酒長(zhǎng)旭

（身份證號(hào)：133022197009060117）

淺析建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

酒長(zhǎng)旭

（身份證號(hào)：133022197009060117）

結(jié)合筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)在我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，從不同的方面提出了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)措施。

結(jié)構(gòu)方案；結(jié)構(gòu)效應(yīng)；舒適度；優(yōu)化設(shè)計(jì)；強(qiáng)度；穩(wěn)定性

1　加強(qiáng)對(duì)地基實(shí)地情況的調(diào)查和研究

這是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重中之重。在任何設(shè)計(jì)開(kāi)始之前都要進(jìn)行實(shí)地情況的調(diào)查和研究這是毋庸置疑的。同樣在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)也要對(duì)地基的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際的研究和調(diào)查。主要內(nèi)容包括現(xiàn)場(chǎng)的地形、地質(zhì)、水文、周邊建筑等條件。調(diào)查后得到數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理和分析，提取出利弊因素，然后對(duì)優(yōu)點(diǎn)加以應(yīng)用和創(chuàng)新，對(duì)弊端進(jìn)行改進(jìn)克服，變弊端為有利因素。

2　加強(qiáng)樓板設(shè)計(jì)規(guī)范

樓板是建筑承受荷載力的主體因素，它的的主要作用在于首先需要承受豎向荷載同時(shí)要把荷載力傳給框架外和不同的柱上。所以，樓板平面內(nèi)的荷載力、剛度、承載力、整體性對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也十分重要。隨著現(xiàn)代人對(duì)居住環(huán)境要求的提高，要求樓板隔音的人群越來(lái)越多，這就要求設(shè)計(jì)和施工人員為了滿足客源的要求，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要能夠考慮到這一點(diǎn)，要求樓板具有很好的隔音效果。對(duì)于北方來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在很多樓層不設(shè)置暖氣設(shè)施，而是利用地面和樓板取熱，這就要求樓板和地面具有很好的蓄熱性和保溫性，在冬天集體取暖很方便、干凈，這樣就增加了地面的舒適覺(jué)。這在增加舒適度的同時(shí)也帶來(lái)了一定的危險(xiǎn)，即對(duì)防火的要求有所提高，要符合相關(guān)防火規(guī)范的規(guī)定，有時(shí)還有考慮到居住人群特殊的要求。

3　使不規(guī)則建筑平面布置產(chǎn)生規(guī)則結(jié)構(gòu)效應(yīng)

因?yàn)椴煌ㄖ墓δ苄枨笫遣灰粯拥?，他們?cè)谕庥^和體型、平面布置上就相差很多，甚至可以說(shuō)是大相徑庭。一方面一些比較有規(guī)則建筑體型或者平面布置比較多的結(jié)構(gòu)的建筑物，它們承受的荷載力一般比較少兒簡(jiǎn)單，這樣就帶來(lái)了造價(jià)相對(duì)較低的結(jié)果。這樣是方便的，可是在實(shí)際實(shí)踐中，我們不可能為了達(dá)到結(jié)構(gòu)規(guī)則的目的，去要求設(shè)計(jì)師在創(chuàng)作時(shí)把它作為前提條件。不過(guò)，可以達(dá)到的是在滿足使用功能的前提下，合理考慮荷載力。在同樣的條件下，如果樓層平面面積越大，那么其內(nèi)部可分隔的空間就越多，這樣就有更多有利的條件做到規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置，從而保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和安全度。從專業(yè)角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的荷載在傳遞路徑上應(yīng)力求簡(jiǎn)潔?？偠灾?，如果采用最直接、最簡(jiǎn)單的傳力途徑，不僅可以節(jié)約結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而且能夠減少結(jié)構(gòu)的安全隱患，節(jié)約材料，節(jié)約成本，獲得可持續(xù)發(fā)展的可能。

4　建筑結(jié)構(gòu)整體安全

現(xiàn)在我國(guó)一般情況下遵循的是建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）。這里面有清晰地表達(dá)了建筑的抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)：小震不壞，中震可修，大震不倒。這不僅僅是文件上要求的，而且是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件要共同達(dá)到的目標(biāo)。要達(dá)到上述要求，就要考慮到所有的建筑構(gòu)件，不能落下任何一個(gè)。因?yàn)槿魏我粋€(gè)建筑構(gòu)件的不正確或者不合理，就有可能導(dǎo)致整個(gè)建筑垮塌。所以，那哪怕一個(gè)工程中99%的構(gòu)件在大震作用下不會(huì)被破壞，只要里面1%的構(gòu)件被破壞，我們也認(rèn)為這棟樓是不安全的。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)確保建筑安全的前提是保證每一個(gè)建筑構(gòu)件的可靠性。這樣既達(dá)到了建筑結(jié)構(gòu)安全的原則，由符合經(jīng)濟(jì)耐久的總目標(biāo)。

5　關(guān)注實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算模型不同

電腦可按照預(yù)定的程序進(jìn)行計(jì)算，可是它不能很智能地分析數(shù)據(jù)。如果某一樓層的結(jié)構(gòu)工程師想完全利用電腦進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的話，很容易出現(xiàn)一些看不到的隱患?，F(xiàn)在利用的軟件中墻板構(gòu)件是通過(guò)假設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可是在某種特定結(jié)構(gòu)布局也會(huì)出現(xiàn)不符合假定條件的情況，因?yàn)橥耆蕾囯娔X進(jìn)行計(jì)算是容易出現(xiàn)差錯(cuò)的。因此，整體電算和局部構(gòu)件都需要人工調(diào)整。所以，實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和計(jì)算模型是不完全一樣的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意到這一點(diǎn)的特殊性。

6　對(duì)不同構(gòu)件采用不同的安全系數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板具有很大的約束作用，可以在一定程度上提高樓蓋梁的承載能力，有時(shí)甚至能夠提高大1.5倍。我國(guó)現(xiàn)在使用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件不能精確地表現(xiàn)出這種約束作用。這與力學(xué)計(jì)算結(jié)果相比較的話，它的安全系數(shù)就要偏高。從過(guò)去和現(xiàn)在許多建筑垮塌事故的教訓(xùn)可以知道，相對(duì)于計(jì)算本身出錯(cuò)的概率來(lái)說(shuō)，由于樓蓋或者樓蓋梁的施工問(wèn)題而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的案例是非常少的。經(jīng)過(guò)對(duì)近幾年發(fā)生的強(qiáng)大的破壞性地震中倒塌的房屋來(lái)看，倒塌的主要因素在于由于墻、柱等豎向構(gòu)件遭到破壞之后，整棟樓隨之倒塌。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者很大情況下要保證建筑的整體安全，這樣就造成這樣一種結(jié)果：設(shè)計(jì)和施工中不分構(gòu)件的實(shí)際承載能力，把所有構(gòu)件的受力預(yù)計(jì)為相同的安全系數(shù)，從而帶來(lái)了安全隱患。

7　結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不是僅僅研究結(jié)構(gòu)本身，而且要包括建筑行業(yè)的各方面，例如結(jié)構(gòu)方案、對(duì)基地的研究、提高建筑空間利用率、舒適度和經(jīng)濟(jì)效益比等因素。所以，在分析建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)要科學(xué)地確定建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本方面，然后按照不同的部分各自研究是非常重要的。

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2015-7-7