淺談建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的系統(tǒng)優(yōu)化及原則

　　1 我國建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀

　　1.1 對于設(shè)計人員的資質(zhì)沒有重視

　　有的企業(yè)為了獲得更多的利益，欠缺一些考慮，把重要的任務(wù)交給沒有工作經(jīng)驗的畢業(yè)生或是資質(zhì)不夠的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，這些人認為自己可以勝任這份工作，他們認為在電腦的輔助下可以完成這份工作，就會變得很容易，出現(xiàn)的問題就會迎刃而解，這些人有這種想法是不對的。雖然電腦進行了廣泛應(yīng)用，但是設(shè)計工作還應(yīng)該交給專業(yè)的工作人員進行設(shè)計。

　　1.2 對于計算機軟件過于依附

　　隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們在一定程度上越來越依附于電腦，對電腦的依附程度逐漸提升，這種依賴是不可以的。雖然電腦的設(shè)計軟件給建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來了極大的方便，但是大多數(shù)設(shè)計人員普遍指導這種只是帶來了方便，僅此而已，設(shè)計人員不會把計算機的設(shè)計軟件當成權(quán)威。

　　2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)設(shè)計

　　建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案不可能只設(shè)計一個，會設(shè)計很多個，因此，建筑結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)設(shè)計人員可以從諸多方案中選取最可靠的一個方案，這個可靠地方案必須是邊界技術(shù)和經(jīng)濟同時可行域邊界條件的方案為可行方案，這個方案必須是可行方案中可以讓規(guī)定的目標函數(shù)達到最優(yōu)良的那一個方案，接下來，我們可以找一個簡單的例子說明一下，如圖 1 所示。

　　圖 1 是一個矩形等截面簡支鋼梁：E=2.1×106MPa，P=78kN/m3，[σ]=200MPa，梁 h=16cm，梁寬 b=8cm，跨中最大撓度lmax=0.0035，請問：我們跨中集中荷載的作用下怎么樣對這根梁進行有效設(shè)計？ 圖中 P 是我國結(jié)構(gòu)設(shè)計之前的所承受的外力，為此，我們可以按照受彎構(gòu)件的強度條件 Mmax≤ [σ]W 進行 S 抗彎模量的選擇，S=bh2/6 矩形的截面來說，我們可以在按照結(jié)構(gòu)的要求以及設(shè)計規(guī)范的規(guī)定確定 h 或者 b，最后我們得出的 h、b還應(yīng)該進行剛度校核的核對，就是 -Pl3/48Elmax，核對完成后，結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)也就大功告成了；如果校核沒有通過時，我們應(yīng)該選擇另外一組，即 h、b 在進行校核，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗進行有限次選擇后，總有一個結(jié)果會滿足強度條件，同時還能滿足剛度條件的截面尺寸。從上述不難看出，之前的結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有把設(shè)計中追求的目標和應(yīng)該滿足的條件進行有機結(jié)合。所以，通常來說，得出的結(jié)果不一定就是最優(yōu)設(shè)計結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則，另一方面，提出問題，由已知條件 b=8cm，h=16cm 來說，截面可以是有數(shù)組合也可以是無數(shù)組合，但是兩者中必然有個組合能滿足強度條件同時又能滿足剛度條件，那么，重量最輕的就是最優(yōu)質(zhì)的截面，因為設(shè)計所追求的目標就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，重量最輕和可以滿足條件的有機結(jié)合，運用最優(yōu)化的方法進行搜索。指導最優(yōu)質(zhì)的目標出現(xiàn)才能停止。所以，我們最終得到的結(jié)果就是最優(yōu)質(zhì)的設(shè)計，圖 2 就是最優(yōu)設(shè)計。

　　3 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

　　3.1 建筑工程結(jié)構(gòu)方案的選擇要合理

　　具有可行性的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系才是一個優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)方案，這樣的結(jié)構(gòu)方案才是一個成功的設(shè)計。在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系應(yīng)該具有受力明確和傳力簡捷等特點，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中同一結(jié)構(gòu)單元中只能有一個結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向布置的規(guī)則。所以，我們應(yīng)該對水、電等企業(yè)進行商討，經(jīng)過商討結(jié)束后再進行結(jié)構(gòu)的選型工作，結(jié)構(gòu)方案的確立，還應(yīng)該對方案進行比較，選擇優(yōu)良的方案。

　　3.2 選用對應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施

　　我們要謹記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的原則；注意鋼筋的錨固長度，特別是鋼筋的直線段的錨固長度；構(gòu)件的延性性能需要注意；對于薄弱部位應(yīng)該加強；溫度應(yīng)力也應(yīng)該進行考慮。除了這些我們還應(yīng)該注意平面和立面的布置、均勻、對稱、規(guī)整的原則；在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)盡量少出現(xiàn)；以及正常使用極限狀態(tài)的驗算等，這些都需要結(jié)構(gòu)概念設(shè)計作指導。

　　3.3 基礎(chǔ)方案的選擇要適合

　　建筑工程的地質(zhì)條件在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計中占有重要地位，首先我們應(yīng)該對地質(zhì)的上部結(jié)構(gòu)的類型和載荷的分布情況進行勘測和討論，同時，我們還應(yīng)該考慮建筑物與建筑物之間的影響，建筑工程施工的條件等，要對多種因素進行分析探討，因此，我們必須選擇經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)方案。在基礎(chǔ)方案設(shè)計的時候應(yīng)該讓地基發(fā)揮最大的作用，同時，如果必要，我們要對地基變形的情況進行檢驗。

　　4 結(jié)語

　　我國人口越來越密集，我國科學基礎(chǔ)的發(fā)展也越來越快，建筑企業(yè)不應(yīng)該把建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當成是獲得更多利益的手段，應(yīng)該作為一份關(guān)系人們生命財產(chǎn)安全和未來發(fā)展的責任來看。所以，只有我們重視建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能更好地完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能為企業(yè)提升市場的競爭力。

　　參考文獻

　　[1] 李金鵬 . 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀與發(fā)展探討 [J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012.

　　[2] 王艷霞 . 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀與發(fā)展 [J]. 科技風，2011.

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