益繁荣的今天，对建筑工程进行了大量的研究和探讨。文章对结构的最优设计过程进行了论述，并对建筑物的耐久性、安全性、舒适性和经济性等方面进行了简要的论述，对建筑物在建造过程中的最优设计进行了详细的论述，旨在对实际工作起到一定的指导作用。建筑结构工程最优设计的步骤在建筑结构设计的过程中，我们将面对很多问题，通过对它们的处理，我们将会得到更好的设计，而在处理这些问题时，我们将会对建筑结构设计，建筑材料，建筑工艺进行全面的分析，从而得出更好的设计方法。而优化设计则是将一些不利于该工程的条件转化为有利于该工程的条件，因此，它是一种全面地分析、评判的过程。在工程中，通常使用以可靠性为基础的计算与分析法来对工程进行优选。在结构的设计中，应考虑到构件的布置、结构体系的确定、计算分析和施工方法的确定。

关键词：建筑；结构；优化措施

1房屋构造设计的基础条件

1.1符合产品的使用寿命及安全标准

住房进入市场后，应当成为居民的一种持久性消费产品，与其它消费产品相比，其最显著的特征就是具有较长的使用寿命。所以，在住宅结构设计中，结构的耐久性和安全性是最基本的要求，对结构体系的选择和材料的选择，都应该对抗风、抗震、在服役期内进行更新维修具有有利的影响。建筑物的构造、布局、建筑材料的选择，要使建筑物的功能得到最大程度地发挥，延长建筑物的使用寿命，降低维护成本。例如，为了节约投资，在保证结构的抗风性和抗震性能的同时，应尽可能地减小框架梁、剪力墙的截面和配筋面积。在施工过程中，要尽可能地避免施工中的各种不利位置，使施工过程中的软弱区得到充分地利用。在地震作用下，需要对关键部位和受力较复杂的部位进行适当的加固，以增强其抗震性能。RC材料的高延性使其可以在受载时承受一定的内力重新分配，从而避免了受载时的损伤。因此，必须对其进行合理的设计，以确保其在正常工作时有充分的延性。

1.2满足舒适性的要求

在建筑设计中，应该为居民的生活舒适的需要提供一定的条件，比如，多套房要灵活地分割室内的空间，人居的热光声的环境等，这样才能为居民创造出一个舒适的生活环境。建筑设计时，也要考虑到将来可能会有人更改划分的空间，如果是剪力墙，则应按大开间布局。

1.3满足经济性的要求

在进行结构设计的时候，要以房子的建设地点层数多少、平立面体形为依据，在满足耐久性、安全性和舒适性的要求的基础上，采用既经济又合理的结构体系。在进行构件设计的时候，要对其进行仔细地考虑，要严格遵守规范的构造要求，还要注意避免无谓的铺张浪费。特别是在进行地基基础的设计时，应特别重视这种方法的经济性，因为地基基础的选择对建筑物的成本有很大的影响。

2建筑中的优化设计方案

2.1房屋结构周期性折减系数

在房屋框架结构和顶盖等结构的设计中，由于填充墙体的存在，使得结构的实际表现刚度比设计的计算刚度要大，因此，计算周期也会比实际周期更大。因此，如果算出的结构剪力比较小，就会导致房屋的一些结构不安全，因此，应当对房屋结构的计算周期进行适当的折减，从而可以取得很好的结果。然而，对于房屋框架结构来说，计算的周期不能折减，或者折减系数取小。

2.2耐久性的优化设计

在以前的大多数混凝土结构设计方案中，许多都没有对建筑结构设计耐久性进行充分的考虑，即保证房屋完工后，在合理使用年限内，要能满足用户的正常使用要求。然而，许多设计并未实现，这一问题的根源在于，没有充分考虑到，在服役过程中，由于受到各种情况和服役环境的改变，最终导致了房屋结构的破坏，从而导致房屋的可靠性指标降低。3房屋结构的地震反应。

建筑物的抗震分析主要包括两个方面：一是计算分析，二是概念性分析。从而使结构在地震作用下进行合理的抗震设计。

3计算设计

计算设计就是通过计算来判断一个建筑物是否能够达到一定的性能指标。其主要目的是对其进行总体稳定分析，并提出加固方案。对该结构的计算与设计，其目的是要明确其应力特征，并要明确各部分的应力与变形特征，以便于结构设计者在工程实践中对其进行调整与控制。同时，也要考虑到建筑物在地震中所受的影响，从而判断建筑物的抗震能力。在进行计算设计的时候，要根据工程特点、实际情况、相应的标准和有关的规范，来对结构进行内力的分析和验算，进而得出相应的配筋、构件截面等方面的数据，这对提升建筑结构的抗震性能有着非常重要的作用。建筑物的抗震设计主要分为两个方面：一是地震荷载的计算，二是结构的抗震校核。

3.1地震作用计算

地震荷载又称地震荷载，主要分为水平地震荷载、垂直地震荷载、扭力地震荷载等，其大小与地震波的物理属性及建筑物自身的特点密切相关。地震效应的计算有三种方法：反应谱法，振型分解反应谱法，以及动力分析法（时程分析法）。响应频谱法既有线性的，也有非线性的。

(1)从地震动的频域特征出发，以结构固有的振动周期为模态组合，求出了结构的横向地震动，这也是目前应用最为广泛的响应谱分析法；

(2)基于地震波形特征，选取一种地震波形，求出该结构在地震作用下的水平动荷载；

(3)根据结构的固有振动周期，对所得的响应频谱进行综合，求出了结构的内力；

(4)对该建筑物进行横向地震动，由此求出该建筑物的位移及加速度；

(5)通过比较和分析，得到了建筑物在地震时的最大响应。

3.2准静态法的响应频谱法

反应谱理论的基本原理：在地震作用下，结构体系的响应是一个与输入加速度和结构阻尼相关联的非线性方程，并将这一非线性方程进行线性化，也就是将结构的位移和加速度分解成一个水平方向上的线性成分，再通过叠加原理，得到系统的反应谱，并以此来确定结构体系在地震作用下的最大反应。

反应谱理论的研究，主要是基于地震波与结构振动的微分方程，对其进行求解，而在求解过程中，最关键的一步是求取位移函数。在此基础上，提出了一种基于位移-时变曲线的方法，通过对这条曲线的积分获得位移值，并通过数值计算获得结构在地震作用下的响应。

4概念设计

在强震下，单纯依靠结构的计算设计来满足其抗震需求是很难的，其主要原因在于，目前的结构计算采用的是弹性力学，而截面则采用塑性力学，这种不协调使得其与真实受力情况存在较大差异。拥有对细部构造的良好的结构知识，可以进行合理的设计，也就是概念设计的目标是要将总体方案、材料使用和细部构造都正确地解决，从而实现合理的抗震设计。

结语

综合以上，我们可以发现，在进行建筑结构工程的优化设计时，要综合考虑多种因素，要从多个角度展开分析，同时要根据建筑物的具体状况，进行科学性、合理性的计算，在计算时要使用科学的方法，只有如此，才能够确保计算结果的精确性和可信度。在具体的项目中，我们可以学习和学习国外的先进经验，并与国内的具体条件相结合，对结构进行优化，从而保证了我国的建设事业可以健康、有序地发展。

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