结构工程优化设计与结构措施

结构工程优化设计与结构措施

施明君崔向蓬张洁

330724198711176937

610121198602203313

610524199010057223

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：优化建筑结构是一个重要的方法来实现建筑行业的长远发展,建筑结构设计优化的结构措施应用于结构设计,能够体现建筑物的结构设计是科学和经济。同时预制结构发展已经作为建筑业转型升级的重要突破。建筑行业的日渐兴旺，建筑结构优化设计的重要性就显得越来越重要。本文阐述了结构优化设计的步骤，简单介绍了建筑结构设计的基本要求：耐久性、安全性、舒适性、经济性，并探讨了建筑施工中的优化设计的具体方案，以期指导实践。

一 结构工程的重要性

现代化进程的不断加快,导致我国的建筑行业发展越加迅猛,而随着时代变迁,建筑设计理念也在不断的创新中,其中混凝土框架结构应用的更加的广泛。该框架结构可以扩大建筑的空间,可以适合不同工艺的要求。但是在框架的设计中却仍存在很多的问题,需要解决。要保证混凝土结构的质量和使用功能，要在模板工程的验收中做到质量管理体系中要求的“三检”制度,即自检、互检和交接检，这是施工单位的内部验收。然后是监理单位对施工单位的检查和验收。无论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和验收都要按照模板工程的检查验收标准来检验，但检查达到标准是每个检查人员要在检查验收及隐蔽工程记录中签字。以便形成此工程的技术档案，作为此工程的原始资料进行存档。

二 设计概念

在强烈地震作用下，只依赖结构计算设计满足结构的抗震要求是困难的，因为在结构计算的过程中，内力计算是基于弹性理论计算，而截面设计是基于塑性理论的计算方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态相差太远，为了弥补这一计算理论的缺陷，利用已发现的结构地震规律和对于结构总体。细部构造的良好的结构知识进行合理设计，即概念设计，概念设计的目的是正确解决总体方案、材料使用和细部构造，达到合理的抗震设计。

三 建筑中的优化设计方案

3.1房屋结构周期性折减系数。

房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。

3.2耐久性的优化设计。

在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证房屋建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。

3.3建筑结构抗震设计内容

建筑结构的抗震设计分为两大部分：计算设计和概念设计。以达到合理抗震设计的目的。

四 概念设计的基本原则如下：

4.1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。

4.2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。

4.3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。

四 建筑结构抗震设计内容

建筑结构的抗震设计分为两大部分：计算设计和概念设计。以达到合理抗震设计的目的。

4.1计算设计

建筑结构抗震计算包括两部分：地震作用计算和结构抗震验算。

4.2地震作用计算

地震作用曾称为地震荷载，包括水平地震作用、竖向地震作用和扭转地震作用，它与地震的性质和建筑结构的特性有关。地震作用计算的方法有：反应谱法、振型分解反应谱法和动力分析法（时程分析法），其中反应谱理论被广泛的运用于地震作用的计算。

4.2.1反应谱理论是一种拟静力方法，它是考虑了结构的动力特性（自震周期、震型和阻尼）所产生的共震效应，其计算过程是先用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱和反应谱曲线，然后用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载，最后按静力方法进行结构计算设计。反应谱理论是依据弹性结构地震反应得到的，但如果遇到强烈地震结构进入弹塑性阶段时，则反应谱理论不能计算出构件进入弹塑性状态的内力、变形，也无法找出结构的薄弱位置，因此专家提出了延性这一概念，利用延性系数来概括结构超出弹性阶段的抗震能力，从而使反应谱由弹性变成塑性。

4.2.2反应谱法主要针对于单自由度的体系，若将反应谱理论和振型分解原理相结合，用于解决多自由度体系的地震反应计算，这就是振型分解反应谱法。其特点是能够全面考虑结构的动力特性，且根据结构的振型曲线确定地震作用的分布。利用振型分解反应谱法计算地震作用和作用效应时，对于不需计算扭转藕联计算的结构，某振型质点的水平地震作用标准值与相应的振型自震周期的地震影响系数、相应质点的水平相对位移、振型参与系数和重力荷载代表值有关。

五  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

【1】2019年17期 > 建筑结构优化设计与结构措施  出版时间：2019-10-10作者: 苏怀武1李明亮2 建筑科学 >建筑设计及理论

【2】2022年10期 > 结构工程优化设计与结构措施  出版时间：2022-09-05作者: 汪明纯 文化科学

【3】2022年1期 > 建筑结构优化设计与结构措施  出版时间：2022-04-22作者: 金晓剑 建筑科学 >城市规划与设计