結構設計方案
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結構設計方案范文第1篇
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A
在建筑設計領域中，轉換結構的應用越來越廣泛，特別是在有不同功能劃分的建筑中。而轉換層受力復雜，又承擔上部結構的荷載，因此，轉換層的結構方案布置對結構整體的安全性尤為重要。
一、建筑轉換層結構設計原則以及相關技術標準
進行建筑轉換層結構設計時，應當注重結構計算的合理性，從全局角度出發，提高最終結果的準確性。實踐期間，通常是根據受力變形情況建立求解模型，全面研究三維空間架構特征，完成計算工作。轉換結構屬于綜合結構不可或缺的環節之一，考慮到結果的精確度，我們可以選擇有限元法分級求解。具體實施階段，不但要重視模型中的結構層數量（兩層及以上），而且需要確保其邊界條件和真實情況完全匹配。計算綜合結構的過程中，需要通過兩種或以上的力學模型確認抗震性能，而針對彈性時程的求解，應當選擇彈塑性時程進行處理。高位轉換期間，必須根據重力荷載環境完成結構的計算。
轉換層屬于高層建筑結構的重要組成，所以有關其內力分析，必須從全局出發對結構進行研究與探討。而在綜合內力以及位移求解方面，可以選擇兩種不同的算法進行處理，即三維空間與空間關系協作分析法，以上算法的優勢如下：綜合計算過程中，將轉換構件理解成其中的一個環節進行計算。然而，由于轉換層結構豎向剛度并非均衡狀態，豎向部署容易發生明顯改變，因此在結構部署上，必須遵循概念設計與力學概念進行處理，同時依靠過去的經驗與實踐成功案例，全面分析后為結構部署冗余桿件與加強點。一般來講，高層建筑含有轉換層的情況中，我們可以借助三維分析、平面有限元等程序完成計算工作。此處需要強調一點，轉換大梁在其中尤為關鍵，必須成為設計的重點關注對象。對于工程設計而言，我們需要借助建研院提供的TBSA，TAT等軟件進行大梁的分析設計，而計算上則可以將其理解成桿件，完成結構整體分析，根據上層結構作用至轉換層的荷載，基于有限元法進行轉換層與鄰面的研究，最終確定配筋狀況。
二、建筑轉換層結構設計方案實例分析
某高層建筑工程，裙樓為商業用房，塔樓為住宅。由于根據其用途特性實現空間搭配，主要表現在主體中間環節，也就是電梯間、樓道等公用環節，可采用落地剪力墻核心筒進行處理，而其他環節應當選擇合適的結構模式。遵照以上設計理念，二層頂應當選擇結構轉換模式，最終得到我們需要的結構類型。轉換層上下樓層的結構布置如圖1、圖2。
3.1 結構類型選擇
結構轉換層方面，工程設計期間應當基于需求選擇相匹配的類型，而本工程中，若是選擇厚板轉換層，因本項目處于7度設防區，轉換層又位于地上三層，根據《高規》10.2.4條之規定，7度設防時，厚板轉換僅在轉換層位于地下室時方可采用。且轉換厚板造r高，施工困難，受力狀態較為復雜，傳力途徑不明確，使得建筑物在轉換層處出現剛度的突變，使得轉換層產生的內應力較大，不適用于多震地區。但是選擇箱形轉換時，便可以消除以上不足，這種轉換方式可以保證結構的完整性，上、下豎向構件與上層結構部署沒有直接關聯。但是其內力分析過程煩瑣，轉換層施工有一定難度，施工較為困難且造價過高。因此選擇梁式轉換層結構設計方案更為合理。
3.2 轉換層結構布置
在本項目中豎向轉換構件的布置有以下特點：（1）在建筑四周轉換柱兩側布置短肢剪力墻，中部設置與上部結構剪力墻貫通的核心筒作為主抗側力構件。建筑四周轉換柱兩側布置剪力墻的目的有兩個：一是提高剪力墻承擔的地震剪力的比例；二是提高結構整體抗扭轉的能力。并且有利于減小框支柱的軸力，控制框支柱軸壓比≤0.6。（2）落地墻厚度設為600，控制轉換層上部與下部結構的等效剛度比不大于1.3，并盡量接近1.0。
