前言：我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā)，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

關(guān)鍵詞： 建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計優(yōu)化

隨著我國改革開發(fā)的進(jìn)一步發(fā)展，全國人民的生活都步入了小康時代。越來越多的人對物質(zhì)生活要求也越來越高了，許多人都住進(jìn)了高樓大廈。人口的繼續(xù)增長，使得建筑物越來越多，而土地資源有限，這樣導(dǎo)致土地價格越來越高，從而導(dǎo)致了建筑商的建筑成本也越來越高。降低建筑成本是建筑商首先考慮的方法，那么如何控制建筑成本呢？結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計思想是目前國內(nèi)外比較有價值的一套理論系統(tǒng)。運用該理論方法，實現(xiàn)人民對于居住環(huán)境和生活環(huán)境的改善，提高建筑產(chǎn)品的質(zhì)量與品味，滿足小康社會人們對新生活的需求，同時降低工程建筑的造價成本，實現(xiàn)建筑商利潤最大化的目標(biāo)，這具有適用、經(jīng)濟(jì)、實用的價值。

1優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

社會上的建筑物都很令人賞心悅目給人以美的享受，這是結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑實施技術(shù)相互協(xié)調(diào)、密切配合，從而達(dá)到美觀效果的結(jié)果

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計我們都追求安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、施工簡單等五種目標(biāo)。文中的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，能實現(xiàn)建筑設(shè)計技術(shù)優(yōu)化的目的，能應(yīng)用于實踐，它不但滿足了人們對建筑美觀、造型優(yōu)美的要求，又能使房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、性能安全、建筑成本經(jīng)濟(jì)，成為名副其實的“經(jīng)濟(jì)適用”建筑。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法從建筑上來分析，它主要體現(xiàn)在優(yōu)化設(shè)計的建筑工程結(jié)構(gòu)和建筑工程結(jié)構(gòu)的總體優(yōu)化設(shè)計兩個方面。

第一個方面：建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

一項大的建筑工程，先設(shè)計建筑模型，那么建筑模型的優(yōu)化是十分必要的。建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化

設(shè)計、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計。除此之外，還需要做選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計。所有這些設(shè)計，都按照一切從實際出發(fā)的原則來進(jìn)行，根據(jù)工程的具體實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要滿足設(shè)計意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣可以避免水平荷載與建筑物中太大的扭轉(zhuǎn)作用力。在豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。在設(shè)計中，我們要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

第二個方面：建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的 計算方案。

完成計算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。然而，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化涉及到多個變量、多個約束條件，這是屬于一個非線性的優(yōu)化問題，在設(shè)定計算方案時，需要將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來進(jìn)行計算。建筑工程設(shè)計中常用

的方法有Powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用這些方法來計算建筑模型的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

2優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)在實踐中的應(yīng)用

在設(shè)計好了優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案后，就可以將該理論方法應(yīng)用于實踐之中。結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，是目前一個比較普遍的課題，要達(dá)到利

用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價的目的，將結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法應(yīng)用于實踐之中，這是我們建筑工程設(shè)計

人員所追求的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用于項目的整體設(shè)計、前期設(shè)計，舊房改造，抗震設(shè)計等設(shè)計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。

在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實踐的過程中，要注意下面的三個方面的問題：參與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作，將概念設(shè)計和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面就這三個方面進(jìn)行詳細(xì)描述。

2.1參與結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的前期工作

因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設(shè)計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就能參與進(jìn)來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計方案，獲得一個良好的開端。

2.2將概念設(shè)計和細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化

概念設(shè)計應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現(xiàn)實有較大的差異，在進(jìn)行設(shè)計的時候就要采用概念設(shè)計的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設(shè)計過程中需要設(shè)計人員靈活的運用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效

果。

2.3優(yōu)化下部的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

3優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計實際價值

結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在建筑設(shè)計中具有很重要的地位，首先使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計能降低建筑，其次進(jìn)行優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計能提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。這些都具有實際價值。

3.1 通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計來降低總造價

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多總建筑面積增大，單位建 筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數(shù)的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

3.2 通過進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。

4 結(jié)論

利用結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)方法，能提高有限的空間、有限的資源，讓其最大化的效果發(fā)揮，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)化、實用性和適用性的良好目標(biāo)。滿足了建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求不斷提高的目的，實現(xiàn)了人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高的需求，同時，這也實現(xiàn)了建筑商不斷尋求新的手段來滿足顧客的需求，達(dá)到降低建筑工程造價成本的目標(biāo)。

5 參考文獻(xiàn)

[1]談建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑科學(xué)，2009

[2]張紅友.優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計減少建筑投資成本[J]，陜西建筑，2008（1 1）.

