導語：如何才能寫好一篇建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)優(yōu)化；降低造價；精心設(shè)計；保證安全

Talk about building structure of excellent turn design

Yang Jian

（ Nanyang City， Henan Province， Architectural Design and Research Institute， Nanyang， Henan 473000 ）

【Abstract】to maximize the efficiency of investment， each investor is the pursuit of investment objectives. Through the optimal design of the building structure， not only to improve building safety， and can effectively reduce the construction cost， construction products with a higher price. Based on the structural design， the choice of the structure of the programmed， structure， material selection， and regulate the use of a designer boutique to cultivate awareness of the structural optimization and design of the system on， elaborated on the significance of structural optimization， optimization methods And optimize the way for the designers of the structural optimization of the structure designed to provide information.

【Keywords】structural optimization； lower cost； carefully designed； ensure safety

在工程建設(shè)過程中，建筑功能的實現(xiàn)與工程投資的控制是工程建設(shè)的兩大目標。而進行工程投資控制的關(guān)鍵在項目決策和設(shè)計階段，在項目作出投資決策后，其關(guān)鍵就在于設(shè)計階段。在建筑工程的設(shè)計階段，當滿足建筑的諸多功能后，工程造價的控制是每個投資者最為關(guān)注的主要內(nèi)容，也自然成為投資者評價設(shè)計質(zhì)量優(yōu)劣、衡量設(shè)計水平、選擇設(shè)計單位的重要標準。為了在日益激烈的設(shè)計市場競爭中求得生存與發(fā)展，為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)計產(chǎn)品，提高設(shè)計產(chǎn)品的經(jīng)濟性，已成為每一個設(shè)計單位努力追求的目標。由于在建筑產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)造價所占的比重很大，通過對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠提高建筑物的安全度，而且能夠有效的降低工程造價，從而實現(xiàn)投資效益的最大化。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，當建筑方案產(chǎn)生后，結(jié)構(gòu)從選型和布置開始就存在優(yōu)化與否的問題，再加上后續(xù)每一道工序的精心設(shè)計、準確計算、合理選用等全過程的優(yōu)化設(shè)計才能產(chǎn)生優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。下面就結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的一些途徑，談一下筆者的一點看法，以期與廣大結(jié)構(gòu)設(shè)計人員共勉。

1.選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

在建筑設(shè)計方案確定后，對于同一個建筑設(shè)計方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案往往不是唯一的。不同的結(jié)構(gòu)方案會使工程造價和工程質(zhì)量產(chǎn)生很大的差別，所以選擇合理的結(jié)構(gòu)方案便顯得尤為重要，只有采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案才能實現(xiàn)“技術(shù)先進、安全適用、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量”的設(shè)計目標。也只有采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案才能真正實現(xiàn)投資效益的最大化。在結(jié)構(gòu)方案的選擇上，應(yīng)遵循以下的一些基本原則：

（1）要用整體的概念在特定的建筑空間中來完成結(jié)構(gòu)總體方案的構(gòu)思，處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，充分利用和發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的最佳受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)具備足夠的承載力、剛度和良好延性的同時造價最低。

（2）盡可能使結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑簡單、直接、明確。傳力途徑復雜會出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣會導致造價的提高，也容易出現(xiàn)計算錯誤產(chǎn)生安全問題。采用最簡單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳遞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)的安全風險，使結(jié)構(gòu)受力更加明確，其造價也相對經(jīng)濟。

（3）保持整個結(jié)構(gòu)安全可靠度的一致性。應(yīng)通盤考慮整體結(jié)構(gòu)的每一個構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠同時發(fā)揮其最大效能，確保達到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計目標水準，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟又安全的目標。

（4）使結(jié)構(gòu)平面布置的抗側(cè)力剛度中心與建筑物的外力作用中心或質(zhì)量重心盡量接近或重合，以避免或減小外力作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因為抵抗結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)所需增加的材料用量是很大的，可以說結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則既不經(jīng)濟又不安全。

（5）加強與建筑師的溝通與協(xié)調(diào)。一個設(shè)計精品是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師創(chuàng)造性合作的共同成果，在滿足建筑物的功能和建筑師創(chuàng)意的前提下，結(jié)構(gòu)工程師有責任對建筑方案提出建設(shè)性的意見，與建筑師一起構(gòu)思最佳的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)工程師只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。并綜合運用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，通過反復試算、反饋和優(yōu)化，選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案。

2.進行正確的結(jié)構(gòu)計算

一體化計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序的不斷完善和全面應(yīng)用，使結(jié)構(gòu)工程師從繁重復雜的結(jié)構(gòu)計算中解脫出來。過去對一些復雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計完全依靠概念、經(jīng)驗和估算來完成，為保證結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度往往富余很多，造成不必要的浪費?，F(xiàn)在工程師可以在概念、經(jīng)驗和估算的基礎(chǔ)上借助計算機進行可靠的分析計算，并通過對計算結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱部位和設(shè)計的不足之處，對結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理尺寸做出相應(yīng)的調(diào)整，經(jīng)過多次計算比較和調(diào)整，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理和經(jīng)濟。在利用計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序進行結(jié)構(gòu)計算時，要注意以下問題：

（1）不能盲目的依賴計算機。因計算軟件的缺陷和設(shè)計人員不加分析的盲從而導致設(shè)計錯誤的現(xiàn)象時有發(fā)生，所以對用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算程序的基本理論假定、應(yīng)用范圍和限制條件以及程序與規(guī)范的結(jié)合一定要搞清楚。

（2）對于輸入的幾何圖形、構(gòu)件尺寸、荷載數(shù)據(jù)等應(yīng)認真核對、力求準確無誤。避免因數(shù)據(jù)輸入錯誤造成計算分析結(jié)果的錯誤或較大的誤差。比如，高層建筑標準層荷載數(shù)據(jù)的輸入出現(xiàn)錯誤，其累加后對結(jié)構(gòu)計算所產(chǎn)生的影響是不容忽視的，將導致計算結(jié)果要么不安全、要么不經(jīng)濟。

（3）對計算參數(shù)的選取要正確合理。選取不同的計算參數(shù)會得出完全不同的計算結(jié)果，要根據(jù)實際結(jié)構(gòu)的具體情況和計算程序的功能要求合理選取。比如，框架結(jié)構(gòu)計算中，周期折減系數(shù)的取值，要根據(jù)實際工程中框架填充墻的材料和數(shù)量，選取恰當?shù)臄?shù)值對計算周期進行折減，若折減系數(shù)選取偏大，會使計算地震力小于實際的地震力，造成結(jié)構(gòu)分析偏于不安全，反之則不經(jīng)濟。

（4）注意實際結(jié)構(gòu)與計算模型的差異。所有的計算理論和設(shè)計程序都是建立在一些假定和理想的計算模型之上的，而實際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)又是千差萬別的，一味地依賴電腦或計算手冊的計算結(jié)果進行結(jié)構(gòu)設(shè)計會給結(jié)構(gòu)留下較多的隱患，所以任何構(gòu)件的計算都應(yīng)根據(jù)實際情況確定結(jié)構(gòu)的約束關(guān)系，并利用結(jié)構(gòu)概念、工程經(jīng)驗對計算結(jié)果進行仔細的分析，判斷其是否合理，以確保最終結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確。

3.提高材料的利用率

結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的便是花盡可能少的錢，做最安全、適用的建筑，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計時對材料的選用要合理，利用要充分。要根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不同受力特點、工作環(huán)境和材料的力學性能特點，選用合適的建筑材料。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，以受壓為主的柱子，就要充分發(fā)揮鋼筋混凝土材料中混凝土抗壓性能好的特點，盡可能采用高標號混凝土，不但可以減小構(gòu)件截面，增加使用空間，還能減輕結(jié)構(gòu)自重。梁板以受彎為主，可采用高強度鋼筋，以充分發(fā)揮鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，同時要注意鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋與混凝土強度的匹配，最大限度地發(fā)揮出材料的性能。對于高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和受力復雜的結(jié)點部位以及大跨度結(jié)構(gòu)，可采用型鋼混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼結(jié)構(gòu)等，以達到適用、安全、經(jīng)濟的目的。實際工程中，因材料選擇不當造成浪費的情況很多。比如，經(jīng)常出現(xiàn)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆板中混凝土標號過高的現(xiàn)象，不僅高標號的混凝土不能充分發(fā)揮其強度作用，而且為抵抗高強混凝土較大的收縮變形和滿足最小配筋率要求，板中鋼筋的配筋量也隨之增加，從而導致工程造價的提高。

