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時間：2023-09-05 09:29:15
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1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用及實(shí)踐價值
1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的應(yīng)用 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法和技術(shù)的應(yīng)用具體體現(xiàn)在房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計包括：基礎(chǔ)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、圍護(hù)結(jié)構(gòu)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。對以上幾個方面的優(yōu)化設(shè)計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，并應(yīng)在滿足設(shè)計規(guī)范和使用要求的前提下，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞其綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的實(shí)踐價值 筆者認(rèn)為，在滿足建筑結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)效益的前提下，應(yīng)盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度和合理性。與傳統(tǒng)設(shè)計相比，采用設(shè)計優(yōu)化技術(shù)可以使建筑工程造價降低5%～30%。優(yōu)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料的性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，并具有建筑規(guī)范所規(guī)定的安全度。同時，它還可為建筑整體性方案設(shè)計進(jìn)行合理的決策，優(yōu)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計的“適用、安全和經(jīng)濟(jì)”目標(biāo)的有效途徑。
2 民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系
2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計與用地的關(guān)系 多層或高層住宅建筑中，總建筑面積是各層建筑面積的總和，層數(shù)越多，單位建筑面積所分?jǐn)偟姆课菡嫉孛娣e就越少。但隨著建筑層數(shù)的增加，房屋的總高度也增加，房屋之間的間距也必須增大。因此，用地的節(jié)約量并不隨建筑層數(shù)的增加而按同一比例遞增。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價的關(guān)系 建筑層數(shù)對單位建筑面積造價有直接影響，但影響程度對各分部結(jié)構(gòu)卻是不同的。屋蓋部分，不管層數(shù)多少，都共用一個屋蓋，并不因?qū)訑?shù)增加而使屋蓋的投資增加。因此，屋蓋部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而明顯下降。基礎(chǔ)部分，各層共用基礎(chǔ)，隨著層數(shù)增加，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載加大，必須加大基礎(chǔ)的承載力，雖然基礎(chǔ)部分的單位面積造價隨層數(shù)增加而有所降低，但不如屋蓋那樣顯著。承重結(jié)構(gòu)，如墻、柱、梁等，隨層數(shù)增加而要增強(qiáng)承載能力和抗震能力，這些分部結(jié)構(gòu)的單位建筑造價將有所提高。
2.3 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系 住宅的層高直接影響住宅的造價，因?yàn)閷痈咴黾樱瑝w面積和柱體積增加，并增加結(jié)構(gòu)的自重，會增加基礎(chǔ)和柱的承載力，并使水衛(wèi)和電氣的管線加長。降低層高，可節(jié)省材料、節(jié)約能源，有利于抗震，節(jié)省造價。同時，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節(jié)約用地的效果。
在相同建筑面積時，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長系數(shù)越小，外墻砌體、基礎(chǔ)、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價會降低?？紤]到住宅的使用功能和方便性，通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。 轉(zhuǎn)貼
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
3.1 直覺優(yōu)化（概念設(shè)計優(yōu)化）技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于同一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計；確定了結(jié)構(gòu)布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設(shè)計參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：建筑物細(xì)部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機(jī)無法完全解決的，都需要設(shè)計人員自己作出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)律指導(dǎo)下，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，這便是前面所說的概念設(shè)計。因此，概念設(shè)計存在于設(shè)計師對多種備選方案進(jìn)行選擇的過程中。
3.2 概念設(shè)計處理的實(shí)際建筑設(shè)計問題 概念設(shè)計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或?qū)⑵茐某潭冉抵磷畹?。因此，分析如何?yīng)付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設(shè)計過程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計算及構(gòu)造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設(shè)計則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設(shè)防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構(gòu)件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設(shè)防思想在整個設(shè)計過程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計的重要指導(dǎo)思想。
4 結(jié)語
建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過建筑物表達(dá)自己的設(shè)計意圖，力求藝術(shù)性和實(shí)用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)師在保證安全性的前提下，當(dāng)然應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式，使建筑師的意圖得以實(shí)現(xiàn)。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)量中心和剛度中心的差異；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)。豎向布置上，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；能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，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。
參考文獻(xiàn)：
[1]張炳華.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2008：34-36.
1.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)
在我國城市建設(shè)中常用的建筑結(jié)構(gòu)主要有鋼混結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)、智能建筑、新型材料結(jié)構(gòu)等幾種，下面我就逐一進(jìn)行分析。
1.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)式目前建筑工程中涉及最廣的建筑形式，它有著剛度大、整體性好、耐久性強(qiáng)、維修簡單、成本低廉的特點(diǎn)。我國目前的鋼筋混凝土技術(shù)在不斷發(fā)展，高強(qiáng)混凝土、纖維混凝土、輕型混凝土都在建筑工程中被廣泛應(yīng)用，并且施工水平已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，這更加加大了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的適用性，使其發(fā)展成為了房屋建筑工程的首選結(jié)構(gòu)形式。
1.2組合結(jié)構(gòu)
組合結(jié)構(gòu)的誕生不僅是一場技術(shù)革命，更使整個建筑行業(yè)像前邁進(jìn)了一大步，結(jié)合結(jié)構(gòu)使建造超高層建筑的設(shè)想成為可能。組合結(jié)構(gòu)不僅有傳統(tǒng)鋼筋混凝
土的所有優(yōu)點(diǎn)，并且在材料使用上相對節(jié)省，這對提高施工進(jìn)度，降低施工成本都起到不可替代的作用。組合混凝土在施工中使混凝土本身經(jīng)過三軸受壓的狀態(tài)，使自身的承載能力得到提高，并且組合結(jié)構(gòu)混凝土可以取代很多鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，這直接降低了建筑物的自重，為超高層建筑的設(shè)計提供了理論支持。
1.3新型結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)的高層建筑分為框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)三種，而隨著建筑結(jié)構(gòu)學(xué)研究的不斷深入，誕生了以筒體為結(jié)構(gòu)的新型結(jié)構(gòu)形式。筒體結(jié)構(gòu)主要分為筒中筒體系、框筒體系、和多束筒體系。新型結(jié)構(gòu)筒體與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)有很大的不同點(diǎn)，首先它的抗位移能力和承載力要大于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它將水平力看成固定在基礎(chǔ)上的懸臂結(jié)構(gòu)。所以這種結(jié)構(gòu)形式在功能性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的建筑施工中多有使用。
1.4智能建筑
智能建筑是高科技的產(chǎn)物，它在施工技術(shù)、工程材料、工程檢測方式上都與傳統(tǒng)建筑有著很大的區(qū)別，但就目前發(fā)展來看，智能建筑是未來建筑發(fā)展的主體。智能建筑的幾大優(yōu)點(diǎn)集合在建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部系統(tǒng)、適用范圍等方面。它直接為使用者提供了一個安全、快捷、舒適的使用環(huán)境。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則
建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計中必須以實(shí)用、便于施工、安全可靠為設(shè)計點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，通常情況下要滿足以下幾大原則：
