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建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；細(xì)部；地基；抗震

中圖分類號：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容及其意義

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對居住條件及生活環(huán)境要求越來越高，而對建筑房屋進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)與美觀相互協(xié)調(diào)、同時(shí)適用、安全、經(jīng)濟(jì)以及便利是改善人們居住環(huán)境方面的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念注重以實(shí)際為準(zhǔn)則，根據(jù)工程建設(shè)的基本狀況，以計(jì)劃成本控制為中心來進(jìn)行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容就是利用對建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案以及圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，通過對各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)的科學(xué)計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意義重大，一是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性，建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可節(jié)省材料，有利于抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能。二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大降低了建筑工程的總成本造價(jià)。節(jié)約用地，大量資料表明，建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價(jià)25%左右，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘?，能夠讓建筑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間更加充分協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的問題

現(xiàn)代的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作是一個(gè)復(fù)雜的過程，關(guān)系著建筑的安全與否，是否經(jīng)濟(jì)和適用，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中也會(huì)遇到一些問題。

(一) 缺少詳細(xì)的勘察地質(zhì)資料

從現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來看，普遍缺少詳細(xì)的勘察地質(zhì)資料，只是簡單的依據(jù)相臨建筑的情況進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)?？辈焓┕龅氐淖饔檬潜ＷC科學(xué)的進(jìn)行地基基礎(chǔ)工作，并且達(dá)到最基本的安全保障。往往房屋設(shè)計(jì)工作人員只是把耐力數(shù)值控制到最小，就簡單認(rèn)為房屋建筑結(jié)構(gòu)沒有問題了，這種技術(shù)問題為房屋埋下了安全隱患。在對較軟地基進(jìn)行處理時(shí)，忽略了墊層換土設(shè)計(jì)，只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷處理。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對于較軟地基存在的安全隱患沒有足夠認(rèn)識，單純依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)使用砂墊層強(qiáng)化承載力，對于其寬厚度缺乏精確計(jì)算，也造成了費(fèi)用的浪費(fèi)。

(二) 構(gòu)造柱設(shè)計(jì)存在的問題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的構(gòu)造柱可以設(shè)計(jì)為單一的受力柱，其橫截面與配筋必須達(dá)到規(guī)范砼的規(guī)格，如果房屋結(jié)構(gòu)包含抗震功能，必須要滿足以上要求。當(dāng)構(gòu)造柱體被當(dāng)做承重的柱體應(yīng)用時(shí)，這就會(huì)使構(gòu)造柱體的受力提前了，從而限制了構(gòu)造柱體對建筑結(jié)構(gòu)的拉束功能的完全發(fā)揮，使整體房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)暗藏了安全危機(jī)。地圈梁通常會(huì)植入構(gòu)造柱體，這種情況下是不需要另外設(shè)置地基的，可是當(dāng)構(gòu)造柱體充當(dāng)了承重柱體時(shí)，柱底部基礎(chǔ)抗壓能力必然會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象，裂縫也就產(chǎn)生了。在實(shí)際施工當(dāng)中，處于承重梁下的柱體應(yīng)當(dāng)達(dá)到承重柱體的標(biāo)準(zhǔn)，假如承重梁的負(fù)載與跨度呈現(xiàn)最小狀態(tài)時(shí)，梁下也可以使用構(gòu)造柱體。這時(shí)候就要對構(gòu)造柱體的功能忽略不計(jì)，重新檢測墻體下半部分的抗壓強(qiáng)度，達(dá)到要求才能設(shè)計(jì)施工。

(三) 抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

在抗震建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，施工設(shè)計(jì)人員普遍認(rèn)為六度設(shè)防可以看成是沒有設(shè)防。為了方便受力分析，施工設(shè)計(jì)人員往往把柱體橫截面較小設(shè)計(jì)，增加梁線的剛度，將梁設(shè)計(jì)成為鉸支梁，柱體的抗壓能力設(shè)計(jì)成軸心抗壓。這種操作方法能夠方便分析房屋結(jié)構(gòu)的受力，但是針對整體的房屋結(jié)構(gòu)安全帶來了危險(xiǎn)。忽視了梁與柱之間的彎矩約束，還有柱體的截面積較小，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)一旦受力，抗彎能力明顯不足，造成了梁底顯現(xiàn)裂縫。

(四) 承重墻設(shè)計(jì)中存在的問題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承重能力時(shí)主要是通過樓板設(shè)計(jì)完成的，在房屋建筑時(shí)經(jīng)常將一些隔墻放置在樓板上，之后還會(huì)將這部分算在同等效果的荷載力范圍內(nèi)，樓板的配筋也會(huì)依據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。除此之外，隔墻頂部采用立磚斜砌，造成樓板頂部出現(xiàn)裂縫。兩個(gè)方向同時(shí)產(chǎn)生彎矩的雙向板中的鋼筋是要疊放并且要保持縱橫方向，計(jì)算時(shí)應(yīng)該依據(jù)雙方向的高度。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本步驟

通常在對設(shè)計(jì)變量進(jìn)行選擇時(shí)，我們把對建筑結(jié)構(gòu)影響的主要參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。如目標(biāo)控制的相關(guān)參數(shù)( 損失的期望 C2 和結(jié)構(gòu)的造價(jià) C1) 和約束控制相關(guān)參數(shù)( 結(jié)構(gòu)的可靠度 PS) 等; 然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求就能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求的一些參數(shù)，我們可以用預(yù)定參數(shù)來表示，這樣能夠使得我們的設(shè)計(jì)量、計(jì)算量以及編制程序的工作量均大大減小。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關(guān)的預(yù)定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應(yīng)的失效的概率的函數(shù)，使得工程造價(jià)最少。

對于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化來說，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來對優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的確定，設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，確保每個(gè)約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中必須對細(xì)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，例如，在現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

四、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的規(guī)范

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)遵循相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的追求決定了房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)工作者提出了較高的要求，要求工作者不僅詳細(xì)了解房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的條文，同時(shí)也要能夠根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，把房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理的運(yùn)用到實(shí)際的房屋工程中。

對于一些結(jié)構(gòu)較為簡單的房屋工程，某些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范可能過于保守，而對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，或者有特殊用途的房屋工程，某些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范又可能過于寬松，安全性不足，這就要求房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作者能夠根據(jù)具體的工程情況，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條文進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩?，爭取使設(shè)計(jì)成果達(dá)到最優(yōu)化。

