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時(shí)間：2023-09-05 09:29:15
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1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用及實(shí)踐價(jià)值
1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)和房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面。其中房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包含選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，并應(yīng)在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(jì)。
1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)踐價(jià)值 筆者認(rèn)為，在滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)長(zhǎng)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(jì)相比，采用設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)可以使建筑工程造價(jià)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(shí)，它還可為建筑整體性方案設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的決策，優(yōu)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)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(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系
2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)與造價(jià)的關(guān)系 建筑層數(shù)對(duì)單位建筑面積造價(jià)有直接影響，但影響程度對(duì)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(gè)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(jià)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(jià)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(jià)將有所提高。
2.3 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系 住宅的層高直接影響住宅的造價(jià)，因?yàn)閷痈咴黾?，墻體面積和柱體積增加，并增加結(jié)構(gòu)的自重，會(huì)增加基礎(chǔ)和柱的承載力，并使水衛(wèi)和電氣的管線(xiàn)加長(zhǎng)。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(jià)。同時(shí)，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(shí)，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長(zhǎng)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(zhǎng)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(jià)會(huì)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(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
3.1 直覺(jué)優(yōu)化（概念設(shè)計(jì)優(yōu)化）技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于同一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)；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(guò)程中設(shè)計(jì)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(wèn)題是計(jì)算機(jī)無(wú)法完全解決的，都需要設(shè)計(jì)人員自己作出判斷。而判斷只能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shuō)的概念設(shè)計(jì)。因此，概念設(shè)計(jì)存在于設(shè)計(jì)師對(duì)多種備選方案進(jìn)行選擇的過(guò)程中。
3.2 概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題 概念設(shè)計(jì)所要處理的問(wèn)題多種多樣。但可以肯定的是希望通過(guò)概念設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)過(guò)程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計(jì)算及構(gòu)造等各個(gè)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(duì)稱(chēng)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(jì)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(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)思想。
4 結(jié)語(yǔ)
建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過(guò)建筑物表達(dá)自己的設(shè)計(jì)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(jì)的過(guò)程中，在基本滿(mǎn)足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對(duì)稱(chēng)，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(mǎn)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(jì)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(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)結(jié)構(gòu)抵抗水平動(dòng)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(jì)[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(guó)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(jiǎn)單、成本低廉的特點(diǎn)。我國(guó)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(guó)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(chǎng)技術(shù)革命，更使整個(gè)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(duì)節(jié)省，這對(duì)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(guò)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(jì)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(cè)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(lái)看，智能建筑是未來(lái)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(gè)安全、快捷、舒適的使用環(huán)境。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中必須以實(shí)用、便于施工、安全可靠為設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常情況下要滿(mǎn)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(mǎn)足在使用年限中可以承受的各種情況，一旦在使用過(guò)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(jì)，必須在設(shè)計(jì)的過(guò)程中將施工問(wèn)題首先進(jìn)行考慮，如果設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際施工背道而馳，在好的建筑設(shè)計(jì)業(yè)不可能轉(zhuǎn)化為實(shí)體建筑，來(lái)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(mǎn)足設(shè)計(jì)年限中的使用要求，不能再無(wú)外力擾動(dòng)的情況下出現(xiàn)裂縫、變形等質(zhì)量問(wèn)題。
3.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)易出現(xiàn)的問(wèn)題
在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)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(jì)。
3.1結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題
在新執(zhí)行的規(guī)范中對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)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(duì)建筑設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的超高問(wèn)題和抗震問(wèn)題加以深化，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性，在新出臺(tái)的建筑規(guī)范章程的相關(guān)規(guī)定中，變動(dòng)挺大，新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)方案”。所以，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(duì)于設(shè)計(jì)中的不符合規(guī)定問(wèn)題根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)的調(diào)整，避免為后期設(shè)計(jì)工作留下隱患。
