结构工程优化设计与结构措施分析

结构工程优化设计与结构措施分析

王显武

重庆三原色节能建筑工程有限公司 身份证号：500103198402174417

摘要：随着我国时代的发展和经济水平的不断提高，我们在保证建筑的安全性和实用性的同时对建筑的美观性和和经济性方面的要求也正在不断地提高。既要保证建筑安全、实用，还要做到建筑经济、美观，与此同时也要加强对施工便利性和时效性的考虑。所以对建筑结构做完整的优化设计也是十分重要的。

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重要途径，将建筑结构优化技术运用到结构设计中，可以充分体现出建筑结构设计的科学性和经济性。与此同时，装配式建筑的发展也成为了我国建筑行业转型升级的一个重要突破口。随着建筑业的不断发展，对建筑结构进行优化设计的重要性也日益突出。文章通过对结构优化过程的论述，对建筑结构的耐久性，安全，舒适，经济等方面的基本要求作了简要的介绍，并对建筑工程中的一些具体问题进行了讨论，希望能对实际工作起到一定的指导作用。

1结构工程优化设计的阐述

1.1结构工程优化设计的概念

所谓结构优化设计，就是指工程结构在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。如何做好结构优化：首先，要选择合理的结构方案，其决定了整个设计的好坏成败。因为对同一个建筑设计方案而言，结构设计不是唯一的，不同方案会使工程质量和工程造价产生很大差别。其次，进行正确的结构计算，一体化计算机结构设计程序的应用和完善，帮助结构工程师能越来越轻松的进行计算分析，使得结构设计更加经济和合理。再次，要提高材料的利用率，因为结构设计的目的就是花尽可能少的钱，做最安全适用建筑，这就要求结构设计时对材料选用要合理，利用要充分。还有，要正确合理的运用和理解、规范，其是我们设计中必须遵循的标准，是国家技术经济政策，科技水平以及工程实践经验的总结。

在地震的作用下，单纯依靠结构的计算设计来实现其抗震性能是很难的，其主要原因在于，目前的结构计算采用的是按弹性原理进行，而按塑性矩阵法进行，这种不协调导致其与真实力学性能存在较大差异。拥有对细部构造有较好了解的结构，可以进行理性的设计，也就是所谓的概念设计，其目标就是要将总体方案、材料使用以及细节构造等问题都准确地解决，从而实现一个合理的地震设计。

1.2结构工程的重要性

随着现代化进程的持续加速，我国的建筑业发展速度也越来越快。同时，随着时代的变化，建筑的设计思想也在持续地进行着革新，其中，混凝土框架结构得到了越来越多的应用。这种框架结构能使建筑的空间变大，并能适应各种工序的需要。但在框架设计方面，还存在着许多亟待解决的问题。为确保混凝土构造物的质量与功能，应严格执行“三检”制，即自检、互检、交检，即对建筑企业进行内部检查。接下来，就是由监理单位来对建设单位进行验收。不管是施工单位的内部检查验收，还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检验，但是要达到的标准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。这样，该工程的技术文件就会成为工程的原始数据。

1.3建筑结构设计的基本要求

1.3.1满足耐久性和安全性要求

住宅实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是住宅结构设计最基本的要求结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。

1.3.2满足舒适性的要求

建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候，宜采用大开间的布置。

1.3.3满足经济性的要求

结构设计时应根据房屋的建造地点层数多少、平立面体形，在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。

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计算刚度要大，因此，计算周期也会比实际周期更大。因此，当算出结构剪力偏小，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，很多都没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，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，其根源在于，没有充分考虑到建筑结构在服役过程中，因受力状况和服役环境的改变而导致的结构破坏，导致其可靠性指标降低。

3结构工程的改进措施

3.1选择对抗震有利的场地、地基

在确定建筑场地时，尽量选择有利的地段，如开阔平坦的坚硬场地；避开对抗震不利地段，如软弱场地，易液化土，状态明显不均匀等地段；如果无法避开时，应采取适当的抗震加强措施，如加强地基和上部结构的整体性和刚度、换填地基土层、采用桩基等。

3.2选择对抗震有利的建筑体型

建筑设计时，力求结构简单，如简单的平、立面图形是方形或圆形，只有结构简单才能使结构在地震作用下有直接和明确的传力途径，才能易于分析结构的内力和位移，找出结构薄弱部位。但实际工程中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，而凹角位置容易造成应力集中或变形集中，应采取特别的加强措施。建筑平面和立面布置宜规则、对称，其刚度和质量分布宜均匀，防止地震时产生扭转破坏。

3.3选择合理的抗震结构体系

建筑抗震结构体系应符合的原则：具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏导致整个结构体系丧失抗震能力或者对重力荷载的承载能力；具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；具备必要的承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力；具有合理的刚度和强度分布，避免在结构薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中。

3.4保证结构的延性抗震能力

结构的延性是指结构吸收地震能量后的变形能力，延性好的结构能吸收较多的地震能量，能经受住较大的变形。延性结构的设计原则是：强柱弱梁或强墙弱梁；强剪弱弯；强节点、强锚固；强压弱拉。

3.5处理好非结构构件

非结构构件主要指建筑非结构构件如女儿墙、围护墙、隔墙、幕墙和安装在建筑上的附属机械、电气设备，这些构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，防止地震时倒塌伤人或者损坏重要设备。

3.6合理选择抗震材料

抗震结构应合理选用材料，保证施工质量。在建筑设计时，宜选用高强、轻质材料，减轻结构自重，有利于减少结构对地基承载力的要求。施工时应严格按照材料特性、施工工序要求，避免施工过程中出现违规操作，造成材料的浪费、工程的返工。

4结语

建筑结构设计将直接影响建筑物的安全、适用、经济和合理性,更是决定建筑工程质量优劣的关键，建筑设计者必须从当今经济现状和发展趋势出发, 建立一个宏观的、合理的结构设计理念, 合理确定建筑设计标准、经济性措施和原则, 这样不仅满足设计各类需求,同时改善人类的居住环境。建筑施工的最终目的是在节约成本的同时，保证建筑的安全性，适用性以及舒适性，而优化设计也是长远的话题。

参考文献

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