（二）前期方案設(shè)計(jì)期間將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中

建筑方案設(shè)計(jì)前期如有一個(gè)優(yōu)秀的、合理的設(shè)計(jì)方案，并參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，就會(huì)爭取到非常優(yōu)秀的開端。但目前在前期設(shè)計(jì)方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對建筑類別有所針對，并進(jìn)行合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設(shè)計(jì)初期應(yīng)注意建筑方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮結(jié)構(gòu)的合理及可行性。

（三）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。與宏觀把握相對應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過程同時(shí)要注意對于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做立面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

（四）地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

（五）概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問題

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很多外在因素是難以控制的，尤其是地震這種破壞力極強(qiáng)的自然災(zāi)害，對于建筑結(jié)構(gòu)來說，破壞性是不可估計(jì)的。故此，在進(jìn)行實(shí)際建筑設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮其建筑結(jié)構(gòu)的地質(zhì)特征，采用概念處理的原則進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，將其存在的危險(xiǎn)因素降至最低。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮抗震性能的重要性，分析其建筑階段所受到的各種危險(xiǎn)因素，采取合理的技術(shù)

手段，在建筑施工中注意剛度均勻、對稱的重要性，同時(shí)還可以采取延性的設(shè)計(jì)原則，它可以有效的防止建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的突發(fā)性破壞，消耗一定的能量，減少破壞。

參考文獻(xiàn)

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞:房屋結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì);措施

Abstract: With the development of society, the people’s demand for the material and the change of market price makes the building cost rises stage by stage, using structural optimization design method to optimize the design of building structure is the important measure to maximize resources. This paper mainly explores the building structure optimization design related content and structure design optimization technology and its application in structure design.

Key words: building structure; optimization design; measures

中圖分類號：TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

在房屋建造的過程中，建筑結(jié)構(gòu)成本的花費(fèi)占了一個(gè)比較大的比例，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)可以很有效的解決建筑成本造價(jià)方面的壓力。因此，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作人員應(yīng)當(dāng)充分考慮房屋建造過程中的合理性、經(jīng)濟(jì)性和適用性，從而在滿足建造要求的前提下降低房屋建筑工程的總體造價(jià)。

一、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值及應(yīng)用1、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值在進(jìn)行房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做的便是要滿足房屋結(jié)構(gòu)效益的長遠(yuǎn)性。在這樣的基礎(chǔ)上盡量使房屋在投資上降低成本，結(jié)構(gòu)上科學(xué)合理。和傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念相比，現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)建造中的運(yùn)用可以有效的降低建筑工程的成本，大概可以保持在10%—30%之間。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用可以將建材的利用率及性能發(fā)揮到最大限度，使房屋內(nèi)部的各個(gè)空間構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的整體，并符合我國相關(guān)安全質(zhì)量的規(guī)定。此外，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的運(yùn)用還可以對房屋的最初設(shè)計(jì)提供一定的幫助。因此，優(yōu)化技術(shù)對房屋整體設(shè)計(jì)的安全性、舒適性、合理性起著相當(dāng)重要的作用。2、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)方案及其理論的應(yīng)用房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案及理論在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：房屋整體工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋各個(gè)組成部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這其中，房屋各個(gè)組成部分的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括很多方面，比如：相關(guān)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)、相關(guān)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)和房屋屋頂方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)等，對于這些方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括很多更加細(xì)化的設(shè)計(jì)，如選型、布置、造價(jià)等方面。相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者應(yīng)當(dāng)在滿足房屋建造相關(guān)規(guī)定的前提下，充分考慮造價(jià)方面的因素來進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

二、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

一般，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作主要依據(jù)建筑設(shè)計(jì)的要求，運(yùn)用合理的設(shè)計(jì)理念及方法來確定合適的結(jié)構(gòu)形式、布置和具體的構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸。對常見的鋼筋混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以從結(jié)構(gòu)整體的布局和具體構(gòu)件兩方面的因素來考慮。影響整體結(jié)構(gòu)布局的因素包括了建筑物的柱網(wǎng)尺寸、體型特征以及抗側(cè)力構(gòu)件的位置等，具體構(gòu)件的因素主要包括構(gòu)件的截面、布置、鋼筋強(qiáng)度及配筋構(gòu)造等。綜合考慮這兩方面因素的影響是必須的，為了達(dá)到這一目標(biāo)，對工程師們提出了更高的要求：即需要結(jié)構(gòu)工程師對結(jié)構(gòu)及構(gòu)件受力特征有充分的把握，可以根據(jù)構(gòu)件設(shè)計(jì)規(guī)范的深刻理解及合理經(jīng)驗(yàn)，采用合理的優(yōu)化方法來進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。三、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施3.1 加強(qiáng)剪力墻的設(shè)計(jì)

剪力墻設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵是連梁的設(shè)計(jì)。連梁剛度的增大定會(huì)使得結(jié)構(gòu)的地震作用也相應(yīng)增大，這樣連梁和墻肢分配內(nèi)力也會(huì)增大。此時(shí)必須要增大構(gòu)件的配筋量，顯然這一設(shè)計(jì)結(jié)果必將會(huì)造成材料的浪費(fèi)。所以，在住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師都不會(huì)運(yùn)用大剛度的窗下墻作為連梁，而是將連梁設(shè)計(jì)成剛度、截面較小的弱連梁。同時(shí)，在滿足結(jié)構(gòu)剛度及變形要求的前提下，要從經(jīng)濟(jì)角度與變形、抗力等方面綜合考慮，合理的布置抗側(cè)力構(gòu)件。顯然，剪力墻的數(shù)量越多，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的剛度越大，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)位移將會(huì)減小。但結(jié)構(gòu)地震力也會(huì)隨抗側(cè)力剛度的增大而加大，對結(jié)構(gòu)的造價(jià)控制產(chǎn)生不利影響。所以剪力墻要以周邊均勻、分散、對稱等原則進(jìn)行合理布置，以規(guī)定的水平位移限值為準(zhǔn)盡可能的減少剪力墻的數(shù)量。

3.2 注重細(xì)部優(yōu)化

(1)在重視整體設(shè)計(jì)的同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件的精細(xì)設(shè)計(jì)。如在現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)中盡可能的把異形板劃分為矩形板，這樣既可以達(dá)到合理受力的目的也避免了拐角裂縫的出現(xiàn)。

(2)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的結(jié)合，基于計(jì)算仿真的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路已經(jīng)在工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過計(jì)算機(jī)分析軟件建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的分析模型，運(yùn)用高效的計(jì)算機(jī)優(yōu)化計(jì)算方法，設(shè)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要達(dá)到的目標(biāo)要求來最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。在具體的設(shè)計(jì)優(yōu)化過程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際上已由一個(gè)工程問題轉(zhuǎn)變成為了一個(gè)數(shù)學(xué)問題，在大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，基于這一思想的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案擁有其他算法無可比擬的優(yōu)勢。因此，工程設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析是非常有必要。3.3 加強(qiáng)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)形式的選用