3.2地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題
在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)帶梁板式的地下室底板設(shè)計(jì)中，往往會(huì)忽視建筑物沉降帶來(lái)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(méi)有考慮其產(chǎn)生的附加應(yīng)力，會(huì)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(kāi)裂，在采用天然地基狀況下，會(huì)帶來(lái)更為顯著的影響。
3.3結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的問(wèn)題
在計(jì)算機(jī)使用非常廣泛的今天，計(jì)算機(jī)帶給了人們極大的便利，工作效率大大提高的同時(shí)，社會(huì)日常工作和生活對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴(lài)程度越來(lái)越深。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，深化計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，合理地使用計(jì)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(jì)人員任重而道遠(yuǎn)的責(zé)任。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中及與其它設(shè)計(jì)單位交往的過(guò)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(cuò)誤和計(jì)算錯(cuò)誤，有些錯(cuò)誤可能會(huì)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(jì)和構(gòu)造設(shè)計(jì)的問(wèn)題，避免過(guò)分依賴(lài)計(jì)算機(jī)，這樣才能設(shè)計(jì)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(jì)的對(duì)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(jí)地震時(shí)，只要在設(shè)計(jì)中針對(duì)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(huì)有效緩解地震影響。如果當(dāng)?shù)卣疬_(dá)到8-9度抗震時(shí)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要在鋼混凝土梁與筒體交接處及簡(jiǎn)體墻內(nèi)設(shè)置型鋼柱。這些設(shè)計(jì)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(cuò)層結(jié)構(gòu)。主樓平面尺寸基本呈矩形，長(zhǎng)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(jì)地震分組為第三組，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地。
2初選方案
根據(jù)建筑方案條件，由于底部?jī)蓪由虡I(yè)裙房部分延伸進(jìn)入主樓輪廓以?xún)?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(cuò)層，結(jié)構(gòu)建模時(shí)地上1~3層按四個(gè)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(guò)使用中國(guó)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(jì)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(guò)試算結(jié)果對(duì)這一方案的合理性進(jìn)行了判定。
3方案評(píng)價(jià)
根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專(zhuān)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(guò)規(guī)定，但建筑結(jié)構(gòu)布置屬于《建筑抗震設(shè)計(jì)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(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)平面形狀宜簡(jiǎn)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(guò)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(guò)對(duì)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(zhǎng)的比值為33.63%，由于局部錯(cuò)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(pán)的質(zhì)心偏心距為21.20%，均超過(guò)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(guò)對(duì)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(guò)對(duì)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(guò)與建筑方案設(shè)計(jì)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(kāi)形成兩個(gè)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(guò)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(lái)，筆者針對(duì)“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(gè)單元的塔式住宅拼成整體，長(zhǎng)度方向較長(zhǎng)，從而導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)位移比偏大，筆者試算時(shí)將其分成兩個(gè)獨(dú)立的塔式住宅單元，根據(jù)試算結(jié)果，分成兩個(gè)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(duì)稱(chēng)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(gè)塔式住宅單元拼成整體的方案。針對(duì)“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(zhǎng)的比值為33.63%，接近規(guī)范規(guī)定的30%的限值，通過(guò)與建筑專(zhuān)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(zhǎng)的比值減小至29.54%，滿(mǎn)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(cuò)層所引起的，而各部分的建筑功能為方案設(shè)計(jì)階段已經(jīng)確定的內(nèi)容，故此不規(guī)則項(xiàng)沒(méi)有優(yōu)化的余地。針對(duì)“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(guò)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(mǎn)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(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
在工程建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中的三大階段，主要包括了對(duì)于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、決策以及實(shí)施。而項(xiàng)目關(guān)鍵的投資控制在與設(shè)計(jì)與決策者兩方面，當(dāng)項(xiàng)目投資的決策作出之后，設(shè)計(jì)就成為整個(gè)工程的關(guān)鍵所在。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要目的在于建筑設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)，而優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠節(jié)約工程造價(jià)。
一、建筑工程造價(jià)管理的概念
建筑工程造價(jià)，就是在一個(gè)項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)、決策開(kāi)始到施工結(jié)束的驗(yàn)收這一整體過(guò)程當(dāng)中所需要花費(fèi)的資金，也可以將其看成為對(duì)于建筑項(xiàng)目工程的投資費(fèi)用。
對(duì)于建筑工程的造價(jià)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(gè)階段，從而達(dá)到節(jié)約工程成本投資，將工程造價(jià)成本降至最低的目的。
二、建筑工程造價(jià)管理的重要性
對(duì)于建筑工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，核心內(nèi)容就是對(duì)于建筑工程造價(jià)的控制，這也是貫穿于整個(gè)施工過(guò)程的管理。有效的控制施工造價(jià)，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(guò)程當(dāng)中，讓施工方、設(shè)計(jì)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(huì)效益，最終加快企業(yè)的發(fā)展，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在本文中，筆者主要針對(duì)降低工程造價(jià)與工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jià)最低化、工程質(zhì)量最高化、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的最大化。