2.1結(jié)構(gòu)安全
建筑的結(jié)構(gòu)必須滿足在使用年限中可以承受的各種情況，一旦在使用過程中出現(xiàn)了不可抗拒力的破壞，建筑的結(jié)構(gòu)必須保證穩(wěn)定性，不至于直接倒塌。
2.2可施工性
不論任何設(shè)計，必須在設(shè)計的過程中將施工問題首先進(jìn)行考慮，如果設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際施工背道而馳，在好的建筑設(shè)計業(yè)不可能轉(zhuǎn)化為實(shí)體建筑，來為我們服務(wù)。
使用壽命。當(dāng)建筑物投入使用后，建筑物的必須滿足設(shè)計年限中的使用要求，不能再無外力擾動的情況下出現(xiàn)裂縫、變形等質(zhì)量問題。
3.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計易出現(xiàn)的問題
在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中需要考慮的問題很多，尤其是高層建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
3.1結(jié)構(gòu)選型問題
在新執(zhí)行的規(guī)范中對建筑的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計增加了很多限制性，首先限制了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性然后對建筑設(shè)計中出現(xiàn)的超高問題和抗震問題加以深化，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性，在新出臺的建筑規(guī)范章程的相關(guān)規(guī)定中，變動挺大，新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面增加了一系列的限制條件。比如，新的規(guī)范制度用強(qiáng)制
性的條文規(guī)定了“建筑物不應(yīng)該采用嚴(yán)重不規(guī)則的建筑設(shè)計方案”。所以，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，相關(guān)人員應(yīng)注意遵守新規(guī)范制度中的限制性條件，對于設(shè)計中的不符合規(guī)定問題根據(jù)實(shí)際情況及時的調(diào)整，避免為后期設(shè)計工作留下隱患。
3.2地基和基礎(chǔ)設(shè)計中的問題
在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)帶梁板式的地下室底板設(shè)計中，往往會忽視建筑物沉降帶來的附加應(yīng)力的影響，而產(chǎn)生沉降變形以及共同受力，如果沒有考慮其產(chǎn)生的附加應(yīng)力，會使底板偏于不安全，還可能導(dǎo)致地下室底板承載能力不足而引起其開裂，在采用天然地基狀況下，會帶來更為顯著的影響。
3.3結(jié)構(gòu)分析計算的問題
在計算機(jī)使用非常廣泛的今天，計算機(jī)帶給了人們極大的便利，工作效率大大提高的同時，社會日常工作和生活對計算機(jī)的依賴程度越來越深。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，深化計算機(jī)的應(yīng)用，合理地使用計算機(jī)，使建筑物更安全舒適、更美觀經(jīng)濟(jì)是建筑設(shè)計人員任重而道遠(yuǎn)的責(zé)任。我們在設(shè)計中及與其它設(shè)計單位交往的過程中發(fā)現(xiàn)，雖然采用了CAD，但在結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯誤和計算錯誤，有些錯誤可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。在實(shí)際工程中，我們應(yīng)該重視抗震概念設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計的問題，避免過分依賴計算機(jī)，這樣才能設(shè)計出更經(jīng)濟(jì)，更安全舒適、更美觀經(jīng)濟(jì)的建筑。
4.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的對策
在高層建筑中筒體結(jié)構(gòu)的抗震能力最好。假設(shè)發(fā)生6。7級地震時，只要在設(shè)計中針對樓面鋼梁或型鋼混凝土梁與筒體交接處及筒體四角墻內(nèi)設(shè)置結(jié)構(gòu)柱，
就會有效緩解地震影響。如果當(dāng)?shù)卣疬_(dá)到8-9度抗震時，我們在設(shè)計中要在鋼混凝土梁與筒體交接處及簡體墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱。這些設(shè)計都能有效增加建筑的抗
1工程概況
本工程為某住宅小區(qū)內(nèi)其中一幢高層商住樓，地下兩層，地上二十四層，地上各層層高均為3.0m，房屋高度72.30m。其中地上1~3層住宅部分嵌套有兩層商業(yè)裙房，裙房一層層高4.8m，二層層高4.2m，與主樓形成局部錯層結(jié)構(gòu)。主樓平面尺寸基本呈矩形，長68.2m，寬17.25m，局部有凹進(jìn)部分。裙房位于高層主樓北側(cè)及東側(cè)，其中北側(cè)部分寬度為12.60m，東側(cè)部分寬度為20.40m。三層以上均為住宅。工程所在地抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度（0.15g），設(shè)計地震分組為第三組，場地類別為Ⅱ類場地。
2初選方案
根據(jù)建筑方案條件，由于底部兩層商業(yè)裙房部分延伸進(jìn)入主樓輪廓以內(nèi)，為盡量保證商業(yè)空間的完整性，結(jié)構(gòu)初步選定的方案為主樓與裙房連為一體，主樓采用剪力墻結(jié)構(gòu)，裙房部分采用框架。由于存在局部錯層，結(jié)構(gòu)建模時地上1~3層按四個結(jié)構(gòu)層輸入，層高自下而上依次為3.0m、1.8m、1.2m、3.0m。通過使用中國建筑科學(xué)研究院PKPM工程部編制的結(jié)構(gòu)分析程序《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE》（V2.2版）進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析初步試算，獲得了這一方案的試算結(jié)果，并通過試算結(jié)果對這一方案的合理性進(jìn)行了判定。
3方案評價
根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》第二條：（二）規(guī)則性超限工程：指房屋高度不超過規(guī)定，但建筑結(jié)構(gòu)布置屬于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的特別不規(guī)則的高層建筑工程。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）3.4.1條在高層建筑的一個獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻。不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的平面布置。3.5.1條高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進(jìn)。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。通過對初步試算結(jié)果結(jié)合規(guī)范規(guī)定進(jìn)行判定，該樓扭轉(zhuǎn)位移比為1.33，平面凹凸尺寸與相應(yīng)邊長的比值為33.63%，由于局部錯層形成的剛度突變，層高3.0m所在層與上一層層高1.8m的剛度比為68.77%，主樓質(zhì)心與底部大底盤的質(zhì)心偏心距為21.20%，均超過規(guī)范限值，初步試算結(jié)果存在“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)、剛度突變、塔樓偏置”共五項(xiàng)結(jié)構(gòu)不規(guī)則項(xiàng)，屬于規(guī)則性超限的高層建筑工程。通過對結(jié)果進(jìn)行分析，各指標(biāo)超出規(guī)范限值幅度均不大，通過對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化，有可能消除部分不規(guī)則項(xiàng)，提高結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，從而使結(jié)構(gòu)方案趨于合理。
4方案優(yōu)化
通過與建筑方案設(shè)計者進(jìn)行協(xié)調(diào)，在主樓與裙房之間設(shè)置防震縫將主樓與裙房斷開形成兩個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，基本不影響其使用功能。而采用這一結(jié)構(gòu)方案，可以消除“塔樓偏置”不規(guī)則項(xiàng)，故在方案優(yōu)化過程中，筆者決定采用主樓與裙房之間設(shè)置防震縫的結(jié)構(gòu)方案。接下來，筆者針對“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”這一不規(guī)則項(xiàng)進(jìn)行了優(yōu)化試算。由于主樓為兩個單元的塔式住宅拼成整體，長度方向較長，從而導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)位移比偏大，筆者試算時將其分成兩個獨(dú)立的塔式住宅單元，根據(jù)試算結(jié)果，分成兩個塔式單元后扭轉(zhuǎn)位移比有所減小，為1.25，但仍大于1.2，“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”這一不規(guī)則項(xiàng)并未消除。究其原因，主要是該塔式住宅左右剛度不對稱所致。所以此項(xiàng)優(yōu)化措施并未達(dá)到消除不規(guī)則項(xiàng)的目的，最終確定仍采用兩個塔式住宅單元拼成整體的方案。針對“凹凸不規(guī)則”不規(guī)則項(xiàng)，由于其平面凹凸尺寸與相應(yīng)邊長的比值為33.63%，接近規(guī)范規(guī)定的30%的限值，通過與建筑專業(yè)協(xié)商，在不影響其使用功能的前提下，在平面凹入最深的部位增設(shè)了結(jié)構(gòu)板帶，使其平面凹凸尺寸與相應(yīng)邊長的比值減小至29.54%，滿足了規(guī)范限值要求，消除了這一結(jié)構(gòu)不規(guī)則項(xiàng)?！皹前宀贿B續(xù)”這一不規(guī)則項(xiàng)主要是由于主樓范圍內(nèi)商業(yè)與住宅形成局部錯層所引起的，而各部分的建筑功能為方案設(shè)計階段已經(jīng)確定的內(nèi)容，故此不規(guī)則項(xiàng)沒有優(yōu)化的余地。針對“剛度突變”不規(guī)則項(xiàng)，由于層高3.0m所在層與上一層層高1.8m的剛度比為68.77%，接近規(guī)范規(guī)定的70%的限值，通過加大層高3.0m所在層剪力墻厚度、在該層局部增設(shè)剪力墻等措施，使調(diào)整后該層與上一層的剛度比達(dá)到72.43%，滿足了規(guī)范限值要求，消除了這一結(jié)構(gòu)不規(guī)則項(xiàng)。
Abstract: the optimal structure design is effective control of the project cost the important means. The engineering cost control, passes through in the entire process of engineering construction. When investment project once decision-making, design is the key to the project cost. Optimization design plan needs to consider the most economic and the most reasonable, to ensure the project cost is the premise of the reasonable safeguard, also is the key. In view of the different geological conditions, to the best cost for the purpose of underground structure optimization design, select the reasonable foundation types. Can achieve the goal of economic and practical.