轉換梁的布置應該傳力直接明確，盡量避免采用二次轉換，但在此工程中，上部空間劃分為住宅空間，因此為滿足設計要求，就需要設置置轉換主梁和次梁，并且為滿足建筑功能要求，加設了部分短肢剪力墻。轉換梁的布置需特別注意以下兩點：
在上部墻肢或者轉換次梁靠近轉換柱較近時，轉換梁端部會產生較大剪力；
上部剪力墻不能居轉換梁中線布置時，轉換梁也會產生很大扭矩；
問題（1）可通過梁加腋（包括水平或豎向加腋），或局部加大梁截面的方式處理；問題（2）可通過增加次梁、增加轉換梁寬度、水平加腋等方式解決。
3.3 計算分析結構
在對建筑結構計算分析時，其計算選擇的合理性直接影響到計算結果準確性及可靠性。在此工程中選用的就是以墻元模型模擬剪力墻的SATWE空間有限元軟件。根據經驗初步選定轉換梁截面，用SATWE進行結構整體計算，得到轉換梁所受設計剪力后，按照該值不大于0.15fcbh/0.85校核截面尺寸。對轉換梁不僅有強度要求，也有剛度要求。本工程轉換層的層高為5.8m，轉換梁的最大凈跨度為7.5m，大梁截面尺寸為800mm×1800mm，1000mm×2000mm，1200mm×2200mm。梁寬度不小于上部墻體厚度（200mm），梁高度大于梁跨度的1/6，均滿足要求。根據軸壓比確定框支柱主要截面尺寸：1000mm×1000mm，1200mm×1200mm。
根據SATWE的計算結果，并采用FEQ進行有限元對轉換構件進行分析復核。
結語
總而言之，建筑工程設計行業是推動我國現代化建設至關重要的產業類型，在建筑工程中，結構設計方案的分析與優化對建筑結構整體的結構性能與建設成本的控制有著重要的意義。轉換層是上下不同結構體系的銜接部位，剛度突變、應力集中，因此在結構設計時首先對轉換層結構方案進行深入分析與研究對結構安全有著重要作用。
參考文獻
結構設計方案范文第2篇
目前，化學發光免疫分析儀以分立式結構最為典型。分立式結構的工作原理[1]與手工操作相似，樣品與試劑按特定比例被添加到彼此分立的反應杯或試管中完成混合、孵育和檢測等過程。各個樣品在分析過程中是互不摻雜的，因此交叉污染率相對較低。本文提出一種新型的化學發光免疫分析儀的結構設計方案，重點介紹了存儲模塊、加樣模塊、傳送模塊等結構，在傳統分析儀結構設計的基礎上進行了一些改進設計，有效地提高了工作效率和空間利用率。
1分析儀工作流程分析
在本文的結構方案設計中，全自動化學發光免疫分析儀的工作流程（如圖1所示）為：加樣模塊中的加樣針先后吸取待測樣品與配套的兩種試劑并將其加入到反應杯中混合，然后反應杯進入孵育區進行免疫反應。免疫反應完成后，去除反應杯內的干擾物并加入發光底物，隨后對發光強度進行檢測。將所得數據與標準品測出的標準曲線進行對照，計算分析得出待測物的濃度。
2分析儀各模塊結構與功能
2.1存儲模塊
樣品、試劑存儲模塊主要用于存放待測樣品及各種相關試劑，同時可以將樣品和試劑傳送到加樣位置上。如圖3所示為化學發光免疫分析儀存儲模塊結構圖。存儲模塊由兩個樣品轉盤和一個試劑轉盤組成。樣品轉盤和試劑轉盤均設計為圓環形盤狀結構，其圓周上均勻布置用于放置樣品、試劑容器的收容腔。樣品轉盤用于放置盛放待測樣品的試管，并通過轉動將待測樣品依次傳送到加樣位置，等待加樣模塊進行加樣操作。試劑轉盤同圓心地布置于樣品轉盤的內側，可通過轉動將所用試劑傳送到加樣位置。用于實驗檢測的兩種配套的試劑分別放置于試劑轉盤的內、外圈收容腔內。當待測樣品較多時，備用樣品轉盤可用于放置樣品。此時，加載模塊可將樣品轉盤已檢測完畢的樣品卸載到備用樣品轉盤上的廢棄位置，并將待測樣品加載到樣品轉盤上的收容腔內。分析儀的存儲模塊采用轉盤式結構，可使分析儀整體布局更加緊湊，也可以簡化該部分的傳動結構。同時，存儲模塊還可以直接完成將樣品和試劑傳送到加樣位置的動作，無需增加其他傳動結構。相比于同類分析儀樣品、試劑分塊式布局的方式[6]，本文中的存儲模塊結構實現了樣品和試劑的傳送操作，減小了加樣模塊進行加樣操作的行程，進而有效地提高了分析儀的加樣效率。另外，采用轉盤式結構無需額外增加機械結構，即可在轉動過程中，完成有磁珠標記抗體的混勻。
