复杂建筑结构预应力设计的优化思路探究

但彦

文章首先对预应力结构的基本概念以及预应力设计对结构稳定性的影响进行了分析，然后结合某复杂建筑结构案例展开探讨，对预应力设计的优化思路与流程做出了分析与说明，希望能够为结构稳定性水平的提高提供支持。

预应力结构概述

构件是组成建筑工程主体结构的最主要部分。在建筑工程设计与施工方案的计划中，不单单需要考虑到混凝土模块自身重量对构件的影响，同时还要考虑到钢筋结构所产生的拉应力对结构构件的影响。因此，在具体施工中，为了确保结构的安全性，工作人员常常会在混凝土结构中增加一定的压力，通过这种方式，使混凝土构件的使用寿命得到提高，同时促进结构整体稳定性与耐久性水平的提高。而在这一过程当中，所施加的预应力构件即本文研究的预应力结构。特别是在结构复杂的建筑物中，预应力的合理设计对优化结构性能意义重大。

工程概况

某歌舞剧院是XX市地标性建筑的，工程建筑面积为5.0万m?，建筑高度为46.2m，建筑结构方面地下层数为4层，地上层数为10层，为了满足建筑功能需求，平面布局涉及到了舞台，音乐厅，后台，以及多功能厅等多个部分，附属结构较多。

由于本建筑物属于公共建筑，因此在结构设计中对布置方案以及尺寸设计有非常严格的要求。考虑到本建筑结构较为复杂，结构系统中应用了包括剪力墙、梁板、直柱、以及曲柱在内相互组成的多个超静定结构体系。同时，该建筑物各个部分使用功能的实现对结构空间有严格要求，以大厅为例，该分区对空间高度要求较高，预应力梁体跨度极限值可达到25.0m，设计荷载水平高。

预应力设计优化流程分析

首先，根据本空间构造特点，引入ANSYS软件建立计算模型，有限元计算中可表明，对于侧墙薄壁墙肢体上端弯矩作用力而言，也对预应力设计产生直接影响。因此，控制截面分别选择为梁体跨中截面部分、梁端截面部分、以及侧墙薄壁墙肢部分。从墙肢上段受抗弯强度限制的角度上来看，可以形成如下约束方程：

①；

在①式中，将工作荷载基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为，将侧墙薄壁墙肢上端所能够承受的最大弯矩作用力定义为。

结构加载分别考虑三种廣义基本力以及工作荷载作用力对结构的影响，分别定义为（工作荷载作用力），取值为124.5kN/m，（广义基本作用力），取值为1000.0kN，（广义基本作用力），取值为100.0kN·m，（广义基本作用力），取值为10.0kN/m。

在此基础之上，根据梁体结构几何参数以及设计参数的取值情况，同时分析梁体结构在三个控制断面状态下经过优化得到的数据值引入式①当中，即能够得到该模型所对应的约束条件方程。

结束语

对于复杂性的建筑结构来说，在设计方案与设计功能要求的诸多限制下，对预应力配筋设计有非常严格的要求，常规的设计简化方法无法对问题进行有效解决，达到满意的设计效果。但通过后张预应力设计的方式，能够起到合理调整预应力水平的目的，使复杂建筑结构的设计目标更加明确，在优化设计中与有限元计算相互结合，使最终得到的预应力设计方案更加的有效与可靠。本文即围绕复杂建筑结构预应力设计的优化思路进行分析，望引起重视。

（作者单位：锦州华地建设集团有限公司）