建筑结构的优化设计及质量管理

万涛

（林德工程（杭州）有限公司浙江杭州　310012）

建筑结构的优化设计及质量管理

万涛

（林德工程（杭州）有限公司浙江杭州310012）

建筑设计是以建筑结构设计为重要的组成部分所构成的，建筑结构设计的基础是建筑设计的要求，依据建筑工程中的实际状况，确立建筑物的结构类型和结构体系，与此同时进行结构的分析和测评估量，最后再根据分析所获得结果和相关结构设计的规范为出发点，进行施工图设计。建筑设计的质量将直接影响工程周期、成本预算，它是工程建设重要的部分。因此，本文对如何优化建筑结构设计和质量管理展开讨论。

建筑结构；总体布局；概念设计；优化设计；质量管理

1　结构的总体布局

1.1平面布局

通常情况下，我们会依据建筑工程的实际的情况来确定平面布局的选择方面，如果是独立单一的结构单元，则结合分析我们所采用的形状就较为简单，而且注意的是要根据相对应，相协调的原理，在刚度和承载力分布要展现比较均匀的形状。除此以外，从抗震设计要求的角度出发，高层建筑单一的结构单元长度需要控制在一定的范围之内，不能过长或过短，否则会在发生地震灾害时，反相位的振动会出现在结构的两端，这将会引起建筑被过早的破坏，与此同时会大大威胁到人民的人身安全。

1.2竖向布局

为了防止过大的外挑和内收的发生，结构的竖向布局就应该遵循形体规则，刚度和强度沿高度均匀分布的原则，并且值得注意的是，在同一层的楼面，要设在统一的标高处以此防止错层和局部夹层的出现。在面对高层的建筑时，还应当注意及时对结构刚度和强度发生变化的情况的问题的解决，最好的办法就是逐渐变化。

1.3控制结构的侧向变形

建筑的结构在一般情况下都会同时承受竖向荷载和水平荷载。其中水平荷载会使得侧移跟随结构的高度的增加而变大，因此，在水平荷载的作用下，假设建筑高度超出一定的范围后，这将会导致结构发生大侧移和相对位移，在某些时候，最为严重的是会破坏非结构的构件，所以，控制侧向位移是高层建筑结构设计的重点和难点，我们应该高度重视，通常的情况下，控制手段要从限制结构的高度和高度比为切入点。

1.4缝的设置和构成

在建筑设计结构的总体布局中沉降，温度收缩和形体复杂会对结构带来不好的因素，这些都是需要我们考虑在内的。我们可以通过沉降缝，伸缩缝或者是防震缝来把结构分成许多个独立的单一的单元，因此来降低沉降差，温度应力和形体结构对结构的有害因素。但是从另一方面来说，假如设缝，这将会对建筑的使用要求。立体效果，防水处理等方面带来诸多的不便。由此这就需要我们在设缝上要严格对待，谨慎处理，尽最大的可能从总体的设置布局上或者构造上采取其他的有效方法来解决沉降，温度收缩和形体复杂等所引起的许多问题。

2　结构分析

2.1计算模型

结构分析的核心环节就是计算模型，这种模型包含选择合理的计算简图和计算理论，这在结构分析中是难点，更是重点。通常的情况下，在做结构建立分析模型时，都会以假定为基础。例如：假设结构材料是均匀连续的，这种假设不会对结构的宏观力学性能产生较大的误差，仅仅是主要结构构件参与整体性能的效应。

2.2计算理论

众所周知，建模的重要组成部分就是计算理论。计算理论会在建筑结构分析中得到应用，主要分为线性理论和非线性理论。这其中线性理论已趋于稳定成熟，在中国建筑结构分析中这种计算理论的使用极为广泛普遍，在常用结构的承载力极限状态和正常使用极限状态的分析中最为常见；而非线性理论又由材料非线性和几何非线性组成。材料，截面或者构件的本构关系就是材料非线性。