2.2加樣模塊
加樣模塊的主要功能是根據預先規劃的運動軌跡控制加樣單元準確運動，按照特定的順序將酶標記抗原、待測樣品、磁珠標記抗體加入到反應杯中，完成加樣操作。化學發光免疫分析儀加樣模塊結構如圖4所示。加樣模塊由直線導軌、加樣單元（包含加樣針）、清洗槽等部分組成。直線導軌將加樣單元限定在一直線軌跡上運動，可分別控制三個加樣單元到達不同的加樣位置。加樣模塊采用三個加樣單元分別攜帶加樣針，可同時吸取存儲模塊中的樣品和試劑，依次加入到反應杯中進行反應，有效避免交叉污染；并且在清洗操作時，能夠同時對三根加樣針進行清洗。加樣模塊的操作方式可大幅節省樣品、試劑吸取和加樣針清洗時的操作時間，有效地提高加樣操作的效率。同時，分析儀可通過控制存儲模塊中的樣品轉盤、試劑轉盤和傳送模塊的反應盤，使得待測樣品、配套試劑、反應杯的加樣位置位于直線導軌正下方，因此加樣單元只需進行直線移動，相比較常見的三自由度直線式加樣臂[7]和平面關節式加樣臂[2,3]，加樣模塊對加樣單元的移動行程減小，定位精度的控制也更加簡便。
2.3傳送模塊
分析儀的傳送模塊的主要功能是將反應杯傳送到加樣位置上，同時能夠控制反應杯在發光檢測分析過程中的位置。傳送模塊起到了串聯整體儀器的作用，在實驗檢測過程中實現反應杯位置的改變——反應杯經過加樣位置、孵育位置、清洗位置、加底物位置和檢測位置，并最終被回收——使分析儀的各個工作流程能夠連續進行。如圖5所示為化學發光免疫分析儀傳送模塊結構圖。圖5(a)為傳動模塊俯視圖。傳動模塊主要由底盤和四個反應盤組成。每個反應盤上有若干均布于圓周上的反應杯位，反應杯可放置于反應杯位中。四個反應盤均勻地布置于底盤圓周上。當反應杯需要加樣時，反應盤轉動一定角度到達加樣位置，即進行“自轉”。當加樣操作完成后，反應盤再次轉動一定角度，使下一個位置的反應杯到達加樣位置，等待下一次加樣操作的進行，依此類推。當分析儀對一個反應盤上所有的反應杯均完成加樣操作后，傳送模塊進行“公轉”：轉盤帶動四個反應盤轉動90°，“公轉”過程中反應盤保持靜止。傳動模塊的“自轉”與“公轉”的相互轉換，可通過布置于轉盤下方的傳動系統來實現。該傳動模塊設計的特點在于：1）在反應杯數目滿足實驗的孵育時長和高通量的條件下，將反應杯平均布置于四個反應盤上，可有效減小傳動模塊的占用面積，并且結構簡單；2）在“自轉”過程中，四個反應盤同步轉動，同時可以保證每個反應盤的操作相互獨立，互不干擾；3）反應盤模塊化設計，當一個反應盤完成發光檢測后，可更換新的反應盤到轉盤相應位置，保證實驗檢測的連續性。
2.4加載模塊
分析儀的加載模塊由一個機械臂構成，其結構如圖6所示。機械臂由移動關節、大臂、小臂和末端夾取裝置組成，其自由度數為3。末端夾取裝置的開合可以通過電磁鐵通斷電情況來控制：當電磁鐵通電時，夾取裝置張開；當電磁鐵斷電時，夾取裝置閉合。加載模塊主要有兩個功能：更換反應盤；更換樣品試管。在反應盤中心位置開有一個夾取用孔。當一個反應盤上所有位置的反應杯均完成發光檢測操作后，將機械臂夾持裝置的末端伸入該反應盤的夾取用孔中，電磁鐵通電后，夾取裝置張開，撐住孔內壁，將使用過的反應盤移動到回收位置。之后，將備用的反應盤移動到相應的反應盤位置上，完成反應盤的更換。此操作示意如圖7(a)所示。同理，將機械臂夾持裝置的末端伸入已完成加樣的樣品試管中，夾取裝置張開，末端撐住樣品試管內壁，可以完成樣品試管的更換操作。此操作示意如圖7(b)所示。利用分析儀加載模塊，可以完成備用實驗用品的更換操作，使得實驗測試能夠連續不斷地進行，進而增加實驗的測試通量和儀器工作效率。同時，采用機械臂進行相關操作，提高了分析儀的自動化程度，減少了實驗人員的人工干預。另外，末端夾取裝置通過電磁鐵進行控制，減少了電機的數目，利于控制操作過程。
