土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計探究范文

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摘要：對于建筑工程而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要，特別是對于高層建筑而言更是重中之重。不僅可以在人們正常生活中發(fā)揮重要的作用，還可以保證人們的生命與財產(chǎn)安全。在我國的高層建筑建設(shè)中對于結(jié)構(gòu)設(shè)計有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，本文將對土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何考慮抗震問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：土木工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震問題；方法探討

1前言

目前，房屋建筑的規(guī)模不斷增加，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化難度不斷提升，這就要求設(shè)計者需對房屋的外圍、房頂、房屋細(xì)節(jié)等多個部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計實施優(yōu)化，提高抗震能力。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計意義

社會發(fā)展的步伐越來越快，各類大型建筑層出不窮，加之人們對于房屋使用的要求不斷提高，優(yōu)化現(xiàn)代房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分必要，這對于提升建筑實用性、經(jīng)濟(jì)等均有重要意義。提高房屋設(shè)計質(zhì)量能夠大幅度增加其使用價值，包括美學(xué)價值、經(jīng)濟(jì)價值以及社會價值。與此同時，加強建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，還能夠全面降低建筑投資成本，節(jié)約施工材料，同時又能對建筑周圍的環(huán)境給予保護(hù)，為用戶打造出一個優(yōu)質(zhì)的居住環(huán)境和工作環(huán)境。對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，就是在原始設(shè)計方案的基礎(chǔ)上改進(jìn)與完善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分使用房屋剩余空間資源，進(jìn)一步滿足人們對房屋的實際使用需求，保障房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系的合理和安全。但是地區(qū)為地震頻發(fā)區(qū)域，房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計需要把控好設(shè)計質(zhì)量，且需要房建結(jié)構(gòu)設(shè)計體系的選型，提高房屋建筑總體設(shè)計的質(zhì)量和抗震性能。

3土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震方案應(yīng)用分析

3.1設(shè)計結(jié)構(gòu)模型

初步設(shè)計一個基礎(chǔ)的房屋結(jié)構(gòu)模型是應(yīng)用房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案的首要步驟，第一階段需要選擇合理的變量以及一些常用數(shù)據(jù)、指標(biāo)，例如：房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)參數(shù)、損失參數(shù)、結(jié)構(gòu)的可靠性參數(shù)以及價格參數(shù)等，這些參數(shù)可以作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的變量指標(biāo)，與此同時，亦是結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重點考慮的內(nèi)容。房屋設(shè)計者所選的衡量參考指標(biāo)應(yīng)該屬于考慮因素少并變化幅度小的指標(biāo)，這樣才會將結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)化的難度降低，后期的工作難度也隨之得到降低，這樣，便于設(shè)計人員更好地設(shè)計出最佳優(yōu)化方案。進(jìn)入第二階段后，需要對相關(guān)設(shè)計函數(shù)進(jìn)行確定，需在大量函數(shù)與指標(biāo)中選擇與房屋建筑橫截面積、鋼筋尺寸等數(shù)據(jù)最為相近的函數(shù)指標(biāo)，然后分析這些指標(biāo)的性質(zhì)，以便降低建筑成本。進(jìn)入第三階段后，設(shè)計人員需要衡量房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計條件，分析房屋的結(jié)構(gòu)剛性、整體構(gòu)架及其穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)尺寸、結(jié)構(gòu)變形限制、受力限制、結(jié)構(gòu)可塑性、規(guī)格指標(biāo)等。通過分析結(jié)果衡量建筑的實際情況，達(dá)到不斷優(yōu)化設(shè)計的效果，促進(jìn)房屋建筑的抗震能力。

3.2應(yīng)用最優(yōu)的統(tǒng)計分析

程序房屋設(shè)計人員在完成房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計模型建立工作后，要根據(jù)模型的實際情況及各方面優(yōu)化條件來選取最佳計算方法，應(yīng)用最優(yōu)的設(shè)計程序，確保其用途齊全、功能完善、運轉(zhuǎn)效率高。然后設(shè)計人員對上述模型的分析結(jié)果展開研究與統(tǒng)計，對不同設(shè)計方案進(jìn)行認(rèn)真衡量比對，力求從各個角度來考慮問題，全面保障建筑后期使用的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，最后以綜合平衡角度和節(jié)省成本立場，加強技術(shù)改進(jìn)，全面提升房屋建筑的綜合效益。