4.正確理解運用《規(guī)范》

《規(guī)范》是我們在設(shè)計中必須遵循的“最低”標準，是國家的技術(shù)經(jīng)濟政策、科技水平和工程實踐經(jīng)驗的總結(jié)。全面理解規(guī)范條文的概念、定義、前提條件和適用范圍，是正確運用《規(guī)范》的前提和基礎(chǔ)，盲目的照搬規(guī)范的具體條文會導致設(shè)計失誤，造成質(zhì)量安全隱患和經(jīng)濟損失。作為一個結(jié)構(gòu)工程師，一方面必須熟悉、理解和吃透規(guī)范條文的真實含義，另一方面必須客觀理性地正確對待規(guī)范。對《規(guī)范》中的“強制性條文”要不折不扣的執(zhí)行，而對《規(guī)范》中的“非強制性條文”工程師可以運用自己的理論知識、結(jié)構(gòu)概念和實踐經(jīng)驗，在《規(guī)范》條文思想的指導下，針對具體的設(shè)計對象、環(huán)境和使用條件，以工程的安全性和經(jīng)濟性為目標，創(chuàng)造性地靈活選用規(guī)范中的數(shù)據(jù)。盲目照搬硬套不但會限制創(chuàng)新成果、影響設(shè)計創(chuàng)作，阻礙工程技術(shù)的進步，也會造成不必要的浪費。因為即使規(guī)范再詳細，也不可能包羅實際工程中遇到的所有技術(shù)問題。對《規(guī)范》中的構(gòu)造措施要給予足夠的重視。在實際工程中，一些設(shè)計人員過分依賴結(jié)構(gòu)計算分析結(jié)果，不同程度地存在忽視結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的問題。以抗震設(shè)計為例，我們都知道，地震是一種很復雜的自然現(xiàn)象，我們對地震發(fā)生時建筑物的破壞機理還不十分清楚，對地震的破壞現(xiàn)象也只是停留在感性認識階段，建筑物抗震計算的原理也只是一種近似方法。建筑抗震設(shè)計是建立在對震害分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上，通過概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造措施三部分來實現(xiàn)的。所以，我們在進行建筑抗震設(shè)計時，不但要遵循《規(guī)范》提出的抗震設(shè)計原則和抗震計算方法，同時還要重視抗震構(gòu)造措施。

5.樹立精品意識

對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程是結(jié)構(gòu)工程師打造設(shè)計精品的過程。要求結(jié)構(gòu)工程師不僅要具備深厚扎實的專業(yè)基本理論基礎(chǔ)、豐富的實際工作經(jīng)驗，更要有盡心盡力、精益求精、追求完美的精品意識。設(shè)計單位要提高市場競爭能力，必須實施精品戰(zhàn)略、走精品之路。改變以往在管理上重業(yè)務(wù)經(jīng)營輕技術(shù)質(zhì)量，造成設(shè)計人不注重技術(shù)水平的提高，設(shè)計只要保證不出大的質(zhì)量問題，方案的好壞、造價的高低無關(guān)緊要，使優(yōu)化設(shè)計失去內(nèi)在動力。導致對設(shè)計方案不認真進行經(jīng)濟分析，而是為保險起見，隨意加大安全系數(shù)，造成投資浪費。只有在單位內(nèi)部管理上把設(shè)計質(zhì)量同個人效益掛鉤，才能提高設(shè)計人員的質(zhì)量意識和經(jīng)濟觀念，促使結(jié)構(gòu)專業(yè)經(jīng)濟化。預(yù)算專業(yè)可以提前介入到結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案階段，為結(jié)構(gòu)工程師提供必要的經(jīng)濟分析數(shù)據(jù)，改變以前設(shè)計過程中不算帳，設(shè)計完了預(yù)算見分曉的現(xiàn)象，通過結(jié)構(gòu)工程師與造價工程師對設(shè)計質(zhì)量和經(jīng)濟指標進行全過程的控制，實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量與經(jīng)濟的統(tǒng)一。要落實各級技術(shù)崗位責任制，通過各環(huán)節(jié)層層把關(guān)，把提高設(shè)計質(zhì)量、創(chuàng)設(shè)計精品的工作貫穿于整個設(shè)計過程之中。

通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計來降低工程造價是控制工程投資的一個有效途徑，而正確處理技術(shù)與經(jīng)濟的對立統(tǒng)一是控制投資的關(guān)鍵。不能片面強調(diào)節(jié)約投資，而降低技術(shù)和質(zhì)量標準，又要反對重技術(shù)、輕經(jīng)濟，設(shè)計保守浪費的現(xiàn)象。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要任務(wù)是滿足建筑功能的需求，實現(xiàn)建筑物適用、安全、美觀、經(jīng)濟的目標。結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要做到保證結(jié)構(gòu)安全，而且要盡可能的降低工程造價。結(jié)構(gòu)造價在建筑工程中所占的比重很大，通過精心設(shè)計所帶來的經(jīng)濟效益是十分可觀的。實現(xiàn)安全與經(jīng)濟的最佳結(jié)合，也是衡量一個結(jié)構(gòu)設(shè)計人員專業(yè)水平和能力的主要標準。結(jié)構(gòu)工程師要珍惜每一項工程的設(shè)計機會，將優(yōu)化設(shè)計貫穿于結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程，精益求精的完成每一項設(shè)計工作，創(chuàng)作出既保證結(jié)構(gòu)達到《規(guī)范》要求的安全設(shè)防水準，又節(jié)省工程造價，同時還能最大限度地實現(xiàn)建筑師的創(chuàng)作思想和令業(yè)主滿意的產(chǎn)品，從而真正達到優(yōu)化設(shè)計的效果。

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篇2

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)，優(yōu)化，設(shè)計，問題，措施

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

城市的高層建筑越來越多，在進行高層建筑的設(shè)計時，要考慮多方面因素，比如建筑結(jié)構(gòu)要有足夠的強度，要有適宜的剛度，建筑結(jié)構(gòu)有合理的自振頻率等。另外，為了避免大震下高層建筑倒塌，在進行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時要保證建筑結(jié)構(gòu)的強度夠硬，這是一個前提條件。因此，在建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程中，要對各方面因素綜合考慮，才能設(shè)計出符合人們要求的建筑產(chǎn)品。

一、建筑結(jié)構(gòu)概述

在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要進行內(nèi)力、位移等多方面計算，計算的過程也要從不同的角度進行，以保證最大限度地獲取準確的數(shù)據(jù)。對建筑結(jié)構(gòu)進行分析時，可以從以下幾個方面進行。

（一）建筑結(jié)構(gòu)的材料分析

從線彈性的角度對建筑結(jié)構(gòu)進行分析時，一般假定內(nèi)力和位移的量，想象結(jié)構(gòu)與具體的構(gòu)件在彈性工作形勢下，具體分析的過程則根據(jù)彈性理論進行研究。彈塑性的析方法一般用在計算地震環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層變形時。

（二）剛性樓板分析

在對高層建筑的內(nèi)力與位移進行計算時，通常都假定樓板對自身的平面有無限的剛性，由于平面的外剛度極小，可以將其排除。假定樓板結(jié)構(gòu)為剛性時，在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時就要運用相關(guān)的措施以保證樓板平面的整體剛度。

另外，還可以計算圖形對高層建筑的結(jié)構(gòu)體系進行分析，分析時的計算圖形主要有三種，即一維、二維協(xié)同分析以及三維空間分析。

二、如何進行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

為了保證現(xiàn)代化的建筑能不斷滿足人們對建筑物的要求，同時提高建筑物的穩(wěn)定性、安全性和可利用性?？梢詮囊韵聨讉€方面優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。

（一）優(yōu)化基礎(chǔ)拉梁設(shè)計

這種優(yōu)化設(shè)計主要針對多層框架的房屋，當這類房屋的基礎(chǔ)埋得比較深時，可以在一定范圍內(nèi)對基礎(chǔ)拉梁的位置進行設(shè)置以達到最優(yōu)狀態(tài)，宜于按照框架梁的結(jié)構(gòu)進行整體設(shè)計，并且按照規(guī)定來設(shè)置箍筋加密區(qū)。但針對建筑物的抗震特性來說，應(yīng)該采用短柱基礎(chǔ)。一般來說，當獨立的基礎(chǔ)埋置不深時，可以根據(jù)抗震的要求，在兩個主軸的方向沿線上設(shè)置基礎(chǔ)拉梁?；A(chǔ)拉梁的尺寸也有一定的要求，一般橫截面寬度是柱中心距的三十分之一至二十分之一左右，基礎(chǔ)拉梁的高度取柱中心距的十五分之一內(nèi)?；A(chǔ)拉梁的頂標高通常要與基礎(chǔ)的頂標高相同，當基礎(chǔ)拉梁的框架底層不算太高或者基礎(chǔ)埋得不是太深時，也可以把基礎(chǔ)拉梁的面積設(shè)計得比較大，以便用基礎(chǔ)拉梁平衡柱底的彎矩。

（二）優(yōu)化框架梁、柱箍筋的間距

不同抗震等級的框架梁和柱箍筋有不同的特性，比如其加密區(qū)的最大箍筋間距和最小箍筋直徑，這些參數(shù)都有明確的規(guī)定。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在進行工程設(shè)計時，常常將框架梁、柱箍筋的加密區(qū)最大間距設(shè)置為100毫米，非加密區(qū)的箍筋最大間距為200毫米。利用計算機程序進行模擬時將框架梁和柱箍筋的加密區(qū)間距也設(shè)置成為100毫米，并且計算出加密區(qū)的箍筋面積。但是在某些情況下，也有可能會因為非加密區(qū)采用200毫米的箍筋間距而導致配箍不足。因此，在實際建設(shè)過程中我們也應(yīng)該適當?shù)卦黾庸拷畹闹睆交蛘邔⒐拷铋g距的加密。