三、建筑設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面
(一)建筑設(shè)計(jì)方案直接影響投資
相對(duì)于整個(gè)建設(shè)工程來(lái)講，設(shè)計(jì)所需費(fèi)用僅僅不到1%，但是正是因?yàn)樵O(shè)計(jì)費(fèi)用這不到1%的影響這高達(dá)65%之上的投資。在對(duì)單項(xiàng)工程所需花費(fèi)進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，對(duì)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(jì)當(dāng)中對(duì)于基礎(chǔ)類(lèi)型的選用以及對(duì)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(wèn)題。
(二)設(shè)計(jì)方案對(duì)于經(jīng)常性費(fèi)用有著一定的影響
對(duì)于建筑項(xiàng)目建設(shè)一次性投資中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的影響，另外對(duì)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(guò)設(shè)計(jì)人員的精心設(shè)計(jì)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(jì)質(zhì)量對(duì)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(jì)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(jì)不夠合理，會(huì)影響到產(chǎn)品的正常使用；對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙要求過(guò)低，往往設(shè)計(jì)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(lái)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(jià)提高。
四、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考
目前在設(shè)計(jì)階段，大多數(shù)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)方面都會(huì)限額，初步設(shè)計(jì)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(jià)。
所以對(duì)于方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，就需要在原方案設(shè)計(jì)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(duì)于方案進(jìn)行局部的設(shè)計(jì)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(mǎn)足工程對(duì)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(jià)。往往在同一個(gè)工程或者是建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中會(huì)有多種設(shè)計(jì)方案，也會(huì)出現(xiàn)不同的工程造價(jià)，所以能夠進(jìn)行方案的對(duì)比，才能夠?yàn)榻ㄖこ踢x擇最經(jīng)濟(jì)、最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。
在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)工程造價(jià)來(lái)說(shuō)，選擇不同的方案或者是不同的材料會(huì)存在著不同的影響，例如對(duì)于建筑層數(shù)與層高的確定中、對(duì)于基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇、對(duì)于結(jié)構(gòu)形式的選擇上都存在很高的經(jīng)濟(jì)分析問(wèn)題。據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，在滿(mǎn)足工程同樣的功能之下，合理的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)可能降低總工程造價(jià)的10%左右，甚至能夠達(dá)到20%。對(duì)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(jià)比例不盡相同，對(duì)于工程造價(jià)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(lái)進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。
例如：對(duì)于工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價(jià)方面，與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件有著密切關(guān)系，而在整個(gè)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(jià)的15%左右，所以項(xiàng)目基礎(chǔ)工程對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目的重要性就顯而易見(jiàn)了。因此，在對(duì)造價(jià)方案的設(shè)計(jì)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(jì)降低建筑工程造價(jià)，提高投資效益
（一）對(duì)于建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，需要最大程度的滿(mǎn)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(duì)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(jì)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(huì)不同程度的影響工程造價(jià)。
（二）隨著時(shí)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(lái)越明顯，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，否則在空間關(guān)系的復(fù)雜部位就會(huì)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(jià)就會(huì)提高，在安全方面也容易出現(xiàn)問(wèn)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(duì)于傳力途徑的選擇最直接、最簡(jiǎn)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(xiǎn)降至最低，最終使得結(jié)構(gòu)受力更加明確，而且工程造價(jià)也相對(duì)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(jì)越來(lái)越重要，更要講究合理與經(jīng)濟(jì)。例如：對(duì)于建筑方案中，涉及到了不同的抗震區(qū)域的時(shí)候，也需要針對(duì)實(shí)際情況，采用抗震最合適的等級(jí)來(lái)調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)方案。
（四）對(duì)于建筑物的造價(jià)來(lái)講，地面之上的結(jié)構(gòu)形式也有一定程度的影響?？紤]到建筑物各種各樣的類(lèi)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(guò)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(jià)為準(zhǔn)則。
六、結(jié)語(yǔ)
對(duì)于建筑工程造價(jià)的控制上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化是最重要的手段之一，也是為了整個(gè)工程經(jīng)濟(jì)與技術(shù)之間平衡的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)中，評(píng)審、比較分析以及計(jì)算各種設(shè)計(jì)方案；優(yōu)化方案技術(shù)上的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性是造價(jià)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(duì)建筑工程造價(jià)方面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定的探討，也希望各位設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)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(jià)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(lèi)號(hào)：TU241.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
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(jí)為二級(jí),抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi),抗震設(shè)防烈度為8 度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2g ,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,地面粗糙度為C 類(lèi),基本風(fēng)壓值取值0.35kN/ m2 ,場(chǎng)地土類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。