3結束語
結構設計方案范文第3篇
關鍵詞：建筑結構設計；基本原則；合理設計方案
中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著經濟與時代的發展，人們對于建筑的要求逐漸提升。與此同時建筑工程項目的投資力度、規模、技術復雜度也都相應的提高，為此如何在保證建筑使用安全成為重要問題。對于建筑質量問題，首選的解決方案是規范結構設計。但是在具體的設計中，設計方案的選擇受到很多原因的影響，從而最終造成設計方案不能實現，不但造成了各種資源的浪費，也影響了建筑事業的發展，所以可見規范建筑結構設計的原則，選擇合適的設計方案是很重要的。
一、建筑結構設計的基本原則
通常來講，在某種有序的活動中，都需要遵循一定的原則才能保證活動的順利進行，建筑結構設計也不例外。由于建筑結構設計需要將建筑工程中的方方面面都考慮到，是一項龐大復雜而又系統有序的工作，必須遵循一定的基本原則，以保證結構設計方案的合理性。
1、抓大放小原則
抓大放小原則是指在建筑結構的設計中，要分清建筑中不同結構的主次關系，重點確保主要建筑構件的結構設計要合理穩固，但這并不是說要忽視次要建筑構件的設計優良性，而是指當建筑物突然發生某種危險時，要保證主要建筑構件能夠發揮職能，即使次要建筑結構被毀壞，也不至于使整座建筑倒塌或使建筑核心受到嚴重損害。
2、剛柔相濟原則
設計人員在建筑結構設計的過程中，剛柔相濟是最科學、最合理的設計體系。建筑結構太剛則缺乏一定的變形能力，在面對強大的破壞力時，所要承受的力也會很大，容易造成大面積坍塌或全部破壞。而建筑結構設計的太柔雖然能夠消除一定的破壞力，由于建筑缺乏一定的強度容易變形過大，很容易造成整個建筑物全體傾覆。由此就需要設計人員在建筑結構設計的過程中，能夠準備把握工程的設計力度，確保建筑結構設計的合理性。
3、多重設防原則
多重設防原則主要是為了提高建筑物在遭遇危險或災害時的自身抵抗能力而設定的。近年來，常有建筑物因結構設計不合理，在遭受一些外界災害時，表現出很弱的穩定性，甚至會導致建筑物坍塌的現象。這就是在對建筑結構進行設計時沒能遵循多重設防的原則。
4、打通關節原則
關節在建筑中無處不在，并且從歷次的災害中發現關節的破壞所引發的建筑損壞占據較大比例。理想中的建筑結構應該是渾然一體的，沒有任何關節，從而使得所受到的外力迅速地傳播及消減。在這一思路的指引下，設計中要盡量的將建筑的各個關節聯系起來，也就是打通關節，從而不阻礙力的傳播。在設計概念中要保證關節打通的關鍵是保證力量在構件中的分配是按照構件剛度的大小進行的，不能出現受力的不合理集中，從而達到靜態平衡。一旦關節打通就可以保證關節的平衡，從而使得關節永遠處于原始狀態。而設計者所要做作的工作就是將靜態的構建有機的組合在一起，同時依然保持整體的靜態或者相對靜態。
5、以人為本原則
建筑設計以及建筑施工的最終目的是為人類服務，為此建筑物必須要能滿足人們的各項需求方能實現其最終價值，這就要求在對建筑結構進行設計時，要依照以人為本的原則進行方案設計。
6、綠色環保原則
這項原則是在全球生態環境急劇惡化的情況下成為現代建筑結構設計中需要注重的基本原則。如今我國的城市現代化不斷發展，城鎮人口日益增加，建筑面積的擴大致使綠化面積逐年減少，生態環境遭到很大破壞，嚴重威脅著人們的健康。