（三）優(yōu)化獨立基礎(chǔ)設(shè)計荷載的取值

現(xiàn)代化的建筑物中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋越來越多，而鋼筋混凝土多層框架的房屋則大多采用柱下獨立的基礎(chǔ)形式。當房屋地基的受力范圍內(nèi)沒有軟弱的粘性土層時，總層數(shù)在八層以內(nèi)而且高度在25米以下的民用框架房屋可以不用進行驗算地基基礎(chǔ)的抗震承載能力，但在實際的設(shè)計過程中應(yīng)該考慮風荷載的影響。在對以鋼筋混凝土為原料的多層框架房屋進行整體的計算分析時，必須要考慮到風荷載的影響，不能因為風荷載的影響不明顯就忽略掉這一部分。另外，在設(shè)計獨立的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)時，在設(shè)計外荷載的柱腳內(nèi)力值時，只取軸力設(shè)計值或者只取軸力與彎矩設(shè)計值，都會導致建筑物的基礎(chǔ)尺寸偏小，會影響基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及整個建筑結(jié)構(gòu)的安全。

（四）優(yōu)化地下室層數(shù)

地下室也是建筑物不可或缺的一個部分，對地下室的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，有助于提升空間的利用價值。由于地下室的隔墻比較少，因此在設(shè)計過程中基礎(chǔ)形式常采用筏板式。在利用計算機對這一部分進行設(shè)計時，應(yīng)該同時輸入地下室的層數(shù)和上部結(jié)構(gòu)，這樣可以一次性計算出地基以及基礎(chǔ)底板的豎向荷載。同時可以利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)對層間側(cè)移剛度比進行分析，通過分析比較的結(jié)果，可以正確地判斷、調(diào)整房屋的具體嵌固位置，并且采取相應(yīng)的措施來提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。如果在對建筑結(jié)構(gòu)的整體計算過程中，輸入的地下室層數(shù)比實際的層數(shù)要少，會導致在發(fā)生地震災(zāi)害時底層的柱底部位會因為抗震能力降低而受到破壞。

（五）優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)計算中幾個參數(shù)參數(shù)

利用計算機進行信息化處理，能較快捷地得到相應(yīng)的計算結(jié)果，但對計算出的結(jié)果不能盲目使用，應(yīng)該經(jīng)過認真的分析判斷以保證其合理準確，才能將各種參數(shù)應(yīng)用于建筑的過程設(shè)計中。一般說來，利用計算機進行計算的參數(shù)有建筑結(jié)構(gòu)的自振周期、樓層的側(cè)向剛度比、柱底內(nèi)力設(shè)計值、樓層地震剪力系數(shù)、墻和柱的軸壓比等。眾多的數(shù)據(jù)參數(shù)都是進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，因此，參數(shù)的準確性也影響了建筑設(shè)計的安全穩(wěn)定性。為了通過分析來判斷計算機計算出的結(jié)果是否合理，在進行相應(yīng)參數(shù)的計算時，一方面要保證有合理的結(jié)構(gòu)方案，準確可行的結(jié)構(gòu)計算簡圖，另一方面要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的具體特征，正確地填寫相應(yīng)的場地類別，而且對于總信息中的各種參數(shù)要進行合理的選取。在應(yīng)用這些參數(shù)時，要按照相關(guān)程序來進行設(shè)置，以便設(shè)計的結(jié)構(gòu)更加合理可行。

結(jié)語

現(xiàn)代化的進程逐步加快，人們的生活腳步也越來越快，也加快了城市建設(shè)的進度。建筑物越來越多，導致建筑物的發(fā)展方向向高層化，但是高層建筑具有自身的特點，無論是建筑物的形式、建筑原材料還是具體的力學分析模型都逐漸復雜，多元化。加強建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是建筑過程中必不可少的一步。通過不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，才能讓建筑物滿足經(jīng)濟科學且人性的要求。

參考文獻

[1] 韓科峰.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].中國科技財富，2011（02）：798

篇3

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；優(yōu)化設(shè)計

有人認為 ,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計只是抽鋼筋的問題 ,其實不然。一棟建筑方案產(chǎn)生后 ,結(jié)構(gòu)從選型和布置開始就存在優(yōu)化與否的問題 ,再加之后續(xù)的精心設(shè)計、準確計算、合理選用等全過程的優(yōu)化設(shè)計才能產(chǎn)生優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。如果僅是抽鋼筋的概念 ,優(yōu)化是非常有限的 ,因為所有設(shè)計依據(jù)同樣的條件 ,遵循同一本規(guī)范 ,計算采用同樣的軟件 ,結(jié)果應(yīng)該是一樣的。隨著建筑事業(yè)的發(fā)展,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平也相應(yīng)地不斷提高, 但是另一方面,由于技術(shù)原因而造成的質(zhì)量低劣和浪費現(xiàn)象也時有發(fā)生,為此本文對近年來在工程實踐中的體會和心得,主要是分析高層建筑的設(shè)計優(yōu)化特點進行闡述,供參考討論。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

1對高層建筑結(jié)構(gòu)方案進行優(yōu)化采用何種方法，首先應(yīng)分析這一問題的目標函數(shù)、目標函數(shù)中的各種變量這些變量之間的各種數(shù)學解析關(guān)系以及與各種變量有關(guān)的約束條件，在分析的基礎(chǔ)上是采用間接優(yōu)化還是直接優(yōu)化方法來確定。高層建筑結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化的目標就是材料耗量，材料耗量決定于構(gòu)件的截面尺寸大小，截面尺寸必須滿足通過力學分析得到各構(gòu)件內(nèi)力后的強度計算及位移變形等條件。因此，目標函數(shù)很難用明確的數(shù)學解析式來表達，不能用數(shù)學上求極小值的方法，也就是一般所說的間接優(yōu)化方法來優(yōu)化。高層建筑結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化只能采用直接優(yōu)化法來解決，即給目標函數(shù)中變量以已知值，經(jīng)過試算使其滿足一定的約束條件，求得其目標值，并找出使目標值逐步變小而趨向最佳值的路線或方向，以達到目標函數(shù)的最優(yōu)值。因此，可以采用滿應(yīng)力法進行高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。

2 滿應(yīng)力設(shè)計法是在桁架等桿系結(jié)構(gòu)的設(shè)計中發(fā)展起來的，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化中最簡單、最易為工程人員理解的一種準則法。所謂滿應(yīng)力是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在荷載作用下的最大應(yīng)力達到所用材料的容許應(yīng)力，此時材料的強度得到充分利用，構(gòu)件截面面積將是最小，故可作為桁架最輕設(shè)計或體積最小設(shè)計的一個準則。滿應(yīng)力設(shè)計法是結(jié)構(gòu)在規(guī)定材料和幾何形狀的條件下，按照滿應(yīng)力準則的要求，修改構(gòu)件的截面尺寸，使每一構(gòu)件至少在一種工況下達到或接近其容許應(yīng)力限值的優(yōu)化算法。如果結(jié)構(gòu)除了應(yīng)力約束外還有界限約束，則要求每一構(gòu)件應(yīng)力約束和界限約束中至少有一個達到臨界值。

3 利用滿應(yīng)力設(shè)計法進行高層建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計要遵循以下步驟：首先，要根據(jù)常規(guī)做法和經(jīng)驗確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初始截面尺寸，并按構(gòu)件分類分別建立柱、墻、梁可供選擇截面尺寸的數(shù)據(jù)庫；其次，要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行力學分析，算出各工況下結(jié)構(gòu)的位移及內(nèi)力，并對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行承載力計算；再次，要根據(jù)計算結(jié)果，對構(gòu)件截面尺寸進行調(diào)整，在滿足位移條件的前提下，盡量充分發(fā)揮構(gòu)件材料的性能，即按規(guī)范計算使其接近滿應(yīng)力狀態(tài)，但截面選擇應(yīng)在指定的數(shù)據(jù)庫中進行，并統(tǒng)計截面需修改的個數(shù)；然后，根據(jù)修改截面的數(shù)量、性質(zhì)，由人工干預(yù)決定或指定一個限值自動決定是否重新計算，即返回到第二步計算，如此循環(huán)反復，直到滿足要求為止；最后，輸出最后優(yōu)化的構(gòu)件截面尺寸及計算結(jié)果。

二、 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略

鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑結(jié)構(gòu)中最常采用的承載體系之一，它同時具有框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面易于處理，以及剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度大、整體性好、抗震能力強的優(yōu)點。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結(jié)構(gòu)更為有利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框-剪結(jié)構(gòu)是一個具有雙重承載體系的非常復雜的空間受力體系，力學分析難度較大，其優(yōu)化設(shè)計就更為復雜和難以實現(xiàn)。所以，筆者以下謹通過已有的工程設(shè)計經(jīng)驗提出步驟性的建議，不作深入的學術(shù)探討。希望國內(nèi)外學者和工程設(shè)計人員今后對此能有更多有益的嘗試，探討更多有關(guān)框-剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方面的課題，以推動我國節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。

