刍议结构工程优化设计及结构措施

刍议结构工程优化设计及结构措施

刘建

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成都大西南铁路监理有限公司重庆分公司

摘要：伴随着我们国家的发展，我们的经济发展，我们对建筑物的美学和经济性的需求也在日益增长，以确保建筑物的安全和实用。在保证建筑安全、实用的同时，还要做到建筑经济、美观，同时也要注重施工的方便和实效性。因此，对建筑物进行整体的结构优化也非常重要。

关键词：建筑结构；优化设计；结构措施；

引言

建筑结构优化是建筑业长期发展的一种有效途径，将建筑结构优化技术运用到建筑结构中，可以充分显示出建筑结构的科学性和经济性。与此同时，装配式建筑的发展也成了我国建筑行业转型升级的一个重大突破口。随着建筑业的日益繁荣，对建筑物的结构进行最优设计也变得日益重要。文章对结构的最优设计过程进行了论述，对房屋的耐久性、安全性、舒适性和经济性等方面进行了简要的论述，并对房屋建设中的最优设计方法进行了详细的论述，旨在对实际工作起到一定的指导作用。

一、结构工程的重要性

随着现代化的步伐越来越快，我们国家的建筑业发展得也越来越快。同时，伴随着时代的变化，我们的建筑设计思想也在持续地进行着革新，在这当中，混凝土框架结构得到了越来越多的运用。这种构架能使建筑物的面积增大，并能适应各种工序的需要。然而，在构架的设计方面，仍然有许多问题亟待解决。为确保混凝土构造物的品质与性能，应严格执行“三检”制度，即自检、互检与交检，即对建筑企业进行内审。最后由监理机构对建筑工程进行验收。不管是施工单位的内部检查验收，或者是监理单位对施工单位的检查验收，都要根据模板工程的检查验收标准来进行，但是，要做到的，就是每一个检查人员要在检查验收及隐蔽工程记录中签字。为了建立该项目的技术文件，将其归档为该项目的原始数据。

二、房屋构造设计的基础条件

（一）符合产品的使用寿命及安全标准

住宅在上市以后，应该作为一种持久的、相对于其他类型的消费品，以其相对于其他消费品最大的特点而著称。因此，在房屋结构设计中，最根本的要求是：结构的耐久性和安全，在结构体系的选择和材料的选择，都应该抗风，抗震，在服役期内进行更新维护。建筑物的构造、布局以及建筑材料的选用，是为了最大限度地发挥建筑物的作用，提高建筑物的使用寿命，减少维修费用。比如，从节省资金的角度考虑，框架梁和剪力墙的断面及配筋区域要尽量减少，且要满足一定的抗地震能力。在工程建设中，应尽量避开各类不良地质条件，最大限度地发挥软土地区的优势。在地震时，为了提高结构的抗震能力，必须对结构的关键点及结构的受力特点进行合理的加强。钢筋混凝土结构具有较高的韧性，能够在荷载作用下实现内部应力的再分布，防止结构在荷载作用下发生破坏。为了保证其在工作状态下具有足够的塑性，需要对其进行合理的结构设计。

（二）满足舒适性的要求

在建筑设计中，应该为居民居住创造出良好的生活质量。建筑设计也要考虑到将来居民对房屋划分的影响，如为剪力墙，则以大开间为好。

（三）满足经济性的要求

在进行结构设计时，应根据房屋建造地点的层数多少、平立面体形，在满足耐久性、安全性和舒适性的前提下，选择经济、合理的结构体系。在进行结构部件的设计时，应慎重选择，既要按照规范的结构要求，又要防止要素的浪费。尤其是在进行基础工程设计时，更要注意该技术的经济效果，其效果直接关系到工程造价的高低。

三、建筑中的优化设计方案

（一）房屋结构周期设计 

在对房屋框架结构以及顶盖等结构进行设计的过程中，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，如果计算出的结构剪力比较小，就会导致一些建筑的不安全性，因此，应当对房屋结构的计算周期进行相应的折减，从而可以取得良好的结果。

（二）耐久性的优化设计

在以往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用性进行充分的考虑，即是保证在房屋完工后，在合理的使用年限内，要能满足用户的正常使用需求。然而，许多的设计并没有做到这一点，其根源在于，没有充分地考虑到，在服役期间，因为受到的工况和服役环境的改变而导致的房屋结构破坏，导致其可靠性指标的降低。

（三）建筑结构抗震设计内容

建筑物的地震反应分析主要包括两个方面：一是理论分析，二是方案分析。从而实现了结构在地震作用下的合理设计。

1.计算设计

建筑物的抗震设计主要分为两个方面：一是对建筑物的地震力进行分析，二是对建筑物的抗震设计进行校核。

（一）地震作用计算

地震荷载曾被称作地震荷载，它可分为水平地震荷载、竖向地震荷载和扭力地震荷载。这与震害的本质及建筑的构造特点密切相关。本文主要采用反应谱法，模态分解反应谱法，动力学分析法等进行了研究。在这些方法中，响应谱理论是最常用的一种方法。

①反应谱理论将共振作用引入到了结构的动态性能分析中。该算法采用动态法对颗粒系统进行地震响应分析，得到颗粒系统的响应谱，再根据颗粒系统的加速度响应谱，将颗粒系统的最大惯量力作为当量地震动荷载，并采用静力分析法对颗粒系统进行分析。该方法建立在正常的结构抗震响应上，但由于大震后的结构一旦处于弹塑性阶段，就不能确定其内力和变形，也不能确定其弱点所在，故又引入了“延性”的概念。在此基础上，提出了一种基于延性系数的计算方法，并将该方法应用于工程实践中。

②反应谱方法是一种以多个自由度体系为研究对象的多个自由度体系为研究对象的一种新的分析方法，它是一种基于时域分析和模态分析的新的分析工具。本文提出了一种新的图样分解反应频谱法。该方法能充分反映出该体系的动态性能，并能通过该体系的模态曲线来判断其在该体系中的地震响应。在利用振型分解反应谱来计算地震作用和作用效应时，并不要求进行扭转耦合的结构中，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荷载表达值相关。

2.结构抗震验算

当地震发生较大时，单纯依靠抗震验算难以达到设计要求。由于在校核时，基于弹性力学，截面设计是以可塑性理论为基础的演算方法。这样的一对矛盾使得其与真实受力情况之间存在着较大的偏差。通过对该方法的分析，得出了该方法所存在的问题，并对该方法进行了改进。对具体构造有较好的了解，能做出合理性的设计。

结语

综上所述，我们可以看出，在对建筑结构工程进行最优化的设计过程中，需要从多方面进行研究，并结合房屋的特点，对其进行科学性、合理性的计算，采用科学的计算方法，这样才能保证计算的准确性和可靠性。在工程实施过程中，应借鉴国际上的先进做法，并结合我国国情，不断优化工程的结构，确保工程的健康有序发展。

参考文献

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