(1) 加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為承重構(gòu)件及抗側(cè)移構(gòu)件的磚砌體，它的平面布置比較靈活，但不適合做躍層結(jié)構(gòu)。避免受力較大的突兀結(jié)構(gòu)形式，門窗開洞的寬度最好不要超過 2.1m，縱向墻體數(shù)量不應(yīng)少于三道，這一措施可適當(dāng)減少構(gòu)造柱的配筋。

(2) 加強(qiáng)底部框架剪力墻的設(shè)計(jì)

底部框架剪力墻的結(jié)構(gòu)由于豎向抗側(cè)力構(gòu)件是不連續(xù)的，使得設(shè)計(jì)中受力平衡易出現(xiàn)問題，因此對建筑平面的要求是比較嚴(yán)格的。承重墻要盡量放在框架梁上，如果出現(xiàn)了放在次梁上的墻體時(shí)要加大該主梁、次梁及框架梁的配筋，加大此處的樓板厚度。戶型設(shè)計(jì)中盡量讓大房間布置在臨街面，廚房、衛(wèi)生間等小房間布置在背面，這樣可以方便臨街面柱網(wǎng)的布置等。四、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用1、概念設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在當(dāng)代建筑的設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)思想展示中的關(guān)鍵因素。作為設(shè)計(jì)人員，最重要的事就是在特定的空間內(nèi)，利用整體的概念進(jìn)行總體設(shè)計(jì)方案的確定。把建筑中構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行一定的處理，想要將概念設(shè)計(jì)較好的完成，設(shè)計(jì)人員定要建立在豐富建筑經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。隨著其經(jīng)驗(yàn)的增長，作品也將變得越來越完美、新穎。在相同的設(shè)計(jì)方案中，建筑中的結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)同樣存在很多變化，即便是內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的建筑，它的分析方法也存在著很多不同，比如材料、設(shè)計(jì)參數(shù)、負(fù)荷等參數(shù)的取值就不盡相同。而上述這些問題并不完全可以通過計(jì)算機(jī)完成，需相關(guān)工作人員自己對其進(jìn)行判斷及處理。這些判斷和處理都需要在按照一般規(guī)律的前提下，依據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)得到最終的結(jié)果，這一過程就是上面所說的概念設(shè)計(jì)。2、概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問題勘察設(shè)計(jì)在工程中有著相當(dāng)重要的作用，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)工程的前提。優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)工程師都會(huì)在每一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的開始階段，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)設(shè)計(jì)理論，在腦海中進(jìn)行一個(gè)“優(yōu)化”的過程。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法，可以有效、迅速地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、選擇，同時(shí)，這也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出的數(shù)據(jù)是否可靠的主要依據(jù)。概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心及靈魂，它將會(huì)統(tǒng)領(lǐng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，同時(shí)也貫穿著設(shè)計(jì)工程師的知識水平與設(shè)計(jì)水平。運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)從整體上來把握結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，這樣才可以對計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的判斷及合理的采用，保證工程師在設(shè)計(jì)中處于主導(dǎo)地位。

【結(jié)語】:總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在當(dāng)今房屋的建筑工程中是一項(xiàng)責(zé)任比較繁重的項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)水平將直接影響著建筑物的適用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。房屋建筑結(jié)構(gòu)的成本在工程項(xiàng)目中占有很大的比例，優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅能夠確保房屋使用的安全性，而且還可以減少建設(shè)的成本，進(jìn)而獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。這也就要求結(jié)構(gòu)工程師需在每一個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中均可以做到不懈地追求最優(yōu)最佳，不斷地探求自然法則，要通過反思和比較，在經(jīng)驗(yàn)的累積中不斷提高自己的判斷力及創(chuàng)新力。

參考文獻(xiàn)：

［1］潘亮.房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用.科技風(fēng).2011(12)

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第3篇

關(guān)鍵詞：建筑混凝土結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)思路；研究

中圖分類號：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

引言

國內(nèi)外學(xué)者在構(gòu)件優(yōu)化方面已經(jīng)進(jìn)行過很多的研究工作,但到目前為止仍沒有一個(gè)滿足各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范條件,符合設(shè)計(jì)人員習(xí)慣,盡可能接近最優(yōu)解,能夠適用于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成熟的數(shù)學(xué)模型。盡管如此,但有一個(gè)觀點(diǎn)還是比較明確的,也是大多數(shù)學(xué)者所贊同的,那就是:當(dāng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件的內(nèi)力都達(dá)到最大承載力時(shí),即可認(rèn)為結(jié)構(gòu)是最優(yōu)的。當(dāng)然,要想各個(gè)構(gòu)件都能如愿的在同一時(shí)間發(fā)揮出所有潛能是很困難的,往往現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中是不可能辦到的。但是,設(shè)計(jì)者可以以此為目標(biāo)來優(yōu)化設(shè)計(jì),讓設(shè)計(jì)盡可能的接近最優(yōu)解,從而達(dá)到降低造價(jià)的最終目的。

1.工程實(shí)例

1.1工程概況

某商住樓,剪力墻結(jié)構(gòu),6度設(shè)防,修正后的基本風(fēng)壓為0.4kN/m2；地下1層,地上32層,嵌固端可取地下室頂板處；地下室層高為3.9m,首層層高為7.1m,2層層高為3.6m,其余各層層高均為2.9m,優(yōu)化前的住宅標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖。

1.2問題的提出和優(yōu)化方法

1.2.1一般地,l/Bmax=7100/18900=0.376>0.35,規(guī)則性判斷為平面不規(guī)則類型中的凹凸不規(guī)則,同時(shí)經(jīng)初步計(jì)算,在盡可能加長墻肢的情況下,即使首層墻厚取400mm,亦無法滿足側(cè)向剛度比的要求,豎向不規(guī)則類型判斷為側(cè)向剛度不規(guī)則。顯然,本工程已有兩項(xiàng)超出規(guī)則性的要求,需按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010中第3.4.4條的要求進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),若不優(yōu)化平面形狀,盲目采取加強(qiáng)措施,必然要付出沉重的經(jīng)濟(jì)代價(jià),甚至?xí)Α翱刂瞥杀?降低造價(jià)”造成致命的打擊。由于在建筑平面的中部增加部分樓板對建筑功能的使用和立面的影響較小,經(jīng)多方協(xié)商,發(fā)展商同意修改,修改后的平面布置。但對首層商業(yè)區(qū)降低層高的建議因牽連過多,最后決定維持不變。