二、合理設計方案
1、從結構計算和構造上進行合理設計
在計算結構角度過程中要注意以下問題：（1）底框砌體結構驗算注意問題。明確底部剪力法一般適用于剛度均勻的多層結構，如果使用在薄弱的底層框架混合結構要考慮到塑性變形集中帶來的影響；底框砌體結構驗算中要考慮到底層框架柱中地震作用所產生的傾覆力矩所引發的附加軸力；由于底框架結構中只有底層框架抗震墻，為此底層框架混合結構的剪力不能簡單的按照框架抗震墻方法。剛度計算中，框架不折減，抗震墻折減到彈性剛度的20%～30%。（2）避免荷載計算錯誤。經常出現的荷載計算錯誤如活荷載折減不當、漏算或者少算荷載、建筑用料與實際不符等。（3）避免樓板計算錯誤。雙向板查表時不能忽略材料泊松比帶來的影響，否則結果偏小；連續板計算中不能簡單的用單向板計算方法代替。（4）電算結果正確性的合理評價。得到的計算結果要根據施工設計經驗進行判斷、分析，最終決定是否可以最為施工設計的依據。
在構造角度中應該注意的問題：（1）嚴格的按照規范要求施工，確保鋼筋在每一個位置所需要的延伸及搭接長度、錨固以及選材等符合要求；（2）注重構件規定的最大及最小配筋率。尤其是針對于具有抗震要求的建筑，既要保證建筑的延伸性，同時又要滿足最小配筋率要求。（3）通過采取相應的通風融熱措施來有效避免屋面溫度應力引發的墻體開裂現象。（4）為滿足抗震性能設置的構造柱要保證在建筑內部上下對準貫通。
2、從抗震要求出發，進行合理的結構設計
基于最新的抗震規定及要求，在抗震等級要求較高的地區，無論住宅使用的框架剪力墻結構還是多層磚混結構都要服從抗震的性能，即采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。對于一般的多層砌體住宅建筑要首選橫墻承重或者縱橫墻共同承重的結構體系，在設計過程中要保證縱橫墻均勻布置，在平面內對其并且在豎向上下連續；樓梯間盡量避免設置在房屋的轉角或者盡端，并且避免使用無錨固的鋼筋混凝土預制挑檐。對于多層或者高層的鋼筋混凝土住宅要做到：首先抗震墻與框架等抗側力結構要雙向布置，從而有效地承擔平行于該抗側力結構平面的地震力；結構布置要力求規則，對于復雜結構要設置防震縫；為了促使框架體系的抗側力結構構成協同工作狀態要控制抗震墻之間樓及屋蓋的長寬比及整體性，同時要抗震墻的剛度及與框架的連接性。
3、根據地基進行建筑結構設計
由于建筑地基的沉降會導致構件的開裂或者破壞，為此在建筑結構設計中要參考建筑的地基沉降。尤其是對于高層建筑，地基需要一定的埋置深度，為此一般使用樁筏或者樁箱的結合形式。在此過程中要充分的保證箱體的整體剛度，尤其是保證下部群樁的形心要和上部結構重心吻合。對于多層建筑，特別是地基的軟土層覆蓋厚度大的建筑要對地基進行相應的處理來降低建筑沉降。地基處理方法要基于建筑上部結構及地基的具體情況，同時也要參考施工要求，從而確定處理后地基所需要達到的指標，最終考慮經濟性、適用性等方面得出最優方案。
結束語
建筑結構設計在建筑工程建設中是一項非常重要的工作內容，是關系著建筑施工質量的關鍵因素，對于建筑物的使用性能和使用壽命的影響都有著不可忽視的重要作用。因此，在對建筑結構進行方案設計時，一定要以結構設計的基本原則為指導，采用科學合理的方法進行設計，在此過程中，要求設計人員一定要具備扎實全面的建筑專業知識，嚴謹負責的工作態度以及靈活創新的頭腦，保證建筑結構的合理性、科學性、可行性與經濟性。
參考文獻：
[1]魏然.建筑結構設計基本原則及合理設計方案[J].民營科技，2011 (05).
[2]蘇成江.淺議建筑結構設計過程中的幾點問題[J].民營科技，2011 (04).
