王志強(qiáng) 馮仁德 毛宇 萬增勇

摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多行業(yè)均發(fā)生了翻天覆地的變化，建筑行業(yè)更不例外，人們不僅對房屋結(jié)構(gòu)的功能要求越來越高，而且對于建筑安全穩(wěn)定性的要求也越來越高，如何優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保建筑穩(wěn)定性，已然成為廣大建筑企業(yè)所需要思考的重要課題?；诖?，本文重點(diǎn)針對以鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)為一體的混合建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從兩大方面分別指出了現(xiàn)有問題和對應(yīng)優(yōu)化措施，以希冀給予廣大建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者一些可行的幫助和建議，進(jìn)而在促進(jìn)建筑企業(yè)長期健康發(fā)展的同時(shí)確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

近年來，我國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程有了很大推進(jìn)，建筑規(guī)模的逐漸擴(kuò)大讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的重要性越來越高，科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能讓建筑資源和建筑空間得到最有效的利用，更能提高建筑的安全穩(wěn)定性，延長建筑的使用壽命。但是，從現(xiàn)有建筑常見結(jié)構(gòu)來看，無論是混凝土結(jié)構(gòu)還是鋼結(jié)構(gòu)都存有一定問題，需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，圍繞建筑混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，符合建筑行業(yè)的發(fā)展需求。

一、建筑混合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念和重要意義

一般來說，建筑混合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可從廣義和狹義兩方面進(jìn)行解釋。一方面，廣義結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)指的是通過考慮各方面因素，對建筑進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)綜合效果的最佳；另一方面，狹義結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)指的是在單一建筑結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，例如優(yōu)化鋼筋結(jié)構(gòu)、優(yōu)化混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的布置方式等。首先，伴隨著建筑行業(yè)的進(jìn)步，建筑項(xiàng)目越來越重視人與自然的和諧，設(shè)計(jì)更加實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和穩(wěn)定的建筑工程已然成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展趨勢，在此背景下，人們對于建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)更加看重；其次，對建筑混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠從根本上對建筑成本進(jìn)行節(jié)約，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對工程造價(jià)的影響通常會(huì)達(dá)到75%以上；最后，借由合理的設(shè)計(jì)方案，能夠極大提高混合建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效確保建筑工程的質(zhì)量安全。

二、建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及問題

（一）結(jié)構(gòu)選型問題

結(jié)構(gòu)選型是當(dāng)前混合結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中所遇到的比較突出的問題。一方面，規(guī)范規(guī)定建筑工程不得采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，這使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的一些好的設(shè)計(jì)方案并不能得到充分應(yīng)用；另一方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的制度要求尚不完善，設(shè)計(jì)工作者很難做到規(guī)范化設(shè)計(jì)，使得建筑工程時(shí)常出現(xiàn)二次設(shè)計(jì)，不利于建筑工作的持續(xù)有序完成。

（二）地基設(shè)計(jì)問題

地基工程的設(shè)計(jì)理論尚不完善，地基工程主要會(huì)影響結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的變形或不均勻沉降，最終導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的開裂甚至倒塌，比如，很多地下室結(jié)構(gòu)的底板沉降引起的地下室整體坍塌。

（三）結(jié)構(gòu)分析計(jì)算問題

多數(shù)設(shè)計(jì)工作均采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模型設(shè)計(jì)，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)即使能夠在很大限度上對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和美觀性，但由于設(shè)計(jì)人員對施工現(xiàn)場往往沒有透徹的了解，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作缺乏了對施工現(xiàn)場實(shí)際因素的考量，很容易漏掉施工過程中必須要考慮的因素，從而給后續(xù)施工工作帶來影響。

（四）鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題

與混凝土結(jié)構(gòu)相比，建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)集中體現(xiàn)在兩方面：一方面，目前在鋼材的選用和設(shè)計(jì)上仍有較大改善空間，尤其是針對鋼材的防腐防火處理，還應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化；另一方面，不同于混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，尤其是在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)著重注意各構(gòu)件之間的連接問題。