1框架結(jié)構(gòu)的分部優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)屬于具有多個多余約束的超靜定結(jié)構(gòu)，其荷載效應(yīng)不僅與外荷載大小有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料特征、幾何構(gòu)造特征有關(guān)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的分部優(yōu)化設(shè)計，即是在結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力分析完成后，根據(jù)梁柱各構(gòu)件的控制內(nèi)力進行截面優(yōu)化設(shè)計，確定滿足荷載效應(yīng)水平要求的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何特征和配筋量的優(yōu)化結(jié)果，由此導致原結(jié)構(gòu)的幾何特征和荷載特征發(fā)生變化，優(yōu)化結(jié)構(gòu)在現(xiàn)荷載作用下內(nèi)力分布特征發(fā)生變化，各構(gòu)件控制截面上的控制內(nèi)力也發(fā)生相應(yīng)變化，據(jù)此再進行新一輪的優(yōu)化設(shè)計。因此框架結(jié)構(gòu)的分部優(yōu)化設(shè)計實際上是一個迭代、漸進的尋優(yōu)過程，計算結(jié)果雖不總能等價于整體優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，但通常能給出工程實用的滿意結(jié)果。

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的分部優(yōu)化設(shè)計方法的具體步驟為：

（1）初始選型：根據(jù)結(jié)構(gòu)平面、立面布置及建筑物設(shè)計使用功能，分析結(jié)構(gòu)所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型,初選梁柱的幾何尺寸；

（2）結(jié)構(gòu)分析：按照結(jié)構(gòu)的實際幾何構(gòu)造特征，計算結(jié)構(gòu)所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行空間內(nèi)力分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，將截面尺寸相同的構(gòu)件的控制截面內(nèi)力，根據(jù)其大小進行分類，并確定每一類構(gòu)件的設(shè)計控制內(nèi)力；

（3）截面優(yōu)化設(shè)計：針對每一種梁柱構(gòu)件的控制內(nèi)力進行優(yōu)化設(shè)計，得出優(yōu)化約束條件下的結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)造特征和配筋特征的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果，從而構(gòu)成新的優(yōu)化意義上的設(shè)計結(jié)構(gòu)；

（4）收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個較小的數(shù)值，作為檢驗結(jié)構(gòu)收斂性的條件，進行收斂性判斷。若優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)基本一致，則認為優(yōu)化結(jié)構(gòu)是收斂的，可以轉(zhuǎn)入下一步的可行性判斷，否則轉(zhuǎn)回第②步重新進行結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計；

（5）可行性判斷：對優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進行一次內(nèi)力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設(shè)計要求，則可按此方案進行配筋和構(gòu)造處理，作為最終的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。否則需根據(jù)工程經(jīng)驗和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析結(jié)果進行局部調(diào)整，直到方案可用為止。

2 第二階段：剪力墻構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計

剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計主要是結(jié)構(gòu)剛度與延性指標的最佳組合，可用力學準則進行優(yōu)化。結(jié)構(gòu)剛度對結(jié)構(gòu)的影響主要為結(jié)構(gòu)的自振周期和側(cè)向位移，結(jié)構(gòu)延性對結(jié)構(gòu)的影響主要為保持承載力前提下的變形能力。因此，可用結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向位移量來協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的剛度和延性。我們根據(jù)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對結(jié)構(gòu)層間位移和頂點總側(cè)移的限值來控制結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計和延性設(shè)計。

3 第三階段：框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計準則是一個結(jié)構(gòu)準則，在一次整體分析完成之后，可按照前述方法對框-剪結(jié)構(gòu)中的框架部分進行優(yōu)化設(shè)計。

三、框-剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計步驟

1 分析結(jié)構(gòu)平面、立面布置特點，根據(jù)工程經(jīng)驗選定剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件的布置位置及幾何厚度；

2根據(jù)結(jié)構(gòu)使用荷載特點，根據(jù)經(jīng)驗歸并框架結(jié)構(gòu)類型，并初步選定每一類型框架結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件的幾何尺寸；

3 進行整體結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)力分析；

4 根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果，檢查結(jié)構(gòu)的層間位移及頂點總位移是否滿足規(guī)范要求。若滿足規(guī)范要求，則轉(zhuǎn)入第5步進行判斷；若不滿足規(guī)范要求，則直接返回第1步，進行剪力墻水平截面面積的修正；

5 剛度最優(yōu)化判斷：比較結(jié)構(gòu)實際側(cè)移值和規(guī)范限值，若│max(δ/h)-［δ/h］│/［δ/h］≤ε1且│max(Δ/H)-［Δ/H］│/［Δ/H］≤ε2，則轉(zhuǎn)入第6步進行計算；否則轉(zhuǎn)入第1步，并用原剪力墻厚度乘以修正系數(shù)ζ=max{ζ1，ζ2}(ζ1=［δ/h］/max(δ/h)，ζ2=［Δ/H］│/max(Δ/H))，來修正剪力墻幾何尺寸，重新進行結(jié)構(gòu)分析；

6分別進行剪力墻和框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面優(yōu)化設(shè)計；

7收斂性判斷：比較優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的接近程度，若優(yōu)化結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)基本一致，則認為優(yōu)化結(jié)構(gòu)是收斂的，可以轉(zhuǎn)入下一步進行可行性判斷，否則將優(yōu)化結(jié)構(gòu)作為原結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)回第3步重新進行結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計；

8可行性判斷：對優(yōu)化設(shè)計結(jié)果進行一次內(nèi)力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設(shè)計要求，則可按此方案進行配筋和構(gòu)造處理，作為最終的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。否則需根據(jù)工程經(jīng)驗和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析結(jié)果進行局部調(diào)整，直到方案可用為止。

篇4

關(guān)鍵詞：剪力墻結(jié)構(gòu)；設(shè)計；建筑；應(yīng)用；優(yōu)化

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

1. 概述

時代的發(fā)展和人民生活水平的提高，讓人們對居住環(huán)境的要求也逐步的增多，傳統(tǒng)意義上的住宅，均以滿足“住”為先決設(shè)計條件，但是現(xiàn)代化的建筑設(shè)計理念，更多的注重“宅”的存在形式和特點。很多較為先進的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式被得以充分的展現(xiàn)，這其中應(yīng)用最多、受關(guān)注度最高的應(yīng)屬剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計因為剛性強、且實際使用材料較少，對整體施工質(zhì)量的保障有穩(wěn)定作用，所以已經(jīng)逐步的成為了一種主流設(shè)計。

2. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

為了減少建筑結(jié)構(gòu)本身的重量，相應(yīng)的增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，也并不是任何的情況下都可以使用剪力墻結(jié)構(gòu)的，在設(shè)計階段，要充分考慮到剪力墻結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用范圍，最大化的減少因為剪力墻結(jié)構(gòu)的使用對施工方面的影響。當然，如果把增加單位面積內(nèi)的實際使用率作為前提的話，尤其是在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工形式還是首先方案。

3. 剪力墻結(jié)構(gòu)的特點

剪力墻結(jié)構(gòu)的特點主要是便于大模板技術(shù)的應(yīng)用，室內(nèi)墻面平整，墻體不需抹灰，增加室內(nèi)凈面積，而這一點，恰恰是工程建設(shè)單位和用戶都十分關(guān)注的，至于剪力墻抗側(cè)剛度大，側(cè)移小的特點由于在實際中并不經(jīng)常遇到，所以人們的關(guān)注度也不高。

除此之外，剪力墻在施工過程中施工工藝較繁瑣，總體施工造價較高，也是制約剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個很大的缺點問題。

4. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

4.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化原則

一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的剛度越大，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性就越好，抗震作用力也就越強，但是如果無限制的增加建筑結(jié)構(gòu)的剛度的話，勢必會增加整體工程造價，而且，如果剛度過大的話，容易出現(xiàn)層間移位過小等問題。所以，在對建筑進行優(yōu)化的時候應(yīng)主要考慮定量和定型的研究分析之后再確定剪力墻的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

4.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化標準

結(jié)合工程中的實際情況，在做剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，基本上遵循以下原則：一是，盡量避免出現(xiàn)“一字型”剪力墻，避免樓面梁一側(cè)或兩側(cè)擱置在“一字型”剪力墻或其連梁上；二是使得結(jié)構(gòu)受力更加合理，能在滿足規(guī)范要求的前提下，使剪力墻的結(jié)構(gòu)性能達到最優(yōu)，經(jīng)濟性更加合理；三是通過改變剪力墻的數(shù)量及其布置使得結(jié)構(gòu)的樓層剛度、周期、層間位移角更加合理。

4.3 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

4.3.1 在合理范圍內(nèi)盡量減小剪力墻厚度

剪力墻結(jié)構(gòu)的取值，直接影響到結(jié)構(gòu)的自重，所以在進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，首先應(yīng)該在合理、可控的范圍內(nèi)盡量減小剪力墻的厚度，這樣不僅減少了施工工程的總造價，而且能讓結(jié)構(gòu)的剛度達到一個較為適中的程度，使其既能滿足結(jié)構(gòu)抗測力的要求，也能使結(jié)構(gòu)自身的質(zhì)量達到一個較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

4.3.2 嚴格控制剪力墻的配筋率

在建筑施工過程中，對配筋率有明確的國家規(guī)范要求，針對剪力墻結(jié)構(gòu)而言，實際施工要求也較為詳細，《混凝土規(guī)范》規(guī)定，抗震等級為一、二、三級的剪力墻的水平和豎向分布鋼筋配筋率均不應(yīng)小于0.25%；四級抗震等級剪力墻不應(yīng)小于0.2%，分布鋼筋間距不應(yīng)大于300mm；其直徑不應(yīng)小于8mm。這在高層或者剪力墻墻肢較長的剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是合理的，但對于短小、低矮的剪力墻，應(yīng)適當減小其水平筋的配筋率;墻的豎向最小配筋率應(yīng)包括邊緣構(gòu)件中的鋼筋，同時應(yīng)注意避免豎筋過多使墻的抗剪強度小于抗彎強度，對抗震不利。