1.2.2分析建筑圖的剪力墻布置,核心筒位置的墻體布置似乎偏多,剛度偏大。經(jīng)建模初算,其部分計(jì)算數(shù)據(jù)如表1所示。由表中數(shù)據(jù)分析可知,結(jié)構(gòu)平面布置中的核心筒處,其剪力墻數(shù)量有消減的余地。適當(dāng)消弱結(jié)構(gòu)中部的剛度,除了對控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)有利外,更直接的效果就是降低造價(jià)。假設(shè)所有墻厚均為200mm,僅削去核心筒處的部分墻體,就可減少混凝土用量:0.96× (3.9+7.1+3.6+30× 2.9)≈ 124.2m3以及扣除原有墻體內(nèi)的大量鋼筋,其經(jīng)濟(jì)性是十分可觀的。另外,本工程為高層建筑,核心筒以外的其它墻肢,其長度可每隔5～7層縮短一次,但應(yīng)檢查控制值(如位移比、軸壓比等)是否滿足規(guī)范要求和確保墻肢長度大于墻厚的8倍,避免墻體演變?yōu)槎讨袅Α?/p>

1.23板中受力鋼筋不同強(qiáng)度等級的使用比較。本工程大部分板塊的板跨都不大,計(jì)算后發(fā)現(xiàn)基本為構(gòu)造配筋,即由最小配筋率控制,而最小配筋率與鋼筋強(qiáng)度等級直接相關(guān)。本工程標(biāo)準(zhǔn)層的梁板砼強(qiáng)度等級采用C25,對比如下:

一級鋼:ρmin=max{0.2%,0.45ft/fy}

=0.27%

三級鋼:ρmin=max{0.2%,0.45ft/fy}

=0.20%

2.總結(jié)優(yōu)化方法和途徑

2.1形狀優(yōu)化比尺寸優(yōu)化更有意義在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi),宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡單、規(guī)則,剛度和承載力分布均勻,平面長度不宜過長,突出部分長度不宜過大；L、l等值宜滿足要求；高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻,避免有過大的外挑和內(nèi)收,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小,逐漸均勻變化,不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。相信大部分的結(jié)構(gòu)工程師都曾遇過類似情況:當(dāng)一幢高層建筑的結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置簡單、規(guī)則、均勻,那么其各項(xiàng)指標(biāo)的校核驗(yàn)算會(huì)很容易滿足規(guī)范的要求,反之,則需花一番苦功才能令各項(xiàng)指標(biāo)勉強(qiáng)滿足規(guī)范要求。結(jié)果可能是墻柱截面尺寸大得驚人,單位面積重量嚴(yán)重超標(biāo),不僅造價(jià)上去了,而且還影響部分建筑功能的使用。筆者認(rèn)為,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一定要注重概念設(shè)計(jì),在建筑方案階段就應(yīng)

積極介入,運(yùn)用自己的專業(yè)知識提出建議,在滿足美觀、適用的前提下,盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的平面布置和豎向布置簡單、規(guī)則和均勻。這樣一來,結(jié)構(gòu)體系就會(huì)具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。只有這樣,到擴(kuò)初設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段的截面尺寸優(yōu)化才會(huì)有實(shí)質(zhì)性的意義。

2.2剪力墻的平面布置主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)在結(jié)構(gòu)平面布置中,在滿足建筑功能的基礎(chǔ)上,剪力墻宜沿周邊均勻、相對集中布置。在建筑物的樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位宜布置剪力墻,其間距不宜過大。(2)剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置,抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu),應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。(3)剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則,剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大。(4)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意盡量減少短肢剪力墻的數(shù)量,不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的對策分析

3.1建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)分析

每項(xiàng)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都受到了多項(xiàng)客觀目標(biāo)的影響，而且這些目標(biāo)往往以降低其他目標(biāo)的要求為代價(jià)。而建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的優(yōu)化，首當(dāng)其沖就要考慮一種最為合理的方案，使這些相互矛盾的客觀目標(biāo)之間達(dá)到一定的平衡。

3.2建筑結(jié)構(gòu)選型分析

第一建筑結(jié)構(gòu)體系選型與建筑施工的關(guān)系

高層建筑施工工藝的不同,不僅會(huì)影響到材料消耗、勞動(dòng)力、工期及造價(jià)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),而且也會(huì)影響到建筑結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),抗震性能等。所以在高層建筑結(jié)構(gòu)體系選型時(shí)就要對施工工藝連同其它因素加以權(quán)衡,綜合考慮。現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)主要包括材料、模板及施工三部分。

第二建筑結(jié)構(gòu)抗震體系選定的原則

(1)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震力傳遞路線;(2)具備多道抗震防線,不會(huì)因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效,而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗側(cè)力或承受重力荷載的能力;(3)具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力,從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時(shí)具有足夠的防倒塌能力;(4)沿水平和豎向結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度分布均勻,或按需要合理分布,避免出現(xiàn)局部削弱或突變,形成薄弱環(huán)節(jié),從而防止地震時(shí)出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中的危險(xiǎn)。

3.3 建筑中混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在高層建筑的一個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi),宜使結(jié)構(gòu)平面形狀簡單、規(guī)則,剛度和承載力分布均勻,平面長度不宜過長,突出部分長度不宜過大;高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻,避免有過大的外挑和內(nèi)收,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小,逐漸均勻變化,不應(yīng)采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

3.4 高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析

建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性包含非常廣泛的內(nèi)容。例如傳統(tǒng)中只強(qiáng)調(diào)改進(jìn)建筑材料保溫性、改善建筑體形系數(shù)、提高建筑材料的氣密性等一系列節(jié)能降耗措施,現(xiàn)在建筑隨著形勢的發(fā)展,人們對居住環(huán)境不僅從結(jié)構(gòu)性出發(fā),更要在建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性角度考慮,如空間組織、技術(shù)組織、結(jié)構(gòu)設(shè)置、能源與資源利用,以及建筑循環(huán)再利用等方面全面地確立經(jīng)濟(jì)性的原則、方法。

3.5 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論分析

在從事工程項(xiàng)目和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí),除了要考慮設(shè)計(jì)對象的基本使用功能及安全可靠性外。還應(yīng)該考慮到把它設(shè)計(jì)對象設(shè)計(jì)得盡可能完美。這就是工程和結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化問題。用科學(xué)的語言來描述就是:利用確定的數(shù)學(xué)方法,在所有可能的設(shè)計(jì)方案的集合中,搜索到能夠滿足預(yù)定目標(biāo)的、最令人滿意的方案。

4.結(jié)語

根據(jù)自己多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合工程實(shí)例對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出的見解。優(yōu)化設(shè)計(jì),關(guān)鍵是要有整體和局部的概念,要從整體入手,落實(shí)到局部,整體和局部“兩手抓”

參考文獻(xiàn)：

1.蘇賜欽.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)探析[J].黑龍江科技信息,2010,(20).

