1、xx建筑結構優化的發展引言中國古代的建筑多以木材為主要原料，當時環境尚未被破壞，原料充足，所以較少考慮結構優化的問題，主要以外觀大氣和結構牢固為建造的主要目標。隨著時間的推移，地價不斷上漲，人們生活水平不斷提高，便對住房的要求也不斷提高。現代房屋的建造不僅要考慮外觀和結構牢固等問題，也要考慮制造成本問題，因此房屋結構的優化便日漸成為房屋建造的重點發展對象。xx各時期建筑結構主要特點1)xx古代建筑結構特點：中國古代建筑基本為“框架結構”，即屋身部分是以木材作立柱和橫梁，成為一付。梁架每一付梁架有兩根立柱和兩層以上的橫梁。每兩付梁架之間用枋、檁之類的橫木牽搭起來，以承托上面的重量。xx架上的xx
2、是多層的：上一層的梁總比下一層短；兩層之間的矮柱，按照傳統的辦法，總是逐漸加高，而稱為“舉架”。屋頂的坡度隨舉架高低的比例而變化。屋頂有實用的目的，便于雨水下流。為了同一目的，房屋前面有“出檐”。在結構上，由柱頭挑出以承托“出檐”的重量的，時常利用“斗栱”的結構在一付梁架上，在立柱和橫柱梁交接處，在往頭上加上一層：逐漸挑出的稱作“栱”的弓形短木，兩層栱之間用稱作“斗”的斗形方木塊墊著。這種用栱和斗結合構成的單位叫做“斗栱”，它是用以減少立柱和橫梁交接處的剪力，以減少梁的折斷的可能性。由于框架結構的方法，承重與圍護結構分工明確，屋頂重量由木構架來承擔，外墻起遮擋陽光、隔熱防寒的作用，內墻起分割室
3、內空間的作用。由于墻壁不承重，這種結構賦予建筑物以極大的靈活性，門窗的位置和大小都可以自由處理。其次，有利于防震、抗震，木構架結構很類似今天的框架結構，由于木材具有的特性，而構架的結構所用斗拱和榫卯又都有若干伸縮余地，因此在一定限度內可減少由地震對這種構架所引起的危害。“墻倒屋不塌”形象地表達了這種結構的特點。2)近現代建筑結構特點：鋼筋砼結構即為鋼筋混凝土結構，為中國近現代建筑最多采用的一種結構。鋼筋混凝土結構是以混凝土承受壓力、鋼筋承受拉力，能比較充分合理地利用混凝土（高抗壓性能）和鋼筋（高抗拉性能）這兩種材料的力學特性。與素混凝土結構相比，鋼筋混凝土結構承載力大大提高，破壞也呈延性特征，
4、有明顯的裂縫和變形發展過程。對于一般工程結構，經濟指標優于鋼結構。技術經濟效益顯著。3)現代建筑結構特點：由于建筑用地緊缺，我國建筑已經進入向高層建筑發展的大趨勢。現代建筑的主要趨勢便是鋼架結構，以為其具備以下幾點優勢。鋼結構建筑重量通常僅相當于其設計承載能力的，構件重量大大輕于鋼筋混凝土構件。傳統的鋼筋混凝土建筑，其結構本身的重量往往等于其設計承載能力，預制構件重，對吊裝的設備要求較高。鋼結構建筑在破壞前有較大的變形，易于覺察和躲避。同時，由于重量輕和節點力學特性，鋼結構建筑具有好的抗震性能。傳統的鋼筋混凝土建筑基于混凝土的材料特性，鋼筋混凝土建筑與輕鋼結構相比更易產生脆性破壞，且抗震性能要
5、明顯低于鋼結構建筑。鋼結構建筑可采用螺栓連接，只需不多費用就可以很容易地被拆散、轉移和易地組裝，有很強的移動性。傳統的鋼筋混凝土建筑基本上不存在移動的可能性。現代高層建筑結構優化為了滿足日益增加的人口對住房的需求，高層建筑如雨后春筍般在中國不斷涌現出來。對高層建筑的各方面進行優化，也成為建筑設計的重要課題之一。以下將從耐久性、抗震性、地下室層數、合理用料等四方面淺談高層建筑的結構優化。1)耐久性的優化設計。在之前大部分混凝土結構設計方案中，很多沒有充分考慮到建筑結構設計耐久性，也就是保證高層建成之后，在合理使用期限內，要能滿足用戶正常使用要求。但是很多的設計未能達到，造成此現象的根本原因是沒有