4.3.3 減輕結(jié)構(gòu)自重

通過優(yōu)化設(shè)計，減少了混凝土的使用量，就減輕了結(jié)構(gòu)自身的重量，從而可以減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力、豎向荷載和水平地震作用力。這種方式較適用于高層建筑，基本上以不同的高度選取不同的減少量為最佳。

5. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑中的實際應(yīng)用

5.1 剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的軸對稱安排方式，是對于剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布置起到至關(guān)重要的決定性作用的。這種軸對稱設(shè)計在實際應(yīng)用中，其目的是最大化的減少剪力墻的扭矩，進而讓剪力墻的側(cè)向剛度能充分地發(fā)揮出應(yīng)有的作用。這種情況在高層建筑中十分的常見，而且抗側(cè)性的增大，對于原本起到抗震作用的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是有影響的，但是通過軸對稱的安排方式，能在兩個甚至是四個作用力面上對扭矩起緩沖作用，實際運用效果是十分明顯的。

5.2 約束邊緣構(gòu)件處理

剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中要充分地考慮到邊緣構(gòu)件的處理問題，因為在實際應(yīng)用中，剪力墻的邊緣構(gòu)件主要以無約束邊緣構(gòu)件和有約束邊緣構(gòu)件兩種，而這兩種邊緣構(gòu)件的極限承載力差距是很大的，無約束邊緣剪力墻構(gòu)件和有約束邊緣剪力墻構(gòu)件在矩形截面上的承載力，最高情況下可以出現(xiàn)40%的差距，所以，必須要根據(jù)實際情況，按照剪力墻結(jié)構(gòu)的軸壓比的等級來設(shè)計、安裝何種類型的邊緣構(gòu)件。

5.3 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用

由于剪力墻結(jié)構(gòu)的突出特點，在土地集約化使用率較高的城市中，雖然剪力墻的設(shè)計存在著工程造價較高的情況，但是和目前居高不下的房價比起來就相形見拙了，所以這種設(shè)計方式被廣泛應(yīng)用于高層建筑，特別是高層住宅建筑中。在這里需要著重指出的是，利用剪力墻設(shè)計的住宅，住戶在實際使用過程中不能輕易的對建筑結(jié)構(gòu)進行改動，否則受影響的不僅是住戶本身，輕則是上下樓都受到影響，重則建筑物自身的穩(wěn)定性也受到一定影響。

5.4 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在高層抗震應(yīng)用

剪力墻在設(shè)計過程中，基本上是遵循著整體設(shè)計直通到頂?shù)脑瓌t，對于高層建筑而言，能有效的起到一定的抗震作用，但是由于剪力墻設(shè)計自身存在著剛度不穩(wěn)定的情況，如果在實際施工中再采用直通到頂?shù)脑?，那么不僅會影響到結(jié)構(gòu)的自重，還無法控制層間移位情況，所以在設(shè)計初期，就基本上遵循著30層以下的建筑，每5-7層變化一次剪力墻剛度的設(shè)計，自下而上采取逐漸減小的方式進行；30層以上且150米以下的建筑，要根據(jù)實際環(huán)境情況進行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。這樣的設(shè)計形式，就基本上能滿足高層建筑的抗震需求了。

6. 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的未來發(fā)展方向

目前制約剪力墻結(jié)構(gòu)不能大面積推廣的原因有兩個，一個是工程施工工藝較為繁瑣，另一個是總體施工造價較高，在未來的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，如果可以跟材質(zhì)相結(jié)合，在上述兩個層面上有所突破的話，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的實際使用率將會大大提高。另外，目前的剪力墻結(jié)構(gòu)主要作用一是增加單位面積里的實際使用率，二是起到高層建筑的抗震作用，研究人員是否能通過精確的計算和具體的試驗測算出剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的其它優(yōu)點，也是剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個新突破口。

7. 結(jié)束語

剪力墻結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計和安排，對于建筑，尤其是高層建筑的設(shè)計而言是十分重要的，通過剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計和使用能增加單位面積的實際利用空間，但是就它的穩(wěn)定性而言，是關(guān)乎于整個建筑物的整體結(jié)構(gòu)安全的，所以專業(yè)設(shè)計人員必須嚴格按照相關(guān)的規(guī)程，根據(jù)建筑工程的實際情況，綜合考慮高度、剛度等因素，對剪力墻結(jié)構(gòu)進行科學的分析和精確的計算，使其作用和功效發(fā)揮到最大化，在確保建筑整體的穩(wěn)定性和可靠性的前提下，取得社會效益和經(jīng)濟效益的雙贏。

參考文獻：

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[2]. 尹永青. 高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計探究[J]，《山西建筑》2014年 第14期：42-43；

篇5

中關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；方案

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

在新的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行后，對結(jié)構(gòu)的性能設(shè)計提出了更高的要求，許多結(jié)構(gòu)的設(shè)計要多次試算，從局部到整體再到局部。主要計算過程可分為：整體參數(shù)試算、整體合理性計算、構(gòu)件優(yōu)化和抗震性能驗算。每步又包含多次試算，多次循環(huán)，才可能達到整體布置合理，傳力直接，構(gòu)造符合規(guī)范要求。

1. 遵循《規(guī)范》標準

作為一個結(jié)構(gòu)工程師，一方面必須熟悉、理解和吃透規(guī)范條文的真實含義，另一方面必須客觀理性地正確對待規(guī)范。對“規(guī)范”中的“強制性條文”要不折不扣的執(zhí)行，而對《規(guī)范》中的“非強制性條文”工程師可以運用自己的理論知識、結(jié)構(gòu)概念和實踐經(jīng)驗，在《規(guī)范》條文思想的指導下，針對具體的設(shè)計對象、環(huán)境和使用條件，以工程的安全性和經(jīng)濟性為目標，創(chuàng)造性地靈活選用規(guī)范中的數(shù)據(jù)。

2. 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

對于同一個建筑設(shè)計方案，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案往往不是唯一的。不同的結(jié)構(gòu)方案會使工程造價和工程質(zhì)量產(chǎn)生很大的差別，所以選擇合理的結(jié)構(gòu)方案便顯得尤為重要。結(jié)構(gòu)工程師只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。并綜合運用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，通過反復試算、反饋和優(yōu)化，選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案。

2.1要用整體的概念在特定的建筑空間中來完成結(jié)構(gòu)總體方案的構(gòu)思，處理好構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，充分利用和發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的最佳受力狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)具備足夠的承載力、剛度和良好的延性；

2.2盡可能使結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑簡單、直接、明確。傳力途徑復雜會出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣會導致造價的提高，也容易出現(xiàn)計算錯誤產(chǎn)生安全問題。采用最簡單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳遞的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)的安全風險，使結(jié)構(gòu)受力更加明確，其造價也相對經(jīng)濟；

2.3保持整個結(jié)構(gòu)安全可靠度的協(xié)調(diào)一致性應(yīng)通盤考慮整體結(jié)構(gòu)的每一個構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠協(xié)調(diào)一致發(fā)揮其最大效能，確保達到規(guī)范規(guī)定的設(shè)計目標水準，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)既經(jīng)濟又安全的目標；

2.4使結(jié)構(gòu)平面布置的抗側(cè)力剛度中心與建筑物的外力作用中心或質(zhì)量重心盡量接近或重合，以避免或減小外力作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，因為抵抗結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)所需增加的材料用量是很大的，可以說結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則既不經(jīng)濟又不安全；

2.5積極主動的參與建筑設(shè)計的方案階段，加強與建筑師的溝通與協(xié)調(diào)。一個設(shè)計精品是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師創(chuàng)造性合作的共同成果，在滿足建筑物的功能和建筑師創(chuàng)意的前提下，結(jié)構(gòu)工程師有責任對建筑方案提出建設(shè)性的意見，與建筑師一起構(gòu)思最佳的結(jié)構(gòu)體系。

3.構(gòu)件設(shè)計和繪制施工圖

構(gòu)件設(shè)計主要有截面設(shè)計和節(jié)點設(shè)計兩個部分。因為截面尺寸在方案設(shè)計階段已初步確定，構(gòu)件設(shè)計階段所做的工作是確定鋼筋的類型、放置位置和數(shù)量，因此，截面設(shè)計在混凝土結(jié)構(gòu)中，也稱可以稱為配筋計算。節(jié)點設(shè)計在鋼結(jié)構(gòu)中的使用比在截面設(shè)計中的使用更為廣泛，一般來說，節(jié)點設(shè)計也可以稱為連接設(shè)計。而構(gòu)件設(shè)計主要有兩個部分組成：一是計算；二是構(gòu)造，兩者共同組成了結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容，結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容主要是根據(jù)計算和構(gòu)造來確定的，計算是構(gòu)造的基礎(chǔ)，構(gòu)造是計算的重要補充，兩者是相互補充，相互聯(lián)系的。

