您好,欢迎来到360论文服务中心!设为首页 | 加入收藏

360论文服务中心

客服中心

全国咨询电话:18810141013

QQ :点击这里给我发消息 80017332

 点击这里给我发消息 634602927

手机:18810141013

邮箱:634602927@qq.com

短信:18810141013

本站介绍

360论文服务中心是最受欢迎的论文发表与论文编辑服务网站。

360论文服务中心于2000年创建,注册用户量已突破152万人,并帮助近380万人次顺利发表论文。14年来,360论文服务中心始终遵循热情快捷、安全可靠的服务宗旨,深受广大网民青睐。360论文服务中心主要设有论文发表部、论文创作部、期刊合作部、论文采编部、技术运营部和市场推广部等多个部门,是目前国内论文行业,规模最大、服务人员最多的正规网站。

创作发表说明

1. 如果您没有论文,还要评定职称,需要发表论文,请联系我们,客服人员会及时处理;

2. 教授、博士组成的论文指导团队,专业打造高品质论文;

3. 合作期刊,全国最全,与杂志社关系稳定,保证刊期。

360论文服务中心 > 论文资料 > 工学论文 > 建筑科学论文 >

浅谈建筑结构优化——以南宁某工程为例

2016-03-19 14:15 字体:   打印 收藏 

摘要:随着我国建筑经济的不断发展,利用结构设计优化的方法对建筑结构进行优化设计,使建筑结构能合理的借助应用每一种材料,合理的布局,使结构的各部分构件和单元协同工作达到最佳,既满足经济可靠的要求,也能具有足够的承载力、强度、刚度和稳定性。
关键字:建筑结构  结构优化  刚度  
一、结构优化的理论
结构优化理论可以具体细化到每一个阶段:在建筑结构决策阶段,就要确定结构优化设计的总体目标,这个目标要能做到功能齐全,节约资源的同时保障安全;在建设设计阶段,确定每一个子系统和构件的布局以及整体优化;在建设阶段,以设计阶段的结构优化为基础,组织建设好每一个子系统从而实现整体的结构优化。
做好结构优化,要选择合理的结构方案,这是决定成败的关键;其次是进行正确的结构计算,一体化的计算机结构程序能够节省工程师计算工作量的同时还有助于经济和合理;再次就是要提高材料的利用率,因为结构优化的目的就是节省投资提高建筑的使用特性。
二、结构优化的必要性
改革开放30几年来,我们的国家进行了规模宏大的经济与社会建设,取得了巨大的成就的同时也耗费了巨大的资源。这些耗费有的是必要的,但也有一些是多余的,其中存在着巨大的浪费,这种浪费的存在,有的是出自缺乏经验和相关的知识;也有的是由于政策上的片面与失误;更有的是出自对豪华与虚荣的追求。撇开那些在主观动机和政策上的因素,我们仍必须承认在建设实践中,我们面前还存在一个巨大的未知领域,需要我们通过总结建设经验、集中专家智慧、建立相应的人工科学来取得相对优化的效果。最终做到节约能耗,提高资源利用率,提高结构的经济可靠性。
三、结构优化设计的内容
建筑结构设计优化的工作主要是根据建筑设计的要求,采用可靠理论和方法,确定合理的结构形式、布置以及具体的构件设计尺寸。对常见的钢筋混凝土结构进行结构优化时,可以从结构整体的布局以及具体构件两个方面着手。为了实现结构优化的目标,需要结构工程师对结构和构件受力特征有充分的把握,能根据构件设计的合理经验和规范的深刻理解,采用合理优化方法进行有效设计。
在进行结构优化的过程中,包括了建筑物的体型特征、柱网尺寸、层高以及抗侧力构件的位置等具体构件因素,还包括结构的布置、构件的截面、混凝土和钢筋强度等级及配筋构造等。 
1、优化选择建筑结构类型
常用的建筑结构类型有三种:剪力墙结构优化中可以使用“短肢剪力墙”增加结构的抗震性,减少钢筋、混凝土的使用;框架结构,主要优点是建筑平面布置灵活,能够较大程度地满足建筑使用的要求。但框架结构的侧移刚度小,水平作用下抵抗变形的能力较差,在强震下结构顶点水平位移与层间相对水平位移都较大;框剪结构,是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
上述三种结构都各具优缺点,在进行结构类型选择的使用,主要从建筑质量和投资成本角度出发,在符合标准的同时,实现最佳的经济效益。
2、地基基础结构设计优化
建筑的地基基础设计存在多种选型方案,地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案,对这些方案进行综合评价和分析,从中选择出经济、可靠的地基处理方案。假设一部分选用的是天然地基,一部分选用的是刚性地基,这样无疑也会影响整个建筑物的施工进程,以及施工质量。如果是在软弱的地基和不均匀土层上进行施工,就一定得采取相应的措施,以加强基础的整体性和竖向立体刚度。如果地基比较差,可适当采用桩基或其他人工基础。 
3、运用现代信息优化技术
随着计算机信息技术以及结构优化设计理论的发展, 综合考虑到建筑结构中存在的诸多的复杂因素,在优化设计中就应该积极应用先进的科学技术,例如应用一些自定义参数的软件,这样就能够有效的提高工作质量和工作效率,减少结构优化设计中设计者的工作量。运用信息优化技术,可以对材料使用量进行优化配置,最终实现使用最少数量的材料,实现最好的结构性能;同时可以优化所设计结构中的各种构件强度,对构件中钢用量与断面大小进行调整,实现质量和造价的完美结合。