結構設計方案范文第4篇
關鍵詞：建筑；結構設計；離差最大化；優選；方案；影響因素；分析
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
在建筑結構設計中，進行設計方案的優選是建筑結構設計中的重要內容，對于建筑工程施工造價控制以及建筑施工質量保障有著積極的作用和意義。通常情況下，進行建筑結構設計方案優選的目的，是為了通過競爭或者是通過技術、經濟等指標的評價方法，最終選擇出建筑結構設計中技術先進、結構功能完善、經濟成本合理并且安全可靠的建筑結構設計方案，以提高建筑工程施工建設的綜合效益，促進建筑工程施工建設的發展與進步。文章通過對于價值工程優選設計方案方法中存在的問題進行分析，從離差最大化設計方案優選評價原理與模型的建立、具體計算評價等方面，結合建筑結構設計方案的影響因素，進行基于離差最大化的建筑結構設計方案優選分析與探討。
1、價值工程建筑結構設計方案優選評價局限性分析
價值工程設計方優選方法，主要就是通過運用價值工程優化設計方案的方法，通過對于設計方案進行技術、經濟等指標屬性的評價，實現經濟與技術統一的工程前期的造價控制實現。在我國，價值工程設計方案優選方法還是具有一定的應用范圍，通常情況下，在進行工程設計方案的優選實現過程中，就是通過設計招投標或者是設計方案優選、限額設計等方式，通過使用價值工程優化設計方案，在對于設計方案進行技術和經濟上的評價后，實現工程設計方案在技術與經濟的統一，并對于工程前期的造價成本進行控制。
總之，價值工程設計方案優選方法是一種通過應用集體智慧結晶成果和有組織的活動，以設計方案中的設計產品的功能的分析評價為主，是產品設計方案保持在以及較低的成本費用滿足安全可靠的產品必要功能的設計實現。因此，根據價值工程設計方案優選方法的具體方法步驟可知，應用價值工程設計方案優選方法進行建筑結構等設計方案的優選評價中，主要就是對于建筑結構設計方案中的建筑結構設計功能以及設計成本之間的相互關系進行研究，并且根據這種相互關系的研究結果，來進行設計方案的評價優選。
結合價值工程設計方案優選評價方法的具體優選評價方式與原理，在實際應用中，該方法主要具有以下的局限性與應用問題。首先，價值工程優選方法在進行設計方案中指標權重系數的確定中，具有較大的主觀性；其次，價值工程優選方法的設計方案評價標準不夠完善；最后，價值工程優選方法在進行設計方案中成本系數指標因素的確定中，只是在方案之間進行對比確定，準確性與合理性不足。
2、基于離差最大化的建筑結構設計方案優選
離差最大化進行建筑結構設計方案的優選評價，能夠根據不同類型的指標屬性，比如效益型或者是成本型、區間型等，通過對于這些指標偏離程度的計算，并根部不同屬性指標偏離程度的衡量標準不同規律，對于設計方案進行優選評價實現。應用離差最大化進行設計方案的優選評價，其優選評價實質就是通過設計方案中主要評價指標的對比，應用最大離差實現設計方案的優選評價，它對于價值工程優選方法中，功能系數與成本系數相比的設計方案優選評價局限和不足有很好的彌補改善。
2.1 基于離差最大化的設計方案模型建立
根據上述離差最大化設計方案的優選評價原理方式，應用離差最大化進行設計方案的優選評價實現中，首先需要進行評價矩陣的建立。
假設集合D為要進行優選評價的設計方案集合，而D1、D2、D3……Dn為不同的設計方案，對于這些設計方案進行設立的評價指標結合為G，而G1、G2、G3……Gn為不同的評價指標因素。如果存在Di的指標因素Gj屬性值為Yij，那么，就可以用下式（1）所示矩陣，進行設計方案D所對應的的評價指標因素集合D的屬性矩陣表示。
（1）
通常情況下，在進行設計方案優選評價中評價矩陣建立時，對于評價矩陣中的評價指標因素多進行效益型以及成本型、固定型三個屬性類型的劃分，其中效益型的評價指標因素中，指標屬性值通常越大越好；而成本型的指標屬性中，指標的屬性值則是越小越好；固定型指標屬性類型中，其屬性值既不能太大，也不能太小，通常以穩定在某個固定值范圍標準為最佳。