Keywords: optimization structure design, engineering cost, the relation analysis
中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
在工程建設(shè)的過程當(dāng)中的三大階段，主要包括了對于項(xiàng)目的設(shè)計、決策以及實(shí)施。而項(xiàng)目關(guān)鍵的投資控制在與設(shè)計與決策者兩方面，當(dāng)項(xiàng)目投資的決策作出之后，設(shè)計就成為整個工程的關(guān)鍵所在。對于建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計主要目的在于建筑設(shè)計方案的實(shí)現(xiàn)，而優(yōu)化設(shè)計，能夠節(jié)約工程造價。
一、建筑工程造價管理的概念
建筑工程造價，就是在一個項(xiàng)目工程的設(shè)計、決策開始到施工結(jié)束的驗(yàn)收這一整體過程當(dāng)中所需要花費(fèi)的資金，也可以將其看成為對于建筑項(xiàng)目工程的投資費(fèi)用。
對于建筑工程的造價管理，實(shí)際上就是合理的、科學(xué)的調(diào)控工程當(dāng)中的各個階段，從而達(dá)到節(jié)約工程成本投資，將工程造價成本降至最低的目的。
二、建筑工程造價管理的重要性
對于建筑工程項(xiàng)目來說，核心內(nèi)容就是對于建筑工程造價的控制，這也是貫穿于整個施工過程的管理。有效的控制施工造價，不僅僅是預(yù)防工程施工所花費(fèi)的資金超出了前期的施工預(yù)算，更重要的是為了在全程施工管理過程當(dāng)中，讓施工方、設(shè)計方將自身的管理制度加以完善，讓項(xiàng)目使用資源區(qū)域合理化、科學(xué)化，并且能夠?qū)⒁延匈Y源的作用最大化，從而確保工程的經(jīng)濟(jì)、社會效益，最終加快企業(yè)的發(fā)展，提高市場競爭能力。在本文中，筆者主要針對降低工程造價與工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之間存在的聯(lián)系進(jìn)行了探討，從而在施工當(dāng)中選擇嘴兒合理的施工方案確保施工造價最低化、工程質(zhì)量最高化、經(jīng)濟(jì)與社會效益的最大化。
三、建筑設(shè)計對工程造價的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面
(一)建筑設(shè)計方案直接影響投資
相對于整個建設(shè)工程來講，設(shè)計所需費(fèi)用僅僅不到1%，但是正是因?yàn)樵O(shè)計費(fèi)用這不到1%的影響這高達(dá)65%之上的投資。在對單項(xiàng)工程所需花費(fèi)進(jìn)行計算的時候，對于建筑使用的材料以及結(jié)構(gòu)方案的選擇都有著不同程度的影響。例如在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中對于基礎(chǔ)類型的選用以及對于建筑的結(jié)構(gòu)形式選擇以及規(guī)范上都存在技術(shù)方面的經(jīng)濟(jì)分析問題。
(二)設(shè)計方案對于經(jīng)常性費(fèi)用有著一定的影響
對于建筑項(xiàng)目建設(shè)一次性投資中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的影響，另外對于使用階段的經(jīng)常的使用費(fèi)用也有著影響，例如維修、照明能源、清潔等方面。而經(jīng)常性使用的費(fèi)用與一次性的投資費(fèi)用是成反比的。但是通過設(shè)計人員的精心設(shè)計與努力，只要找尋到兩者之間最佳的結(jié)合點(diǎn)，才能夠確保建設(shè)使用最低的費(fèi)用。
(三)設(shè)計質(zhì)量對于投資有著間接的影響
在建筑工程質(zhì)量事故的影響當(dāng)中，設(shè)計占據(jù)的比例為例第一，大約40%。為數(shù)不少的建筑產(chǎn)品由于設(shè)計不夠合理，會影響到產(chǎn)品的正常使用；對于設(shè)計圖紙要求過低，往往設(shè)計之間存在矛盾，而導(dǎo)致停工、返工現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至是給建筑帶來安全隱患或者是質(zhì)量方面的缺陷，從而造成不必要的投資浪費(fèi)，從而將工程造價提高。
四、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思考
目前在設(shè)計階段，大多數(shù)項(xiàng)目在設(shè)計方面都會限額，初步設(shè)計概算控制在批準(zhǔn)投資估算的合理幅度內(nèi)，這樣的方法也能夠在一定程度上控制好工程造價。
所以對于方案的優(yōu)化設(shè)計，就需要在原方案設(shè)計的基礎(chǔ)上，投入新材料、結(jié)合設(shè)備與新型工藝的使用，對于方案進(jìn)行局部的設(shè)計變更，不僅可以讓技術(shù)更加具備可行性，更重要的是能夠滿足工程對于功能的要求，這樣不僅節(jié)約了工程使用材料，而且也明顯降低了工程的造價。往往在同一個工程或者是建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中會有多種設(shè)計方案，也會出現(xiàn)不同的工程造價，所以能夠進(jìn)行方案的對比，才能夠?yàn)榻ㄖこ踢x擇最經(jīng)濟(jì)、最優(yōu)的設(shè)計方案。
在對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，對工程造價來說，選擇不同的方案或者是不同的材料會存在著不同的影響，例如對于建筑層數(shù)與層高的確定中、對于基礎(chǔ)類型的選擇、對于結(jié)構(gòu)形式的選擇上都存在很高的經(jīng)濟(jì)分析問題。據(jù)不完全的統(tǒng)計，在滿足工程同樣的功能之下，合理的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計可能降低總工程造價的10%左右，甚至能夠達(dá)到20%。對于建筑當(dāng)中的基礎(chǔ)、墻體、柱子等組成，所占據(jù)的總造價比例不盡相同，對于工程造價的影響，結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化也就不一樣，所以人們需要考慮到側(cè)重點(diǎn)來進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計。
例如：對于工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價方面，與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件有著密切關(guān)系，而在整個主體工程當(dāng)中，基礎(chǔ)工期大約占了25%到30%左右，而占據(jù)總造價的15%左右，所以項(xiàng)目基礎(chǔ)工程對于整個項(xiàng)目的重要性就顯而易見了。因此，在對造價方案的設(shè)計當(dāng)中，需要著重于地質(zhì)勘察的交底，從而選擇合理的基礎(chǔ)形式。
五、優(yōu)化設(shè)計降低建筑工程造價，提高投資效益
（一）對于建筑設(shè)計來說，需要最大程度的滿足到建筑的空間高度、內(nèi)部平面、里面等等的使用功能以及對于建筑外觀的審美要求。例如：一幢好的建筑物從它的設(shè)計之初到真正的施工完成，需要考慮的因素多種多樣。有構(gòu)件的布置、有結(jié)構(gòu)體系的選擇、也有材料的選取等等，都會不同程度的影響工程造價。
（二）隨著時代的發(fā)展，當(dāng)代建筑的不規(guī)則性、復(fù)雜化已經(jīng)越來越明顯，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)當(dāng)盡量的做到使建筑體型產(chǎn)生規(guī)則的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。使傳力、剛度中心盡量接近或重合，結(jié)構(gòu)就基本具備了規(guī)則的條件。結(jié)構(gòu)傳力途徑需要直接而簡單，否則在空間關(guān)系的復(fù)雜部位就會有多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)，但是如此工程造價就會提高，在安全方面也容易出現(xiàn)問題。多種多樣的結(jié)構(gòu)傳力，支撐構(gòu)件也可以考慮到傳力途徑是否合理進(jìn)行相應(yīng)的變換。對于傳力途徑的選擇最直接、最簡單，不但可以將中間傳力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件省去，更多的是能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險降至最低，最終使得結(jié)構(gòu)受力更加明確，而且工程造價也相對經(jīng)濟(jì)。
（三）應(yīng)充分理解和靈活運(yùn)用規(guī)范條文?，F(xiàn)在地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計越來越重要，更要講究合理與經(jīng)濟(jì)。例如：對于建筑方案中，涉及到了不同的抗震區(qū)域的時候，也需要針對實(shí)際情況，采用抗震最合適的等級來調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)方案。
（四）對于建筑物的造價來講，地面之上的結(jié)構(gòu)形式也有一定程度的影響。考慮到建筑物各種各樣的類型、建成之后的功能、使用途徑等等，不同的優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案解決措施的提出，再通過各種優(yōu)化方案之間的比較、擇優(yōu)，才能確保即能夠確保建筑物結(jié)構(gòu)的安全，又能夠以工程造價為準(zhǔn)則。
六、結(jié)語
對于建筑工程造價的控制上，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化是最重要的手段之一，也是為了整個工程經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間平衡的實(shí)現(xiàn)過程。在建筑優(yōu)化設(shè)計當(dāng)中，評審、比較分析以及計算各種設(shè)計方案；優(yōu)化方案技術(shù)上的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性是造價合理的前提，也是控制的關(guān)鍵之一。所以，在本文當(dāng)中，針對建筑工程造價方面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了一定的探討，也希望各位設(shè)計人員在設(shè)計方案上進(jìn)一步的研究、考慮，多做實(shí)地研究，才能夠真正的實(shí)現(xiàn)工程造價的最終優(yōu)化。
【參考文獻(xiàn)】
Abstract: the engineering for a high-rise residential houses, of which the ground and layer, the standard 1 layer structure unit (see figure 1, 3 m tall; 9 layer has a jump layer for 10 layer, local outstanding roofing part is the elevator computer room. The paper, in combination with the characteristics of residential building structure, the optimization design for structure, for peer designers.