繪制施工圖是設(shè)計的最后一個階段。施工圖是工程師的語言，工程師的設(shè)計意圖主要是通過施工圖紙來表達，施工圖紙是施工人員進行施工的主要依據(jù)，關(guān)系到施工的質(zhì)量和效率，也關(guān)系到工程的質(zhì)量和使用功能的發(fā)揮。因此，在繪制施工圖紙時，必須保證圖紙的表達正確、規(guī)范、簡明和美觀，以便施工人員通過圖紙正確的理解設(shè)計意圖，保證施工工作與設(shè)計工作相聯(lián)系，保證施工的順利進行。

4.結(jié)構(gòu)計算

一體化計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序的不斷完善和全面應(yīng)用，使工程師從繁重復雜的結(jié)構(gòu)計算中解脫出來。工程師可以在概念、經(jīng)驗和估算的基礎(chǔ)上借助計算機進行可靠的分析計算，經(jīng)過多次計算比較和調(diào)整，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理和經(jīng)濟。在利用計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計程序進行結(jié)構(gòu)計算時，要注意以下問題：

4.1對計算參數(shù)的選取要正確合理。選取不同的計算參數(shù)會得出完全不同的計算結(jié)果，要根據(jù)實際結(jié)構(gòu)的具體情況和計算程序的功能要求合理選取。比如，高層建筑結(jié)構(gòu)的計算自振周期折減系數(shù)的取值，要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式以及填充墻的材料和數(shù)量，選取恰當?shù)臄?shù)值對計算周期進行折減，若折減系數(shù)選取偏大，會使計算地震力小于實際的地震力，造成結(jié)構(gòu)分析偏于不安全，反之則不經(jīng)濟；

4.2對于輸入的幾何圖形、構(gòu)件尺寸、荷載數(shù)據(jù)等應(yīng)認真核對、力求準確無誤。避免因數(shù)據(jù)輸入錯誤造成計算分析結(jié)果的錯誤或較大的誤差。

4.3注意實際結(jié)構(gòu)與計算模型的差異。所有的計算理論和設(shè)計程序都是建立在一些假定和理想的計算模型之上的，而實際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)又是千差萬別的，一味地依賴電腦或計算手冊的計算結(jié)果進行結(jié)構(gòu)設(shè)計會給結(jié)構(gòu)留下較多的隱患，所以任何構(gòu)件的計算都應(yīng)根據(jù)實際情況確定結(jié)構(gòu)的約束關(guān)系，并利用結(jié)構(gòu)概念、工程經(jīng)驗對計算結(jié)果進行分析，判斷其是否合理，以確保最終結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確。

4.4不能盲目的依賴計算機。因計算軟件的缺陷和設(shè)計人員不加分析的盲從而導致設(shè)計錯誤的現(xiàn)象時有發(fā)生，所以對用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算程序的基本理論假定、應(yīng)用范圍和限制條件以及程序與規(guī)范的結(jié)合一定要搞清楚；

5.優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

在結(jié)構(gòu)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計的過程中，一定要注意結(jié)構(gòu)本來的受力模型，例如對于框架結(jié)構(gòu)而言，抗震設(shè)計的概念是強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件，所以在優(yōu)化構(gòu)件的過程，不能一味的加大梁的截面和配筋，否則對于結(jié)構(gòu)的抗震性能不僅無力而且是有害的，對于框架柱子的配筋也一樣，不能過分的加大截面，滿足位移比得限值即可，過分加大截面，就加大了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，結(jié)構(gòu)無疑將承擔更大的地震力，在目前的經(jīng)濟環(huán)境下，這種做法顯然是不符合目前的設(shè)計大形勢的。

還有對于，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計，也有許多不同的選擇，每種基礎(chǔ)形式都用其自身的優(yōu)缺點，同時，基礎(chǔ)設(shè)計的地域性比較強，在這方面的設(shè)計中，更多的是靠經(jīng)驗的積累及總結(jié)。

最后，在施工圖繪制的過程中，也要根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點，結(jié)合性能設(shè)計的一些理念，對相對薄弱的環(huán)節(jié)，或者是以目前的結(jié)構(gòu)分析手段不能分析的比較明確的地方，進行是適當?shù)呐浣罴訌姡瑫r，對于抗震構(gòu)造的具體措施可以參照國標的圖集，加以具體利用。爭取設(shè)計出相對比較合理的結(jié)構(gòu)。

6.結(jié)束語

綜上所述，為了在日益激烈的設(shè)計市場競爭中求得生存與發(fā)展，為業(yè)主提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)計產(chǎn)品，提高設(shè)計產(chǎn)品的經(jīng)濟性，已成為每一個設(shè)計單位努力追求的目標。由于在建筑產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)造價所占的比重很大，通過對建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，不僅能夠提高建筑物的安全度，而且能夠有效的降低工程造價，從而實現(xiàn)投資效益的最大化。

參考文獻

篇6

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化技術(shù)

中圖分類號：G267文獻標識碼： A

引言

在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，前期合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案至關(guān)重要，因為一個合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不但能夠使建筑工程在技術(shù)上達到要求，還能夠降低其在經(jīng)濟上的消耗。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是一個涵蓋面非常廣的系統(tǒng)性問題，為此我們需要加大對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的探究力度。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化概述

結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化方法主要包括兩個方面，一個是從整體出發(fā)，對結(jié)構(gòu)模型進行合理調(diào)整，通過控制位移、剛度等參數(shù)保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。另一個是從分部出發(fā)，對建筑物的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)等方面進行優(yōu)化設(shè)計。對這些分部進行優(yōu)化設(shè)計時，需要對建筑結(jié)構(gòu)進行選型與布置，并進行工程造價分析和受力分析等。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，要以建筑工程的實際情況為基礎(chǔ)，以實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟效益和綜合效益為目標進行設(shè)計優(yōu)化。另外，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計前，要對建筑的功能準確掌握，在此基礎(chǔ)上盡可能地使各個平面布置的均勻、規(guī)則，使不同部位的質(zhì)量和剛度差異得到縮小，避免建筑物在水平荷載作用下發(fā)生巨大扭轉(zhuǎn)。豎向上要盡可能避免轉(zhuǎn)換層的使用，避免應(yīng)力集中問題的發(fā)生。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的原則

一般來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化要遵循以下原則。首先就是要符合居住者的需求，也就是說要確保建筑能夠滿足居住者日常生活所需的基礎(chǔ)功能，使得居住者感覺方便舒適。其次，要充分考慮居住者的健康安全，也就是在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，必須要把安全性和環(huán)保性放在第一位，要使建筑能夠長久使用，使得居住者感覺健康安全。然后，還要考慮到開發(fā)商的經(jīng)濟利益，因此設(shè)計師們在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時，要使建筑項目資源分配最優(yōu)化，盡力節(jié)省資源和成本。最后，設(shè)計師在對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，要大膽創(chuàng)新，多借鑒和使用一些新的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計思路，不僅僅滿足于結(jié)構(gòu)的縱向功能齊全，應(yīng)力均勻，剛?cè)岫冗m中，還要根據(jù)建筑的特點，充分融入自己的創(chuàng)意和理念，使得建筑能夠“形神兼?zhèn)洹薄?/p>

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)

1、結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計

（1）結(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)計

在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，建筑結(jié)構(gòu)按其抗震設(shè)防烈度分類，建筑的抗震等級可以根據(jù)建筑高度、烈度和結(jié)構(gòu)類型按照國家《抗震規(guī)范》附表確定。

（2）地震作用振型組合數(shù)據(jù)

當結(jié)構(gòu)振型數(shù)大于3的時，應(yīng)該取3的整數(shù)倍進行計算，但是該數(shù)據(jù)不可大于建筑物的層數(shù)；當建筑的層數(shù)小于等于2時，振型數(shù)則可以取建筑層數(shù)。對于那些不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當考慮扭耦聯(lián)轉(zhuǎn)，對于高層的建筑來說，振型數(shù)應(yīng)當取大于等于9的數(shù)；建筑的層數(shù)多或者建筑結(jié)構(gòu)的剛度突變系數(shù)較大的話，其振型數(shù)則應(yīng)該多取，例如建筑結(jié)構(gòu)中含有多塔結(jié)構(gòu)、頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等，其振型數(shù)應(yīng)盡量取大于等于12的數(shù)。

2、結(jié)構(gòu)周期性折減系數(shù)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，填充墻的存在使得整體結(jié)構(gòu)的實際剛度要大于設(shè)計計算的剛度，計算的周期也會大于實際的周期，所以，當算得結(jié)構(gòu)的剪力偏小時，會使結(jié)構(gòu)某些部分不太安全，因而應(yīng)該對結(jié)構(gòu)的計算周期適當進行折減，以達到更好的效果。對于框架結(jié)構(gòu)來說，一般采用填充墻，計算周期的折減系數(shù)可取大約0.6～0.7之間；當填充墻采取輕質(zhì)砌塊或墻體較少時，可取0.7～0.8之間；完全采取輕質(zhì)性的墻體板時，則可以取到0.9。除非無墻的純框架，否則計算周期盡量適當折減。

