建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及質(zhì)量管理

萬(wàn)濤

（林德工程（杭州）有限公司浙江杭州　310012）

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及質(zhì)量管理

萬(wàn)濤

（林德工程（杭州）有限公司浙江杭州310012）

建筑設(shè)計(jì)是以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為重要的組成部分所構(gòu)成的，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是建筑設(shè)計(jì)的要求，依據(jù)建筑工程中的實(shí)際狀況，確立建筑物的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)體系，與此同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析和測(cè)評(píng)估量，最后再根據(jù)分析所獲得結(jié)果和相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量將直接影響工程周期、成本預(yù)算，它是工程建設(shè)重要的部分。因此，本文對(duì)如何優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和質(zhì)量管理展開(kāi)討論。

建筑結(jié)構(gòu)；總體布局；概念設(shè)計(jì)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；質(zhì)量管理

1　結(jié)構(gòu)的總體布局

1.1平面布局

通常情況下，我們會(huì)依據(jù)建筑工程的實(shí)際的情況來(lái)確定平面布局的選擇方面，如果是獨(dú)立單一的結(jié)構(gòu)單元，則結(jié)合分析我們所采用的形狀就較為簡(jiǎn)單，而且注意的是要根據(jù)相對(duì)應(yīng)，相協(xié)調(diào)的原理，在剛度和承載力分布要展現(xiàn)比較均勻的形狀。除此以外，從抗震設(shè)計(jì)要求的角度出發(fā)，高層建筑單一的結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度需要控制在一定的范圍之內(nèi)，不能過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，否則會(huì)在發(fā)生地震災(zāi)害時(shí)，反相位的振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的兩端，這將會(huì)引起建筑被過(guò)早的破壞，與此同時(shí)會(huì)大大威脅到人民的人身安全。

1.2豎向布局

為了防止過(guò)大的外挑和內(nèi)收的發(fā)生，結(jié)構(gòu)的豎向布局就應(yīng)該遵循形體規(guī)則，剛度和強(qiáng)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(shè)在統(tǒng)一的標(biāo)高處以此防止錯(cuò)層和局部夾層的出現(xiàn)。在面對(duì)高層的建筑時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度發(fā)生變化的情況的問(wèn)題的解決，最好的辦法就是逐漸變化。

1.3控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形

建筑的結(jié)構(gòu)在一般情況下都會(huì)同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。其中水平荷載會(huì)使得側(cè)移跟隨結(jié)構(gòu)的高度的增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，假設(shè)建筑高度超出一定的范圍后，這將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生大側(cè)移和相對(duì)位移，在某些時(shí)候，最為嚴(yán)重的是會(huì)破壞非結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，所以，控制側(cè)向位移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，我們應(yīng)該高度重視，通常的情況下，控制手段要從限制結(jié)構(gòu)的高度和高度比為切入點(diǎn)。

1.4縫的設(shè)置和構(gòu)成

在建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的總體布局中沉降，溫度收縮和形體復(fù)雜會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)不好的因素，這些都是需要我們考慮在內(nèi)的。我們可以通過(guò)沉降縫，伸縮縫或者是防震縫來(lái)把結(jié)構(gòu)分成許多個(gè)獨(dú)立的單一的單元，因此來(lái)降低沉降差，溫度應(yīng)力和形體結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)的有害因素。但是從另一方面來(lái)說(shuō)，假如設(shè)縫，這將會(huì)對(duì)建筑的使用要求。立體效果，防水處理等方面帶來(lái)諸多的不便。由此這就需要我們?cè)谠O(shè)縫上要嚴(yán)格對(duì)待，謹(jǐn)慎處理，盡最大的可能從總體的設(shè)置布局上或者構(gòu)造上采取其他的有效方法來(lái)解決沉降，溫度收縮和形體復(fù)雜等所引起的許多問(wèn)題。

2　結(jié)構(gòu)分析

2.1計(jì)算模型

結(jié)構(gòu)分析的核心環(huán)節(jié)就是計(jì)算模型，這種模型包含選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算理論，這在結(jié)構(gòu)分析中是難點(diǎn)，更是重點(diǎn)。通常的情況下，在做結(jié)構(gòu)建立分析模型時(shí)，都會(huì)以假定為基礎(chǔ)。例如：假設(shè)結(jié)構(gòu)材料是均勻連續(xù)的，這種假設(shè)不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)性能產(chǎn)生較大的誤差，僅僅是主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件參與整體性能的效應(yīng)。

2.2計(jì)算理論

眾所周知，建模的重要組成部分就是計(jì)算理論。計(jì)算理論會(huì)在建筑結(jié)構(gòu)分析中得到應(yīng)用，主要分為線(xiàn)性理論和非線(xiàn)性理論。這其中線(xiàn)性理論已趨于穩(wěn)定成熟，在中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)分析中這種計(jì)算理論的使用極為廣泛普遍，在常用結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的分析中最為常見(jiàn)；而非線(xiàn)性理論又由材料非線(xiàn)性和幾何非線(xiàn)性組成。材料，截面或者構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系就是材料非線(xiàn)性。

