淺談建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)優(yōu)化及原則
1 我國(guó)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
1.1 對(duì)于設(shè)計(jì)人員的資質(zhì)沒(méi)有重視
有的企業(yè)為了獲得更多的利益，欠缺一些考慮，把重要的任務(wù)交給沒(méi)有工作經(jīng)驗(yàn)的畢業(yè)生或是資質(zhì)不夠的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，這些人認(rèn)為自己可以勝任這份工作，他們認(rèn)為在電腦的輔助下可以完成這份工作，就會(huì)變得很容易，出現(xiàn)的問(wèn)題就會(huì)迎刃而解，這些人有這種想法是不對(duì)的。雖然電腦進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，但是設(shè)計(jì)工作還應(yīng)該交給專業(yè)的工作人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.2 對(duì)于計(jì)算機(jī)軟件過(guò)于依附
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們?cè)谝欢ǔ潭壬显絹?lái)越依附于電腦，對(duì)電腦的依附程度逐漸提升，這種依賴是不可以的。雖然電腦的設(shè)計(jì)軟件給建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了極大的方便，但是大多數(shù)設(shè)計(jì)人員普遍指導(dǎo)這種只是帶來(lái)了方便，僅此而已，設(shè)計(jì)人員不會(huì)把計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)軟件當(dāng)成權(quán)威。
2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)
建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案不可能只設(shè)計(jì)一個(gè)，會(huì)設(shè)計(jì)很多個(gè)，因此，建筑結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以從諸多方案中選取最可靠的一個(gè)方案，這個(gè)可靠地方案必須是邊界技術(shù)和經(jīng)濟(jì)同時(shí)可行域邊界條件的方案為可行方案，這個(gè)方案必須是可行方案中可以讓規(guī)定的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)良的那一個(gè)方案，接下來(lái)，我們可以找一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明一下，如圖 1 所示。
圖 1 是一個(gè)矩形等截面簡(jiǎn)支鋼梁：E=2.1×106MPa，P=78kN/m3，[σ]=200MPa，梁 h=16cm，梁寬 b=8cm，跨中最大撓度lmax=0.0035，請(qǐng)問(wèn)：我們跨中集中荷載的作用下怎么樣對(duì)這根梁進(jìn)行有效設(shè)計(jì)？ 圖中 P 是我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前的所承受的外力，為此，我們可以按照受彎構(gòu)件的強(qiáng)度條件 Mmax≤ [σ]W 進(jìn)行 S 抗彎模量的選擇，S=bh2/6 矩形的截面來(lái)說(shuō)，我們可以在按照結(jié)構(gòu)的要求以及設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定確定 h 或者 b，最后我們得出的 h、b還應(yīng)該進(jìn)行剛度校核的核對(duì)，就是 -Pl3/48Elmax，核對(duì)完成后，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)也就大功告成了；如果校核沒(méi)有通過(guò)時(shí)，我們應(yīng)該選擇另外一組，即 h、b 在進(jìn)行校核，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有限次選擇后，總有一個(gè)結(jié)果會(huì)滿足強(qiáng)度條件，同時(shí)還能滿足剛度條件的截面尺寸。從上述不難看出，之前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有把設(shè)計(jì)中追求的目標(biāo)和應(yīng)該滿足的條件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。所以，通常來(lái)說(shuō)，得出的結(jié)果不一定就是最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，另一方面，提出問(wèn)題，由已知條件 b=8cm，h=16cm 來(lái)說(shuō)，截面可以是有數(shù)組合也可以是無(wú)數(shù)組合，但是兩者中必然有個(gè)組合能滿足強(qiáng)度條件同時(shí)又能滿足剛度條件，那么，重量最輕的就是最優(yōu)質(zhì)的截面，因?yàn)樵O(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，重量最輕和可以滿足條件的有機(jī)結(jié)合，運(yùn)用最優(yōu)化的方法進(jìn)行搜索。指導(dǎo)最優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)出現(xiàn)才能停止。所以，我們最終得到的結(jié)果就是最優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)，圖 2 就是最優(yōu)設(shè)計(jì)。
3 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
3.1 建筑工程結(jié)構(gòu)方案的選擇要合理
具有可行性的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系才是一個(gè)優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)方案，這樣的結(jié)構(gòu)方案才是一個(gè)成功的設(shè)計(jì)。在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系應(yīng)該具有受力明確和傳力簡(jiǎn)捷等特點(diǎn)，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中同一結(jié)構(gòu)單元中只能有一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向布置的規(guī)則。所以，我們應(yīng)該對(duì)水、電等企業(yè)進(jìn)行商討，經(jīng)過(guò)商討結(jié)束后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型工作，結(jié)構(gòu)方案的確立，還應(yīng)該對(duì)方案進(jìn)行比較，選擇優(yōu)良的方案。
3.2 選用對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施
我們要謹(jǐn)記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的原則；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度，特別是鋼筋的直線段的錨固長(zhǎng)度；構(gòu)件的延性性能需要注意；對(duì)于薄弱部位應(yīng)該加強(qiáng)；溫度應(yīng)力也應(yīng)該進(jìn)行考慮。除了這些我們還應(yīng)該注意平面和立面的布置、均勻、對(duì)稱、規(guī)整的原則；在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)盡量少出現(xiàn)；以及正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算等，這些都需要結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)作指導(dǎo)。
3.3 基礎(chǔ)方案的選擇要適合
建筑工程的地質(zhì)條件在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中占有重要地位，首先我們應(yīng)該對(duì)地質(zhì)的上部結(jié)構(gòu)的類型和載荷的分布情況進(jìn)行勘測(cè)和討論，同時(shí)，我們還應(yīng)該考慮建筑物與建筑物之間的影響，建筑工程施工的條件等，要對(duì)多種因素進(jìn)行分析探討，因此，我們必須選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案。在基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該讓地基發(fā)揮最大的作用，同時(shí)，如果必要，我們要對(duì)地基變形的情況進(jìn)行檢驗(yàn)。
4 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)人口越來(lái)越密集，我國(guó)科學(xué)基礎(chǔ)的發(fā)展也越來(lái)越快，建筑企業(yè)不應(yīng)該把建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)成是獲得更多利益的手段，應(yīng)該作為一份關(guān)系人們生命財(cái)產(chǎn)安全和未來(lái)發(fā)展的責(zé)任來(lái)看。所以，只有我們重視建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能更好地完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能為企業(yè)提升市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)
[1] 李金鵬 . 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展探討 [J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012.
[2] 王艷霞 . 建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展 [J]. 科技風(fēng)，2011.
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