Keywords: small high-rise residential houses; Structure characteristics; Optimization design; explore
中圖分類號：TU241.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
1 工程概況
該工程建筑總面積為4337.18m2 ,建筑總高27.600m，工程建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級,抗震設(shè)防類別為丙類,抗震設(shè)防烈度為8 度,設(shè)計基本地震加速度為0.2g ,設(shè)計地震分組為第一組,地面粗糙度為C 類,基本風(fēng)壓值取值0.35kN/ m2 ,場地土類別為Ⅱ類。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)1層結(jié)構(gòu)單元圖
2 結(jié)構(gòu)方案布置
原結(jié)構(gòu)方案采用一般的剪力墻結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)形式對于房屋高度不太大的小高層建筑來說,這種結(jié)構(gòu)會造成剛度過大,重量增加,導(dǎo)致地震反應(yīng)過強(qiáng),使得上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價提高。所以,為了有效提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo),經(jīng)多方案論證,決定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在本住宅結(jié)構(gòu)平面布置中,盡量使結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ。短肢剪力墻雙向布置,盡量拉通、對直。豎向布置中,力求規(guī)劃均勻,避免有過大的外挑、內(nèi)收,以及樓層剛度沿豎向突變,使整個房屋的抗側(cè)剛度中心靠近水平荷載合力的作用線,以免房屋發(fā)生扭轉(zhuǎn)。根據(jù)建筑的平面布置,在房間、樓梯間、電梯間的四角,采用Z 形、L 形、T 形或異形的墻肢。在設(shè)計過程中還應(yīng)注意同周期的關(guān)系,使結(jié)構(gòu)的第一自振周期避開場地土的卓越周期,以免地基與結(jié)構(gòu)形成共振或類共振,既保證結(jié)構(gòu)在風(fēng)和地震荷載作用下的變形控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi),又要保證建筑物有相對合理的自振周期,做到結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)、合理且實(shí)用。
本方案根據(jù)上述建議經(jīng)過多次調(diào)試,得到了幾種結(jié)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)平面布置見圖2。剪力墻截面厚度同相鄰砌體填充墻厚度均為100mm。剪力墻、梁混凝土強(qiáng)度等級為C30。板的混凝土強(qiáng)度等級均為C25。主要連梁的尺寸大都為200mm×400mm。標(biāo)準(zhǔn)層樓板厚度為120mm ,頂層樓板厚度為150mm。有別于肢長肢厚比不大于4.0的異形柱,短肢剪力墻的肢長肢厚比按規(guī)范要a-方案1；b-方案2；c-方案3；d-方案4
圖2 結(jié)構(gòu)平面布置
求控制在5～8范圍內(nèi),一般剪力墻的肢長肢厚比均大于8。值得注意的是,對肢長肢厚比為4～5范圍內(nèi)的墻肢,目前規(guī)范尚無明確條文規(guī)定其構(gòu)件類型,故設(shè)計時建議不要采用。由于原方案的剪力墻過多,使底部剪力過大,使結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟(jì),同時布置了少量鋼筋混凝土柱子,使結(jié)構(gòu)不是很合理。故方案1在原方案的基礎(chǔ)上去掉了構(gòu)造柱并減少了少量的剪力墻(見圖2a)。在方案1 基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)臏p少一些剪力墻,從而使方案更經(jīng)濟(jì),在調(diào)試過程中由于F 軸剪力墻較少,從而使電梯間X 方向的剪力墻承受過大的剪力造成超筋, 故把電梯間X 方向的剪力墻開洞口, 使結(jié)構(gòu)X 向的剛度減少。(見圖2b)方案3是在方案2的基礎(chǔ)上改善了Y方向的剛度,使兩個方向的剛度相接近,使結(jié)構(gòu)更合理且均勻?qū)ΨQ(見圖2c)。
在方案3的基礎(chǔ)上把Y方向的一些T型剪力墻變成一字型,雖然在多高層住宅設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免一字型,但由于該結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,所以采用了部分一字型(見圖2d) 。
3 上部結(jié)構(gòu)抗震計算結(jié)果分析
3.1 計算結(jié)果分析
從構(gòu)件力學(xué)特性上來說,短肢剪力墻的肢長與肢厚比≥5.0,更接近于剪力墻,故計算時將短肢剪力墻作為剪力墻而不是柱考慮應(yīng)更合理。因此,結(jié)構(gòu)整體計算采用的是在每個節(jié)點(diǎn)有六個自由度的殼元基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模擬剪力墻墻元不僅具有平面內(nèi)剛度也具有平面外剛度,可以較好地模擬工程中剪力墻的真實(shí)受力狀態(tài),計算結(jié)果較精確;同時,對樓板SATWE 可以考慮其彈性變形。雖然主樓結(jié)構(gòu)平面較規(guī)則,立面也無剛度突變現(xiàn)象,但由于剛度較大的電梯井處筒體有點(diǎn)偏置,會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響,為了計算準(zhǔn)確,地震作用計算考慮了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)和5 %偶然偏心的影響,取了27 個振型計算。
1) 自振周期的控制
考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的自振周期(計算時自振周期折減系數(shù)取0.8) 如表1(只列了前6個) 所示。從表1 可得,方案4 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期T3=0.9959s,平動為主的第一自振周期T1 =1.1656s,T3/T1=0.854
2) 結(jié)構(gòu)位移的控制
最大層間位移角(應(yīng)≤1/ 1 000) 、最大水平位移與層平均位移的比值( 不宜大于1.2 , 不應(yīng)大于1.5)及最大層間位移與平均層間位移的比值(不宜大于1.2 ,不應(yīng)大于1.5)見表2 。從中可以看出,結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的位移均能很好地滿足規(guī)范限值。
3) 剪重比控制
剪重比是反映結(jié)構(gòu)承受地震作用大小的指標(biāo)之一,地震力計算不能偏大,但也不能太小。因?yàn)槎讨袅Ρ旧淼挚沟卣鸬哪芰^差,如果短肢剪力墻分配的地震力太大,則很有可能不滿足要求。本工程X方向的最小剪重比為4.50% , Y方向的最小剪重比為4.62 % ,根據(jù)“抗震規(guī)范”(5.2.5)條要求的X、Y向樓層最小剪重比均為3.20%,所以各層均滿足要求。
4) 軸壓比是體現(xiàn)墻肢抵抗重力荷載代表值作用下的能力“規(guī)范”對短肢剪力墻(尤其一字墻肢)要求更高一些。上述工程出現(xiàn)的短肢剪力墻軸壓比在0.20～0.45之間,軸壓比小于規(guī)范規(guī)定值。
表1結(jié)構(gòu)自振周期
表2結(jié)構(gòu)位移
表3結(jié)構(gòu)軸壓比
3.2 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)分析
為了與工程實(shí)際情況相符,假設(shè)混凝土的成本與混凝土的體積成正比,鋼筋的成本與鋼筋的體積成正比。在總造價上,暫不考慮模板及樓板等工程的造價影響。暫定單位材料綜合價：混凝土單價為460元/m3 ,鋼筋5500 元/T，由表4 可知, 方案4 比原方案在造價上要節(jié)約19 %，節(jié)約了成本，使材料得到了充分的發(fā)揮。
有限元分析又稱有限單元法，是一種解決場問題一系列偏微分方程的數(shù)學(xué)方法，被廣泛用于解決結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、振動、傳熱、屈曲問題，在工程機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域。美國福特過程在上世紀(jì)70年代，便應(yīng)用有NASTRAN軟件，對車底架進(jìn)行靜態(tài)分析，找出高應(yīng)力區(qū)，進(jìn)行設(shè)計改進(jìn)。日本五十菱汽車在80年代末將有限元廣泛應(yīng)用于汽車設(shè)計的各個階段。對于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，其最終目的在于解決鋼結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性之間的平衡問題，傳統(tǒng)的設(shè)計方法采用預(yù)先的概念設(shè)計，重復(fù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計演化、構(gòu)件尺寸調(diào)整，工作量大，往往無法進(jìn)行科學(xué)的計算，有限元法對鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，可對結(jié)構(gòu)外部荷載進(jìn)行預(yù)測計算，如結(jié)構(gòu)響應(yīng)不滿足要求，或?yàn)榱烁硐氲脑O(shè)計，可進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計。
2 工程機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析
2.1有限元法典型分析步驟
有限分析的主要步驟為結(jié)構(gòu)離散化、選擇位移插值函數(shù)、分析單元力學(xué)特性、計算等效節(jié)點(diǎn)載荷、整體分析、應(yīng)用位移邊界條件、求解結(jié)構(gòu)平衡方程、計算單元應(yīng)力。機(jī)械工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件非常多，結(jié)構(gòu)離散化將其分為有限個單元體，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)連接起來，成為集合體，便代表整個機(jī)械結(jié)構(gòu)（被設(shè)計結(jié)構(gòu)）的整體設(shè)計目標(biāo)。大型工程機(jī)械整體結(jié)構(gòu)基本成熟，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計基本上是對原有結(jié)構(gòu)中的某個局部進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)或替代設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)是連續(xù)的彈塑性體，故為了逼近連續(xù)的彈塑性統(tǒng)，需據(jù)計算精度、計算機(jī)性能，選擇合適的單元數(shù)目、基本設(shè)計結(jié)構(gòu)，以確定較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)劃分方案。位移插值函數(shù)表現(xiàn)節(jié)點(diǎn)唯一中任一點(diǎn)位移、應(yīng)變、應(yīng)力，即位移函數(shù)。能源力學(xué)特性，一般采用彈性力學(xué)幾何方程，采用節(jié)點(diǎn)位移表示單元應(yīng)變。鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)彈性經(jīng)離散化后，考慮到力是從單元公共邊界傳遞到另一個單元的，便需要將單元上的集中力、體積力以及作用在單元邊界的表面力，移植到節(jié)點(diǎn)上，形成等效節(jié)點(diǎn)載荷。再次，進(jìn)行整體分析，結(jié)合所有單元的剛度方程，建立結(jié)構(gòu)平衡方程，形成總體剛度矩陣。再次，設(shè)計位移邊界條件，求解結(jié)構(gòu)方程，計算單元應(yīng)力，最終求得整體應(yīng)力。
2.2 有限元法參數(shù)化分析技術(shù)
有限元的參數(shù)化分析是對結(jié)構(gòu)參模型進(jìn)行簡化的一種方法，通過描述結(jié)構(gòu)的尺寸特征，實(shí)現(xiàn)可變參數(shù)的有限元分析，目前普遍采用有限元分析軟件進(jìn)行參數(shù)化分析。第一步：①利用參數(shù)化實(shí)現(xiàn)，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)抽象描述特征參數(shù)，在不影響精度情況下進(jìn)行簡化；②利用軟件提供的編程軟件，建立參數(shù)化有限元分析流程；③根據(jù)設(shè)計要求，將參數(shù)賦予特征值，進(jìn)行有限元計算分析。第二步是參數(shù)化分析的核心，以變量形式定義特征參數(shù)，定義分析類型與過程，定義分析結(jié)構(gòu)的提取與處理。以雙梁式起重機(jī)主梁為例，其參數(shù)主要包括主梁長、主梁寬、主梁高、主梁端高，上面板寬、尺寸，下面板寬、隔板高、腹板厚、上面板厚、下面板厚、隔板厚、隔板位置等，分別設(shè)置為A1-n，單位為mm。采用Solid Works SDA API程序，添加SldWorks 2014 Type Library、SldWorks 2014 Constant type library模塊，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計頁面，設(shè)置參數(shù)，進(jìn)行計算[1]。
3 工程機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析
中圖分類號：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）17-0182-01
一、計算理論