3、重視節(jié)點的設(shè)計原則

在結(jié)構(gòu)體系中的節(jié)點是指各構(gòu)件交接之處或連接異常的地方。不同類型的構(gòu)件相連接，同一構(gòu)件截面改變之處，都會形成需要在設(shè)計圖中表示清楚的節(jié)點。廣義上，諸如結(jié)構(gòu)錯層，體型改變，設(shè)置轉(zhuǎn)換層是大型節(jié)點。當強大的荷載突然襲來之時，對于單一的構(gòu)件，力量傳遞合理，因而可以控制。對于復雜的結(jié)構(gòu)體系，各節(jié)點的復雜性難以預(yù)測和控制，即使從理論上保證了每個組成構(gòu)件的強度和剛度，但因為各個節(jié)點的力傳遞不順暢而出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而造成結(jié)構(gòu)的破壞。歷次災(zāi)害表明，從設(shè)計不合理的節(jié)點開始破壞的建筑占了相當大的比例。

4、剛?cè)嵯酀脑O(shè)計原則

合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?。結(jié)構(gòu)剛度過大則適應(yīng)變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的荷載很大，容易造成局部受損甚至最后全部毀壞；而剛度過柔的結(jié)構(gòu)雖然可以很好的釋壓、傳遞外力，但容易造成變形過大而無法運用甚至全體傾覆。結(jié)構(gòu)是剛多一點好，還是柔多一點好， 到什么程度才算合適，這些問題需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在兩者之間建立一個很好的平衡。

5、多道設(shè)防的設(shè)計原則

安全的結(jié)構(gòu)體系是多道設(shè)防的，在實際的建筑結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)都為超靜定結(jié)構(gòu)體系。當?shù)卣饋砼R時，所有能夠抵抗外力的構(gòu)件都在協(xié)同工作，如果此時，局部構(gòu)件在設(shè)計或者施工中有瑕疵，一旦由于裂縫等問題影響了局部構(gòu)件承受荷載的能力，而使局部構(gòu)件產(chǎn)生破壞的話，靜定結(jié)構(gòu)體系破壞帶來的后果是不堪設(shè)想。近幾年國家把這方面的抗震規(guī)范補充的更加細致，超靜定結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，尤其是在砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間處的表現(xiàn)尤為突出。這時候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構(gòu)件上，是相當危險的。超靜定結(jié)構(gòu)體系，僅僅理解為縱抗震墻或者框架柱設(shè)置為縱貫三道，是遠遠不夠的。當我們設(shè)計較為復雜的高層建筑時，也要考慮到局部破壞對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。理解和活用超靜定結(jié)構(gòu)體系就體現(xiàn)了多層設(shè)置防線的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路。

6、概念優(yōu)化設(shè)計與分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計相互結(jié)合

概念優(yōu)化設(shè)計對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性具有重要作用?？梢钥隙ǖ恼f，經(jīng)過概念優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)是能在各種各樣可能出現(xiàn)的環(huán)境情況作用下使房屋破壞程度最小的。所以，研究分析如何應(yīng)對建筑可能遭受到的多種不確定因素是檢測結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性的重要途徑。地震作為對結(jié)構(gòu)破壞性最大的因素之一，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計需要應(yīng)對的一個重要問題，因此應(yīng)驗證建筑結(jié)構(gòu)對地震等突發(fā)事件的抵抗能力。剛度的對稱均勻是降低地震破壞力度的重要手段之一；延性設(shè)計則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞。多道設(shè)防的設(shè)計思路能使建筑在特大地震作用下先破壞次要的構(gòu)件，消耗一部分地震能量，從而保證大震不倒。所以這些常用的抗震設(shè)計思想在整個結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中都應(yīng)該引起足夠的重視，并得到應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該未雨綢繆，從計算和構(gòu)造等各個方面都采取一些有助于提高建筑抗震能力的措施，盡量避免不利于抗震設(shè)防的工程作法。剛度均勻、延性設(shè)計和多道設(shè)防等思路在整個設(shè)計過程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計的重要指導思想。

結(jié)束語

我們常說，結(jié)構(gòu)是建筑的骨骼。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計師總希望可以通過合理的結(jié)構(gòu)體系來增進建筑的安全性與美感。結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)嚴格遵循“安全、經(jīng)濟、美觀”的設(shè)計理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使得建筑成為擁有實用性和藝術(shù)性的美妙融合。

參考文獻

[1]饒遠文.結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)及其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].價值工程，2010，（9）.

篇7

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土；優(yōu)化設(shè)計；方法

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

在現(xiàn)代建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)以其強度高、耐久性好、堅固抗震等優(yōu)點獲得了廣泛的應(yīng)用，并且近年來一些新材料、新技術(shù)的逐步應(yīng)用，在很大程度上提高了混凝土結(jié)構(gòu)的施工效率，減少了施工成本，但是在建筑設(shè)計中依然存在一些不合理的現(xiàn)象，因此必須進行優(yōu)化，才能促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求和類型。

建筑因其高低的不同，它承受力的大小和方向也是不同的。對高層建筑來說，建筑結(jié)構(gòu)承受力的方向同時有水平和豎向兩種力的作用。這與低層建筑是不同的，低層建筑結(jié)構(gòu)承受的力方向主要是豎向的荷載，水平力的作用對結(jié)構(gòu)的影響不大。[1]水平荷載不僅僅在高層建筑中是一種主要的荷載，而且它和豎向荷載相互影響，相互作用，共同對建筑施加影響，成為混凝土就夠設(shè)計中主要考慮的因素。

考慮到高層建筑的這些特點，在混凝土的選用上就需要提高混凝土的質(zhì)量和數(shù)量。首先，我們要對混凝土出廠前進行相關(guān)的技術(shù)處理，目的是減少水泥的水化熱作用，這樣可以降低混凝土自身的溫度，保證其質(zhì)量。其次，施工前必不可少的要進行一些必要的應(yīng)急準備措施，以防在施工時出現(xiàn)意想不到的情況，以確保精心組織、精心施工，萬無一失地完成任務(wù)。最后，在施工當中，最好采用預(yù)拌泵送混凝土，加大對混凝土施工細節(jié)的注意，比如混凝土施工縫等。我們討論的混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及節(jié)約建筑成本，都應(yīng)該在達到高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求的基礎(chǔ)之上進行。

目前我國采用的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)按照時間的發(fā)展順序主要以下幾種[2]：

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：

與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于整體性好、耐高溫性強、舒適度較好、抗腐蝕強、成本低、剛度大、維護方便等?，F(xiàn)在，隨著我國混凝土技術(shù)的發(fā)展和混凝土理論（高強混凝土、鋼管混凝土、鋼混凝土、輕混凝土）的發(fā)展，我國的鋼筋混凝土的發(fā)展已經(jīng)達到了成熟階段。在我國鋼筋混凝土材料受到了很高的重視，應(yīng)用在很大一部分高層建筑中。

2、組合結(jié)構(gòu)：

相對于鋼筋混凝土來說，組合結(jié)構(gòu)更具優(yōu)點。這些優(yōu)點主要在于節(jié)約鋼材、減少污染、提高科技含量、加快施工進程等。所以，對于高層建筑來說，組合結(jié)構(gòu)可以在一定程度上取代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這就較少了高層建筑的橫向和縱向的壓力。不僅如此，組合結(jié)構(gòu)在冶金、造船、電力、交通等方面也逐步開始得到應(yīng)用。

3、新型結(jié)構(gòu)：

相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)，新型結(jié)構(gòu)體系的區(qū)分標準是筒體的組成方式。新型結(jié)構(gòu)體系主要有三種類型：框筒體系、筒中筒體系、多束筒體系。之所以稱之為新型結(jié)構(gòu)主要是因為與傳統(tǒng)的單片平面結(jié)構(gòu)相比，筒體結(jié)構(gòu)可以承受更多的荷載力。在我國，筒體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用并不少見，主要應(yīng)用的高層建筑的特點是功能多、用途多、樓層高、層數(shù)多等。

二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

與多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素更多，設(shè)計中所涉及到的問題更為復雜，設(shè)計難度更大。這是因為高層建筑不但增大了對地基基礎(chǔ)的荷載與強度要求，同時其自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)件柱、墻、梁、板的承載能力、抗震能力也都需要得到保證，只有這樣才能確保建筑自身的穩(wěn)定性與安全性[3]。

1、水平側(cè)向力是影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)于變形設(shè)計的主要影響因素。高層建筑受到的水平力主要為日常的風荷載及地震荷載作用下產(chǎn)生的水平地震力。與普通多層建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)中更需要考慮到側(cè)向力對建筑結(jié)構(gòu)的影響，這是因為高層建筑受到水平荷載會產(chǎn)生較大的水平位移，影響到建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和舒適性。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要尤其注意考慮到這一點。

2、結(jié)構(gòu)的剛度布置需適宜。有人認為在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)的剛度越大則其承載能力越強，抗震性能就越好。其實不然，高層建筑的結(jié)構(gòu)并非是剛度越大越好，剛度及質(zhì)量越大，吸引的地震力也越大，同時造價也會提高，所以高層建筑結(jié)構(gòu)需同時具備一定的柔性，這樣才能增大其抗震性能，保證其在外力作用下，不會因剛度和脆性過大而發(fā)生倒塌。因此在設(shè)計中應(yīng)該將建筑的剛度控制在適宜的范圍內(nèi)，不可過大，也不可過小。這也就要求高層建筑應(yīng)當具備一定的延性，同時滿足建筑的承載能力和抗震能力。

三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用分析

1、工程概況

某鋼筋混凝土框架——剪力墻結(jié)構(gòu)建筑由四層裙樓和A、B兩棟高層建筑組成，地下兩層為停車庫和設(shè)備用房?？偨ㄖ娣e約2萬m2，房屋平面布置為不規(guī)則形狀[4]。