第2篇

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)是“安全、適用、經(jīng)濟(jì)”，對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化的目的就是使有限的空間、資源效果最大化，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作就顯得非常的重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的方法就是合理的利用材料的性能，合理的利用結(jié)構(gòu)體系的受力特性，合理的結(jié)構(gòu)布置，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，達(dá)到規(guī)范所規(guī)定的安全度，并使其使用功能得到最大的滿足。下面將通過幾個方面對結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化進(jìn)行探討，以期與廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員共勉。

1　結(jié)構(gòu)整體分析

在承載各種作用的時候，建（構(gòu)）筑物總是以整個結(jié)構(gòu)體系協(xié)同工作的，結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)劣是這個建（構(gòu)）筑物的先天基礎(chǔ)。合理的結(jié)構(gòu)體系可以在安全、經(jīng)濟(jì)、適用等方面做到更好的協(xié)調(diào)。

1.1　結(jié)構(gòu)形式的選擇及結(jié)構(gòu)布置

同一建筑方案，可以采用多種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計。建筑工程常用的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。每一種結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟(jì)性都有所差別，且都有其相應(yīng)的適應(yīng)性、抗震性能。因此，設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化選擇過程中，要根據(jù)建筑物使用功能的要求、建筑高度的不同、場地條件等因素，按照經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的設(shè)計原則，保證結(jié)構(gòu)整體具有良好的抗震性能、足夠的承載力和剛度的前提下，選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。

結(jié)構(gòu)布置要求結(jié)構(gòu)設(shè)計者具有化繁為簡、了解各種結(jié)構(gòu)特性并對其出現(xiàn)的各種狀況采取相應(yīng)措施的能力。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，在基本滿足建筑師設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則、對稱，盡量縮小質(zhì)心和剛心的距離；使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置應(yīng)在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通且豎向剛度最好不要突變，否則突變處在水平荷載作用下會出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對結(jié)構(gòu)抵抗水平動力荷載是十分不利的。

筆者設(shè)計的某值班宿舍樓，平面尺寸為7×38m，平面雖然很規(guī)則，但很狹長，結(jié)構(gòu)布置的時候，做到了結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心非常的接近，但計算后的結(jié)果卻不能令人滿意，第一周期是扭轉(zhuǎn)周期，對于結(jié)構(gòu)的抗震是非常不利的。究其原因就是結(jié)構(gòu)平面過于狹長，平面剛度不足，造成兩端振動不同步引起了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在增大了兩端柱截面之后，雖然第一、二周期變成了平動周期，但第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值大于0.9。雖然抗震規(guī)范對多層建筑的周期比并不做要求，但參考高層規(guī)范的規(guī)定，比值過大的情況下結(jié)構(gòu)的抗震性能并不是很好。于是筆者在兩端墻體交接處各增加了一根柱子，使得兩端的剛度進(jìn)一步增強，且柱的布置不影響使用，結(jié)構(gòu)的周期比小于了0.9，而且由于結(jié)構(gòu)布置的時候剛心和質(zhì)心是非常接近的，因此結(jié)構(gòu)的抗震性能是非常好的。