通常情況下，離差最大化設計方案優選評價時，由于不同屬性類型的評價指標之間存在有不同的衡量評價標準和衡量評價單位等，因此，為了避免這種不同衡量標準評價過程中不能統一衡量問題，進行優選評價設計方案的選擇前，應做好相關的規范化處理。如下公式（2）中的a、b和c所示，分別為效益型、成本型和固定型三種不同屬性類型指標的規范化處理表示公式。
（a）
（b）（2）
（c）
將不同屬性類型的設計方案評價指標在經過上示公式的規范化計算處理后，就可以得到一個決策矩陣，在決策矩陣關系中，設計方案評價指標的屬性值，則是越大越好。
2.2 指標權重系數的確定
結合上述優選評價設計方案模型的建立情況，假設每個設計方案的評價指標權向量為W，則W滿足下列關系公式（3）所示計算關系。
（3）
并且對于第i中設計方案的綜合評價值，可以通過下列計算公式（4）進行計算得出。
（4）
需要注意的是，應用離差最大化進行設計方案的優選評價過程中，結合實際優選評價應用情況，為了方便進行設計方案的優選評價實現，通常hia需要對于離差最大化優選評價計算結果，采用熵值法進行修正處理。
假設設計方案Di的評價指標Gj和其他設計方案之間的離差值，可以用下列公式（5）進行表示，那么對于設計方案中的評價指標Gj來講，所有設計方案和其它方案之間的總離差值，就可以用下列公式（6）進行計算表示。
（5）
（6）
通過上述計算公式就可以實現對于設計方案中總離差的最大化情況進行計算求得，從而實現對于設計方案的優選評價，但是，為了避免設計方案評價指標權重確定中的主觀性與隨意性對于優選評價結果的影響，就可以對于上述計算公式，進行熵值法修正，得到如下（7）所示權重最優解計算公式，并以此進行設計方案的優選評價。
（7）
3、結束語
總之，基于離差最大化的建筑結構設計方案優選評價方法，是一種相對比較合理，并且適應性較強的設計方案優選方法，進行該方法理論基礎下的建筑結構設計方案優選分析，有利于提高建筑結構設計方案評價水平。
參考文獻
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結構設計方案范文第5篇
關鍵詞：倒虹吸；結構設計；白馬門河渠道倒虹吸
中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：
當渠道與道路或河溝高程接近，處于平面交叉時，需要修一建筑物，使水從路面或河溝下穿過，此建筑物通常叫做倒虹吸。倒虹吸主要有豎井式。這種形式施工簡便而且便于清除泥沙。倒虹吸有箱形和圓形兩種。物理上水往高處走的現象是一種水利工程的技巧。倒虹吸，它是在渠道與道路、河流發生交叉或在渠道穿越山谷時經常采用的一種立交水工建筑物。早在2000多年前，中國已有成功的運用。與虹吸管一樣，它在立面上也呈弓形；不同的是，其弓彎向上。而且，雖然倒虹吸管和虹吸管的輸水原理相同，即都借助于上下游的水位差，但倒虹吸在開始工作時不需人為地制造管中的真空，因而更為普及。
本文主要針對南水北調中線工程白馬門河水渠倒虹吸結構計算分別運用結構力學自由變形框架算法、Sap84彈性地基梁法和Supsap三維有限兒分析法三種方法，并且進行比較。
1結構計算方法
1.1結構力學自由變形框架算法
結構力學自由變形框架算法是將倒虹吸管視為坐落在地基上的自由變形框架結構進行計算的。地基反力簡化為線性分布，用材料力學方法求得。
選用迭代計算法，計算時將倒虹吸結構簡化為平面框架，沿倒虹吸管的縱向取lm長單寬，按平面問題計算內力，然后進行配筋和抗裂驗算。
1.2Sap84彈性地基梁法
Sap84是專門為微型計算機開發的通用結構分析程序，其輸入數據文件采用了自由格式。程序提供的圖形顯示輸出功能、數據檢查以及報錯功能，以及在計算機上就可以實現的二維分析、平面分析、振動分析和動力分析等功能。結構計算時，沿倒虹吸管縱向取lm單寬，按平面問題進行計算。底板彈性鏈桿的剛度用地基的變形模量乘以每根彈簧支撐的面積來計算。