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(duì)于房屋高度不太大的小高層建筑來(lái)說(shuō),這種結(jié)構(gòu)會(huì)造成剛度過(guò)大,重量增加,導(dǎo)致地震反應(yīng)過(guò)強(qiáng),使得上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)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(chēng)。短肢剪力墻雙向布置,盡量拉通、對(duì)直。豎向布置中,力求規(guī)劃均勻,避免有過(guò)大的外挑、內(nèi)收,以及樓層剛度沿豎向突變,使整個(gè)房屋的抗側(cè)剛度中心靠近水平荷載合力的作用線(xiàn),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(jì)過(guò)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(kāi)場(chǎng)地土的卓越周期,以免地基與結(jié)構(gòu)形成共振或類(lèi)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(duì)合理的自振周期,做到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理且實(shí)用。
本方案根據(jù)上述建議經(jīng)過(guò)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(jiàn)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(jí)為C30。板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(zhǎng)肢厚比不大于4.0的異形柱,短肢剪力墻的肢長(zhǎng)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(zhǎng)肢厚比均大于8。值得注意的是,對(duì)肢長(zhǎng)肢厚比為4～5范圍內(nèi)的墻肢,目前規(guī)范尚無(wú)明確條文規(guī)定其構(gòu)件類(lèi)型,故設(shè)計(jì)時(shí)建議不要采用。由于原方案的剪力墻過(guò)多,使底部剪力過(guò)大,使結(jié)構(gòu)很不經(jīng)濟(jì),同時(shí)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(jiàn)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(guò)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(guò)大的剪力造成超筋, 故把電梯間X 方向的剪力墻開(kāi)洞口, 使結(jié)構(gòu)X 向的剛度減少。(見(jiàn)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(gè)方向的剛度相接近,使結(jié)構(gòu)更合理且均勻?qū)ΨQ(chēng)(見(jiàn)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(jì)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(jiàn)圖2d) 。
3 上部結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)果分析
3.1 計(jì)算結(jié)果分析
從構(gòu)件力學(xué)特性上來(lái)說(shuō),短肢剪力墻的肢長(zhǎng)與肢厚比≥5.0,更接近于剪力墻,故計(jì)算時(shí)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(jì)算采用的是在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)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(jì)算結(jié)果較精確;同時(shí),對(duì)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(wú)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(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響,為了計(jì)算準(zhǔn)確,地震作用計(jì)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(gè)振型計(jì)算。
1) 自振周期的控制
考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的自振周期(計(jì)算時(shí)自振周期折減系數(shù)取0.8) 如表1(只列了前6個(gè)) 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(dòng)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(jiàn)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(mǎn)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(jì)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(mǎn)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(mǎn)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(duì)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(jià)上,暫不考慮模板及樓板等工程的造價(jià)影響。暫定單位材料綜合價(jià)：混凝土單價(jià)為460元/m3 ,鋼筋5500 元/T，由表4 可知, 方案4 比原方案在造價(jià)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(chēng)有限單元法，是一種解決場(chǎng)問(wèn)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(dòng)、傳熱、屈曲問(wèn)題，在工程機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。美國(guó)福特過(guò)程在上世紀(jì)70年代，便應(yīng)用有NASTRAN軟件，對(duì)車(chē)底架進(jìn)行靜態(tài)分析，找出高應(yīng)力區(qū)，進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。日本五十菱汽車(chē)在80年代末將有限元廣泛應(yīng)用于汽車(chē)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。對(duì)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(wèn)題，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法采用預(yù)先的概念設(shè)計(jì)，重復(fù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)演化、構(gòu)件尺寸調(diào)整，工作量大，往往無(wú)法進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，有限元法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可對(duì)結(jié)構(gòu)外部荷載進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，如結(jié)構(gòu)響應(yīng)不滿(mǎn)足要求，或?yàn)榱烁硐氲脑O(shè)計(jì)，可進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
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(jì)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(jì)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(gè)單元體，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)，將節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，成為集合體，便代表整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)（被設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)）的整體設(shè)計(jì)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(jì)基本上是對(duì)原有結(jié)構(gòu)中的某個(gè)局部進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)或替代設(shè)計(jì)。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(jì)算精度、計(jì)算機(jī)性能，選擇合適的單元數(shù)目、基本設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)位移邊界條件，求解結(jié)構(gòu)方程，計(jì)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(duì)結(jié)構(gòu)參模型進(jìn)行簡(jiǎn)化的一種方法，通過(guò)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(jiǎn)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(jì)要求，將參數(shù)賦予特征值，進(jìn)行有限元計(jì)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(lèi)型與過(guò)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(zhǎng)、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(jì)頁(yè)面，設(shè)置參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算[1]。
3 工程機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
中圖分類(lèi)號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）17-0182-01
一、計(jì)算理論
計(jì)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(jì)算理論主要有線(xiàn)性理論和非線(xiàn)性理論。而其中又以線(xiàn)性理論最為成熟，是我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)分析所普遍采用的一種計(jì)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(xiàn)性又可以分為材料非線(xiàn)性和幾何非線(xiàn)性。材料非線(xiàn)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(xiàn)性的。幾何非線(xiàn)性是指由于結(jié)構(gòu)變形對(duì)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(xiàn)性關(guān)系。
