【摘 要】社會經(jīng)濟的發(fā)展帶來了建筑行業(yè)的規(guī)?；\行，建筑經(jīng)濟也成為整個國民經(jīng)濟組成中的重要部分。投資效益最大化是投資者普遍的價值訴求。在建筑行業(yè)中，重視建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實現(xiàn)成本的有效控制提升經(jīng)濟效益已經(jīng)成為一條重要路徑。本文的主要內(nèi)容就是從建筑結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，探析如何通過設(shè)計優(yōu)化來提升建筑整體的安全質(zhì)量與經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；設(shè)計

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本要求

對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，是一項系統(tǒng)復(fù)雜的工作，它必須貫穿于整個建筑過程的始終，不能僅僅依靠某一個階段來實現(xiàn)優(yōu)化。從建筑工程所要經(jīng)歷的階段來看，它包括決策、設(shè)計與建設(shè)施工幾個環(huán)節(jié)，要真正的做到建筑優(yōu)化，必須在其中的每一個環(huán)節(jié)上都貫徹落實這項意識。除此以外，我們必須明確結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，進行優(yōu)化設(shè)計，并不是為了偷工減料來降低成本，而是在保障建筑安全性與建筑功能的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)布局進行優(yōu)化，降低能耗，即降低了建筑的成本，同時也符合低碳節(jié)能環(huán)保的時代要求。對于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，其原則要求具體如下：

第一，建筑的功能性。建筑的功能性始終是其滿足社會需求最基本的屬性，作為人類生存發(fā)展所依賴的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑除了滿足一般的生存生活需求外，舒適性、便利性、欣賞性已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑應(yīng)當(dāng)具備的附加功能，建筑的功能性相比較與傳統(tǒng)的物質(zhì)環(huán)境，有了更為豐富的內(nèi)涵和更高的要求。

第二，建筑的安全性。建筑作為生存生活的基礎(chǔ)，安全性是必須考慮的一個重要因素。特別是現(xiàn)代建筑與藝術(shù)發(fā)展的融合創(chuàng)新，使得越來越多的設(shè)計者開始嘗試一些較為新穎的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方式，這種創(chuàng)新雖然是值得鼓勵與支持的，但是忽視了安全因素的創(chuàng)新則是一種盲目的、不科學(xué)的創(chuàng)新，不安全的建筑對于人類來說不僅不能夠提供幫助，反而會對整個社會帶來危害，因此安全性是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須遵循的一項基本原則。

第三，建筑的經(jīng)濟性。如果說安全性是從人的角度來提出的要求，那么經(jīng)濟性則是從市場的角度對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出的要求。建筑行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，同樣帶來競爭的加劇，在保證建筑安全性與功能性的基礎(chǔ)上，有效控制成本、提高各項資源的利用率則能夠有效的提升經(jīng)濟效益。

第四，建筑的環(huán)保性。建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，雖然帶來了建筑經(jīng)濟的快速增長，但是也不可避免的帶來了一些社會問題。特別是在國際提倡發(fā)展低碳經(jīng)濟的背景下，建筑的能耗污染成為與時代主題相矛盾的存在。在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，重視環(huán)保理念的融入，在細節(jié)上體現(xiàn)環(huán)保意識和環(huán)保價值成為另一項要求。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施分析

上文我們分析了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化所需要遵循的一般性原則，對于如何對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，根據(jù)建筑的功能不同、區(qū)域位置不同會有一些明顯的差距。本文選取在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中普遍考慮的因素與方式進行分析，主要可以從以下幾個方面入手：

第一，設(shè)計方案的優(yōu)化。方案的確定是建筑施工各項工作開展的前提條件，對于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計同樣如此，各項工作的開展必須在方案中得以體現(xiàn)和確定，才能保證方案最終的設(shè)計實現(xiàn)。當(dāng)然，對于同一個建筑對象，我們通常可以采取的設(shè)計方案又是多樣的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式也是多樣的。不同的方案會對最終的工程造價以及工程質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，如何在眾多的可選方案中確定一套最優(yōu)化的方案就成為我們必須重視的問題。一般來說，在方案的選擇上我們應(yīng)當(dāng)考慮一下因素：(1)要用整體的概念在特定的建筑空間中來完成結(jié)構(gòu)總體方案的構(gòu)思，處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，充分利用和發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的最佳受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)具備足夠的承載力、剛度和良好的延性；(2)盡可能使結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑簡單、直接、明確。傳力途徑復(fù)雜會出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣會導(dǎo)致造價的提高，也容易出現(xiàn)計算錯誤產(chǎn)生安全問題。采用最簡單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳遞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險，使結(jié)構(gòu)受力更加明確，其造價也相對經(jīng)濟；(3)保持整個結(jié)構(gòu)安全可靠度的協(xié)調(diào)一致性。應(yīng)通盤考慮整體結(jié)構(gòu)的每一個構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠協(xié)調(diào)一致發(fā)揮其最大效能，確保達到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計目標(biāo)水準，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟又安全的目標(biāo)；(4)使結(jié)構(gòu)平面布置的抗側(cè)力剛度中心與建筑物的外力作用中心或質(zhì)量重心盡量接近或重合，以避免或減少重力作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因為抵抗結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)所需增加的材料用量是很大的，可以說結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則既不經(jīng)濟又不安全。

