談結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一些經(jīng)驗

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    結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是在滿足規(guī)范要求、保證結(jié)構(gòu)安全和建筑產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，通過合理的結(jié)構(gòu)布置、科學(xué)的計算論證、適度的構(gòu)造措施，充分發(fā)揮材料性能、合理節(jié)約造價的設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在當(dāng)前競爭日益激烈的建筑設(shè)計市場成為大勢所趨。如何在滿足建筑功能的前提下，保證結(jié)構(gòu)安全并控制含鋼量成為擺在結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師面前的現(xiàn)實課題。本文總結(jié)了以往的設(shè)計經(jīng)驗，參考了相關(guān)文獻(xiàn)，給出了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的步驟和一些具體措施，供設(shè)計人員參考。
1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的步驟
    筆者認(rèn)為，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的合理步驟應(yīng)該是：①在方案階段，通過與建筑專業(yè)的充分溝通，對建筑的平面布置、立面造型、柱網(wǎng)布置等提出合理的建議和要求，使結(jié)構(gòu)的高度、復(fù)雜程度、不規(guī)則程度均控制在合理范圍內(nèi)，避免抗震審查，為降低含鋼量爭取主動權(quán)；②在初步設(shè)計階段，通過對結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、建筑材料、設(shè)計參數(shù)、基礎(chǔ)型式等內(nèi)容的多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，選出最優(yōu)方案，整體控制含鋼量；③在具體計算過程中，通過精確的荷載計算、細(xì)致的模型調(diào)整，使結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)受力狀態(tài)，進(jìn)一步降低用鋼量；④在施工圖階段通過精細(xì)的配筋設(shè)計摳出多余鋼筋，徹底降低含鋼量。
    在進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較時，應(yīng)綜合考慮材料費、模板費、基坑開挖降水支護(hù)費用、措施費、施工難易、工期長短等因素，與甲方協(xié)商后擇優(yōu)選用。
2結(jié)構(gòu)體系與布置優(yōu)化
    結(jié)構(gòu)體系和布置對造價影響很大，應(yīng)予重視。
    1)應(yīng)根據(jù)建筑布置、高度和使用功能要求選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。比如，異形柱框架比普通框架用鋼量大，在可能的情況下盡量采用前者；短肢剪力墻比普通剪力墻含鋼量高，在可能的情況下盡量采用后者。
    2)應(yīng)選擇比較規(guī)則的平面方案和立面方案。盡量避免平面凸凹不規(guī)則或樓板開大洞，控制平面長寬比，合理設(shè)縫，使結(jié)構(gòu)剛度中心與質(zhì)量中心盡量靠近。豎向應(yīng)避免有過大的外挑或內(nèi)收，同時注意限制薄弱層、躍層、轉(zhuǎn)換層等不利因素，使側(cè)向剛度和水平承載力沿高度盡量均勻平緩變化。
    3)應(yīng)選擇合理、均勻的柱網(wǎng)尺寸，使板、梁、柱、墻的受力合理，從而降低構(gòu)件的用鋼量。柱網(wǎng)大則樓蓋用鋼量大，柱網(wǎng)小則柱子用鋼量增大，應(yīng)根據(jù)建筑實際情況和經(jīng)驗合理布置。例如，住宅中小開間結(jié)構(gòu)中墻柱的作用不能得到充分發(fā)揮，過多的墻柱還會導(dǎo)致較大的地震作用，可考慮采用大開間結(jié)構(gòu)體系，既節(jié)約造價，又便于建筑靈活布置。