如果只進行內力計算而不進行配筋計算，則坐標軸的方向可以隨意設置。在進行配筋計算時，程序會默認Z軸鉛直向上，故必須在建立坐標系時將z軸建在豎軸上(X，Y，Z三軸按照右手法則進行排列)，否則配筋結果全錯。
1.3Supsap三維有限兒分析法
Supsap是美國Algor軟件公司研制的微機上使用的大型通用有限兒軟件。
結構設計時首先是前處理部分，即畫出計算模型和施加荷載及約束信息。基本數據取值如下：泊松比1/6，混凝土C25，剪切模量取1. 14*l06t/m2。約束信息中，地基仍然按彈性地基考慮，按地基和底板一起作用計算。將彈性鏈桿的剛度施加到底板和地基接觸的各節點上，剛度計算方法同Sap84彈性地基梁法。
2工程概況
白馬門河渠道倒虹吸位于焦作市中站區西南，北距焦（作）-博（愛）公路約1km，東臨焦武路，進口漸變段起點樁號為總干渠Ⅳ31+399，出口漸變段終點樁號為總干渠Ⅳ31+735，建筑物總長336m，其中管身水平投影長200m。白馬門河渠道倒虹吸由進口漸變段、進口檢修閘、管身段、出口控制閘和出口漸變段組成。白馬門河倒虹吸實行分期施工，一期工程主要進行管身段的開挖、混凝土澆筑和土石方回填施工；二期主要進行倒虹吸進口漸變段、進口閘室、出口閘室和出口漸變段的開挖、混凝土澆筑和土石方回填施工。
白馬門河倒虹吸管身段:水平投影長200m。由進口斜管段、水平段和出口斜管段共13個倉組成，混凝土3.2萬方，鋼筋制安2391t。管身橫向為4 孔箱形鋼筋混凝土結構，每2 孔為一聯，左右對稱布置的箱型鋼筋混凝土結構，單孔過水斷面6.5m×6.7m（寬×高）。
3計算結果
3.1結構力學自由變形框架算法和Sap84彈性地基梁法比較
表1 結構力學自由變形框架算法和Sap84彈性地基梁法比較
3.2結構力學自由變形框架算法、Sap84彈性地基梁法和Supsap三維有限兒分析法比較
表2結構力學自由變形框架算法、Sap84彈性地基梁法和Supsap三維有限兒分析法比較
單位：kpa
3. 3成果分析
（1）由表1中的數據可以看出，兩種計算方法的結果接近，最后的配筋成果都一樣。對于底板來講，彈性地基梁法考慮了底板與地基土的相互變形的影響，而迭代法將地基的反力簡化成地基反力施加在底板上，對于結構的簡化程度較大；對于整個結構而言，彈性地基梁法考慮了位移變形的影響，是利用有限單兒法計算的，與實際受力情沉更相符合。由于彈性地基梁法對結構本身進行了一定的優化，所以計算結果偏小，但是不影響最后的配筋成果。
（2）由表2可以看出，各桿的最大拉應力均小于抗裂允許的強度(C25號棍凝土為1900KN /m2)，應力分布規律也符合實際情沉。
三維分析中是按三維實體單兒建立的模型，綜合考慮了各種力互相傳遞的影響，進行了優化組合，它的應力圖形面積最小。但是按應力圖形配筋的方法尚不成熟，規范中僅提供了幾點參考性的建議，考慮到設計的安全性及需要模型試驗對三維結構進行驗證，工作量巨大，此階段不予考慮。所以不采用此法。
傳統的內力計算方法(結構力學自由變形框架算法Sap84彈性地基梁法）是取單寬按結構力學或桿系有限兒法進行的平面計算，沒有充分考慮接點剛度和結構空間工作性能的影響，不能完全反映實際受力狀沉，誤差較大。但是對于深埋于地下的倒虹吸結構，簡化成平面問題處理，計算誤差也相對較小。從應力圖形分析，Sap84彈性地基梁法拉應力圖形面積介于迭代法與二維分析法之間，從計算難度來講，迭代法要比彈性地基梁法復雜得多。
4結論
通過計算分析可見，利用Sap84彈性地基梁有限兒法對倒虹吸進行結構計算是可行的，計算成果的精度滿足設計要求；且此法比其它方法計算起來方便得多，原始數據輸入簡單，不易出錯，對于不同的計算方案可以任意進行組合計算。修改斷面尺寸也比較方便，只修改數據文件即可。所以推薦Sap84彈性地基梁法作為倒虹吸結構設計的計算方法。根據此計算方法，對南沙河倒虹吸2孔、4孔、6孔方案進行了計算，推薦4孔方案作為最后的優選方案。
參考文獻：