計算理論是建模的重要組成部分，用于建筑結(jié)構(gòu)分析的計算理論主要有線性理論和非線性理論。而其中又以線性理論最為成熟，是我國建筑結(jié)構(gòu)分析所普遍采用的一種計算理論，主要用于常用結(jié)構(gòu)的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)分折；非線性又可以分為材料非線性和幾何非線性。材料非線性是指材料、截面或構(gòu)件的本構(gòu)關(guān)系，如應(yīng)力D應(yīng)變關(guān)系、彎短D曲率關(guān)系或荷載D位移關(guān)系等是非線性的。幾何非線性是指由于結(jié)構(gòu)變形對其內(nèi)力的二階效應(yīng)使荷載效應(yīng)與荷載之間呈現(xiàn)出非線性關(guān)系。
選擇結(jié)構(gòu)的非線性分析還是線性分析要看工程的具體情況而定。一般來說線性分析比較簡便，在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通常使用線性分析。但是，如果建筑結(jié)構(gòu)跨度大、屬于超高層，結(jié)構(gòu)變形的二階效應(yīng)就會比較大，因此，還必須運(yùn)用非線性分析。
二、結(jié)構(gòu)的總體布置
科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計既需要有合理的結(jié)構(gòu)體系還需要有完美的結(jié)構(gòu)布置。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)布置會影響到建筑設(shè)計方案的效果，影響到建筑的安全和功能的使用。結(jié)構(gòu)的總體布置要考慮控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形、平面布置、豎向布置、縫的設(shè)置和構(gòu)造等幾個方面。
（一）平面布置
平面布置的選擇主要是根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況來確定，如果是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，則采用形狀較為簡單，而且要根據(jù)相對應(yīng)、相協(xié)調(diào)的原理，剛度和承d力分布要呈現(xiàn)出比較均勻的形狀。此外，根據(jù)抗震設(shè)計的要求，高層建筑單個的結(jié)構(gòu)單元長度要控制在一定的范圍內(nèi)，不能太長，否則在發(fā)生地震時，結(jié)構(gòu)的兩端可能會出現(xiàn)反相位的振動，這將會導(dǎo)致建筑被過早地破壞，同時威脅到人們的安全。
（二）豎向布置
為了避免過大的外挑和內(nèi)收，結(jié)構(gòu)的豎向布置應(yīng)遵循形體規(guī)則、剛度和強(qiáng)度沿高度均勻分布的原則，而在同一層的樓面，要設(shè)在統(tǒng)一標(biāo)高處以防止錯層和局部夾層的情況出現(xiàn)。而在面對高層建筑時，還要注意解決結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度發(fā)生變化的情況，對于這種情況，應(yīng)逐漸變化。
（三）控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形
建筑的結(jié)構(gòu)一般都要同時承受豎向荷載、水平荷載。水平荷載會使側(cè)移隨結(jié)構(gòu)的高度增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，如果建筑高度超出一定的范圍后，就會造成結(jié)構(gòu)發(fā)生過大側(cè)移和相對的位移，有時甚至?xí)?yán)重地破壞非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所以，我們要把控制側(cè)向位移作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點(diǎn)和難點(diǎn)來解決，一般情況下，要以限制結(jié)構(gòu)的高度和高寬比為控制手段。
（四）縫的設(shè)置和構(gòu)造
建筑結(jié)構(gòu)的總體布置應(yīng)該要考慮到沉降、溫度收縮和形體復(fù)雜對結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。可以利用沉降縫、伸縮縫或防震縫把結(jié)構(gòu)分成若干個獨(dú)立單元，以消除沉降差、溫度應(yīng)力和形體復(fù)雜對結(jié)構(gòu)的不利影響。但如果設(shè)縫，就會對建筑的使用要求、立面效果、防水處理帶來不便。因此，在設(shè)縫上必須要謹(jǐn)慎對待，盡量能從總體布置上或構(gòu)造上采取其他有效的措施來減少沉降、溫度收縮和形體復(fù)雜引起的問題。
三、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的原則
結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要求我們從工程的設(shè)計和價值角度去思考方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是追求最合理地利用材料的性能，使各構(gòu)件或各設(shè)計專業(yè)得到最好的協(xié)調(diào)。它不僅具備了傳統(tǒng)設(shè)計方案所要求的規(guī)范以及規(guī)范所要求的安全度，而且也具備了現(xiàn)今價值學(xué)和審美學(xué)的成分。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對結(jié)構(gòu)進(jìn)行高質(zhì)量再加工的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度與抗震性能為代價，而是經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的過程，使建筑功能更協(xié)調(diào)，成本更低，結(jié)構(gòu)更安全。
（二）實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)所遵循的要點(diǎn)
（1）科學(xué)地遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師們不僅要具備豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，也要對結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文熟知，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案貫穿于項(xiàng)目設(shè)計中。規(guī)范更多的是針對量大面廣的工程，因而某些條文的規(guī)定會偏于保守；此外，用于一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計時，有些條文則不夠安全。所以，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計中應(yīng)運(yùn)用良好的專業(yè)知識與正確的判斷力把握設(shè)計，做到設(shè)計成果不斷優(yōu)化與創(chuàng)新。
（2）結(jié)構(gòu)工程師前期參與和主動參與的重要性
強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動參與是實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的重中之重。在實(shí)際施工期間，建筑師很難對結(jié)構(gòu)體系的受力做到正確的分析，既建筑師的結(jié)構(gòu)思想不能完全替代結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計理念、經(jīng)驗(yàn)和判斷，也無法彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)與建筑專業(yè)技術(shù)共識的空白與隔閡。既具有扎實(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論功底，又具有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)工程師，積極主動地參與前期方案設(shè)計，幫助建筑師構(gòu)思與創(chuàng)新，才能創(chuàng)作出優(yōu)秀的設(shè)計作品，更好使整個建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。
（3）加強(qiáng)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作
結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個系統(tǒng)的工作，需其它專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合。從建筑學(xué)發(fā)展角度分析，現(xiàn)代建筑是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備三大要素構(gòu)成的綜合產(chǎn)品，所以在實(shí)施中要強(qiáng)化分工與合作，強(qiáng)化專業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作，這樣才能創(chuàng)作出各構(gòu)成要素有機(jī)結(jié)合的完美作品。在整個項(xiàng)目開展中，建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個設(shè)計過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，二者的結(jié)合不僅能夠達(dá)到實(shí)用美觀大方的效果，而且可以使結(jié)構(gòu)受力更趨于合理進(jìn)而降低成本和簡化施工。在建筑設(shè)計中，許多建筑設(shè)計人員只強(qiáng)調(diào)方案創(chuàng)作的新奇，不遵循建筑的基本力學(xué)規(guī)律，這樣的方案往往會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計困難。還有一些建筑師在設(shè)計過程中往往忽視力學(xué)的基本規(guī)律，如將抗震設(shè)防區(qū)的高層建筑電梯或樓梯偏置在建筑一側(cè)，使得剛度中心與質(zhì)量中心之間的偏心距過大，在水平荷載作用下產(chǎn)生大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。從以上的例子可以分析出，加強(qiáng)專業(yè)的合作與協(xié)調(diào)是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理、成本降低的重要途徑。
總結(jié)語
綜上所述，可以說對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的研究是一項(xiàng)非常復(fù)雜的綜合性問題。我前邊曾提到“經(jīng)濟(jì)、適用、合理”是房屋設(shè)計優(yōu)化的原則，但是這三種效果之間又相互獨(dú)立、相互矛盾。所以盡管在結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用的今天，如何使這三種因素更好的融合仍然需要我們在以后的應(yīng)用實(shí)踐中多探索、多積累，達(dá)到一種用最低造價實(shí)現(xiàn)最佳效益，既美觀又合理的設(shè)計效果。
參考文獻(xiàn)
工藝是指企業(yè)或者個人利用某些生產(chǎn)工具對各種原材料、半成品等進(jìn)行加工處理，使之成為最終的產(chǎn)成品的方法和過程。結(jié)構(gòu)可以是指植物的結(jié)構(gòu)、原子的結(jié)構(gòu)、語言結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及建筑結(jié)構(gòu)等，而本文所指的結(jié)構(gòu)是工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是指產(chǎn)品的“骨骼系統(tǒng)”、“皮膚與肌肉系統(tǒng)”，即產(chǎn)品外部及連接結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品內(nèi)部股價及安裝結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品運(yùn)動機(jī)構(gòu)等，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對于產(chǎn)品主要起到包裝、支撐、安裝、連接等作用，而產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)主要起到完成運(yùn)動、空間運(yùn)動以及產(chǎn)生功能等作用。成本控制是企業(yè)長久以來探討的主要問題，在市場競爭日益激烈的今天，企業(yè)都在努力的進(jìn)行成本控制，將成本發(fā)展成企業(yè)的競爭優(yōu)勢。本文將對工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與企業(yè)的成本控制相結(jié)合，從全新的角度對企業(yè)成本控制進(jìn)行剖析。
一、工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計在企業(yè)成本控制中的作用
工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計對企業(yè)的成本控制有著重要的作用，工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計關(guān)系著企業(yè)經(jīng)營的所有方面，不同的工藝工程或者結(jié)構(gòu)會使得企業(yè)收入成本發(fā)生很大的變化。目前應(yīng)用比較廣泛的成本控制方法主要有作業(yè)成本法、VE價值工程成本管理、標(biāo)準(zhǔn)成本法、目標(biāo)成本法、本—量—利分析方法以及戰(zhàn)略成本管理方法等。工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與企業(yè)成本控制相結(jié)合的方法，強(qiáng)調(diào)的是企業(yè)在保證生產(chǎn)的產(chǎn)品和服務(wù)的前提下，對工藝和結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計，使企業(yè)在成本上獲得優(yōu)勢。將工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與適合企業(yè)的成本管理方法聯(lián)系起來，是企業(yè)進(jìn)行成本控制的重要途徑和方法。
