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建筑結構的優化設計基本原則
2015-12-24
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一、建筑結構優化設計基本原則
1.1建筑平面布置產生規則結構效應的原則
有規則建筑體型和平面布置的結構，因其受力較簡單，造價相對較低。但由于不同使用功能的需要，建筑的體型和平面布置是多種多樣的，不可能因結構要求規則而對建筑師的創作提出無理要求，倒是可以在滿足不同使用功能的前提下，通過對結構墻、柱的布局和墻肢長短的調節，使不規則的建筑體型和平面布置產生規則結構的效應，同樣可以使建筑結構達到經濟合理和安全耐用的預定目標。
1.2提高建筑舒適度原則
所謂好的建筑，應是從建筑、結構、裝飾裝修到給排水、暖通、空調、燃氣、電氣安裝等各專業的優化設計組合，是整體優化設計，如果僅僅是某個專業設計得好，是不可能被稱作是一個好建筑的，結構設計也不能例外的;建筑結構設計要能最大程度地滿足建筑平面布置、內部空間高度和建筑立面等使用功能和外形觀感的要求，投入使用后，使用戶在工作和生活中感到很舒適，使建筑真正成為人人贊美的好建筑，這才是建筑結構優化設計的出發點和落腳點。因此，建筑結構的優化設計應包含結構體系的優選、傳力途徑的科學性、構件布置的合理性、構件和材料選用的正確性等內容;應該把盡可能提高建筑投入使用后的舒適度作為建筑結構優化設計的一條重要基本原則。
1.3建筑結構整體安全度原則
我國早已頒布實施的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)規定的抗震設計的標準是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”，是說整個建筑結構所有構件要共同達到的目標。如果一個工程有99%的構件在大震作用下不會被破壞， 而其中有1%的構件即使在小震作用下就被破壞，導致整個建筑垮塌，那么，這個工程還能說是結構安全嗎?所以結構優化設計應全面考慮整體建筑的每個構件，使結構體系中每個構件都具有合理的可靠性，確保整個結構體系的安全性能，確保實現結構設計規范規定的設計標準，達到建筑結構既安全耐用又經濟合理的總目標。這就是結構設計應堅持的建筑結構整體安全度原則。
1.4不同構件采用不同的安全系數的結構優化設計原則
由于現澆鋼筋混凝土樓板的約束作用，可以在很大程度上提高樓蓋梁的承載能力，最高時可提高約1.5倍。而現行國內結構計算軟件卻不能準確反映現澆樓板的這種約束作用，因此，按力學計算結果進行結構設計的話，對現澆樓蓋梁而言，它的安全系數就偏高了許多。另一方面，從對出現垮塌事故的工程進行事故原因調查和分析可以得知，由于樓蓋或樓蓋梁的問題而導致結構破壞的工程實例極少，除非是結構計算本身有誤;從許多震害調查的工程實例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墻、柱等豎向構件首先遭到破壞所致。在實際的結構設計工作中，若不考慮構件的實際承載能力，對所有構件采取相同的安全系數，就會造成建筑結構在安全性和經濟性方面的不合理。因此，在結構設計時，對獨立構件、靜定結構和豎向構件應采用較大的安全系數，而對樓板和樓蓋梁的安全系數可予以適當降低，這樣處理既可以降低工程造價，又可提高結構的綜合安全度。
1.1建筑平面布置產生規則結構效應的原則
有規則建筑體型和平面布置的結構，因其受力較簡單，造價相對較低。但由于不同使用功能的需要，建筑的體型和平面布置是多種多樣的，不可能因結構要求規則而對建筑師的創作提出無理要求，倒是可以在滿足不同使用功能的前提下，通過對結構墻、柱的布局和墻肢長短的調節，使不規則的建筑體型和平面布置產生規則結構的效應，同樣可以使建筑結構達到經濟合理和安全耐用的預定目標。
1.2提高建筑舒適度原則
所謂好的建筑，應是從建筑、結構、裝飾裝修到給排水、暖通、空調、燃氣、電氣安裝等各專業的優化設計組合，是整體優化設計，如果僅僅是某個專業設計得好，是不可能被稱作是一個好建筑的，結構設計也不能例外的;建筑結構設計要能最大程度地滿足建筑平面布置、內部空間高度和建筑立面等使用功能和外形觀感的要求，投入使用后，使用戶在工作和生活中感到很舒適，使建筑真正成為人人贊美的好建筑，這才是建筑結構優化設計的出發點和落腳點。因此，建筑結構的優化設計應包含結構體系的優選、傳力途徑的科學性、構件布置的合理性、構件和材料選用的正確性等內容;應該把盡可能提高建筑投入使用后的舒適度作為建筑結構優化設計的一條重要基本原則。
1.3建筑結構整體安全度原則
我國早已頒布實施的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)規定的抗震設計的標準是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”，是說整個建筑結構所有構件要共同達到的目標。如果一個工程有99%的構件在大震作用下不會被破壞， 而其中有1%的構件即使在小震作用下就被破壞，導致整個建筑垮塌，那么，這個工程還能說是結構安全嗎?所以結構優化設計應全面考慮整體建筑的每個構件，使結構體系中每個構件都具有合理的可靠性，確保整個結構體系的安全性能，確保實現結構設計規范規定的設計標準，達到建筑結構既安全耐用又經濟合理的總目標。這就是結構設計應堅持的建筑結構整體安全度原則。
1.4不同構件采用不同的安全系數的結構優化設計原則
由于現澆鋼筋混凝土樓板的約束作用，可以在很大程度上提高樓蓋梁的承載能力，最高時可提高約1.5倍。而現行國內結構計算軟件卻不能準確反映現澆樓板的這種約束作用，因此，按力學計算結果進行結構設計的話，對現澆樓蓋梁而言，它的安全系數就偏高了許多。另一方面，從對出現垮塌事故的工程進行事故原因調查和分析可以得知，由于樓蓋或樓蓋梁的問題而導致結構破壞的工程實例極少，除非是結構計算本身有誤;從許多震害調查的工程實例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墻、柱等豎向構件首先遭到破壞所致。在實際的結構設計工作中，若不考慮構件的實際承載能力，對所有構件采取相同的安全系數，就會造成建筑結構在安全性和經濟性方面的不合理。因此，在結構設計時，對獨立構件、靜定結構和豎向構件應采用較大的安全系數，而對樓板和樓蓋梁的安全系數可予以適當降低，這樣處理既可以降低工程造價，又可提高結構的綜合安全度。
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優化建筑設計，節約巨額成本