3.3房屋建筑的細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

房屋建筑的細(xì)部結(jié)構(gòu)對其整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及穩(wěn)定性均起到?jīng)Q定性的作用，在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中，由于缺乏真實的房屋結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，極有可能在房屋建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)的計算過程中出現(xiàn)誤差，由于受到各種外在因素影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案與實際效果出現(xiàn)巨大偏差。這樣一來，不但使房屋建筑細(xì)節(jié)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)較多問題，同時也對房屋建筑的整體結(jié)構(gòu)帶來隱患。所以，設(shè)計人員在開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的時候，應(yīng)當(dāng)對房屋建筑的整體細(xì)節(jié)部分進(jìn)程充分的了解掌握，不斷優(yōu)化其細(xì)節(jié)部分的設(shè)計效果，防治后期房屋細(xì)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂、錯位等情況，使建筑本身的經(jīng)濟(jì)性、安全性都能夠雙雙提高。除此之外，還需要確保室內(nèi)掛飾、懸吊燈具、人工造影裝置和房建主體結(jié)構(gòu)之間連接的強度，避免出現(xiàn)連接設(shè)計不牢固，在地震時出現(xiàn)物件墜落，出現(xiàn)人員受傷現(xiàn)象。

3.4房屋建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在整個房屋建筑設(shè)計中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量會對整體房屋結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性、功能性造成直接影響，所以，在進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員更應(yīng)當(dāng)加強優(yōu)化力度，對房屋建筑的基樁類型、以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、地基地質(zhì)等各個方面加強優(yōu)化，并且給予全面控制，確定合理的樁基形式，充分掌握基樁直徑及其長度等，全面優(yōu)化設(shè)計方案，是房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及后期的施工技術(shù)、資金投入平衡點等得到合理確定，在此基礎(chǔ)上，保障房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與強度等。在局部墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程之中，需要注意墻體的設(shè)計尺寸，墻體尺寸應(yīng)控制在最小限制范圍之內(nèi)，確保墻體截面能滿足8級抗震需求，避免建筑物發(fā)生強震之后，建筑物倒塌或開裂現(xiàn)象。

3.5房屋建筑的樁基優(yōu)化設(shè)計

在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，樁基設(shè)計屬于重要內(nèi)容，樁基設(shè)計屬于房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的范疇，同樣，良好的樁基礎(chǔ)設(shè)計，能夠保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。一般情況下，樁基可以可分作預(yù)制樁與灌注樁。其中，灌注樁對房屋建筑整體的施工質(zhì)量稍難把握，且施工技術(shù)要求嚴(yán)格，工序復(fù)雜工期長。因此，符合沉降指標(biāo)的前提下可以優(yōu)先選擇預(yù)制樁，這樣可以保障基樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時縮減工序，節(jié)約大量的人力、財力及物力。此外，隨著房屋建筑樁基不斷加深，建筑區(qū)域土壤與樁基之間的摩擦力會越來越大，在此狀態(tài)下也比較適合運用預(yù)制樁。在房建的設(shè)計中，需要保證建筑物下部結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)的重心相一致，如果頂部建筑承重能力較高，則建筑物的頂部抗震性能則較好。如果該地區(qū)出現(xiàn)地震，建筑物的頂部結(jié)構(gòu)的變形幅度不大，不會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)地震。但是在現(xiàn)今的抗震設(shè)計過程中，在進(jìn)行建筑材料的選擇時，需選擇剛度均勻、輕質(zhì)、穩(wěn)定性的材料，才能保障建筑物抗震性能。

4結(jié)束語

總而言之，目前我國建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，各類大型的房屋建筑工程如雨后春筍般的涌現(xiàn)，加之房屋建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，要想提高抗震能力，首先就要做好其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。在房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中積極運用優(yōu)化設(shè)計方案，是一項系統(tǒng)性、專業(yè)性均極強的工作，這就需要設(shè)計人員具備充足的理論知識以及豐富的設(shè)計經(jīng)驗，以及先進(jìn)科學(xué)的設(shè)計技術(shù)等，全面提高房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，保障建筑后期使用的安全性、實用性以及耐用性等。

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作者：朱祥友 單位：重慶海邁建筑工程設(shè)計有限公司