建筑結構的優化設計及質量管理

萬濤

（林德工程（杭州）有限公司浙江杭州　310012）

建筑結構的優化設計及質量管理

萬濤

（林德工程（杭州）有限公司浙江杭州310012）

建筑設計是以建筑結構設計為重要的組成部分所構成的，建筑結構設計的基礎是建筑設計的要求，依據建筑工程中的實際狀況，確立建筑物的結構類型和結構體系，與此同時進行結構的分析和測評估量，最后再根據分析所獲得結果和相關結構設計的規范為出發點，進行施工圖設計。建筑設計的質量將直接影響工程周期、成本預算，它是工程建設重要的部分。因此，本文對如何優化建筑結構設計和質量管理展開討論。

建筑結構；總體布局；概念設計；優化設計；質量管理

1　結構的總體布局

1.1平面布局

通常情況下，我們會依據建筑工程的實際的情況來確定平面布局的選擇方面，如果是獨立單一的結構單元，則結合分析我們所采用的形狀就較為簡單，而且注意的是要根據相對應，相協調的原理，在剛度和承載力分布要展現比較均勻的形狀。除此以外，從抗震設計要求的角度出發，高層建筑單一的結構單元長度需要控制在一定的范圍之內，不能過長或過短，否則會在發生地震災害時，反相位的振動會出現在結構的兩端，這將會引起建筑被過早的破壞，與此同時會大大威脅到人民的人身安全。

1.2豎向布局

為了防止過大的外挑和內收的發生，結構的豎向布局就應該遵循形體規則，剛度和強度沿高度均勻分布的原則，并且值得注意的是，在同一層的樓面，要設在統一的標高處以此防止錯層和局部夾層的出現。在面對高層的建筑時，還應當注意及時對結構剛度和強度發生變化的情況的問題的解決，最好的辦法就是逐漸變化。

1.3控制結構的側向變形

建筑的結構在一般情況下都會同時承受豎向荷載和水平荷載。其中水平荷載會使得側移跟隨結構的高度的增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，假設建筑高度超出一定的范圍后，這將會導致結構發生大側移和相對位移，在某些時候，最為嚴重的是會破壞非結構的構件，所以，控制側向位移是高層建筑結構設計的重點和難點，我們應該高度重視，通常的情況下，控制手段要從限制結構的高度和高度比為切入點。

1.4縫的設置和構成

在建筑設計結構的總體布局中沉降，溫度收縮和形體復雜會對結構帶來不好的因素，這些都是需要我們考慮在內的。我們可以通過沉降縫，伸縮縫或者是防震縫來把結構分成許多個獨立的單一的單元，因此來降低沉降差，溫度應力和形體結構對結構的有害因素。但是從另一方面來說，假如設縫，這將會對建筑的使用要求。立體效果，防水處理等方面帶來諸多的不便。由此這就需要我們在設縫上要嚴格對待，謹慎處理，盡最大的可能從總體的設置布局上或者構造上采取其他的有效方法來解決沉降，溫度收縮和形體復雜等所引起的許多問題。

2　結構分析

2.1計算模型

結構分析的核心環節就是計算模型，這種模型包含選擇合理的計算簡圖和計算理論，這在結構分析中是難點，更是重點。通常的情況下，在做結構建立分析模型時，都會以假定為基礎。例如：假設結構材料是均勻連續的，這種假設不會對結構的宏觀力學性能產生較大的誤差，僅僅是主要結構構件參與整體性能的效應。

2.2計算理論

眾所周知，建模的重要組成部分就是計算理論。計算理論會在建筑結構分析中得到應用，主要分為線性理論和非線性理論。這其中線性理論已趨于穩定成熟，在中國建筑結構分析中這種計算理論的使用極為廣泛普遍，在常用結構的承載力極限狀態和正常使用極限狀態的分析中最為常見；而非線性理論又由材料非線性和幾何非線性組成。材料，截面或者構件的本構關系就是材料非線性。