1.2　功能要求

每一個建（構(gòu)）筑物都有其預(yù)定的功能要求，設(shè)計者甚至不能滿足其無限擴(kuò)大的功能要求，而功能要求往往也會與結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生沖突。當(dāng)為了更大滿足功能要求而不能采取更優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式使造價增加，或者采取更優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式使造價降低卻但限制了一些功能上的要求時，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)與建設(shè)方協(xié)調(diào)，在功能要求和結(jié)構(gòu)形式上互相做出讓步，以確定雙方都滿意的結(jié)構(gòu)方案。比如框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等滿足使用者自由布置空間的能力是不同的，一般情況下按上述排序該能力是越來越弱的，但結(jié)構(gòu)體系的剛度卻是越來越強的，適用的最大高度是越來越高的。當(dāng)某建筑物的高度接近框架結(jié)構(gòu)的適用最大高度時，其結(jié)構(gòu)成本相對是比較高的，可以考慮采用框剪結(jié)構(gòu)，如建設(shè)方認(rèn)為框剪結(jié)構(gòu)影響了其功能使用，且結(jié)構(gòu)成本對其影響不大時亦可繼續(xù)采用框架結(jié)構(gòu)。但通過溝通，在采用框架結(jié)構(gòu)的同時，在不影響其功能要求的某些位置設(shè)置少量的剪力墻以加強結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度則不失為更優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。

2　改變約束條件

改變約束條件是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的一種有效的手段。

某水廠水池，由于施工單位的失誤，池壁鋼筋產(chǎn)生嚴(yán)重的偏位，按偏位后的截面進(jìn)行復(fù)核，池壁承載力已經(jīng)不夠。筆者采用增加約束的辦法進(jìn)行處理。將池壁上部的走道板強化設(shè)計，作為池壁的上部約束，經(jīng)復(fù)核此情況下偏位后的鋼筋滿足要求。

某門式剛架廠房，筆者最初設(shè)計時對剛架的底部按固端約束進(jìn)行計算，發(fā)現(xiàn)剛架的基礎(chǔ)非常大，造價很高。后經(jīng)優(yōu)化，減掉部分約束，改為鉸接，基礎(chǔ)尺寸大為減小，柱腳構(gòu)造施工難度變小，且上部構(gòu)件截面增大不多，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3　構(gòu)件分析

每一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都有其最經(jīng)濟(jì)的使用范圍，每一種截面尺寸均有其最經(jīng)濟(jì)的承載狀況。通過構(gòu)件分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)是使構(gòu)件的截面尺寸更合理，充分發(fā)揮材料的結(jié)構(gòu)性能。

筆者在設(shè)計水處理構(gòu)筑物的時候，通過采用通用計算軟件分析發(fā)現(xiàn)控制構(gòu)件配筋的最不利彎矩衰減得非常的快，這些在普通的靜力計算中是察覺不到的。根據(jù)這個特性，在大尺寸的池壁設(shè)計中，可以采取沿高度逐漸減小池壁厚度和逐漸減少配筋量的方法來更合理的發(fā)揮材料的性能，取得更好經(jīng)濟(jì)效益。

犧牲某些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的部分經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到更高的整體經(jīng)濟(jì)效益則是另一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向。例如，常規(guī)梁經(jīng)濟(jì)性最好，但嚴(yán)重影響建筑層高，尤其是在目前土地資源有限的情況下，其不一定能實現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)效益的最大化。寬扁梁能減少梁的截面高度，增加建筑物的凈高。在建筑物總高度限制的情況下，可以增加層數(shù)，以獲得更多的建筑面積。雖然寬扁梁在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上與常規(guī)梁相比并非最優(yōu)，但對比整體經(jīng)濟(jì)效益和結(jié)構(gòu)增加的投資，整體經(jīng)濟(jì)效益大時，做寬扁梁設(shè)計是個值得考慮的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方向。

4　材料選擇的優(yōu)化

結(jié)構(gòu)承載能力的載體就是材料，工程實踐證明，設(shè)計階段合理選擇建筑材料，控制材料單價或工程量，是控制工程造價的有效途徑。建筑材料應(yīng)盡量選用性價比高的高強度建筑材料。例如HPB300、HRB335和HRB400這三種鋼材的價格比較接近，但它們的抗拉強度值是270：300：360=1：1.11：1.33，可見采用高強鋼筋的性價比高。采用高強度鋼筋減少了用鋼量的同時，還減少了施工量，增加施工可操作性，減少了施工難度。當(dāng)柱截面由軸壓比控制導(dǎo)致尺寸過大時，可以采用更高等級的混凝土，以達(dá)到減小結(jié)構(gòu)尺寸，增加使用空間的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計者可以與建筑設(shè)計者協(xié)調(diào)采用輕質(zhì)高效的建筑材料，如填充墻材料宜采用輕質(zhì)墻體，屋面采用輕質(zhì)防水材料等，這些材料的使用既可增加室內(nèi)的使用空間，也能減輕結(jié)構(gòu)自重，減小地震作用，進(jìn)而減少結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件的用鋼量和混凝土用量，減少了結(jié)構(gòu)部分的投資。