選擇結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性分析還是線(xiàn)性分析要看工程的具體情況而定。一般來(lái)說(shuō)線(xiàn)性分析比較簡(jiǎn)便，在一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常使用線(xiàn)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(huì)比較大，因此，還必須運(yùn)用非線(xiàn)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(jì)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(huì)影響到建筑設(shè)計(jì)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(gè)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(lái)確定，如果是獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，則采用形狀較為簡(jiǎn)單，而且要根據(jù)相對(duì)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(jì)的要求，高層建筑單個(gè)的結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度要控制在一定的范圍內(nèi)，不能太長(zhǎng)，否則在發(fā)生地震時(shí)，結(jié)構(gòu)的兩端可能會(huì)出現(xiàn)反相位的振動(dòng)，這將會(huì)導(dǎo)致建筑被過(guò)早地破壞，同時(shí)威脅到人們的安全。
（二）豎向布置
為了避免過(guò)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(cuò)層和局部夾層的情況出現(xiàn)。而在面對(duì)高層建筑時(shí)，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(duì)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(shí)承受豎向荷載、水平荷載。水平荷載會(huì)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(huì)造成結(jié)構(gòu)發(fā)生過(guò)大側(cè)移和相對(duì)的位移，有時(shí)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(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)來(lái)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(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)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(gè)獨(dú)立單元，以消除沉降差、溫度應(yīng)力和形體復(fù)雜對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。但如果設(shè)縫，就會(huì)對(duì)建筑的使用要求、立面效果、防水處理帶來(lái)不便。因此，在設(shè)縫上必須要謹(jǐn)慎對(duì)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(lái)減少沉降、溫度收縮和形體復(fù)雜引起的問(wèn)題。
三、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的原則
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要求我們從工程的設(shè)計(jì)和價(jià)值角度去思考方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)專(zhuān)業(yè)得到最好的協(xié)調(diào)。它不僅具備了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jià)值學(xué)和審美學(xué)的成分。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深化、調(diào)整、改善與提高，也就是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高質(zhì)量再加工的過(guò)程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不是以犧牲結(jié)構(gòu)安全度與抗震性能為代價(jià)，而是經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)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(jì)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(jì)規(guī)范
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們不僅要具備豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也要對(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)范的條文熟知，即在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求下，將自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案貫穿于項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。規(guī)范更多的是針對(duì)量大面廣的工程，因而某些條文的規(guī)定會(huì)偏于保守；此外，用于一些特殊、復(fù)雜工程的設(shè)計(jì)時(shí)，有些條文則不夠安全。所以，結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)中應(yīng)運(yùn)用良好的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與正確的判斷力把握設(shè)計(jì)，做到設(shè)計(jì)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(dòng)參與的重要性
強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)工程前期參與和主動(dòng)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(duì)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(jì)理念、經(jīng)驗(yàn)和判斷，也無(wú)法彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)與建筑專(zhuān)業(yè)技術(shù)共識(shí)的空白與隔閡。既具有扎實(shí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)地參與前期方案設(shè)計(jì)，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(jì)作品，更好使整個(gè)建筑的功能得到徹底的體現(xiàn)。
（3）加強(qiáng)各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調(diào)與合作
結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)系統(tǒng)的工作，需其它專(zhuān)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(zhuān)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(gè)項(xiàng)目開(kāi)展中，建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的兩個(gè)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(jiǎn)化施工。在建筑設(shè)計(jì)中，許多建筑設(shè)計(jì)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(huì)造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難。還有一些建筑師在設(shè)計(jì)過(guò)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(guò)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(zhuān)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(yǔ)
綜上所述，可以說(shuō)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的研究是一項(xiàng)非常復(fù)雜的綜合性問(wèn)題。我前邊曾提到“經(jīng)濟(jì)、適用、合理”是房屋設(shè)計(jì)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?cè)谝院蟮膽?yīng)用實(shí)踐中多探索、多積累，達(dá)到一種用最低造價(jià)實(shí)現(xiàn)最佳效益，既美觀又合理的設(shè)計(jì)效果。
參考文獻(xiàn)