3　构件的优化设计

（1）应该对竖向构件的具体情况进行判断分析。在剪力墙和混凝土框架以及框架-剪力墙结构等构件中，首先注意到的就是轴压之比，在竖向构件中对其影响最大的就是轴压之比，如果一旦轴压之比不符合规范的相应要求，就应该采取一定的补救办法，如：加大截面或者适当提高混凝土的强度等级，或者有效的采用配附加箍筋的措施。

（2）取决于梁和柱的配筋。在考虑到延性的要求的前提下，梁和柱的配筋就应该按照《抗震规范》或者《高规》中的最大配筋要求去严格执行。

（3）剪力墙的配筋，超筋分为以下几种情况：

①剪力墙的暗柱超筋，剪力墙结构以及框架-剪力墙结构中，暗柱就等同于框架结构的柱，是最重要的部分，所以它的配筋主要是体积配箍率，而且在考虑到相应的抗震构造措施与办法的前提下，其配筋就应该按照《抗震规范》或者《高规》中的标准的配筋要求去严格执行。

②从剪力墙的水平筋超筋来看，得出墙的抗剪能力薄弱，所采取的办法就是适当对截面进行调整。

③剪力墙的连梁超筋，在剪力墙的结构中的第一道防线就是连梁，它自身就允许在地震来临时先释放一部分的地震热能。

4　质量管理

（1）工程建设中最为重要的内容就是设计质量，它将会直接影响到工程的周期，预算成本。从业主的角度考虑，在同一个行业中时间和预算成本在他们的眼中就是金钱，在千变万化，错综复杂的市场中，要想抢得先机，立于不败之地的方法就是有效地缩短工程周期和节约成本，这样才能将利益最大化，获得最大的效益，通常这就是业主对设计方的基本要求。一旦达到业主的满意程度，在以业主为中心的设计单位的竞争力在无形之中不断增强。正是因为这种原因，设计单位必须严格执行全面质量管理，这是一种行之有效的管理办法，适用于诸多设计单位。

（2）依据《建筑工程设计招标投标管理办法》中的规定：设计单位应该组建项目组，并且安排对应的人员如设计人员，核对人员，专业负责人，审核人员等在设计阶段合理的安排时间共同协作完成，形成设计的进度计划表。

（3）在设计合同的签订前，设计人员就应当对业主的明确要求与隐含要求完全掌握，和业主达到良好的沟通，向业主指定的或者有一定协作的业主代表收集，整理相关资料（包括：委托书，立项文件，地质勘察报告，环评报告，规划书等）同时设计单位提供的资料要由业主本人亲自确定签字。

（4）建筑设计中，大多数的建筑工程都为不同的类型，对于不同类型的建筑工程来说，设计单位所提供的专业的负责人应该对该项设计拟定一个投入建筑之前的指导表，这其中包含对人员的职责的确认以及设计人员等的指导。最为重要的是负责人应当统一起草该设计项目的应急措施和方案，一经总工程师同一认可后，便保证所有人员人手一份，以应对紧急情况。

5　结束语

在新的设计相关文献执行后，这些文献提出了在结构属性能力方面提出了更高的设计要求，我们必须做到的是要完全掌握了解建筑结构设计，在此基础上进行大量创新，保证设计质量。在节约建筑预算成本，不能影响建筑品质的条件下，实施有效的优化方法是我们最好的选择。而熟练地利用相关优化技术，不单单会使得建筑的内部更加一致完美，成为一个完整的赏心悦目的个体，而且可以使得建筑更加经济化、人性化，达到建筑结构设计的最大目标。只要完成这些目标，城市的建筑达到市场利益最大的要求，满足了施工方的效益需要，更达到了业主最终的需求。建筑结构的优化设计与质量管理在生活中有着举足轻重的作用。

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TU318

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1673-0038（2015）48-0067-02

2015-11-9