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第4篇

［關(guān)鍵詞］軟質(zhì)巖；混凝土面板堆石壩；抗滑穩(wěn)定；水庫

1工程概況

某水庫是以發(fā)電、農(nóng)業(yè)灌溉和城鎮(zhèn)供水為主，兼有農(nóng)村人畜飲水等功能的一項(xiàng)綜合性水利工程，壩址以上集雨面積101.65km2，水庫正常蓄水位1416.00m，死水位1376.50，設(shè)計(jì)洪水位1416.36，校核洪水位1418.32m，總庫容1995×104m3，興利庫容1345×104m3，死庫容425×104m3，最大壩高95m，壩頂高程1419.80m。工程等別Ⅲ等，工程規(guī)模為中等，其永久性建筑物大壩按2級設(shè)計(jì)，壩型為砼面板堆石壩，建設(shè)工期29個(gè)月。

2壩址地形地質(zhì)條件

河流總體為向左岸（NW）凸出，流向?yàn)镹60°E轉(zhuǎn)E，下游側(cè)轉(zhuǎn)至N45°E；壩址段河谷為不對稱或基本對稱“V”字型谷，河床高程1322―1330m，壩址壩段長約480m。設(shè)計(jì)正常蓄水位1416.0m時(shí)，谷口寬約210m，寬高比約3；左、右岸山脊高程大于1515.00m。左岸坡地形零亂，為一約凸出的山脊地形，沖溝較發(fā)育；右岸地形相對單一，總體為一凸出的山脊地形。壩址區(qū)主要出露（P3l+d）砂巖、粉砂質(zhì)頁巖、砂質(zhì)粘土巖及煤層；（T1f1）粉砂質(zhì)、鈣質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粘土巖；（T1f2-1）粉砂質(zhì)泥巖、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及砂巖、紫紅色泥巖等；第四系殘坡積層（Qel+dl）；沖洪積層（Qal+pl）；崩塌堆積（Qcol）。壩址區(qū)巖體較完整，巖層產(chǎn)狀為N75°―85°W/SW∠60°―70°，壩址區(qū)未見較大的褶皺及斷層等通過，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育4組裂隙。壩址區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要為崩塌堆積、采空塌陷及巖體風(fēng)化：①崩塌體：主要分布于壩軸線上游側(cè)兩岸坡，左岸（3#崩塌體）估計(jì)方量約3萬m3；右岸（4#崩塌體）估計(jì)方量約4.5萬m3，成份主要為粘土夾塊石，未見架空現(xiàn)象，堆積較密實(shí)；②采空塌陷：主要分布于下壩址下游左岸，地表已形成多個(gè)塌坑，房屋大部分已經(jīng)開裂，局部已塌陷。③巖體風(fēng)化：左岸強(qiáng)風(fēng)化深9.00―20.00m；河床強(qiáng)風(fēng)化深3.00―9.00m；右岸強(qiáng)風(fēng)化深13.00―18.00m。壩址區(qū)為碎屑巖地層，地下水主要為基巖溶隙水，巖體透水性弱，屬相對隔水層。兩岸地下水補(bǔ)給河水。壩址區(qū)為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段第一亞段（T1f2-1）粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖等，巖體呈互層狀結(jié)構(gòu)，巖層傾右岸略偏上游。根據(jù)試驗(yàn)物理力學(xué)指標(biāo)：砂巖強(qiáng)度較高，巖塊飽和抗壓強(qiáng)度大于40MPa；泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)度一般，巖塊飽和抗壓強(qiáng)度小于20―30MPa；粉砂質(zhì)泥巖、泥巖強(qiáng)度較低，巖塊飽和抗壓強(qiáng)度小于20MPa，經(jīng)過綜合分析及工程類比法，壩基巖體承載力建議值：砂巖為2500―3500kPa；泥質(zhì)粉砂巖為2000―2500kPa；粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為1000―1500kPa。由于壩基以軟質(zhì)巖及較軟巖為主，剛性壩建基面應(yīng)置于弱風(fēng)化中下部巖體，但巖體物理力學(xué)指標(biāo)較低，需重視壩基巖體壓縮變形問題；柔性壩建基面可置于強(qiáng)風(fēng)化巖體上，但上游側(cè)趾板處在崩塌體上，開挖難度及開挖量較大[1，2]。根據(jù)地形地質(zhì)條件分析，由于壩基以軟質(zhì)巖及較軟巖為主，不宜于修建剛性壩，所以以面板堆石壩為代表壩型進(jìn)行樞紐布置。