4、竖向横向构件布置优化
有关柱网大小和疏密,在建筑方案阶段已经确定。结构优化设计的具体操作就是合理地确定墙柱截面,合理采用配筋。对于梁板构件,结构优化就是做到受力传力合理,其次是使用效果(包括视觉效果)良好,最后才是用钢量的节省,设计中不能本末倒置。
5、节能结构设计的优化 
  节能优化应具有保温、隔热、隔声、防水、防潮、耐火、耐久等性能。受到我国气候条件的影响,为了保证房屋的阳光照射量的通风良好,房屋的朝向尽量要朝南。围护结构在冬季应具有保持室内热量,减少热损失的能力。其保温性能用热阻和热稳定性来衡量。围护结构在夏季应具有抵抗室外热作用的能力。在太阳辐射热和室外高温作用下,围护结构内表面如能保持适应生活需要的温度,则表明隔热性能良好。
四、南宁地区某工程屋盖结构优化举例
1、工程概况、地勘
本工程一期主要建筑包含11栋高层住宅楼(27~34层),1栋商业综合楼(27F),1栋商铺(1~2F),1栋3幼儿园(1~3F),设1~2层地下室;二期主要建筑包含5栋高层住宅楼(34层),2栋超高层住宅楼(37~39F),设2层地下室。两期总用地面积约107247.17m2,建筑结构为框剪结构。
地勘结果表明:本场地范围内地下水对砼结构具弱腐蚀性,对钢筋砼结构中的钢筋均具微腐蚀性。拟建建筑抗震设防类别属丙类,拟建场地抗震设防烈度为6度,场地类别为Ⅱ类,设计基本地震加速度值为0.05g,特征周期0.35s,属抗震不利地段,建筑结构设计应按相关规范要求进行设防。本场地基岩层分布有泥煤层,若采用桩基础,桩基施工前应进行超前钻,避免桩端下3~5D且小于5m范围内存在泥煤⑧层,确保桩基工程安全。
2、不同楼盖优缺点分析
有梁楼盖是指楼板搭在梁上,梁搭在柱子或墙上,有利于抗震,同时具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点;但是钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大。
无梁楼盖把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字结构体系,使同高的楼层扩大净空,节省建材,提高施工进度,自重轻,结构更合理。特别是这种“无梁楼盖”使楼层空间布置摆脱梁的制约,变得可以像点菜一样随心所欲。但是无梁楼盖不利于抗震。
3、本项目最终选择无梁楼盖
    基于项目的整体性和安全性要求,采用无梁楼盖体系的建筑物的地震效应也要明显小于层高较大的梁板结构体系的建筑物。考虑到结构的整体性,为了保证楼盖具有足够的平面整体刚度,同时为了满足构造简单、整体性好、建筑空间大、可有效地增加层高,楼面钢筋绑扎方便等在施工方面等因素,本项目最终选择无梁楼盖。
4、无梁楼盖计算、构造、要点
通常在进行无梁楼盖设计时,可以采用三种方法:弯矩系数法、等效框架法、精确计算法。弯矩系数法是在弹性薄板理论的分析基础上,给出柱上板带和跨中板带在跨中截面、支座截面上的弯矩计算系数;计算时,先算出总弯矩,再乘以相应的弯矩计算系数即可得到截面的弯矩。对竖向荷载作用下有柱帽的板,考虑到板的穹顶作用,除边跨跨中及边支座外,其他截面的计算弯矩,均乘以0.8 的折减系数。板的有效高度,同一区格在两个方向的同号弯矩作用下,应分别采用不同的有效高度。
按计算所需的箍筋及相应的架立钢筋截面面积应配置在与45 度冲切破坏锥体面相交的范围内,且从集中荷载集中面或柱截面边缘向外的分布长度不应小于1.5h0 箍筋应做成封闭式,箍筋直径不应小于6mm,也不宜大于12mm,其间距不应大于2h0/3。楼板配筋形式。楼板配筋一般采用双向配筋。支座上承受负弯矩的钢筋,宜采用不小于直径为12mm 的钢筋。考虑抗震的无梁楼板。板顶面应配置抗震钢筋,其配筋率应大于0.25ρ。
六、结语
结构设计不仅是对建筑物本身功能的设计,还关系到建筑物的建设成本,这就需要设计人员优化结构设计,降低建设成本。但结构设计优化绝不是用降低安全度来换取经济效益,而是采取更为合理的结构体系和方案,实现建筑的本体功能性、安全性、经济性与环保性。
参考文献:
[1]高新艳.钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D].太原理工大学.2007
[2]徐培福主编.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社. 2005
[3]李晶,鹿晓阳,陈世英.结构优化设计理论与方法研究进展[J].工程建设.2007(06)
[4] 段宇博,欧进萍. 基于可靠度约束的高层建筑结构优化设计[J].自然灾害学报.1995(S1)
[5] 苏迎社.高层建筑结构优化设计案例分析[J].山西建筑.2010(36)
[6] 张启照.建筑结构优化设计探讨[J].福建建材.2010(02)
[7] 肖燕武.浅谈建筑结构设计的安全度[J].科技创新导报.2007(35)

 

联系我们

全国免费热线:400-086-0807
咨询QQ:634602927
投稿邮箱:634602927@qq.com