建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計兩篇范文

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（一）

一、住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法

住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是要通過對擬建住宅進行模型的優(yōu)化、計算方法的優(yōu)化、并在計算和模擬的基礎(chǔ)上制定有效的結(jié)構(gòu)方案，再進行驗證。

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中首要的問題是要根據(jù)實際的結(jié)構(gòu)特性設(shè)定成為相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，主要的有目標控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。對于那些變化范圍比較小的，且在結(jié)構(gòu)的局部加強就能滿足要求的部分參數(shù)，將其確定為預(yù)設(shè)參數(shù)，從而減少計算的工作量；對于目標函數(shù)，是要找到一組可以滿足預(yù)定條件的鋼筋截面積和截面的幾何尺寸，目標是要讓總造價最小。對于約束控制函數(shù)，包括前度和穩(wěn)定約束、截面尺寸約束、結(jié)構(gòu)整體約束、構(gòu)建單元約束、正常使用狀態(tài)的上下限約束條件等。參數(shù)的設(shè)計必須要與實際情況和規(guī)范相符。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的計算方法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計計算方案的確定上，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來的變量多、約束條件多且非線性，因此在計算過程中，一般的做法是先將有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束條件再進行求解，可選用的計算方有拉式乘子法、復(fù)合形法等。結(jié)構(gòu)選型、尺寸和參數(shù)設(shè)計完成后，在計算方案的基礎(chǔ)上設(shè)計優(yōu)化程序。并在得到計算結(jié)果后，對結(jié)構(gòu)進行綜合分析，最后確定最合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。

二、住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用分析

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計要在保證建筑使用功能的條件下，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)達到提高結(jié)構(gòu)安全度、降低工程造價、提高經(jīng)濟性的效果，也就是要貫穿建筑的整體設(shè)計、前期規(guī)劃及抗震設(shè)計等階段。

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的前期參與建筑是相對長期的投資，常見的建筑使用年限均在50～100年間，這就要求結(jié)構(gòu)能夠保證在設(shè)計使用年限內(nèi)，建筑能夠保持基本的使用功能、良好的空間環(huán)境。因此，要在建筑方案設(shè)計初期就加入結(jié)構(gòu)優(yōu)化的考慮。這樣可以有效避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不合理、工程造價高等問題。也就是說，在建筑方案的設(shè)計初期就加入結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，是提高建筑利用率的有效方法。

2.結(jié)構(gòu)的概念優(yōu)化設(shè)計一幢建筑的完成，可以有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；另外，對于同一種結(jié)構(gòu)布置方案，采用不同的結(jié)構(gòu)荷載、材料和分析方法，參數(shù)的取值也是有較大區(qū)別的。這些是通過計算機無法實現(xiàn)的，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員作出合理的選擇，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗來進行參數(shù)的確定。通過概念優(yōu)化設(shè)計，可以預(yù)算建筑結(jié)構(gòu)在各種外力荷載的作用下的內(nèi)力分布，以及將所有不利的荷載集中加載時可能出現(xiàn)的破壞形式等，如建筑結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的破壞情況等，得到預(yù)算結(jié)果后，就可以作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的有利參考資料，采取有效的結(jié)構(gòu)方案，選用有利的建筑材料和構(gòu)造形式，從而降低剛度不均勻、結(jié)構(gòu)的不對稱等對抗震不利的結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此，結(jié)構(gòu)的概念優(yōu)化設(shè)計在自然災(zāi)害發(fā)生時，顯得尤為的重要。

三、結(jié)語

住宅是目前建設(shè)數(shù)量最多，建設(shè)頻率最高的一種建筑，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有較為深遠的意義。對于高層住宅迅速發(fā)展的今天，結(jié)構(gòu)設(shè)計更突顯其重要性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的目的是為了讓建在設(shè)計年限內(nèi)能夠更好的發(fā)揮其作用而提出的。本文通過對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容和方法的剖析，指出了在實際應(yīng)用中如何來利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。總之，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是在堅持可持續(xù)發(fā)展觀、充分利用有限資源的基礎(chǔ)上提出的，是符合社會發(fā)展需要的有力舉措。

作者：王媛單位：浙江省衢州規(guī)劃設(shè)計院有限公司江山

（二）

1結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程

結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程一般包括方案設(shè)計、初步設(shè)計和施工圖設(shè)計三個設(shè)計階段。

1.1方案設(shè)計

方案設(shè)計，就是工程設(shè)計方案的產(chǎn)生。他是設(shè)計者在設(shè)計的初始階段，從概念上，特別是從工程設(shè)計的整體方案上考慮，綜合運用其設(shè)計經(jīng)驗、設(shè)計知識來確定合理的設(shè)計方案。方案設(shè)計時整個工程設(shè)計中的第一步，也是最關(guān)鍵的一步，對整個工程項目的功能和質(zhì)量起著決定性作用，直接關(guān)系到工程項目的全集和設(shè)計的成敗。方案設(shè)計是相對于計算設(shè)計而言的，在結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計過程中，方案設(shè)計比計算設(shè)計顯得更為重要，這是由于風荷載、地震荷載及垂直荷載的共同作用，結(jié)構(gòu)體系、地基土影響的復(fù)雜性以及結(jié)構(gòu)計算模型與實際情況的差異等因素，是的計算設(shè)計很難有效的算出結(jié)構(gòu)在上述荷載作用下的薄弱環(huán)節(jié)，因此在結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計階段主要依靠設(shè)計師正確的結(jié)構(gòu)概念進行設(shè)計，而不能完全依賴計算驚醒設(shè)計。