工藝是指企業(yè)或者個(gè)人利用某些生產(chǎn)工具對(duì)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(guò)程。結(jié)構(gòu)可以是指植物的結(jié)構(gòu)、原子的結(jié)構(gòu)、語(yǔ)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(jià)及安裝結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)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(dòng)、空間運(yùn)動(dòng)以及產(chǎn)生功能等作用。成本控制是企業(yè)長(zhǎng)久以來(lái)探討的主要問(wèn)題，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。本文將對(duì)工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與企業(yè)的成本控制相結(jié)合，從全新的角度對(duì)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(jì)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(jì)對(duì)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(jì)關(guān)系著企業(yè)經(jīng)營(yíng)的所有方面，不同的工藝工程或者結(jié)構(gòu)會(huì)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(jià)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(jì)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(duì)工藝和結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使企業(yè)在成本上獲得優(yōu)勢(shì)。將工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與適合企業(yè)的成本管理方法聯(lián)系起來(lái)，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(shì)，獲得更高的利潤(rùn)，也就是說(shuō)利用更低的成本來(lái)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(qián)購(gòu)買(mǎi)了相同價(jià)值的產(chǎn)品，而企業(yè)則利用更少的錢(qián)獲得了更多的收益。對(duì)工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以有效的降低企業(yè)成本，使企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，所以對(duì)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(jì)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(jì)其實(shí)在企業(yè)中的運(yùn)用十分廣泛，對(duì)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(duì)工藝、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jì)及優(yōu)化
工藝設(shè)計(jì)是對(duì)某個(gè)工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)，原料、燃料、動(dòng)力的來(lái)源和用量設(shè)計(jì)，選用設(shè)備的型號(hào)和配置，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)建筑物的要求等。工藝設(shè)計(jì)的種類(lèi)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(shuō)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(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)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(guò)程既是生產(chǎn)過(guò)程同時(shí)也是消耗的過(guò)程，工藝方法很多，所以具有很強(qiáng)的靈活性。對(duì)不同要求、不同批量的零件或者產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)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(jì)體現(xiàn)在所制定的設(shè)計(jì)總方案中，設(shè)計(jì)方案主要包括產(chǎn)品原材料和零件的采購(gòu)、工藝設(shè)備、工藝特點(diǎn)以及工藝流程等的安排，但是對(duì)工藝設(shè)計(jì)必須進(jìn)行評(píng)審，分析其技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。產(chǎn)品工藝的設(shè)計(jì)優(yōu)化需要對(duì)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(jì)方案，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，達(dá)到成本控制的目的。工藝的設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)該考慮以下幾個(gè)方面：合理選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(lái)滿(mǎn)足行業(yè)內(nèi)的市場(chǎng)需求，提高生產(chǎn)效率。并且應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新工藝的開(kāi)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(shí)，達(dá)到降低成本的目的。對(duì)工藝的設(shè)計(jì)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(duì)企業(yè)有非常重要的意義。
(二)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化
本文所描述的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化主要針對(duì)工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，以下是對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)以降低成本的描述。
1、工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程
工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程是先根據(jù)客戶(hù)的要求和提供的資料如產(chǎn)品開(kāi)發(fā)計(jì)劃書(shū)、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(jì)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(jì)階段，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能介紹，企業(yè)還需要進(jìn)行平面設(shè)計(jì)和立體設(shè)計(jì)，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(jì)、整體的裝配說(shuō)明以及最后的包裝設(shè)計(jì)，到此為止，產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)的開(kāi)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(huì)因?yàn)檫x擇材料的不同而使得這些階段也會(huì)有相應(yīng)的變化。影響材料選擇的因素有很多，例如說(shuō)價(jià)格、銷(xiāo)售情況、品質(zhì)、裝配問(wèn)題以及完成時(shí)間等因素。但是在考慮選擇何種材料時(shí)不能兼顧如此多的因素，需要依據(jù)客戶(hù)提供的資料以及市場(chǎng)需求等實(shí)際情況選擇材料的類(lèi)型。常用的工業(yè)材料類(lèi)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(rùn)，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(jià)格貴，流動(dòng)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(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)也有著舉足輕重作用，選擇合適的厚度對(duì)成本也會(huì)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(huì)節(jié)約很大一部分的成本。適度的減少產(chǎn)品的厚度，會(huì)節(jié)約材料，降低成本，給產(chǎn)品的工藝也帶來(lái)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(huì)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(jì)是在進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重要方面，如果外形錯(cuò)誤的話(huà)，會(huì)導(dǎo)致各種零部件的報(bào)廢。在現(xiàn)在社會(huì)中，外形設(shè)計(jì)已經(jīng)越來(lái)越重要，對(duì)其要求也越來(lái)越高，既要求美觀大方又要求自然、合理。目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，很多企業(yè)都借助外形來(lái)增加競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，所以對(duì)外形的要求也越來(lái)越苛刻，而且在考慮這些的同時(shí)還要考慮成本問(wèn)題，根據(jù)市場(chǎng)需求來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外形，制造出物美價(jià)廉的商品。
結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化并不只是單純的對(duì)設(shè)計(jì)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(duì)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，進(jìn)行更有深度的控制成本。對(duì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)并不是降低要求，而是減少一些不必要的浪費(fèi)，以此來(lái)控制成本。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化需要對(duì)設(shè)計(jì)人員的水平不斷提出更高的要求，只有這樣才能設(shè)計(jì)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(shì)與不足，針對(duì)不足進(jìn)行更加嚴(yán)密的思考，亦可以效仿國(guó)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(guò)程中進(jìn)行成本控制。
