復雜建筑結構預應力設計的優化思路探究

但彥

文章首先對預應力結構的基本概念以及預應力設計對結構穩定性的影響進行了分析，然后結合某復雜建筑結構案例展開探討，對預應力設計的優化思路與流程做出了分析與說明，希望能夠為結構穩定性水平的提高提供支持。

預應力結構概述

構件是組成建筑工程主體結構的最主要部分。在建筑工程設計與施工方案的計劃中，不單單需要考慮到混凝土模塊自身重量對構件的影響，同時還要考慮到鋼筋結構所產生的拉應力對結構構件的影響。因此，在具體施工中，為了確保結構的安全性，工作人員常常會在混凝土結構中增加一定的壓力，通過這種方式，使混凝土構件的使用壽命得到提高，同時促進結構整體穩定性與耐久性水平的提高。而在這一過程當中，所施加的預應力構件即本文研究的預應力結構。特別是在結構復雜的建筑物中，預應力的合理設計對優化結構性能意義重大。

工程概況

某歌舞劇院是XX市地標性建筑的，工程建筑面積為5.0萬m?，建筑高度為46.2m，建筑結構方面地下層數為4層，地上層數為10層，為了滿足建筑功能需求，平面布局涉及到了舞臺，音樂廳，后臺，以及多功能廳等多個部分，附屬結構較多。

由于本建筑物屬于公共建筑，因此在結構設計中對布置方案以及尺寸設計有非常嚴格的要求。考慮到本建筑結構較為復雜，結構系統中應用了包括剪力墻、梁板、直柱、以及曲柱在內相互組成的多個超靜定結構體系。同時，該建筑物各個部分使用功能的實現對結構空間有嚴格要求，以大廳為例，該分區對空間高度要求較高，預應力梁體跨度極限值可達到25.0m，設計荷載水平高。

預應力設計優化流程分析

首先，根據本空間構造特點，引入ANSYS軟件建立計算模型，有限元計算中可表明，對于側墻薄壁墻肢體上端彎矩作用力而言，也對預應力設計產生直接影響。因此，控制截面分別選擇為梁體跨中截面部分、梁端截面部分、以及側墻薄壁墻肢部分。從墻肢上段受抗彎強度限制的角度上來看，可以形成如下約束方程：

①；

在①式中，將工作荷載基本力作用下墻肢上端的彎矩作用力定義為，將基本力作用下墻肢上端的彎矩作用力定義為，將基本力作用下墻肢上端的彎矩作用力定義為，將基本力作用下墻肢上端的彎矩作用力定義為，將側墻薄壁墻肢上端所能夠承受的最大彎矩作用力定義為。

結構加載分別考慮三種廣義基本力以及工作荷載作用力對結構的影響，分別定義為（工作荷載作用力），取值為124.5kN/m，（廣義基本作用力），取值為1000.0kN，（廣義基本作用力），取值為100.0kN·m，（廣義基本作用力），取值為10.0kN/m。

在此基礎之上，根據梁體結構幾何參數以及設計參數的取值情況，同時分析梁體結構在三個控制斷面狀態下經過優化得到的數據值引入式①當中，即能夠得到該模型所對應的約束條件方程。

結束語

對于復雜性的建筑結構來說，在設計方案與設計功能要求的諸多限制下，對預應力配筋設計有非常嚴格的要求，常規的設計簡化方法無法對問題進行有效解決，達到滿意的設計效果。但通過后張預應力設計的方式，能夠起到合理調整預應力水平的目的，使復雜建筑結構的設計目標更加明確，在優化設計中與有限元計算相互結合，使最終得到的預應力設計方案更加的有效與可靠。本文即圍繞復雜建筑結構預應力設計的優化思路進行分析，望引起重視。

（作者單位：錦州華地建設集團有限公司）