1.2初步設(shè)計

結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計是對方案的完整和深化，是在建筑及其相關(guān)專業(yè)所提供的條件下，綜合考慮使用要求和各種約束條件，根據(jù)結(jié)構(gòu)工程師的專業(yè)知識和經(jīng)驗提出可行的結(jié)構(gòu)初步設(shè)計方案。初步設(shè)計主要包括以下幾步：結(jié)構(gòu)布置方案的確定；構(gòu)件截面的初步確定；構(gòu)件初始方案的分析；結(jié)構(gòu)初始方案的評價；結(jié)構(gòu)初始方案的選擇；結(jié)構(gòu)擴大初步設(shè)計。

1.3施工圖設(shè)計

結(jié)構(gòu)的施工圖設(shè)計主要包括結(jié)構(gòu)分析和施工圖設(shè)計兩個過程。結(jié)構(gòu)分析是將結(jié)構(gòu)進行科學地抽象、簡化，以及形成結(jié)構(gòu)的力學和數(shù)學模型，利用有效的結(jié)構(gòu)分析方法和軟件對結(jié)構(gòu)進行力學分析和計算，得出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形、穩(wěn)定性、動力特性等方面的信息，對結(jié)構(gòu)初步設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)方案做進一步的評價和校核。施工圖設(shè)計是根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件和細部進行具體設(shè)計，進行配筋計算以及有關(guān)的構(gòu)造設(shè)計，以及保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件有足夠的承載力和剛度，各結(jié)構(gòu)構(gòu)件間有可靠的聯(lián)系，組成可靠的結(jié)構(gòu)體系，最后給出可供實際施工的圖紙。

2結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的原則

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的目的是在初步設(shè)計前為所設(shè)計的工程項目設(shè)計一個概念性的總體方案，為后續(xù)的設(shè)計工作提供正確的思路，要做好結(jié)構(gòu)概念設(shè)計需要掌握以下原則：

2.1全面考慮原則

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時，要對所設(shè)計的各個方面做全面的考慮。結(jié)構(gòu)方面指結(jié)構(gòu)整體和關(guān)鍵部位受力的合理性，主要構(gòu)件連接的牢固性，所選擇結(jié)構(gòu)體系的可靠性、經(jīng)濟性，以及材料在長期使用環(huán)境下的耐久性。施工方面指取材的方便與否，成型的可能，做法的合理

2.2減輕自重的原則

結(jié)構(gòu)承受的荷載有兩種，豎向荷載和水平荷載。豎向荷載的85%以上是建筑物自重，水平荷載中的地震作用與建筑物自重直接相關(guān)。減輕自重不接可以減輕結(jié)構(gòu)承受的荷載而且可以降低建筑造價、加快建造速度、節(jié)約建筑材料、減少材料在生產(chǎn)運輸方面的工作量

2.3合理受力原則

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時，要正確運用力學原理來處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力分析問題。從受力和變形看，均勻受力優(yōu)于集中受力，多跨連續(xù)優(yōu)于單跨簡支，剛性連接優(yōu)于鉸連接，空間作用優(yōu)于平面作用，超凈定的受力體系優(yōu)于靜定的受力體系，另外，傳力簡捷比傳力曲折好，要避免不明確的受力狀態(tài)。從受力和變形的分析看要盡可能利用結(jié)構(gòu)的對稱性、剛度的相對性、變形的連續(xù)性和協(xié)調(diào)性，既要分析各部分構(gòu)件的直接受力狀態(tài)，還要分析整體結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，要抓住主要的受力狀況和變形，忽略次要的受力狀況和變形。

2.4優(yōu)化選型原則

根據(jù)環(huán)境、建筑功能選擇合適的結(jié)構(gòu)體系，如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等。在滿足使用要求的前提下優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置，平立面要求規(guī)則、對稱，具有良好的整體性，首相除規(guī)整外側(cè)向剛度宜均勻變化，自上而下逐漸減小，避免突變

2.5空間作用原則

建筑物本身是一個空間結(jié)構(gòu)，平時為了結(jié)構(gòu)設(shè)計計算工作的簡化，將它分解成各種平面受力狀態(tài)進行量化分析，在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時考慮建筑物內(nèi)各部分結(jié)構(gòu)的空間作用，實際上是還原到他本來的結(jié)構(gòu)面貌。在概念設(shè)計時可利用或構(gòu)成構(gòu)件的空間關(guān)系，來加大剛度、減小內(nèi)力。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時掌握以上原則，就能為結(jié)構(gòu)設(shè)計勾勒出正確的方向，從而做出安全、美觀、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

作者：康曉華單位：渤海船舶職業(yè)學院