通過(guò)以上描述可以看出在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化過(guò)程中需要考慮很多方面，首先要根據(jù)信息制定計(jì)劃書(shū)等，詳細(xì)分析產(chǎn)品資料和市場(chǎng)行情之后，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yǔ)
工藝、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)優(yōu)化需要在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)、減少不必要的浪費(fèi)，使企業(yè)具有成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類(lèi)號(hào)：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
改革開(kāi)放以來(lái)的經(jīng)濟(jì)背景下，我國(guó)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(jì)的速度和效益，在對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成本控制隨之而生.其中設(shè)計(jì)優(yōu)化是現(xiàn)階段建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中被普遍認(rèn)識(shí)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(jì)優(yōu)化和建筑成本管理分析
設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要目的是在合理的范圍內(nèi)，使設(shè)計(jì)出來(lái)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(shí)也具有較短的設(shè)計(jì)時(shí)間和較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，首先是選取設(shè)計(jì)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(jià)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(jì)的約束條件的設(shè)立。設(shè)立的約束條件要符合設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)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(duì)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(jì)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(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工。對(duì)項(xiàng)目的投資貫穿整個(gè)建設(shè)過(guò)程，在建設(shè)項(xiàng)目的各個(gè)階段對(duì)工程投資的影響不同，這些階段主要包括項(xiàng)目設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段、項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段和施工階段。在本文中主要分析的是施工圖設(shè)計(jì)階段和施工階段對(duì)項(xiàng)目投資的影響。
2.1 地下車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
地下車(chē)庫(kù)大致可分為半地下停車(chē)庫(kù)和地下停車(chē)庫(kù)。對(duì)底下車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
車(chē)庫(kù)的停車(chē)方式的排列應(yīng)該緊湊、車(chē)輛出入迅速安全、與柱網(wǎng)協(xié)調(diào)，并能夠滿(mǎn)足一次進(jìn)出停車(chē)位的要求。停車(chē)方式有斜列式、平行式、垂直式。地下車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)主要是以車(chē)型為主體進(jìn)行設(shè)計(jì)。以小型車(chē)垂直式停車(chē)后退為例，要考慮到小型車(chē)的長(zhǎng)寬高、車(chē)庫(kù)的縱向柱距、車(chē)或墻的安全距離、垂直式停車(chē)后退通道的最合適距離，綜合這些因素設(shè)計(jì)出最佳的直線(xiàn)單行車(chē)道兩邊停車(chē)時(shí)需要的最需小尺寸，最后得到直線(xiàn)單行車(chē)道兩邊停車(chē)的基本單元縱向尺寸，在此基礎(chǔ)上就基本形成了車(chē)庫(kù)縱向單向車(chē)道柱網(wǎng)尺寸。以上就是設(shè)計(jì)人員在對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行平面優(yōu)化時(shí)需要考慮到的問(wèn)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(chē)庫(kù)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(duì)開(kāi)挖土方及層高降低帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益有著直接的影響。同時(shí)，在車(chē)道距離相對(duì)減少、直線(xiàn)坡道沒(méi)減少1米的情況下，也會(huì)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
在車(chē)庫(kù)的整體防火規(guī)范中，防火分區(qū)對(duì)設(shè)備的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)有著直接的影響。地下車(chē)庫(kù)設(shè)備專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)中主要是暖通專(zhuān)業(yè)對(duì)建筑面積的有較強(qiáng)需求。在地下車(chē)庫(kù)的每個(gè)防火區(qū)域中應(yīng)該設(shè)置兩個(gè)防煙系統(tǒng)，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)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(jià)值。
2.2 地下車(chē)庫(kù)的施工分析
本實(shí)例中圖紙的設(shè)計(jì)要求是軸與軸間隔是七米多，要求在半地下車(chē)庫(kù)施工過(guò)程中，梁在綁扎中使用的鋼筋都是12米長(zhǎng)。如果采用鋼筋綁扎方法會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。
①板內(nèi)受力鋼筋距離梁或墻過(guò)遠(yuǎn)。現(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?jiān)O(shè)計(jì)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(kāi)支座距離過(guò)大或者主次梁鋼筋位置顛倒。③對(duì)鋼筋搭接的長(zhǎng)度重視不夠。在實(shí)際施工中，鋼筋的下料長(zhǎng)度是設(shè)計(jì)要求確定的。稍有疏忽就會(huì)出現(xiàn)上端搭接不足、上端搭接長(zhǎng)，造成質(zhì)量隱患。在綁扎雙層鋼筋網(wǎng)的基礎(chǔ)底板時(shí)，會(huì)出現(xiàn)底板暗梁鋼箍高度太低，達(dá)不到設(shè)計(jì)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(shí)如果鋼筋的位置不正確，會(huì)埋下很大的安全隱患。同時(shí)鋼筋綁扎方法會(huì)浪費(fèi)很多鋼筋頭，造成鋼筋材料的浪費(fèi)。同時(shí)在很多需要加密的區(qū)域采用綁扎方法也會(huì)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(wèn)題，本項(xiàng)目中對(duì)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(duì)鋼筋進(jìn)行操作時(shí)，只要扭到位置即可，不要求控制扭矩。這對(duì)施工管理來(lái)說(shuō)，大大降低了施工難度，同時(shí)也提高了施工的速度。在螺紋齒與齒之間的間隙和鋼筋對(duì)接處對(duì)頭的縫隙處填滿(mǎn)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(dòng)的問(wèn)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(wèn)題。同時(shí)安裝時(shí)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(wèn)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(chǎng)安裝即可，施工速度快，連接操作方便，在操作時(shí)也只需用工具將其擰緊，無(wú)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(jí)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(shí)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
