建筑框剪結構優化設計計策

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一、結構優化設計策略

高層的建筑結構設計中，采用較多的方式是鋼筋混凝土框架一剪力墻結構，這種體系的建立有效的提高了框架結構的靈活性，并且更好的提升了使用空間，使建筑更為優質。由于剪力墻結構的整體性相對較好，因此也保證了建筑結構的完好。在一定條件下，采用框架結構設計能有效的提高水平變形曲線能力。然而鋼筋混凝土一剪結構具有多種效果，從力學的角度來進行分析的話，存在著一定的難度，進行設計優化設計也難以完成。因此，及時國內外很多的專家進行了多種實驗，但框剪結構中依然存在著很多難以解決的問題，解決在這些問題，對于提高工程質量和科學的發展也有著重要的意義和積極的作用。1框架結構的分部優化設計技術鋼筋砼框架結構屬于具有多個多余約束的超靜定結構，其荷載效應不僅與外荷載大小有關，還與結構構件的材料特征、幾何構造特征有關。鋼筋砼框架結構的分部優化設計，即是在結構整體內力分析完成后，根據梁柱各構件的控制內力進行截面優化設計，確定滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征和配筋量的優化結果，由此導致原結構的幾何特征和荷載特征發生變化，優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化，各構件控制截面上的控制內力也發生相應變化，據此再進行新一輪的優化設計。因此框架結構的分部優化設計實際上是一個迭代、漸進的尋優過程，計算結果雖不總能等價于整體優化設計結果，但通常能給出工程實用的滿意結果。鋼筋砼框架結構的分部優化設計方法的具體步驟為：（1）初始選型：根據結構平面、立面布置及建筑物設計使用功能，分析結構所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型，初選梁柱的幾何尺寸；（2）結構分析：按照結構的實際幾何構造特征，計算結構所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋砼結構進行空間內力分析。根據結構分析結果，將截面尺寸相同的構件的控制截面內力，根據其大小進行分類，并確定每一類構件的設計控制內力；（3）截面優化設計：截面優化設計是對優化的結果進行控制的過程，設計過程中，保證其整體設計方案的準確性，提高設計質量是關鍵的步驟;（4）可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理，作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整，直到方案可用為止。2框—剪結構的三階段優化設計策略框—剪結構的設計主要涉及三個方面的優化問題：一是結構最優設防水平的決策，二是框架與剪力墻結構協同工作，以及承載力、剛度與延性變形能力間的最佳匹配設計，三是框架—剪力墻結構構件的優化設計問題。高層框—剪結構在水平荷載作用下的協同工作問題，主要是水平荷載在框架和剪力墻結構之間的分配設計，因此剪力墻數量和位置的設計是關鍵問題。這里，我們將框）剪結構的優化設計過程分為三個階段進行，對不同階段的不同問題，采取不同的優化準則進行優化設計。（1）第一階段：最優設防水平Id的優化決策以地震的危險性為前提，分析地區地震的相關強度，從而評測出相應的結構優化方案，在進行設計前，將相關的數據進行綜合評測，從而把設計方案綜合在內。（2）第二階段：剪力墻構件的優化設計剪力墻結構構件的優化設計主要是結構剛度與延性指標的最佳組合，可用力學準則進行優化。結構剛度對結構的影響主要為結構的自振周期和側向位移，結構延性對結構的影響主要為保持承載力前提下的變形能力。因此，可用結構整體的側向位移量來協調結構的剛度和延性。我們根據高層結構設計規范對結構層間位移和頂點總側移的限值來控制結構的剛度設計和延性設計。（3）第三階段：框架結構的優化設計框架結構的優化設計準則是一個結構準則，在一次整體分析完成之后，可按照前述方法對框）剪結構中的框架部分進行優化設計。

二、結論

綜上所述，框剪結構存在著框架和剪力墻結構的特點，融合了二者之間的優勢，其效果也得到了更好的互補，如果涉及合理的話，優勢將會更為突出，對于建筑物整體性能的提高有著重要的作用。所以，我們在進行研究的過程中，要進行綜合的考量，設計時要在整體的情況下進行結構的布置，從而分析出其中的優勢和不足，以便更好的進行調整，使建筑的受力充分的均勻，這樣不僅保證建筑質量，同時也有效的提高了經濟效益，對于我國建筑業未來的發展也有著積極的促進作用。

作者：萬龍單位：遼寧省建筑設計研究院