3　構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）應(yīng)該對(duì)豎向構(gòu)件的具體情況進(jìn)行判斷分析。在剪力墻和混凝土框架以及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等構(gòu)件中，首先注意到的就是軸壓之比，在豎向構(gòu)件中對(duì)其影響最大的就是軸壓之比，如果一旦軸壓之比不符合規(guī)范的相應(yīng)要求，就應(yīng)該采取一定的補(bǔ)救辦法，如：加大截面或者適當(dāng)提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，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(yīng)該按照《抗震規(guī)范》或者《高規(guī)》中的最大配筋要求去嚴(yán)格執(zhí)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(jié)構(gòu)以及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，暗柱就等同于框架結(jié)構(gòu)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(yīng)的抗震構(gòu)造措施與辦法的前提下，其配筋就應(yīng)該按照《抗震規(guī)范》或者《高規(guī)》中的標(biāo)準(zhǔn)的配筋要求去嚴(yán)格執(zhí)行。

②從剪力墻的水平筋超筋來(lái)看，得出墻的抗剪能力薄弱，所采取的辦法就是適當(dāng)對(duì)截面進(jìn)行調(diào)整。

③剪力墻的連梁超筋，在剪力墻的結(jié)構(gòu)中的第一道防線(xiàn)就是連梁，它自身就允許在地震來(lái)臨時(shí)先釋放一部分的地震熱能。

4　質(zhì)量管理

（1）工程建設(shè)中最為重要的內(nèi)容就是設(shè)計(jì)質(zhì)量，它將會(huì)直接影響到工程的周期，預(yù)算成本。從業(yè)主的角度考慮，在同一個(gè)行業(yè)中時(shí)間和預(yù)算成本在他們的眼中就是金錢(qián)，在千變?nèi)f化，錯(cuò)綜復(fù)雜的市場(chǎng)中，要想搶得先機(jī)，立于不敗之地的方法就是有效地縮短工程周期和節(jié)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(yè)主對(duì)設(shè)計(jì)方的基本要求。一旦達(dá)到業(yè)主的滿(mǎn)意程度，在以業(yè)主為中心的設(shè)計(jì)單位的競(jìng)爭(zhēng)力在無(wú)形之中不斷增強(qiáng)。正是因?yàn)檫@種原因，設(shè)計(jì)單位必須嚴(yán)格執(zhí)行全面質(zhì)量管理，這是一種行之有效的管理辦法，適用于諸多設(shè)計(jì)單位。

（2）依據(jù)《建筑工程設(shè)計(jì)招標(biāo)投標(biāo)管理辦法》中的規(guī)定：設(shè)計(jì)單位應(yīng)該組建項(xiàng)目組，并且安排對(duì)應(yīng)的人員如設(shè)計(jì)人員，核對(duì)人員，專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人，審核人員等在設(shè)計(jì)階段合理的安排時(shí)間共同協(xié)作完成，形成設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃表。

（3）在設(shè)計(jì)合同的簽訂前，設(shè)計(jì)人員就應(yīng)當(dāng)對(duì)業(yè)主的明確要求與隱含要求完全掌握，和業(yè)主達(dá)到良好的溝通，向業(yè)主指定的或者有一定協(xié)作的業(yè)主代表收集，整理相關(guān)資料（包括：委托書(shū)，立項(xiàng)文件，地質(zhì)勘察報(bào)告，環(huán)評(píng)報(bào)告，規(guī)劃書(shū)等）同時(shí)設(shè)計(jì)單位提供的資料要由業(yè)主本人親自確定簽字。

（4）建筑設(shè)計(jì)中，大多數(shù)的建筑工程都為不同的類(lèi)型，對(duì)于不同類(lèi)型的建筑工程來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)單位所提供的專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人應(yīng)該對(duì)該項(xiàng)設(shè)計(jì)擬定一個(gè)投入建筑之前的指導(dǎo)表，這其中包含對(duì)人員的職責(zé)的確認(rèn)以及設(shè)計(jì)人員等的指導(dǎo)。最為重要的是負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一起草該設(shè)計(jì)項(xiàng)目的應(yīng)急措施和方案，一經(jīng)總工程師同一認(rèn)可后，便保證所有人員人手一份，以應(yīng)對(duì)緊急情況。

5　結(jié)束語(yǔ)

在新的設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)執(zhí)行后，這些文獻(xiàn)提出了在結(jié)構(gòu)屬性能力方面提出了更高的設(shè)計(jì)要求，我們必須做到的是要完全掌握了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行大量創(chuàng)新，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。在節(jié)約建筑預(yù)算成本，不能影響建筑品質(zhì)的條件下，實(shí)施有效的優(yōu)化方法是我們最好的選擇。而熟練地利用相關(guān)優(yōu)化技術(shù)，不單單會(huì)使得建筑的內(nèi)部更加一致完美，成為一個(gè)完整的賞心悅目的個(gè)體，而且可以使得建筑更加經(jīng)濟(jì)化、人性化，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最大目標(biāo)。只要完成這些目標(biāo)，城市的建筑達(dá)到市場(chǎng)利益最大的要求，滿(mǎn)足了施工方的效益需要，更達(dá)到了業(yè)主最終的需求。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與質(zhì)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