5　計算模型的優(yōu)化

實際結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，完全按照結(jié)構(gòu)的實際情況進(jìn)行力學(xué)分析是不可能的，對工程設(shè)計而言也是沒有必要的。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時，都需要采用某個計算模型對結(jié)構(gòu)實際狀況進(jìn)行簡化模擬，計算出結(jié)構(gòu)在各種工況下的效應(yīng)。結(jié)構(gòu)計算模型的準(zhǔn)確性決定了計算結(jié)果的合理性及對工程設(shè)計的指導(dǎo)意義。

縱觀結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的發(fā)展歷史，就是結(jié)構(gòu)計算模型提高準(zhǔn)確性的發(fā)展歷史。在計算機(jī)高度發(fā)達(dá)和通用計算逐漸普及的今天，結(jié)構(gòu)設(shè)計者擁有了更多的選擇對結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為合理的模擬計算，設(shè)計者可以得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果，從而更為合理有效的進(jìn)行材料配置，提高經(jīng)濟(jì)效益。

由于業(yè)主功能需求的變化，某已建成的建筑物空間布置發(fā)生了較大的改變，部分樓板荷載超出了原設(shè)計的規(guī)定。筆者在對此建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)鑒定時，考慮到原結(jié)構(gòu)設(shè)計是采用梁柱模型計算的，樓板并未直接參與計算，僅估計了對梁剛度的影響，可能實際結(jié)構(gòu)承載能力還有一定的富余。筆者采用了梁柱與板殼元共同工作的計算模型進(jìn)行復(fù)核，并對其局部荷載進(jìn)行精確施加。最終驗算的結(jié)果表明原結(jié)構(gòu)基本能滿足要求，僅需進(jìn)行小的調(diào)整即可滿足結(jié)構(gòu)安全。

在水處理構(gòu)筑物的設(shè)計中，水池底板的設(shè)計一直都沿用傳統(tǒng)的倒樓蓋法，整個底板的地基反力是按均布荷載布置的，這與實際的受力狀況有很大的不同，造成了底板用鋼量過大的結(jié)果。在使用通用計算已成為可能的今天，可以考慮采用更為接近實際狀況的有限元模型進(jìn)行受力分析，并以此結(jié)果指導(dǎo)配筋將會更為合理且更為經(jīng)濟(jì)。

第3篇

關(guān)鍵詞：橋梁；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；措施

中圖分類號：TU997文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

1.1、結(jié)構(gòu)安全

在橋梁設(shè)計中，最重要的一部分就是結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的安全性直接關(guān)系到橋梁的正常使用、在設(shè)計結(jié)構(gòu)時：要考慮結(jié)構(gòu)自身的安全性，需要通過可靠的結(jié)構(gòu)結(jié)算分析以及合理縝密的構(gòu)造處理來保證；要將恒載、活載、自然荷載等其他荷載考慮在內(nèi)；對于突然性的高強度的荷載。例如強風(fēng)荷載、高強度的凍脹力、水力等因素也需要考慮在內(nèi)。

1.2、耐久適用

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計常常受到地形條件的限制。因此，對于地形條件較復(fù)雜的地區(qū)，橋梁布設(shè)往往會出現(xiàn)高墩大跨結(jié)構(gòu)，對于這類結(jié)構(gòu)形式的橋梁，在下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行剛度分配時，穩(wěn)定性、耐久性等因素是結(jié)構(gòu)設(shè)計時的關(guān)鍵點。對于難以采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑結(jié)構(gòu)和互通式立交中彎曲半徑較小的橋梁，可以采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。對結(jié)構(gòu)形式的選擇直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全和使用。