6、充分考慮到建筑結構在使用的過程中，由于遭受條件和使用環境變化最終造成房屋結構損傷，引起房屋可靠度指數下降。對一般高層混凝土結構設計來說，低造價和省材料設計都應為滿意的結構設計，但隨著人們生活水平的提高和在實際工程中，有時在其他使用要求或技術指標上升為設計主要矛盾時，設計者們就要放棄對經濟的單純追求。所以當選以高層混凝土結構優化為設計的主要目的時，就應依據設計所要面對的關鍵性問題，分清主次，選多目標或單目標來實施優化，達到滿意效果。2)房屋結構抗震性設計。在工程圖紙設計過程中，房屋結構按抗震設防分類，房屋抗震等級可根據房屋高度、烈度以及結構類型按國家抗震規范確定。地震震力振型組合數據對建筑應當不
7、考慮耦聯扭轉計算;當振型數大于3的時候，應取3的整數倍計算，但數據不能大于建筑物層數;當房屋層數不大于2時，振型數則可取房屋層數。對于不規則房屋的結構，應考慮扭耦聯轉，對高層房屋建筑來說，振型數應取不小于9;房屋結構層數多或房屋結構剛度突變系數大的話，振型數則應多取，例如結構中含多塔結構或頂部有小塔樓和轉換層等，振型數應取不小于12的數，但其大小仍不能大于房屋總層數3倍，除非其含有彈性定義的樓板，而且采取總剛性分析的時候，振型數才能夠取的更大。3)地下室的層數處理。多層房屋框架結構房屋一般都設置地下室結構。由于隔墻較少，故常采用的是板筏基礎。設計計算時將上部結構與地下層數結合在一起，并在圖紙中
8、按實際的地下室的層數計算。如此一來，計算基礎底板以及地基縱向荷載可一次設計完成。同時通過側層移剛度性系數比較，可以調整和判斷房屋相應嵌固位置，適當加固構造措施，保證樓板最小配筋率和厚度。當房屋結構縱向不規則時，要驗算其最薄弱層。4)合理使用高強鋼筋與高強混凝土。高層建筑的總造價一般都包括框架結構材料、施工和基礎的物料費用等，其中用鋼量以及構筑件截面積對房屋造價影響較大，故在建筑設計中合理使用高強混凝土與高強度鋼筋可有效降低用鋼量，節約建筑成本。若高層建筑設計位于厚軟的地基上，那么由于坐落在地基上的荷載大，合理使用高強鋼筋和高強混凝土來優化構件的截面積，減輕結構重量，將會顯著降低工程造價及基礎設施施工難度，取得較好經濟效果。對于震區的高層樓房來說，地震力作用的大小與建筑物的自重相關，人為地減輕建筑物的自重，降低結構在地震的荷載，可提高建筑物的安全性。在設計中高效地使用高強鋼筋及高強混凝土，能快速有效的縮小梁墻板柱等構件截面積，達到建筑造價目的。結論中國建筑結構由平鋪式向立體式發展，優化思想也進一步發展，不再單純的通過增加支柱數量來增加可靠性，而是通過建模等優化手段達到可靠性與經濟性雙重標準。高層建筑的增加，使得建筑設計在節約成本的同時，還要考慮建筑的耐久性與抗震性，這便使結構優化在建筑設計中占有更高的地位。 4 / 4
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