3混凝土面板堆石壩方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

面板堆石壩方案樞紐布置為：面板堆石壩+右岸溢洪道+右岸取水兼放空隧洞等。首部樞紐布置如圖1所示。3.1面板堆石壩（1）壩體結(jié)構(gòu)參數(shù)壩軸線方位NW51.290，壩頂長272.7m，寬6.5m，壩頂高程1419.8m，防浪墻高程1421.0m，建基面高程1321.00m，最大壩高98.6m。上游壩坡1：1.4，下游壩坡1：1.3，下游壩坡分別在1357m、1387m高程設(shè)置2m寬的馬道。大壩壩體結(jié)構(gòu)為：上游防滲面板+墊層區(qū)+過度區(qū)+主堆石區(qū)+下游堆石區(qū)+下游塊石護(hù)坡+大塊石護(hù)腳。砼面板堆石壩標(biāo)準(zhǔn)斷面剖面，如圖2所示。（2）壩頂設(shè)計(jì)根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL228-2013），綜合考慮壩高、交通及壩頂布置等要求[3]，并參照一般工程經(jīng)驗(yàn)取壩頂寬度9.00m。壩頂上游設(shè)防浪墻，下游設(shè)欄桿，壩頂面做成單側(cè)排水坡，坡度為1%。防浪墻采用L型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻底高程1417.0m，高出正常蓄水位1.0m，墻高4.0m，與面板相接處設(shè)伸縮縫及相應(yīng)止水。（3）混凝土面板面板厚度：按控制水力梯度小于200，便于鋼筋及止水布置時(shí)的較小厚度設(shè)計(jì)，采用由頂部向底部逐漸增厚的形式，頂部厚度0.30m。垂直縫間距為12m面板混凝土強(qiáng)度等級采用C25、二級配；抗?jié)B等級W12；抗凍等級F100；水泥為525#普通硅酸鹽水泥；摻用符合標(biāo)準(zhǔn)的粉煤灰[4]。根據(jù)規(guī)范要求，面板為單層雙向配筋，縱向配筋率0.4%，橫向配筋率0.4%，周邊縫及受壓伸縮縫附近面板內(nèi)，布置加強(qiáng)筋。（4）趾板趾板建基面宜置于堅(jiān)硬的基巖上，厚度0.8m。趾板建基面為弱風(fēng)化上部或強(qiáng)風(fēng)化下部，弱風(fēng)化巖體允許水力梯度為10―20，強(qiáng)風(fēng)化巖體允許水力梯度為5―10。（5）壩體分區(qū)壩體自上游至下游依次分為石碴蓋重區(qū)（1B）、粘土鋪蓋區(qū)（1A），混凝土面板（F）、墊層區(qū)（2A）、周邊縫下特殊墊層區(qū)（2B）、過渡層區(qū)（3A）、主堆石區(qū)（3B）、次堆石區(qū)（3C）、大塊石護(hù)腳（3F）及下游塊石護(hù)坡區(qū)（3D）。墊層區(qū)采用上、下等寬布置，其水平寬度取3.00m。過渡區(qū)上、下等寬布置，其水平寬度采用3.00m。主、次堆石區(qū)在上、下游方向以壩軸線下游3.00m處高程1407.00m的點(diǎn)為起點(diǎn)、1:0.4傾向下游坡線為分界線，上游為主堆石區(qū)3B，下游為次堆石區(qū)3C；下游最高水位為1331.17m，留有余地，以1332.00m高程作為濕潤和干燥區(qū)的分界線。在豎直方向1332.00m高程以上為次堆石區(qū)3C，以下為堆石排水區(qū)3F。下游坡面設(shè)水平寬度為0.6m的大塊石護(hù)坡。在1355.00m高程以下的面板上游，設(shè)頂部寬度為2.00m，坡度為1:1.6的鋪蓋區(qū)；鋪蓋區(qū)上游設(shè)頂寬4.00m、坡度為1:2的土石蓋重區(qū)。（5）分縫及止水周邊縫為面板與趾板間的分縫，采用三道止水。頂部止水由縫口Φ70mm橡膠棒、柔性填料和橡膠波形止水帶覆蓋組成；中部止水為“Ω”型紫銅片，布置在周邊縫中央偏表部；底部止水采用“F”型紫銅片。由于面板垂直縫的張、壓特性事先不能準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，從保證止水系統(tǒng)完整性出發(fā)，止水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均按張性縫處理[5]。面板垂直縫采用兩道止水，底部設(shè)“W”型紫銅片止水；頂部止水由Φ40mm橡膠棒、柔性填料和橡膠波形止水帶覆蓋組成。防浪墻與面板間水平縫，設(shè)頂、底兩道止水，底部采用“W”型紫銅片止水，頂部與面板頂部止水相同。每12.0m設(shè)一條沉降縫。縫內(nèi)設(shè)一道紫銅片止水，止水帶與防浪墻底部的止水銅片相接。3.2溢洪道溢洪道采用岸坡式開敞式溢洪道，緊鄰右壩肩布置，由引渠段、控制段、泄槽段和消力池段組成。引渠段主要是將庫水平順地引入控制閘，引渠底板高程1407.00m，軸線長98.848m，引渠底板厚200mm。閘室控制段基礎(chǔ)置于新鮮的砂質(zhì)泥巖上，閘室采用3孔布置，溢流凈寬16.00m，中墩厚2m，邊墩厚度2.0m，總寬24.00m；閘室沿水流向長18.249m（樁號溢0+000.000―溢0+018.249），閘室頂高程與大壩壩頂齊平，上部設(shè)啟閉機(jī)室及交通橋；閘室底部及兩側(cè)灌漿帷幕與壩肩及右岸山體連接。泄槽底坡根據(jù)泄槽內(nèi)水流平穩(wěn)、水面線平順的原則，并結(jié)合地形盡可能減少開挖和回填工程量等要求研究形成緩坡、陡坡結(jié)合的型式。樁號溢0+018.249―溢0+032.520段為側(cè)收縮段，坡降i=0.0167，收縮段首端寬22m，尾端寬16m，側(cè)墻采用C20鋼筋砼厚2m，底板采用C30鋼筋砼厚0.5m；收縮段后接緩坡段（樁號溢0+032.520―溢0+046.792），底坡i=0.0167，長14.274m；緩坡后接一北盤江段拋物線（樁號溢0+046.792―溢0+075.843），拋物線方程為：y=0.017x+0.012x?，長31.414m；拋物線后接陡坡段（樁號溢0+075.843―溢0+124.450），底坡i=0.714，長約59.733m；陡坡段后接圓弧段（樁號溢0+124.450―溢0+136.380），圓弧半徑R=10m，長14m，圓弧段后再接陡槽段（樁號溢0+136.380―溢0+199.610），底坡i=0.714，長約71.310m。泄槽段為矩形橫斷面，寬度16米，混凝土底板襯砌厚0.5m，側(cè)墻高3.34m，厚1m。泄槽段總長度約205m。泄槽后設(shè)置消力池，消力池長34.983m，寬16m，底板高程1319.60m，泄槽與消力池采用反弧段連接，反弧半徑R1=6m。3.3取水兼放空工程根據(jù)大壩樞紐布置情況，結(jié)合地形地質(zhì)條件及面板堆石壩相關(guān)特性，從方便施工，節(jié)約工程投資等多方面考慮，取水方式采用取水放空工程與施工導(dǎo)流工程三洞合一，進(jìn)口段采用龍?zhí)ь^方式。取水兼放空隧洞進(jìn)口底板高程為1360.25m，高于淤沙高程1359.00m。進(jìn)口塔架段長8.85m，寬6.5m，頂部高程與大壩壩頂高程相同，為1419.8m。進(jìn)口塔架上布置啟閉機(jī)室及交通橋。根據(jù)進(jìn)口段的地形條件，在1419.8m高程布置交通道路，與右岸坡公路相連接。取水口進(jìn)口為三面收縮的喇叭型，并設(shè)置固定式攔污柵，孔口尺寸為2.0×1.5m（寬×高）；攔污柵后設(shè)置1扇檢修閘門，孔口尺寸為1.5×1.5m；閘門后為漸變段，長3.0m，后接φ1500厚度為14mm的壓力鋼管，引水至大壩下游。取水兼放空管龍?zhí)ь^段（管0+000.000―0+051.773）采用埋管型式，管外回填C20砼厚0.6m，龍?zhí)ь^段與導(dǎo)流洞交接段采用C15砼回填，回填段長20m；鋼管與防滲帷幕線交接段采用31m長的C20砼堵頭封堵。取水兼放空隧洞出口依次設(shè)置閘閥和六聲道超聲波流量計(jì)，閘閥內(nèi)徑1.5m，用于控制流量。鋼管在導(dǎo)流洞出口分岔，支管管徑均為1.0m，分別用于輸水和放空。