企業(yè)進(jìn)行成本控制的目的是降低產(chǎn)品或者服務(wù)的成本，在行業(yè)中建立起成本領(lǐng)先的優(yōu)勢，獲得更高的利潤，也就是說利用更低的成本來獲取更大的收益。這是一種雙贏的狀態(tài)，消費(fèi)者用更少的錢購買了相同價值的產(chǎn)品，而企業(yè)則利用更少的錢獲得了更多的收益。對工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計可以有效的降低企業(yè)成本，使企業(yè)在激烈的市場競爭中獲得優(yōu)勢，所以對企業(yè)的發(fā)展有重要的作用。
二、工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計在企業(yè)成本控制中的應(yīng)用
工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計其實(shí)在企業(yè)中的運(yùn)用十分廣泛，對每一道工序的選擇、機(jī)器的選擇以及結(jié)構(gòu)的選擇等都是對工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，也許其目的不僅僅是為了控制成本，但是成本也是其改良的重要方面。
(一)工藝的設(shè)計及優(yōu)化
工藝設(shè)計是對某個工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)工藝的設(shè)計，其主要內(nèi)容包括產(chǎn)品方案的設(shè)計，原料、燃料、動力的來源和用量設(shè)計，選用設(shè)備的型號和配置，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對建筑物的要求等。工藝設(shè)計的種類有基礎(chǔ)工藝、改性工藝和后期處理工藝。工藝的范圍很廣泛，涉及到了各行各業(yè)，例如說玉雕工藝、剪紙工藝、機(jī)械工藝、化工工藝等。據(jù)調(diào)查顯示，企業(yè)將近80%的成本涉及到工藝成本，所以對工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計具有很大的潛力可以為企業(yè)節(jié)約更多的成本。工藝加工過程既是生產(chǎn)過程同時也是消耗的過程，工藝方法很多，所以具有很強(qiáng)的靈活性。對不同要求、不同批量的零件或者產(chǎn)品，其設(shè)計方案的可行與否，不僅取決于技術(shù)上的優(yōu)劣還取決于其經(jīng)濟(jì)性。
產(chǎn)品的工藝設(shè)計體現(xiàn)在所制定的設(shè)計總方案中，設(shè)計方案主要包括產(chǎn)品原材料和零件的采購、工藝設(shè)備、工藝特點(diǎn)以及工藝流程等的安排，但是對工藝設(shè)計必須進(jìn)行評審，分析其技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。產(chǎn)品工藝的設(shè)計優(yōu)化需要對工藝進(jìn)行技術(shù)革新和工藝創(chuàng)新，也需要依據(jù)企業(yè)自身的實(shí)際情況，制定合理工藝設(shè)計方案，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，達(dá)到成本控制的目的。工藝的設(shè)計優(yōu)化應(yīng)該考慮以下幾個方面：合理選擇產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)，保證零件或者產(chǎn)品的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的要求；依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計階段和批量不同，合理改善毛坯技術(shù)狀態(tài)；采用新工藝和新技術(shù)；合理選擇機(jī)器設(shè)備，優(yōu)化工藝參數(shù)，減少輔助時間。
在優(yōu)化工藝方案方面，為了使得產(chǎn)品成本得到最好的控制，企業(yè)必須要找到影響工藝優(yōu)化的瓶頸之處。與優(yōu)秀企業(yè)相比較，找出自身存在的不足之處，例如設(shè)備方面的不足，應(yīng)該引進(jìn)行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的設(shè)備，來滿足行業(yè)內(nèi)的市場需求，提高生產(chǎn)效率。并且應(yīng)該加強(qiáng)對新工藝的開發(fā)利用，改善落后工藝而造成的低效、高耗現(xiàn)象，在不斷促進(jìn)工藝創(chuàng)新的同時，達(dá)到降低成本的目的。對工藝的設(shè)計及優(yōu)化既可以降低消耗，又可以完善工藝上的不足之處，對企業(yè)有非常重要的意義。
(二)結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化
本文所描述的結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化主要針對工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以下是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計以降低成本的描述。
1、工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計流程
工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計流程是先根據(jù)客戶的要求和提供的資料如產(chǎn)品開發(fā)計劃書、產(chǎn)品性能介紹以及基本材料結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，考核是否需要追加其他資料，制定多種設(shè)計方案、選擇材料、制定安全標(biāo)準(zhǔn)以及拆分合理的結(jié)構(gòu)裝配等。之后進(jìn)入實(shí)踐設(shè)計階段，對產(chǎn)品進(jìn)行外形設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能介紹，企業(yè)還需要進(jìn)行平面設(shè)計和立體設(shè)計，然后選擇材料、零件拆分、制定安全標(biāo)準(zhǔn)，最后是產(chǎn)品顏色設(shè)計、整體的裝配說明以及最后的包裝設(shè)計，到此為止，產(chǎn)品設(shè)計完成，但是后面的階段還要進(jìn)行審核和改進(jìn)。
2、工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化與成本控制
材料的選擇是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的開始階段，材料的選擇關(guān)系到以后的很多階段，例如生產(chǎn)、包裝、配送等階段，都會因?yàn)檫x擇材料的不同而使得這些階段也會有相應(yīng)的變化。影響材料選擇的因素有很多，例如說價格、銷售情況、品質(zhì)、裝配問題以及完成時間等因素。但是在考慮選擇何種材料時不能兼顧如此多的因素，需要依據(jù)客戶提供的資料以及市場需求等實(shí)際情況選擇材料的類型。常用的工業(yè)材料類型主要有硬膠（GRPS）、不碎膠（HIPS）、超不碎膠（ABS）、透明大力膠（AS）、軟膠（LDPE）、硬性軟膠（HDPE）、橡皮膠（EVA）、百折膠（PP）、軟質(zhì)（PVC）、硬質(zhì)（PVC）、尼龍單6（PA-6）、防彈膠（PC）以及酸性膠（CA）等材料。材料的選擇直接影響了產(chǎn)品的成本和利潤，選擇合適的材料保證成本在一定的范圍之內(nèi)，例如PC材料強(qiáng)度較高、價格貴，流動性不好，比較適合強(qiáng)度要求較高的外殼，按鍵、鏡片等。有些產(chǎn)品需要進(jìn)行厚度的選擇，厚度的多少對產(chǎn)品設(shè)計也有著舉足輕重作用，選擇合適的厚度對成本也會影響較大，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，減少產(chǎn)品的厚度，若產(chǎn)品是批量生產(chǎn)會節(jié)約很大一部分的成本。適度的減少產(chǎn)品的厚度，會節(jié)約材料，降低成本，給產(chǎn)品的工藝也帶來一定困難。塑件制品的強(qiáng)度和剛度要得到保障，而又不想加厚塑件制品的厚度，就需要放置加強(qiáng)筋，若要求強(qiáng)度較大，可以多放置一些加強(qiáng)筋，企業(yè)一般都寧可多放置加強(qiáng)制也不會選擇增加產(chǎn)品的厚度，這不僅是為了節(jié)約成本，更多的是為了保證產(chǎn)品的強(qiáng)度。外形設(shè)計是在進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮的重要方面，如果外形錯誤的話，會導(dǎo)致各種零部件的報廢。在現(xiàn)在社會中，外形設(shè)計已經(jīng)越來越重要，對其要求也越來越高，既要求美觀大方又要求自然、合理。目前市場競爭愈演愈烈，很多企業(yè)都借助外形來增加競爭優(yōu)勢，所以對外形的要求也越來越苛刻，而且在考慮這些的同時還要考慮成本問題，根據(jù)市場需求來設(shè)計產(chǎn)品的外形，制造出物美價廉的商品。
結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化并不只是單純的對設(shè)計找出不足之處，而是選擇更加適合的結(jié)構(gòu)以及在保證各方面要求的基礎(chǔ)上對設(shè)計的改進(jìn)，進(jìn)行更有深度的控制成本。對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計并不是降低要求，而是減少一些不必要的浪費(fèi)，以此來控制成本。結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化需要對設(shè)計人員的水平不斷提出更高的要求，只有這樣才能設(shè)計出更好的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化。例如，根據(jù)產(chǎn)品的具體情況，分析存在的優(yōu)勢與不足，針對不足進(jìn)行更加嚴(yán)密的思考，亦可以效仿國內(nèi)外成功的案例進(jìn)行改良，改良的主要目的并不只是為了削減成本而是在完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)過程中進(jìn)行成本控制。
通過以上描述可以看出在結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化過程中需要考慮很多方面，首先要根據(jù)信息制定計劃書等，詳細(xì)分析產(chǎn)品資料和市場行情之后，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，只有事半功倍才能最大程度的節(jié)約成本。
三、結(jié)束語
工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化的目的之一是進(jìn)行成本控制，將成本管理方法與工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化相結(jié)合可以發(fā)揮更加明顯的效果。但是值得強(qiáng)調(diào)的是工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化需要在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，優(yōu)化設(shè)計、減少不必要的浪費(fèi)，使企業(yè)具有成本競爭優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
改革開放以來的經(jīng)濟(jì)背景下，我國建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，但是隨著建筑需求與發(fā)展膨脹現(xiàn)象的出現(xiàn)，為了追求建筑設(shè)計的速度和效益，在對其結(jié)構(gòu)設(shè)計上偏重新奇和保守，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。為了克服這種情況，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成本控制隨之而生.其中設(shè)計優(yōu)化是現(xiàn)階段建筑設(shè)計領(lǐng)域中被普遍認(rèn)識和應(yīng)用的成本控制手段，在增加建筑使用的舒適性、提高建筑結(jié)構(gòu)的空間使用效率方面取得了一定的成果。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和建筑成本管理分析
設(shè)計優(yōu)化的主要目的是在合理的范圍內(nèi)，使設(shè)計出來的建筑物結(jié)構(gòu)最合理、性能最好質(zhì)量最高并且成本最低，同時也具有較短的設(shè)計時間和較強(qiáng)的市場競爭能力。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，首先是選取設(shè)計變量，包括結(jié)構(gòu)的形狀參數(shù)例如柱距、層高等，還包括使用的材料以及桿件的截面尺寸、建筑結(jié)構(gòu)的體積、重量、剛度、承載能力、建筑造價等，這些是判別建筑結(jié)構(gòu)方案好壞的標(biāo)準(zhǔn)；還有就是優(yōu)化設(shè)計的約束條件的設(shè)立。設(shè)立的約束條件要符合設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)和工程慣例上的要求，包括鋼筋混凝土梁的最小或者最大的配筋率、梁的最小寬度等即有關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等的有關(guān)規(guī)定和要求的數(shù)值，還包括確保建筑結(jié)構(gòu)正常工作的剛度、強(qiáng)度、自振頻率及強(qiáng)度的限制等。
建筑主體就是建筑結(jié)構(gòu)，土石方、地基的處理、建筑的維護(hù)和裝飾施工、建筑中各種設(shè)備的安裝及建筑結(jié)構(gòu)等幾個部分所需費(fèi)用都是建筑成本的主要組成部分，其中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為工程建筑的靈魂，是控制確定建筑成本的主要方面.所以在建筑建設(shè)的程序中應(yīng)該盡早的對建筑成本進(jìn)行科學(xué)合理的控制和優(yōu)化，而建筑設(shè)計與建筑成本信息的整合是成本管理的核心內(nèi)容.