3　構件的優化設計

（1）應該對豎向構件的具體情況進行判斷分析。在剪力墻和混凝土框架以及框架-剪力墻結構等構件中，首先注意到的就是軸壓之比，在豎向構件中對其影響最大的就是軸壓之比，如果一旦軸壓之比不符合規范的相應要求，就應該采取一定的補救辦法，如：加大截面或者適當提高混凝土的強度等級，或者有效的采用配附加箍筋的措施。

（2）取決于梁和柱的配筋。在考慮到延性的要求的前提下，梁和柱的配筋就應該按照《抗震規范》或者《高規》中的最大配筋要求去嚴格執行。

（3）剪力墻的配筋，超筋分為以下幾種情況：

①剪力墻的暗柱超筋，剪力墻結構以及框架-剪力墻結構中，暗柱就等同于框架結構的柱，是最重要的部分，所以它的配筋主要是體積配箍率，而且在考慮到相應的抗震構造措施與辦法的前提下，其配筋就應該按照《抗震規范》或者《高規》中的標準的配筋要求去嚴格執行。

②從剪力墻的水平筋超筋來看，得出墻的抗剪能力薄弱，所采取的辦法就是適當對截面進行調整。

③剪力墻的連梁超筋，在剪力墻的結構中的第一道防線就是連梁，它自身就允許在地震來臨時先釋放一部分的地震熱能。

4　質量管理

（1）工程建設中最為重要的內容就是設計質量，它將會直接影響到工程的周期，預算成本。從業主的角度考慮，在同一個行業中時間和預算成本在他們的眼中就是金錢，在千變萬化，錯綜復雜的市場中，要想搶得先機，立于不敗之地的方法就是有效地縮短工程周期和節約成本，這樣才能將利益最大化，獲得最大的效益，通常這就是業主對設計方的基本要求。一旦達到業主的滿意程度，在以業主為中心的設計單位的競爭力在無形之中不斷增強。正是因為這種原因，設計單位必須嚴格執行全面質量管理，這是一種行之有效的管理辦法，適用于諸多設計單位。

（2）依據《建筑工程設計招標投標管理辦法》中的規定：設計單位應該組建項目組，并且安排對應的人員如設計人員，核對人員，專業負責人，審核人員等在設計階段合理的安排時間共同協作完成，形成設計的進度計劃表。

（3）在設計合同的簽訂前，設計人員就應當對業主的明確要求與隱含要求完全掌握，和業主達到良好的溝通，向業主指定的或者有一定協作的業主代表收集，整理相關資料（包括：委托書，立項文件，地質勘察報告，環評報告，規劃書等）同時設計單位提供的資料要由業主本人親自確定簽字。

（4）建筑設計中，大多數的建筑工程都為不同的類型，對于不同類型的建筑工程來說，設計單位所提供的專業的負責人應該對該項設計擬定一個投入建筑之前的指導表，這其中包含對人員的職責的確認以及設計人員等的指導。最為重要的是負責人應當統一起草該設計項目的應急措施和方案，一經總工程師同一認可后，便保證所有人員人手一份，以應對緊急情況。

5　結束語

在新的設計相關文獻執行后，這些文獻提出了在結構屬性能力方面提出了更高的設計要求，我們必須做到的是要完全掌握了解建筑結構設計，在此基礎上進行大量創新，保證設計質量。在節約建筑預算成本，不能影響建筑品質的條件下，實施有效的優化方法是我們最好的選擇。而熟練地利用相關優化技術，不單單會使得建筑的內部更加一致完美，成為一個完整的賞心悅目的個體，而且可以使得建筑更加經濟化、人性化，達到建筑結構設計的最大目標。只要完成這些目標，城市的建筑達到市場利益最大的要求，滿足了施工方的效益需要，更達到了業主最終的需求。建筑結構的優化設計與質量管理在生活中有著舉足輕重的作用。

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TU318

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1673-0038（2015）48-0067-02

2015-11-9