4基礎(chǔ)處理優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1壩基開挖壩址河段河谷狹窄，河谷兩岸及河床出露地層為T1yn1-3，上部巖性以灰色薄至厚層灰?guī)r為主，夾灰至灰綠色薄至中厚層泥質(zhì)灰?guī)r、薄層泥灰?guī)r，下部為極薄層泥灰?guī)r夾薄至中厚層灰?guī)r條帶，巖石強(qiáng)度較高，屬中硬巖-硬質(zhì)巖類。巖體呈層狀結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化至新鮮巖體結(jié)構(gòu)面中等發(fā)育（多閉合），無貫穿性結(jié)構(gòu)面，巖體較完整，強(qiáng)度較高，抗滑、抗變形性能力較強(qiáng)；強(qiáng)風(fēng)化巖體卸荷帶較發(fā)育，巖體完整性相對較差，抗滑、抗變形性能力受結(jié)構(gòu)面和巖塊間嵌合能力控制。壩址巖層產(chǎn)狀為N70°―85°W/SW∠55°―∠60°，總體傾向上游偏右岸，壩址區(qū)未見大的地質(zhì)構(gòu)造形跡，主要以小規(guī)模層間錯(cuò)動(dòng)帶、擠壓破碎帶為主，局部有小規(guī)模繞曲現(xiàn)象。根據(jù)壩址地質(zhì)情況，河床段大壩建基面置于弱風(fēng)化下部，接近壩頂高程的拱圈建基面置于弱風(fēng)化中、上部，接近河床的拱圈建基面至于弱風(fēng)化底部或微風(fēng)化上部。由于左壩肩下游有崩塌堆積體（已清除），因此，適當(dāng)加深了左拱圈的嵌深。大壩開挖深度除考慮地質(zhì)因素外，還需滿足壩基（肩）抗滑穩(wěn)定要求，平均法向嵌深16.0―24.0m。開挖邊坡基巖按1：0.3邊坡開挖，河床沙礫石按1：1邊坡開挖。由于兩岸坡地形較陡，為防止沿基礎(chǔ)接觸面滲漏，并增強(qiáng)表層固結(jié)灌漿效果，大壩左右兩岸建基面作接觸灌漿處理[6]。壩基（肩）開挖后，由于左岸岸坡較陡，在大壩左、右壩肩形成10.0―15.0m高的開挖邊坡，為保證施工期及運(yùn)行期邊坡穩(wěn)定，對該邊坡采取的主要措施是“Φ25系統(tǒng)錨桿+C20噴混凝土+Φ8鋼筋網(wǎng)（雙層）”支護(hù)，錨桿間距3.0m，深入巖層長度3―5.0m，呈梅花型布置。4.2固結(jié)灌漿大壩基礎(chǔ)開挖過程中，爆破震動(dòng)可能使巖體松動(dòng)，并存在部分裂隙向壩基巖體內(nèi)延伸發(fā)展的可能性，從而降低其承載力。因此，為保證壩基巖體的完整性，提高基礎(chǔ)承載能力，需對大壩基礎(chǔ)作固結(jié)灌漿處理。固結(jié)灌漿孔布置于整個(gè)壩基面，沿壩底寬度方向按7排呈梅花形布置，排距3.0m，沿壩基面縱向孔距3.0m，除上游面三排孔深15m外，其余孔深8m，灌漿壓力0.3―0.5MPa。4.3防滲帷幕壩址區(qū)為T1yn1-3地層，巖層總體傾向上游偏右岸，兩岸坡巖體為弱巖溶含水層，主要為基巖裂隙水。岸坡及河床強(qiáng)至弱風(fēng)化巖體裂隙較發(fā)育，滲漏型式主要為庫首繞壩裂隙性滲漏和岸坡層間滲漏，擬采用帷幕灌漿解決滲漏問題，降低壩基滲透壓力，保證壩肩穩(wěn)定。由于壩址區(qū)為弱巖溶發(fā)育區(qū)，可能存在巖溶管道水，防滲邊界考慮接上游T1yn2及下游T1f2碎屑巖地層，根據(jù)最短布置原則，左岸邊界接T1f2，右岸邊界接T1yn2，同時(shí)下限滿足帷幕端點(diǎn)進(jìn)入地下水位以下10―15m為宜；河床壩段防滲帷幕下限深入建基面以下0.3―0.7倍壩高，同時(shí)保證透水率小于3Lu。防滲帷幕采用單排孔，孔距為3m，左、右岸帷幕端點(diǎn)為地下水位與正常蓄水位的交點(diǎn)，防滲下限深入地下水水位線以下15m。壩基帷幕灌漿施工按1347.0m高程以下在灌漿廊道中進(jìn)行，1347.0m高程以上從壩頂鉆孔進(jìn)行，分層實(shí)施，帷幕灌漿最大孔深81m。兩岸的防滲帷幕主要為露天灌漿，灌漿壓力按孔口段1.5倍水頭，孔底段2倍水頭控制。

5結(jié)論

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】：房屋建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

中圖分類號： TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

房屋工程建設(shè)中房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對于整個(gè)工程的作用是不容忽視的。因?yàn)榉课萁ㄖ哪繕?biāo)就是用最少的資金達(dá)到提高整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和可靠性，從而產(chǎn)生最大化的經(jīng)濟(jì)效益。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是控制造價(jià)和節(jié)省工程開支最有效的方法之一，通過合理的建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法更佳合理進(jìn)行工程資源配置，以期達(dá)到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。在房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，特別是常見的鋼筋混凝土住宅結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，要綜合考慮從結(jié)構(gòu)整體的布局以及具體構(gòu)件兩方面的因素，也是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容所在，因此，要達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，對當(dāng)前房屋建筑工程師就提出了更高的要求，要求工程師不僅能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)和構(gòu)件受力的特征有充分的把握，還要能夠根據(jù)構(gòu)件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)提出對房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的措施