二、項(xiàng)目實(shí)例分析
本項(xiàng)目是地下車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工。對項(xiàng)目的投資貫穿整個建設(shè)過程，在建設(shè)項(xiàng)目的各個階段對工程投資的影響不同，這些階段主要包括項(xiàng)目設(shè)計準(zhǔn)備階段、項(xiàng)目初步設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段和施工階段。在本文中主要分析的是施工圖設(shè)計階段和施工階段對項(xiàng)目投資的影響。
2.1 地下車庫結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
地下車庫大致可分為半地下停車庫和地下停車庫。對底下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化主要采取平面優(yōu)化、豎向優(yōu)化、防火分區(qū)優(yōu)化三種方法來實(shí)現(xiàn)。
車庫的停車方式的排列應(yīng)該緊湊、車輛出入迅速安全、與柱網(wǎng)協(xié)調(diào)，并能夠滿足一次進(jìn)出停車位的要求。停車方式有斜列式、平行式、垂直式。地下車庫的設(shè)計主要是以車型為主體進(jìn)行設(shè)計。以小型車垂直式停車后退為例，要考慮到小型車的長寬高、車庫的縱向柱距、車或墻的安全距離、垂直式停車后退通道的最合適距離，綜合這些因素設(shè)計出最佳的直線單行車道兩邊停車時需要的最需小尺寸，最后得到直線單行車道兩邊停車的基本單元縱向尺寸，在此基礎(chǔ)上就基本形成了車庫縱向單向車道柱網(wǎng)尺寸。以上就是設(shè)計人員在對車庫進(jìn)行平面優(yōu)化時需要考慮到的問題。豎向優(yōu)化是在平面優(yōu)化所提到的因素的基礎(chǔ)上，需要考慮到車庫內(nèi)水、電、暖通等設(shè)備的安裝間距。主要是通風(fēng)管道的高度，因?yàn)閷痈叩膬?yōu)化對開挖土方及層高降低帶來的經(jīng)濟(jì)效益有著直接的影響。同時，在車道距離相對減少、直線坡道沒減少1米的情況下，也會帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
在車庫的整體防火規(guī)范中，防火分區(qū)對設(shè)備的專業(yè)設(shè)計有著直接的影響。地下車庫設(shè)備專業(yè)設(shè)計中主要是暖通專業(yè)對建筑面積的有較強(qiáng)需求。在地下車庫的每個防火區(qū)域中應(yīng)該設(shè)置兩個防煙系統(tǒng)，同時在設(shè)計時要避免排煙機(jī)房、排煙設(shè)備、疏散樓梯設(shè)置等的重復(fù)浪費(fèi)，使其達(dá)到最佳的利用價值。
2.2 地下車庫的施工分析
本實(shí)例中圖紙的設(shè)計要求是軸與軸間隔是七米多，要求在半地下車庫施工過程中，梁在綁扎中使用的鋼筋都是12米長。如果采用鋼筋綁扎方法會出現(xiàn)很多問題。
①板內(nèi)受力鋼筋距離梁或墻過遠(yuǎn)?，F(xiàn)行規(guī)范的要求是只要是具有放水要求的建筑，都需要采用現(xiàn)澆樓板。如果圖紙設(shè)計是要求采用Φ10@150的受力筋但是施工人員在距離墻或梁的150m處綁扎第一道樓板受力筋，就少放置了一根10鋼筋，不符合規(guī)范要求。②梁中箍筋在支座部位離開支座距離過大或者主次梁鋼筋位置顛倒。③對鋼筋搭接的長度重視不夠。在實(shí)際施工中，鋼筋的下料長度是設(shè)計要求確定的。稍有疏忽就會出現(xiàn)上端搭接不足、上端搭接長，造成質(zhì)量隱患。在綁扎雙層鋼筋網(wǎng)的基礎(chǔ)底板時，會出現(xiàn)底板暗梁鋼箍高度太低，達(dá)不到設(shè)計的要求，主要是由鋼筋的加工或者翻樣引起的。在鋼筋綁扎時如果鋼筋的位置不正確，會埋下很大的安全隱患。同時鋼筋綁扎方法會浪費(fèi)很多鋼筋頭，造成鋼筋材料的浪費(fèi)。同時在很多需要加密的區(qū)域采用綁扎方法也會造成鋼筋頭的浪費(fèi)，所以為了克服由于鋼筋綁扎所造成的問題，本項(xiàng)目中對梁鋼筋采用絲扣連接方法和電壓壓力焊方法。
本文中采用的絲扣連接中的鋼筋滾軋直螺紋連接。采用這種連接方式對鋼筋進(jìn)行操作時，只要扭到位置即可，不要求控制扭矩。這對施工管理來說，大大降低了施工難度，同時也提高了施工的速度。在螺紋齒與齒之間的間隙和鋼筋對接處對頭的縫隙處填滿結(jié)構(gòu)膠接可以避免由于某種原因造成的螺紋機(jī)械連接微松動的問題。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)膠不但防潮傳力均勻，也可以解決母材精軋螺紋鋼筋接頭輕微搖晃的問題。同時安裝時要在套筒和鋼筋的絲扣部位涂防潮、耐高溫的涂料和結(jié)構(gòu)膠，可以避免螺紋套筒和鋼筋連接處的銹蝕問題。主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)：施工效率。滾軋直螺紋連接的施工工藝少，在施工是只需要在加工棚進(jìn)行絲頭加工，成型之后在施工現(xiàn)場安裝即可，施工速度快，連接操作方便，在操作時也只需用工具將其擰緊，無需用電、火、氣等；經(jīng)濟(jì)效益：滾軋直螺紋鋼筋連接技術(shù)能夠確保連接接頭的質(zhì)量，與同等級的鋼筋連接方法比較，更節(jié)省連接用的鋼材，提高工程質(zhì)量的同時縮短能夠縮短工期降低能源消耗、減少設(shè)備投資、保護(hù)環(huán)境，也就降低了施工成本，具有較明顯的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
電渣壓力焊也是本項(xiàng)目中采用的對鋼筋處理的方法。在鋼筋電渣壓力焊過程中的每個環(huán)節(jié)都很重要。首先要清理干凈焊接接頭，鋼筋安裝之后不能晃動，掌握好電弧過程時間?？刂茰囟纫埠苤匾?，如果施工環(huán)境溫度在-20度以下，就不宜進(jìn)行焊接?？傊?，在使用這種技術(shù)時要做好焊接質(zhì)量的控制，滿足相關(guān)規(guī)范的要求，就能夠節(jié)約鋼筋用料，節(jié)約成本，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié)論
本文是在建筑設(shè)計發(fā)展迅速的環(huán)境下進(jìn)行分析的，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)項(xiàng)目建設(shè)前期的投資估算提供可靠的參考，并能幫助建筑項(xiàng)目設(shè)計單位和業(yè)主設(shè)定設(shè)計限額，同時根據(jù)建筑工藝、市場定額設(shè)定相關(guān)設(shè)計參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的設(shè)計成本優(yōu)化和控制，提升對項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計成本的管理。
參考文獻(xiàn)
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1 工程概況
安龍縣者山河水庫位于黔西南布依族苗族自治州安龍縣龍廣鎮(zhèn)納萬村，所在河流龍廣河為珠江流域南盤江水系白水河一級支流。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備設(shè)置在取水兼放空系統(tǒng)和輸水系統(tǒng)相關(guān)建筑物上，將取水管和放空管合二為一，即取水兼放空管。取水兼放空系統(tǒng)包含取水兼放空管進(jìn)口攔污柵1道（含1套固定式卷揚(yáng)機(jī)QPQ）、事故閘門1扇（含1套高揚(yáng)程固定式卷揚(yáng)機(jī)QPG），取水兼放空管出口放空偏心半球閥1套、供水檢修閘閥1套、供水多功能活塞閥1套、生態(tài)放水檢修閘閥1套及生態(tài)放水工作閘閥1套。輸水系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備包括管道各類管徑檢修閘閥、放空排泥閘閥、復(fù)合式排氣閥、浮球閥共30套。設(shè)攔污柵、閘（閥）門共37扇（套），總工程量約35.0t。
2 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備布置
取水兼放空系統(tǒng)布置在大壩左岸，利用導(dǎo)流隧洞改造而成，主要功能是取水和放空[1]。從取水兼放空管進(jìn)口開始依次設(shè)置進(jìn)口攔污柵和事故閘門，出口放空偏心半球閥、供水檢修閘閥、供水多功能活塞閥、生態(tài)放水檢修閘閥和生態(tài)放水工作閘閥，保證工程正常取水和放空。
2.1 取水兼放空管進(jìn)口攔污柵
攔污柵設(shè)置在取水兼放空管進(jìn)口段喇叭口處，孔口尺寸為2.2×2.0-3.0m（寬×高-設(shè)計水頭，下同），1孔，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程1242.10m，設(shè)計引用流量0.256m3/s，平均過柵流速約0.083m/s，設(shè)計水頭3.0m，型式為平面滑動式攔污柵，主支承采用增強(qiáng)四氟滑塊，運(yùn)行方式為靜水啟閉，柵體重1.5t，拉桿重2.5t，合計重4.0t，柵槽埋件重6.0t。利用1臺QPQ2×50KN-13m固定式卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制，啟閉機(jī)啟門力為2×50KN，揚(yáng)程13m。以拉桿方式連接攔污柵，將攔污柵柵體啟吊至檢修平臺上人工清污或檢修維護(hù)，攔污柵前后設(shè)置有可靠的水位差儀（與事故閘門共用），監(jiān)視攔污柵前后水位差，以及時提升攔污柵清除污物，避免出現(xiàn)超過設(shè)計水頭的運(yùn)行工況，防止事故發(fā)生。