電渣壓力焊也是本項(xiàng)目中采用的對(duì)鋼筋處理的方法。在鋼筋電渣壓力焊過(guò)程中的每個(gè)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(dòng)，掌握好電弧過(guò)程時(shí)間。控制溫度也很重要，如果施工環(huán)境溫度在-20度以下，就不宜進(jìn)行焊接?？傊谑褂眠@種技術(shù)時(shí)要做好焊接質(zhì)量的控制，滿(mǎn)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(jì)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(jì)單位和業(yè)主設(shè)定設(shè)計(jì)限額，同時(shí)根據(jù)建筑工藝、市場(chǎng)定額設(shè)定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)成本優(yōu)化和控制，提升對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(kù)位于黔西南布依族苗族自治州安龍縣龍廣鎮(zhèn)納萬(wàn)村，所在河流龍廣河為珠江流域南盤(pán)江水系白水河一級(jí)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?yè)P(yáng)機(jī)QPQ）、事故閘門(mén)1扇（含1套高揚(yáng)程固定式卷?yè)P(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(lèi)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(mén)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(kāi)始依次設(shè)置進(jìn)口攔污柵和事故閘門(mén)，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(jì)水頭，下同），1孔，底檻高程1242.50m，泥沙淤積高程1242.10m，設(shè)計(jì)引用流量0.256m3/s，平均過(guò)柵流速約0.083m/s，設(shè)計(jì)水頭3.0m，型式為平面滑動(dòng)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(jì)重4.0t，柵槽埋件重6.0t。利用1臺(tái)QPQ2×50KN-13m固定式卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)控制，啟閉機(jī)啟門(mén)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(tái)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(mén)共用），監(jiān)視攔污柵前后水位差，以及時(shí)提升攔污柵清除污物，避免出現(xiàn)超過(guò)設(shè)計(jì)水頭的運(yùn)行工況，防止事故發(fā)生。
由于水庫(kù)放空時(shí)的設(shè)計(jì)流量為5.12m3/s，過(guò)柵流速約1.66m/s，大于人工清污時(shí)的過(guò)柵流速（1.0m/s），所以水庫(kù)放空時(shí)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(mén)
為了便于下游管道及閥門(mén)設(shè)備檢修和防止事故工況對(duì)閥門(mén)及管線(xiàn)的破壞，在取水口攔污柵下游側(cè)設(shè)置一道事故閘門(mén)，施工期利用該閘門(mén)擋水，為下游閥門(mén)設(shè)備及管線(xiàn)的安裝創(chuàng)造條件[2]。
在攔污柵下游設(shè)置1扇事故閘門(mén)，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(mén)設(shè)計(jì)水頭19.0m，閘門(mén)型式為平面定輪鋼閘門(mén)，采用下游止水的布置方式，運(yùn)行方式為動(dòng)閉靜啟，門(mén)體重4.0t，埋件重7.0t，選用1臺(tái)QPG2×80KN-21.0m高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)控制閘門(mén)，啟閉機(jī)啟門(mén)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(mén)需要檢修時(shí)，動(dòng)水閉門(mén)擋水，待檢修工作完成后采用小開(kāi)度提門(mén)充水平壓，待閘門(mén)前后水壓差小于3m時(shí)（水位差儀監(jiān)控，與攔污柵共用）靜水啟門(mén)，提升并鎖定于檢修平臺(tái)高程。
2.3 取水兼放空管出口放空閥門(mén)
DN800mm放空閥門(mén)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(jì)水頭為18.0m，選用型號(hào)為PQ947X-06 DN800偏心半球閥，該閥為工作閥門(mén)，公稱(chēng)壓力為0.6MPa，手電兩用，操作運(yùn)行條件為動(dòng)水啟閉，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水庫(kù)需要放空時(shí)，開(kāi)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(dòng)，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(mén)
在事故閘門(mén)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(mén)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(jì)水頭18.0m，選用型號(hào)HS94X4-06-DN600多功能活塞閥，該閥為工作閥門(mén)，公稱(chēng)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(dòng)水啟閉。該閥的主要功能是消能減壓、調(diào)節(jié)流量。該閥長(zhǎng)期處于開(kāi)啟供水狀態(tài)，當(dāng)下游管道或渠道需要檢修時(shí)，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(jì)，型號(hào)為L(zhǎng)DG-600S-M2C000P3ND，統(tǒng)計(jì)供水流量。為了防止多功能活塞閥震動(dòng)，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(kù)需要放空時(shí)，先關(guān)閉事故閘門(mén)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(tái)上，開(kāi)啟事故閘門(mén)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(kāi)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(mén)
DN600mm取水管供水檢修閥門(mén)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(jì)水頭為18.0m，選用型號(hào)為Z945X-06閘閥，該閥為檢修閥門(mén)，公稱(chēng)壓力為0.6MPa，手動(dòng)操作，運(yùn)行方式為動(dòng)水啟閉，該閥長(zhǎng)期處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)下游多功能活塞閥需要檢修時(shí)，關(guān)閉該閘閥。為了防止閘閥震動(dòng)，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(mén)
DN100mm生態(tài)放水工作閥門(mén)設(shè)置在Φ100mm叉管末，管道中心高程1243.25m，設(shè)計(jì)水頭為18.0m，選用型號(hào)為Z45X-06閘閥，該閥為工作閥門(mén)，公稱(chēng)壓力為0.6MPa，手動(dòng)操作，操作運(yùn)行條件為動(dòng)水啟閉，該閥長(zhǎng)期處于開(kāi)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(dòng)，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(mén)
DN100mm生態(tài)放水檢修閥門(mén)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(jì)水頭為18.0m，選用型號(hào)為Z45X-06閘閥，該閥為檢修閥門(mén)，公稱(chēng)壓力為0.6MPa，手動(dòng)操作，操作運(yùn)行條件為動(dòng)水啟閉，該閥長(zhǎng)期處于開(kāi)啟狀態(tài)，向下游放生態(tài)用水。為了防止閘閥震動(dòng)，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(yǔ)
者山河水庫(kù)工程金屬結(jié)構(gòu)布置及設(shè)備選型過(guò)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(jì)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(jì)。經(jīng)專(zhuān)家評(píng)審，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案能夠滿(mǎn)足水庫(kù)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(kù)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(lèi)號(hào)： TH 703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(duì)反射鏡面型精度及其動(dòng)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(jì)問(wèn)題一般具有不可重復(fù)的高度非線(xiàn)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(lái)描述。一般工程中都需要依靠有限元分析來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，但是結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)的重復(fù)性工作，需要大量結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算量，僅靠輸入?yún)?shù)進(jìn)行有限元計(jì)算來(lái)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(gè)問(wèn)題方面有著傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入節(jié)點(diǎn)沒(méi)有限制，它適合解決結(jié)構(gòu)工程中諸多影響因素的問(wèn)題，神經(jīng)元中的激活函數(shù)本身可以選用非線(xiàn)性函數(shù)，它能處理非常復(fù)雜的非線(xiàn)性問(wèn)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(xiàn)性逼近能力來(lái)對(duì)空間反射鏡支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)虛擬函數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的非線(xiàn)性關(guān)系進(jìn)行模擬，通過(guò)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(gè)從結(jié)構(gòu)參數(shù)到結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的非線(xiàn)性映射，再?gòu)拇朔蔷€(xiàn)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(jì)
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(jiàn)圖1（文中沿用此坐標(biāo)系）。