1、加強(qiáng)剪力墻的設(shè)計(jì)

影響壓彎構(gòu)件的延性或屈服后變形能力的因素有：截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級、縱向配筋、軸壓比、箍筋量等，其主要因素是軸壓比和配箍特征值。剪力墻墻肢的試驗(yàn)研究也表明，軸壓比超過一定值，很難成為延性剪力墻。剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件的配筋區(qū)分底部加強(qiáng)部位和其他部位，除應(yīng)滿足受彎承載力要求外。底部加強(qiáng)部位的構(gòu)造邊緣構(gòu)件采用箍筋，其他部位采用拉筋，其拉筋水平間距不應(yīng)大于縱向間距的2倍，轉(zhuǎn)角處宜采用箍筋。當(dāng)抗震墻的構(gòu)造邊緣構(gòu)件的端柱承受集中荷載時(shí)，其端柱的縱向鋼筋、箍筋直徑和間距應(yīng)滿足柱的相應(yīng)要求。

連梁是對剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能影響比較大的構(gòu)件，采用斜交叉配筋方式，可以大大改善連梁的延性。剪力墻是平面構(gòu)件，在其自身平面內(nèi)有較大的承載力和剛度，平面外的承載力和剛度小，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一般不考慮剪力墻平面外承載力和剛度。抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)力求使兩個(gè)方向的剛度接近。

框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是剪力墻的數(shù)量和布置。在一榀很長的框架中（為縱向），剪力墻不宜集中布置在該榀框架的兩盡端，以避免在溫度變化、結(jié)構(gòu)漲縮時(shí)由于兩端的約束作用而造成樓蓋梁板開裂。剪力墻的間距不宜過大。

2、加強(qiáng)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)形式的選用

不同的建筑類別和功能要求決定了戶型的選擇，當(dāng)前越來越多的房屋建筑為高層建筑結(jié)構(gòu)，除了要合理選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系外，要特別重視建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置。建筑體形是指建筑的平面和立面；結(jié)構(gòu)總體布置是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面布置和豎向布置。建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置對結(jié)構(gòu)的抗震性能具有決定性的作用。

(1)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有許多不確定因素（地震特性、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)等），進(jìn)行精確的抗震計(jì)算是非常困難的。結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)除了進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算外，要特別注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析，做出判斷，并采取相應(yīng)措施。根據(jù)概念設(shè)計(jì)，抗震房屋的建筑體形和結(jié)構(gòu)總體布置應(yīng)符合如下原則：采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，不采用嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu)；確的計(jì)算簡圖和合理的傳力路徑；具有必要的剛度和承載力，具備良好的彈塑性變形能力和消耗地震能量的能力；部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞不應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌，增加超靜定結(jié)構(gòu)的次數(shù)。滿足抗震設(shè)計(jì)原則：即：“強(qiáng)節(jié)弱桿”、“強(qiáng)豎弱平”、“強(qiáng)剪弱彎”；置多道抗震防線，形成兩道或多道的抗震防線，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。第一道防線是地震時(shí)先屈服的結(jié)構(gòu)單元和構(gòu)件，應(yīng)是延性大、耗能力好的結(jié)構(gòu)單元或構(gòu)件，如剪立墻結(jié)構(gòu)的連梁等。第二道防線的結(jié)構(gòu)單元也有足夠的抗震能力，如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架。

(2)加強(qiáng)底部框架剪力墻的設(shè)計(jì)。高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻為第一道防線的主要抗側(cè)力構(gòu)件。為了提高其變形和耗能能力，對框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻墻厚、墻體最小配筋率和端柱設(shè)計(jì)等做出了較嚴(yán)格的規(guī)定：剪力墻的厚度不應(yīng)小于160 mm且不應(yīng)小于層高的1/20，底部加強(qiáng)部位的剪力墻厚度不應(yīng)小于200 mm且不應(yīng)小于層高的1/16。剪力墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁(或暗梁)和端柱組成的邊框。端柱截面宜與同層框架柱相同，并應(yīng)符合有關(guān)框架構(gòu)造配筋規(guī)定；剪力墻底部加強(qiáng)部位的端柱和緊靠抗震墻洞口的端柱宜按柱箍筋加密區(qū)的要求沿全高加密箍筋。剪力墻的橫向和豎向分布鋼筋，配筋率均不應(yīng)小于0.25%，并應(yīng)雙排布置，拉筋間距不應(yīng)大于600mm，直徑不應(yīng)小于6mm?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)的其他抗震構(gòu)造措施，應(yīng)符合對框架及剪力墻的有關(guān)要求。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)方法

在房屋建筑工程中，對于同一個(gè)建筑方案可以有不同的實(shí)現(xiàn)途徑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；這是由于房屋建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù)、荷載、所用的建筑材料的不同和差異都會(huì)導(dǎo)致各項(xiàng)的取值不盡相同的，因此，對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)處理方法也不是唯一的，而是需要工程師們根據(jù)多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際操作理論和工程進(jìn)展情況自行判斷，計(jì)算機(jī)無法解決諸多不確定問題。工程師們的判斷根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)律的指導(dǎo)下進(jìn)行主觀的概念設(shè)計(jì)，而這種概念設(shè)計(jì)是工程師在多種備選方案中的必要的選擇過程。

2、概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問題

概念設(shè)計(jì)幫助工程師使房屋建筑工程結(jié)構(gòu)不受來自自然和人為不確定因素影響和破壞，即使產(chǎn)生破壞概念設(shè)計(jì)也可將這種破壞程度降至到最低點(diǎn)。因此，概念設(shè)計(jì)為了達(dá)到這一目的。就要首先考慮如何使房屋建筑不受這些不確定的外力因素的影響作為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。而綜合所有不確定的因素中，地震是最為常見的，因?yàn)橐坏┌l(fā)生地震其由于沒有活動(dòng)規(guī)律其破壞力是極大的，所以在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該充分的考慮到地震的破壞作用，要盡可能采取有效的抗震措施，通常房屋高層建筑的外形分為板式和塔式兩大類：板式建筑平面兩個(gè)方向的尺寸相差較大，塔式建筑平面兩個(gè)方向的尺寸接近。對抗震有利的建筑平面形狀是簡單、規(guī)則、對稱、長寬比不大的平面。

三、總結(jié)

近年來，隨著我國高層建筑的發(fā)展，在其房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常遇到一些問題，這就需要我們建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員通過自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行自主創(chuàng)新，要不斷通過正確的概念方法進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]史曼柏.住宅建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，(21)：36-36.