淺談建筑結構工程設計的系統優(yōu)化及原則

　　1 我國建筑工程結構設計的現狀

　　1.1 對于設計人員的資質(zhì)沒(méi)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(méi)有工作經(jīng)驗的畢業(yè)生或是資質(zhì)不夠的建筑工程結構設計人員，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(huì )變得很容易，出現的問(wèn)題就會(huì )迎刃而解，這些人有這種想法是不對的。雖然電腦進(jìn)行了廣泛應用，但是設計工作還應該交給專(zhuān)業(yè)的工作人員進(jìn)行設計。

　　1.2 對于計算機軟件過(guò)于依附

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們在一定程度上越來(lái)越依附于電腦，對電腦的依附程度逐漸提升，這種依賴(lài)是不可以的。雖然電腦的設計軟件給建筑工程結構設計人員帶來(lái)了極大的方便，但是大多數設計人員普遍指導這種只是帶來(lái)了方便，僅此而已，設計人員不會(huì )把計算機的設計軟件當成權威。

　　2 優(yōu)化建筑結構工程系統設計

　　建筑工程結構設計的方案不可能只設計一個(gè)，會(huì )設計很多個(gè)，因此，建筑結構工程系統設計人員可以從諸多方案中選取最可靠的一個(gè)方案，這個(gè)可靠地方案必須是邊界技術(shù)和經(jīng)濟同時(shí)可行域邊界條件的方案為可行方案，這個(gè)方案必須是可行方案中可以讓規定的目標函數達到最優(yōu)良的那一個(gè)方案，接下來(lái)，我們可以找一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明一下，如圖 1 所示。

　　圖 1 是一個(gè)矩形等截面簡(jiǎn)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(wèn)：我們跨中集中荷載的作用下怎么樣對這根梁進(jìn)行有效設計？ 圖中 P 是我國結構設計之前的所承受的外力，為此，我們可以按照受彎構件的強度條件 Mmax≤ [σ]W 進(jìn)行 S 抗彎模量的選擇，S=bh2/6 矩形的截面來(lái)說(shuō)，我們可以在按照結構的要求以及設計規范的規定確定 h 或者 b，最后我們得出的 h、b還應該進(jìn)行剛度校核的核對，就是 -Pl3/48Elmax，核對完成后，結構設計的任務(wù)也就大功告成了；如果校核沒(méi)有通過(guò)時(shí)，我們應該選擇另外一組，即 h、b 在進(jìn)行校核，根據設計經(jīng)驗進(jìn)行有限次選擇后，總有一個(gè)結果會(huì )滿(mǎn)足強度條件，同時(shí)還能滿(mǎn)足剛度條件的截面尺寸。從上述不難看出，之前的結構設計沒(méi)有把設計中追求的目標和應該滿(mǎn)足的條件進(jìn)行有機結合。所以，通常來(lái)說(shuō)，得出的結果不一定就是最優(yōu)設計結構優(yōu)化設計原則，另一方面，提出問(wèn)題，由已知條件 b=8cm，h=16cm 來(lái)說(shuō)，截面可以是有數組合也可以是無(wú)數組合，但是兩者中必然有個(gè)組合能滿(mǎn)足強度條件同時(shí)又能滿(mǎn)足剛度條件，那么，重量最輕的就是最優(yōu)質(zhì)的截面，因為設計所追求的目標就是結構優(yōu)化設計，重量最輕和可以滿(mǎn)足條件的有機結合，運用最優(yōu)化的方法進(jìn)行搜索。指導最優(yōu)質(zhì)的目標出現才能停止。所以，我們最終得到的結果就是最優(yōu)質(zhì)的設計，圖 2 就是最優(yōu)設計。

　　3 建筑工程結構設計的原則

　　3.1 建筑工程結構方案的選擇要合理

　　具有可行性的結構形式和結構體系才是一個(gè)優(yōu)質(zhì)的結構方案，這樣的結構方案才是一個(gè)成功的設計。在建筑工程結構設計方案中的結構設計體系應該具有受力明確和傳力簡(jiǎn)捷等特點(diǎn)，在建筑工程結構設計的過(guò)程中同一結構單元中只能有一個(gè)結構體系，地震區應力求平面和豎向布置的規則。所以，我們應該對水、電等企業(yè)進(jìn)行商討，經(jīng)過(guò)商討結束后再進(jìn)行結構的選型工作，結構方案的確立，還應該對方案進(jìn)行比較，選擇優(yōu)良的方案。

　　3.2 選用對應的結構措施

　　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(cháng)度，特別是鋼筋的直線(xiàn)段的錨固長(cháng)度；構件的延性性能需要注意；對于薄弱部位應該加強；溫度應力也應該進(jìn)行考慮。除了這些我們還應該注意平面和立面的布置、均勻、對稱(chēng)、規整的原則；在建筑工程結構設計的薄弱環(huán)節盡量少出現；以及正常使用極限狀態(tài)的驗算等，這些都需要結構概念設計作指導。

　　3.3 基礎方案的選擇要適合

　　建筑工程的地質(zhì)條件在建筑工程結構設計的基礎設計中占有重要地位，首先我們應該對地質(zhì)的上部結構的類(lèi)型和載荷的分布情況進(jìn)行勘測和討論，同時(shí)，我們還應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(jìn)行分析探討，因此，我們必須選擇經(jīng)濟合理的基礎方案。在基礎方案設計的時(shí)候應該讓地基發(fā)揮最大的作用，同時(shí)，如果必要，我們要對地基變形的情況進(jìn)行檢驗。

　　4 結語(yǔ)

　　我國人口越來(lái)越密集，我國科學(xué)基礎的發(fā)展也越來(lái)越快，建筑企業(yè)不應該把建筑工程結構設計當成是獲得更多利益的手段，應該作為一份關(guān)系人們生命財產(chǎn)安全和未來(lái)發(fā)展的責任來(lái)看。所以，只有我們重視建筑工程結構設計，才能更好地完成結構設計，才能為企業(yè)提升市場(chǎng)的競爭力。

　　參考文獻

　　[1] 李金鵬 . 建筑工程結構設計現狀與發(fā)展探討 [J]. 科技創(chuàng )新與應用，2012.

　　[2] 王艷霞 . 建筑工程結構設計現狀與發(fā)展 [J]. 科技風(fēng)，2011.

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