1.3、經(jīng)濟(jì)合理性原則

在橋梁設(shè)計時，除了要考慮施工技術(shù)、結(jié)構(gòu)形式等因素外，還要考慮橋梁造價問題，這是一個現(xiàn)實的問題，在考慮的時候應(yīng)遵循基本達(dá)標(biāo)、擇優(yōu)而取、最少污染的原則：必須要達(dá)到橋梁的最基本要求，且經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否接近最佳范圍；要和其他方案反復(fù)比較，確立最佳方案；所選方案要盡量減少對自然環(huán)境的破壞，盡量和自然環(huán)境相協(xié)調(diào)、相結(jié)合。

2、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

2.1、橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命

橋梁的使用壽命低需要綜合性多方面因素考慮，首先，在主體結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上相對較低，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡量向更為先進(jìn)的世界級標(biāo)準(zhǔn)看齊，不應(yīng)當(dāng)只停留或滿足于在現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要隨著越發(fā)嚴(yán)苛的使用環(huán)境進(jìn)而進(jìn)一步制定滿足當(dāng)下或未來的技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。其次，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計選型的合理性，也是決定橋梁使用壽命的重要問題，由于每座橋梁在建設(shè)的地點是不同的，橋梁所面臨的是不同的氣候，不同的地質(zhì)，不同通行狀況，所以綜合多方面的因素考慮橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計適合符合當(dāng)?shù)氐目陀^因素條件，來選擇設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的橋梁。然后，在用結(jié)構(gòu)設(shè)計和料選材上，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)對于橋梁主體支撐部位的結(jié)構(gòu)上采用堅實的用料和結(jié)構(gòu)，如在保證混凝土保護(hù)層的厚度，保證鋼筋。

2.2、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗載荷能力

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大幅度提高，各個地區(qū)的運輸能力也在不斷發(fā)展，各種運輸工具越來越多，而且在向著更大，更重，載重能力更強的方向發(fā)展，設(shè)想一下，在跨河橋梁上成群結(jié)隊的車輛全部擁擠在橋面上行駛，這對于橋梁的結(jié)構(gòu)堅實度是一項巨大的考驗，所以在橋梁抗高負(fù)荷承載的情況下，就需要設(shè)計者對于橋梁目前和未來所要面臨的載荷能力能高瞻遠(yuǎn)矚，應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對這一情況，而且可以再橋梁設(shè)計中的關(guān)鍵部位添加相應(yīng)的減震裝置，如粘滯阻尼器，可以通過氣彈性部件可以有效的減少橋梁震動時產(chǎn)生的能量，以減少對橋梁主體的損害；鉛芯橡膠支座，可以有效減少支座的硬性撞擊，通過有著良好力學(xué)性能的鉛芯和橡膠的配合，就可以達(dá)到這樣的效果?？傊?，在抗重載荷情況下，橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要提前預(yù)估和計算出將要面對的負(fù)載情況，并且利用緩沖部件來直接降低重載荷所引起的橋梁壓力過大。

2.3、橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性

有些橋梁會應(yīng)用在經(jīng)常發(fā)生地震的區(qū)域，地震會對橋梁產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，因為在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)考慮到了動荷載的作用，所以要在鞏固動荷載的基礎(chǔ)上，加強橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，將動荷載和抗震性能合二為一的進(jìn)行綜合考慮。對橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能一定要加強，保證橋梁的施工質(zhì)量，每一個環(huán)節(jié)都要進(jìn)行充分的考慮：在完善操作工藝的同時還要加強結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料的整體連續(xù)性；強化橋梁支座的錨固，提高墩臺與結(jié)構(gòu)的連接強度；為了使結(jié)構(gòu)具有更強的延性，可以適當(dāng)?shù)脑黾优浣睿粯蛄航Y(jié)構(gòu)中存在不良土層時要強化或替換；橋梁結(jié)構(gòu)中一些薄弱的地方要采取結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施進(jìn)行處理。加強橋梁結(jié)構(gòu)中的抗震性能，一方面能夠使橋梁的抵抗動荷載能力加強，另一方面還能夠在地震發(fā)生時發(fā)揮出防護(hù)作用。