第二，提升結(jié)構(gòu)計算的水平。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實現(xiàn)，必須要通過對不同數(shù)據(jù)的處理、參數(shù)的選擇來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)工程師的一項重要工作內(nèi)容就是從事繁重的計算工作。隨著信息計算設(shè)備的加入，一體忽而的計算程序開始被普遍采用，這雖然在一定程度上減輕的工程師的工作，但是在利用一體化計算程序使必須注意以下問題：(1)不能對計算機與各種計算程序過于倚重。計算程序的各種軟硬件設(shè)備雖然具有智能效果，但是這些程序與軟件的開發(fā)都是由人工智能完成，各種缺陷與疏忽不可避免的存在。如果完全的依賴于這些計算設(shè)備，設(shè)計人員不對最終的運算結(jié)果進行分析，那么很有可能導(dǎo)致產(chǎn)生的錯誤結(jié)果被忽視。所以設(shè)計人員不能對計算設(shè)備過于倚重，應(yīng)該對結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論、條件、范圍等有清楚的掌握，這樣才能有效的辨別各項錯誤的發(fā)生。(2)對各項數(shù)據(jù)必須進行核對。利用計算程序進行計算的一項重要工作就是對各項數(shù)據(jù)進行輸入，這些數(shù)據(jù)包括圖形與構(gòu)件的尺寸、荷載的數(shù)據(jù)等，這其中的每一項數(shù)據(jù)都對最終的計算結(jié)果會產(chǎn)生十分重要的影響，例如如果荷載數(shù)據(jù)的輸入錯誤，對于最終的建筑安全性將會帶來不可忽視的影響。所以即使我們利用計算設(shè)備與程序進行計算，也必須對各項數(shù)據(jù)進行核對。(3)注意每一項結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型之間的差異。利用計算程序進行計算，其實質(zhì)就是在程序中已經(jīng)設(shè)定的模型上進行各項參數(shù)與數(shù)據(jù)的帶入進行計算。也就是程序已經(jīng)預(yù)設(shè)了一些較為普遍的理論模型，這些模型具有代表性。但是在現(xiàn)實的建筑結(jié)構(gòu)與模型之間往往會存在一定的差異，如果僅僅依賴這些理論模型進行計算，得出的結(jié)果最終難以指導(dǎo)現(xiàn)實的模型。重視現(xiàn)實結(jié)構(gòu)與模型之間的差距，根據(jù)實際情況來做出靈活的調(diào)整，保證最終設(shè)計結(jié)構(gòu)的正確合理。

第三，提高材料的利用率。對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，一項重要的工作就是要實現(xiàn)成本的優(yōu)化管理，通俗來說就是花最少的錢，做最大的事。如何在安全與適用的基礎(chǔ)上實現(xiàn)成本的優(yōu)化，最直接的做法就是對材料費用的有效控制。材料的選擇應(yīng)當(dāng)盡可能的合理，并且材料的利用應(yīng)達到最大值，減少浪費。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，以受壓為主的柱子，就要充分發(fā)揮鋼筋混凝土材料中混凝土抗壓性能好的特點，盡可能采用高標(biāo)號混凝土，不但可以減小構(gòu)件截面，增加使用空間，還能減輕結(jié)構(gòu)自重。對于高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和受力復(fù)雜的結(jié)點部位以及大跨度結(jié)構(gòu)，可采用型鋼混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼結(jié)構(gòu)等，以達到適用、安全、經(jīng)濟的目的。實際工程中，經(jīng)常出現(xiàn)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板中混凝土標(biāo)號過高的現(xiàn)象，不僅高標(biāo)號的混凝土不能充分發(fā)揮其強度作用，而且為抵抗高強混凝土較大的收縮變形和滿足最小配筋率要求，板中鋼筋的配筋量也隨之增加，從而導(dǎo)致工程造價的提高。

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