建筑结构设计的优化问题的探讨.docx

建筑结构设计的优化问题的探讨【摘要】目前伴随着高层建筑在我国的飞速发展需求建筑高度的日益增加。建筑类型以及功能也日新月异难度相对而言逐渐变大。结构体系各式各样高层建筑结构设计现在主要成为结构相关工程设计人员在设计工作重点和难点。本文对高层建筑工程结构设计的优化问题进行了探讨。【关键词】建筑结构优化设计随着高层建筑高度的增加高层建筑的侧向位移迅速增大工业设计中还经常做五六十米的混凝土上面再做三四十米的钢结构因此设计高层建筑时不仅要求结构有足够的强度而且要求结构有适宜的刚度使结构有合理的自振频率等动力特性并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。由于工业构筑物的荷载大、层高和跨度为了工艺的要求层高七八米到十几米是常见的跨度十二米到十五米在实际工程也经常遇到梁、柱及剪力墙的截面会很大。同时为了避免高层建筑在大震下倒塌必须在满足必要强度的前提下通过优良的概念设计和合理的构造措施来提高整个结构、特别是薄弱层的变形能力来保证结构具有足够的延性。因此在结构设计中应综合考虑这些因素合理设计使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。1建筑结构的相关分析在建筑结构工程中对其需要采取内力、位移等各方面的计算在计算时需要从不同的程度进行相关方面的计算并完善计算方式以取得理想的数据。当前对于结构整体分析可进行以下假定：1.1结构材料线弹性对建筑结构的内力、位移假定时一般想象成结构与构件处在弹性工作形势下根据弹性理论进行研究但框架梁及连梁等构件需要对局部塑性变形引起的内力重分布进行研究。对计算地震环境下的建筑结构的薄弱层变形时选择弹塑性分析方法。1.2刚性楼板在计算高层建筑的内力与位移过程中通常假定楼板对自身平面内是无限刚性平面外刚度极小且排除在计算外当假定是刚性楼板时在设计过程中就需要运用措施确保楼板平面内的整体刚度。由于工业设计中梁的跨度不会很大楼板上经常会置放设备基础因而工业设计的楼板厚度相对较大配筋率也比较高因而更接近楼板的刚性假定。但工业的楼板会经常开面积很大的洞口虽然洞口边缘设置了刚度足够大的梁但对平面刚性假定有一定的削弱。1.3小变形在所有方法中是经常运用的基本假定。但专家们在研究非线性问题（P―Δ效应）后得出了新的结论通常在顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时就应该将P―Δ效应考虑在计算内。1.4计算图形高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形主要包括了：一维协同分析、二维协同分析、三维空间分析。2建筑工程结构设计出现的问题及优化2.1基础拉梁设计的优化多层框架房屋基础埋深值大时为了减速小底层柱的计算长度和底层的位移可在±0.000以下适当位置设置基础拉梁但不宜按构造要求设置宜按框架梁进行设计并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言应采用短柱基础方案。一般说来当独立基础埋置不深由于地基不良或柱子荷载差别较大根据抗震要求可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20～1/30高度可取柱中心距的1/10～1/15。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限纵向受力钢筋可取所连接柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算当为构造配筋要满足最小配筋率。基础拉梁顶标高通常与基础顶标高相同当框架底层层高不大或者基础埋置不深时有时要把基础拉梁设计得比较大以便用拉梁来平衡柱底弯矩。当遇到基础埋深很深的构筑物但又不能做整体刚度大的箱基时基础拉梁的设计尤为重要。2.2框架梁、柱箍筋间距的优化对不同抗震等级的框架梁柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。根据这些规定工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm并以此为依据计算出加密区箍筋面积由设计人员根据规范确定箍筋直径和肢数。但是在程序内定的条件下当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋此时可适当增加箍筋直径或加密箍筋间距。对于框架柱当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时在某些情况下亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。因此我们也应适当增加箍筋直径或加密箍筋间距。这里需要指出的是梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值并且不乘以剪力增大系数。2.3独立基础设计荷载取值的优化钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房可不必