2.4、橋梁的疲勞損傷

橋梁結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的場所不同，能夠分為風(fēng)荷載和車輛負(fù)載兩種因素，這兩種因素統(tǒng)稱為動荷載，動荷載會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)應(yīng)力，進(jìn)而橋梁在反復(fù)的振動中產(chǎn)生疲勞損傷。橋梁結(jié)構(gòu)會因為很多因素的影響，內(nèi)部材料不能均勻的分布，這其中就會隱藏著很多微小的缺陷，而這些小缺陷在動荷載的作用下會演變成大的缺陷，當(dāng)缺陷達(dá)到一定程度時就會出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重了就會發(fā)生結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，產(chǎn)生的后果是非常嚴(yán)重的。因此為了更好的消除危險發(fā)生的可能性，一定要做好疲勞損傷的防范工作，要將這個問題重視起來，防患于未然。

2.5、橋梁的超載

橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計都要達(dá)到正常的使用標(biāo)準(zhǔn)，可是在實際的橋梁運行階段，橋梁荷載并不能都達(dá)到在設(shè)計的允許范圍之內(nèi)，超載會導(dǎo)致動荷載的應(yīng)力幅值增加，同時損傷出現(xiàn)的幾率也會增加。因為超載所造成的損傷是巨大的，這些損傷是很難修復(fù)的，超載甚至?xí)茐臉蛄旱慕Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致事故的發(fā)生。設(shè)計人員要加強對橋梁超載問題的研究力度，保證橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性以及安全性。

2.6、環(huán)保問題以及可持續(xù)發(fā)展

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該充分考慮環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展問題，主要包含生態(tài)情況、水、空氣以及噪聲等多方面的基本因素。另外還要從橋位選擇、橋跨的布置、基礎(chǔ)方案的制定、墩身外形等多個方面對環(huán)境要求進(jìn)行考慮，這樣才能針對施工期間出現(xiàn)的植被破壞現(xiàn)象、水土流失問題以及排渣污染等不良問題采取有效措施進(jìn)行控制，與此同時還要建立一套完善的環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)體系，這樣才便于將不利影響降到最低。

3、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的細(xì)節(jié)處理

3.1、要遵循實際

在橋梁設(shè)計過程中，為了避免使橋梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量發(fā)生問題，相關(guān)的設(shè)計人員必須根據(jù)實際的情況來進(jìn)行設(shè)計，避免樁基位置較低的現(xiàn)象發(fā)生，從而能夠使橋梁的質(zhì)量得到保證，在橋梁標(biāo)高也能夠準(zhǔn)確。

3.2、地基上帶基樁的鋼筋混凝土

在對地基上帶基樁的混凝土壓力考慮過程時，要從深層方面進(jìn)行考慮。但是值得我們注意的問題是，很多的普通橡膠支座都是設(shè)立在伸縮縫當(dāng)中，這么做是十分危險的，而橡膠的支座是必須要設(shè)立在橋梁的結(jié)構(gòu)上面，如果設(shè)立在伸縮縫中，那么在長久的車輛荷載作用之下就導(dǎo)致裂縫拉斷的現(xiàn)象發(fā)生，由此可知，橡膠支座在橋梁當(dāng)中的作用，將會直接影響著橋梁的結(jié)構(gòu)安全以及長久性。所以，相關(guān)部門一旦發(fā)現(xiàn)此問題必須及時改正，保證橋梁結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)問題。

3.3、橋梁最好保持和與路線正交

在橋梁設(shè)計時，最好要保證橋梁的設(shè)計能夠和線路形成正交的形式，這樣能夠有效的減少橋梁的長度，并且還要在橋梁的適當(dāng)位置處設(shè)立伸縮縫，通過伸縮縫來使受拉區(qū)的長度有效的縮短，從而能夠減小橋梁收縮變形現(xiàn)象，以此來控制橋梁的傾向裂縫發(fā)生。

總而言之，對于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，需要設(shè)計人員有較為豐富扎實的理論知識，還需要有著一定的工程經(jīng)驗，在工作中不斷優(yōu)化技術(shù)，保證設(shè)計的準(zhǔn)確性，以及橋梁的整體質(zhì)量安全。

參考文獻(xiàn)

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