三、建筑混合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則

（一）穩(wěn)定性原則

通常來說，對建筑混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的根本目的在于提高建筑的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)首要遵循穩(wěn)定性原則。一方面，所設(shè)計(jì)的建筑混合結(jié)構(gòu)必須能夠支撐建筑達(dá)到使用壽命，且在整個(gè)使用年限中應(yīng)能夠適應(yīng)各種受力情況；另一方面，建筑混合結(jié)構(gòu)要有一定的安全儲備，要能夠避免突發(fā)外力影響時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

（二）經(jīng)濟(jì)性原則

為實(shí)現(xiàn)材料用量最優(yōu)化，建筑混合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)也應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，要在確保結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上選用較小的材料種類，要合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，盡量減少施工工序，節(jié)省人力物力成本投入。

（三）整體性原則

針對建筑混合結(jié)構(gòu)，由于其往往由混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等多個(gè)組成構(gòu)件構(gòu)成，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)遵循整體性原則，要充分考慮到混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)之間的有機(jī)結(jié)合，最大限度確保二者共同受力工作。

四、建筑混合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體措施

（一）優(yōu)化材料選擇，確保建筑質(zhì)量

材料質(zhì)量始終都是工程穩(wěn)定性的重要決定因素。首先，要盡可能優(yōu)化混凝土材料選擇，在確保混凝土結(jié)構(gòu)基本質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，盡量選用穩(wěn)定性較強(qiáng)、抗入侵性較好的混凝土原材料，同時(shí)要不斷優(yōu)化混凝土配比，在確保強(qiáng)度的同時(shí)減少成本投入，可在混凝土中適當(dāng)添加增效劑以增加混凝土強(qiáng)度；其次，要在市面上選用最合適的鋼材強(qiáng)度，并根據(jù)不同的截面組合形式選用不同等級的鋼材，如格構(gòu)柱肢件可選用Q345B型鋼材等等，同時(shí)要確保鋼材連接處構(gòu)造可靠，防止因連接問題影響鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；最后，要注重建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性原則，盡可能將混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來，最終實(shí)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性“1+1>2”的效果。

（二）合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)壽命

不同的地質(zhì)情況也應(yīng)采用不同的建筑結(jié)構(gòu)，因此在進(jìn)行建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要提前對工程場地進(jìn)行細(xì)致的地質(zhì)勘測，確定最佳的結(jié)構(gòu)選型，同時(shí)也應(yīng)全面考慮一切可能對建筑結(jié)構(gòu)造成影響的外界因素，并提前采取措施進(jìn)行預(yù)防。首先，要充分考慮到地震等自然災(zāi)害給建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響，提高混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力，比如可對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性和彈塑性受力設(shè)計(jì)，增加關(guān)鍵連接節(jié)點(diǎn)的承載能力；其次，建筑結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行防腐防火處理，主要是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行防火防銹防腐，必要時(shí)還可以在鋼材表面增加板材保護(hù)；最后，要盡量遵循差異性原則和經(jīng)濟(jì)性原則，針對不同構(gòu)件的不同環(huán)境情況選用不同的材料和不同的設(shè)計(jì)方法，要盡量在保障建筑穩(wěn)定性的同時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，節(jié)省材料投入。

五、結(jié)語：

綜上，本文從建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則出發(fā)，結(jié)合目前建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題指出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，可以確定的是，建筑結(jié)構(gòu)作為建筑工程的主體，其質(zhì)量和穩(wěn)定性將直接關(guān)乎到建筑使用者的生命安全，因此必須提高對建筑混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視，不斷就設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，針對現(xiàn)代建筑重要組成部分的混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，只有結(jié)合施工要求合理選用正確的混凝土材料和鋼材料，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，才能從根本上確保建筑工程的整體穩(wěn)定性，才能推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展。

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