由于水庫放空時的設(shè)計流量為5.12m3/s，過柵流速約1.66m/s，大于人工清污時的過柵流速（1.0m/s），所以水庫放空時利用啟閉機(jī)將攔污柵提出孔口鎖定，防止攔污柵受到破壞。
2.2 取水兼放空管進(jìn)口事故閘門
為了便于下游管道及閥門設(shè)備檢修和防止事故工況對閥門及管線的破壞，在取水口攔污柵下游側(cè)設(shè)置一道事故閘門，施工期利用該閘門擋水，為下游閥門設(shè)備及管線的安裝創(chuàng)造條件[2]。
在攔污柵下游設(shè)置1扇事故閘門，孔口尺寸為2.2×1.5-19.0m，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程：1242.10m，泥沙淤積低于取水口底檻高程，閘門設(shè)計水頭19.0m，閘門型式為平面定輪鋼閘門，采用下游止水的布置方式，運(yùn)行方式為動閉靜啟，門體重4.0t，埋件重7.0t，選用1臺QPG2×80KN-21.0m高揚(yáng)程卷揚(yáng)式啟閉機(jī)控制閘門，啟閉機(jī)啟門力為2×80KN，揚(yáng)程21.0m。當(dāng)取水兼放空管進(jìn)口攔污柵需要清污或出口閥門需要檢修時，動水閉門擋水，待檢修工作完成后采用小開度提門充水平壓，待閘門前后水壓差小于3m時（水位差儀監(jiān)控，與攔污柵共用）靜水啟門，提升并鎖定于檢修平臺高程。
2.3 取水兼放空管出口放空閥門
DN800mm放空閥門順?biāo)鞣较虿贾迷谌∷娣趴展苤鞴艿莱隹?，管道中心高?243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為PQ947X-06 DN800偏心半球閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手電兩用，操作運(yùn)行條件為動水啟閉，平時處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水庫需要放空時，開啟該閥。放空偏心半球閥下游側(cè)鋼管上設(shè)置有法蘭式管道伸縮節(jié)。為了防止偏心半球閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定偏心半球閥底座。
2.4 取水管供水閥門
在事故閘門和放空閘閥之間的主管上接1根Φ600mm和1根Φ100mm叉管。DN600mm供水閥門布置在Φ600mm的叉管上，距離分岔位置2.5m。管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭18.0m，選用型號HS94X4-06-DN600多功能活塞閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手電兩用，電機(jī)功率1.0kW，操作運(yùn)行條件為動水啟閉。該閥的主要功能是消能減壓、調(diào)節(jié)流量。該閥長期處于開啟供水狀態(tài)，當(dāng)下游管道或渠道需要檢修時，關(guān)閉多功能活塞閥。供水多功能活塞閥上游側(cè)鋼管上設(shè)置有法蘭式管道伸縮節(jié)。在供水多功能活塞閥下游設(shè)置1套插入式電磁流量計，型號為LDG-600S-M2C000P3ND，統(tǒng)計供水流量。為了防止多功能活塞閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定多功能活塞閥底座。
當(dāng)水庫需要放空時，先關(guān)閉事故閘門和DN600mm供水多功能活塞閥，再關(guān)閉取水管檢修閘閥，靜水提啟攔污柵，鎖定在壩頂平臺上，開啟事故閘門及DN800mm放空偏心半球閥放空。待放空、檢修任務(wù)完成后，先關(guān)閉放空偏心半球閥，靜水關(guān)閉攔污柵，再開啟取水管檢修閘閥和DN600mm供水多功能活塞閥供水。
2.5 取水管供水檢修閥門
DN600mm取水管供水檢修閥門設(shè)置在供水多功能活塞閥上游側(cè)Φ600mm管道上，管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為Z945X-06閘閥，該閥為檢修閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，運(yùn)行方式為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態(tài)，當(dāng)下游多功能活塞閥需要檢修時，關(guān)閉該閘閥。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。
2.6 生態(tài)放水工作閥門
DN100mm生態(tài)放水工作閥門設(shè)置在Φ100mm叉管末，管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為Z45X-06閘閥，該閥為工作閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，操作運(yùn)行條件為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態(tài)，向下游河道內(nèi)下放生態(tài)環(huán)境水。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。
2.7 生態(tài)放水檢修閥門
DN100mm生態(tài)放水檢修閥門設(shè)置在生態(tài)放水工作閘閥上游側(cè)Φ100mm管道上，管道中心高程1243.25m，設(shè)計水頭為18.0m，選用型號為Z45X-06閘閥，該閥為檢修閥門，公稱壓力為0.6MPa，手動操作，操作運(yùn)行條件為動水啟閉，該閥長期處于開啟狀態(tài)，向下游放生態(tài)用水。為了防止閘閥震動，在二期混凝土中預(yù)埋地腳螺栓，用地腳螺栓固定閘閥底座。
3 結(jié)束語
者山河水庫工程金屬結(jié)構(gòu)布置及設(shè)備選型過程中，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，并充分考慮設(shè)計方案的技術(shù)先進(jìn)性、投資經(jīng)濟(jì)性、操作安全性、調(diào)控運(yùn)行便捷性、維護(hù)方便性等要素，進(jìn)行全面論證分析和優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)專家評審，優(yōu)化設(shè)計方案能夠滿足水庫蓄水、防洪等功能需求，與工程實(shí)際匹配性較好，能確保水庫在各種調(diào)控方式下安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號： TH 703文獻(xiàn)標(biāo)識碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.06.010
引言
反射鏡作為空間相機(jī)的關(guān)鍵部件，其支撐技術(shù)是空間相機(jī)工程應(yīng)用的關(guān)鍵。為保證成像質(zhì)量，必須對反射鏡面型精度及其動態(tài)特性特別是一階頻率都有較高要求[1]。支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計問題一般具有不可重復(fù)的高度非線性特點(diǎn)，變量很多而且關(guān)系復(fù)雜，很難用確切的數(shù)學(xué)、力學(xué)模型來描述。一般工程中都需要依靠有限元分析來進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，但是結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計的重復(fù)性工作，需要大量結(jié)構(gòu)分析的計算量，僅靠輸入?yún)?shù)進(jìn)行有限元計算來得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)的方法顯然是不現(xiàn)實(shí)的。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在處理這個問題方面有著傳統(tǒng)方法無法比擬的優(yōu)越性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對輸入節(jié)點(diǎn)沒有限制，它適合解決結(jié)構(gòu)工程中諸多影響因素的問題，神經(jīng)元中的激活函數(shù)本身可以選用非線性函數(shù)，它能處理非常復(fù)雜的非線性問題，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用是可行的?，F(xiàn)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高度非線性逼近能力來對空間反射鏡支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，構(gòu)造一個網(wǎng)絡(luò)虛擬函數(shù)對結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的非線性關(guān)系進(jìn)行模擬，通過有導(dǎo)師的學(xué)習(xí)方法不斷優(yōu)化虛擬函數(shù)，最終找到一個從結(jié)構(gòu)參數(shù)到結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的非線性映射，再從此非線性映射結(jié)果中找出使輸出結(jié)果最優(yōu)的輸入解。
1反射鏡支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計
優(yōu)化的反射鏡尺寸為210 mm，厚度20 mm。反射鏡輕量化后的結(jié)構(gòu)見圖1（文中沿用此坐標(biāo)系）。