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

本工程采用鋼筋混凝土框架——剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級。地震基本烈度為7度（0.1g，第二組，特征周期0.4s），抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度（0.1g，第二組）。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級。上部結(jié)構(gòu)和負一層的框架抗震等級為二級，剪力墻為二級結(jié)構(gòu)，負二層的框架抗震等級為三級?；撅L壓：Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度為B類。

3、設(shè)計優(yōu)化的原則

在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)規(guī)定的前提下，通過大量計算和經(jīng)驗分析進行優(yōu)化，遵循以下原則：保證結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用；保證結(jié)構(gòu)具有合理的剛度，特殊部位應(yīng)有局部加強；可以減小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進行有效的核減。

4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，主要是水平荷載作用下，框架和剪力墻內(nèi)力分配設(shè)計，其中剪力墻的設(shè)計位置和數(shù)量就是關(guān)鍵。

1）結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)防的選擇

在預(yù)測地震烈度概率分析的基礎(chǔ)下，使用專業(yè)地震安全評價報告的數(shù)據(jù)，采用模糊綜合評定分析法計算結(jié)構(gòu)的模糊延性向量和模糊抗震強度，損失等級概率和震害損失的概率預(yù)估期望值，在滿足最大投資期望和最大損失約束條件下，求出最優(yōu)地震設(shè)防烈度值。

2）框架與剪力墻協(xié)同工作，承載力、剛度、延性能力的最佳匹配設(shè)計

框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)延性的最佳組合。結(jié)構(gòu)剛度對結(jié)構(gòu)的主要影響為結(jié)構(gòu)的自振周期和側(cè)向位移，結(jié)構(gòu)延性對結(jié)構(gòu)的影響主要為保持承載力能力的前提下的變形能力，因此可以采用結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向位移量來協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的剛度和延性，按規(guī)范對層間位移量和頂點位移總側(cè)移的限值來控制結(jié)構(gòu)的剛度和延性設(shè)計。

3）框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

框架——剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的原則就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)的各個桿件，結(jié)構(gòu)模型計算時，通過一次性完成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的輸入，然后逐步優(yōu)化各個桿件，以達到結(jié)構(gòu)桿件合適、配筋合理，節(jié)約工程造價。

4）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計

在地下室基礎(chǔ)的初步設(shè)計工作中，原初步設(shè)計地下室基礎(chǔ)擬全部采用筏板基礎(chǔ)，經(jīng)審核計算后，提出純地下室基礎(chǔ)部分采用獨立基礎(chǔ)加抗浮底板及抗浮錨桿的做法能做到節(jié)約鋼筋、混凝土。同時保證結(jié)構(gòu)安全，施工簡便，能達到更加節(jié)省工程造價目的。

5）強化“強柱弱梁、強剪弱彎”設(shè)計理念

框架結(jié)構(gòu)的柱、剪力墻設(shè)計要引起重視，要加強設(shè)計；而梁和板的配筋不宜調(diào)大，梁的設(shè)計變量主要是截面高、寬及縱向受拉鋼筋的截面積和架立鋼筋的截面積，優(yōu)化設(shè)計主要針對以上設(shè)計變量進行優(yōu)化，因此梁的截面盡量按正常值取定，少做寬扁梁，配筋率也應(yīng)控制在 1.5%左右，次梁的箍筋宜分為加密區(qū)和非加密區(qū)。

四、結(jié)束語：

通過優(yōu)化設(shè)計后，本工程的最終優(yōu)化的結(jié)果為：節(jié)約鋼筋65t，節(jié)約資金約32萬元。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎(chǔ)之上，施工技術(shù)必須嚴格依照設(shè)計標準。高層建筑混凝土施工技術(shù)是科學元素和技術(shù)元素的融合和應(yīng)用，它的實現(xiàn)過程必然需要建筑施工各環(huán)節(jié)基礎(chǔ)技術(shù)的支持和管理理論的強化。所以，設(shè)計與施工的相輔相成才是實現(xiàn)合理、科學節(jié)約成本的有效措施。

參考文獻：

[1]楊克家,梁興文,張茂雨.帶加強層超高層建筑結(jié)構(gòu)基于能力譜法的抗震設(shè)計[J].地震工程與工程振動,2010.

篇8

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；優(yōu)化設(shè)計；分析

1 建筑設(shè)計優(yōu)化的重要意義

使用合理的優(yōu)化方法，對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，既能降低整個工程的造價，還能提升建筑的經(jīng)濟價值，從而能夠有效提升建筑的經(jīng)濟效益。

1.1 使工程的造價降低

建筑工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在會充分的考慮到現(xiàn)行階段的建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢來進行剖析，根據(jù)現(xiàn)行的建筑特點來進行設(shè)計，如當前的高層建筑和高層的住宅偏多，因此其層數(shù)很多，在建筑用地面積不變的情況下建筑總面積很大，在面對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，為了節(jié)省用地，會將建筑物的房頂進行細致的規(guī)劃，可以保證整個工程的總造價降低，節(jié)約成本。

1.2 能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益

建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要保證到建筑工程的經(jīng)濟效果，隨著建筑的層數(shù)的增加，高度也會增加，與其相關(guān)的墻體面積、柱體面積及配套的設(shè)施如管道等都會增加很多，層數(shù)比較少或者高度比較低時相應(yīng)的建筑就會節(jié)省一些這樣的荷載。同時，高度越高的建筑，相鄰之間的距離也會比較遠，這樣不利于節(jié)省用地開支的目標實現(xiàn)，如果讓建筑的總高度下降，那各建筑之間的距離也會靠的近一些，這樣可以節(jié)約用地。另外，相同面積的建筑之間，建筑的平面形狀不同會使得其周長不同，越規(guī)則的平面形狀其周長會小一些，并且能夠提高其荷載的性能，增強了建筑的質(zhì)量。優(yōu)化創(chuàng)新后的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相較于傳統(tǒng)的設(shè)計，能夠有效降低建筑的總造價，能夠有效的提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體內(nèi)容

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容可以分為目標函數(shù)選擇、變量選擇、約束條件選擇三個步驟，每一個步驟都涉及到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一個方面的內(nèi)容。

2.1 目標函數(shù)選擇

確定建筑結(jié)構(gòu)的目標函數(shù)是建筑設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)計時的第一步，通過采用相應(yīng)的技術(shù)與辦法，以建筑的面積的參數(shù)以及建筑可以達到的安全標準為前提，結(jié)合建筑建設(shè)所用的建筑材料等進行系統(tǒng)的規(guī)劃和計算，要保證相關(guān)的參數(shù)在計算的過程中要滿足相關(guān)的需求。合理科學地選擇建筑的工程造價模式是建筑設(shè)計相關(guān)人員在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中必須要進行的工作，要盡量優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，在保證建筑質(zhì)量的前提下，降低工程的總體造價。

2.2 變量選擇

建筑工程的設(shè)計階段，除了對建筑工程優(yōu)化設(shè)計的目標函數(shù)進行正確的選擇，還要對建筑結(jié)構(gòu)的進行變量選擇，變量的選擇對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也是至關(guān)重要的。變量選擇，顧名思義就是對影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的各種會變化的因素進行分析和選擇，并研究其中會對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造成的影響最大的一個因素，然后在實際的設(shè)計過程中，對其進行評估計算以及控制其影響程度，以發(fā)揮建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的作用。

2.3 約束條件選擇

建筑工程是一個復雜而又系統(tǒng)的工程，因此在實際的設(shè)計過程中，受許多約束條件所影響，在對建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化設(shè)計時，必須要考慮到建筑工程的約束條件、對約束條件的準確判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的最大化。比如，在建筑設(shè)計時，設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)的強度、尺寸、應(yīng)力等等因素所存在的約束條件進行判斷選擇，要以建筑工程的實際情況作為出發(fā)點，進行科學合理的選擇，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化工作具有模范性和科學性，給建筑工程的施工打好基礎(chǔ)，提高整個工程項目的效率和經(jīng)濟效益。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的具體措施

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，是由建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計優(yōu)化方法以及建筑結(jié)構(gòu)的細節(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法@兩個發(fā)面體現(xiàn)出來的。在建筑結(jié)構(gòu)整體的優(yōu)化設(shè)計中，要立足整體，全面的分析總體的數(shù)據(jù)，并相互協(xié)調(diào)，確保選出最優(yōu)的優(yōu)化方法。在細節(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，要對建筑結(jié)構(gòu)的各個方面進行剖析，合理劃分為不同的部分，逐個解決相關(guān)的選型、布置、造價等幾個部分的優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)降低工程造價的目標。

（1）拓撲優(yōu)化法。拓撲優(yōu)化法，就是通過在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程中，結(jié)合建筑自身的特點以及實際的用途和情況，正確找到理想化的建筑結(jié)構(gòu)分布形式，全面的分析建筑結(jié)構(gòu)的剛度和其他與結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的屬性，來減少建筑結(jié)構(gòu)自身的重量，從而提升建筑的性能。設(shè)計人員要充分掌握以及了解拓撲分析方法的優(yōu)點，合理運用拓撲分析方法，使得設(shè)計出來的建筑結(jié)構(gòu)擁有很強的邏輯性。

（2）截面優(yōu)化法。截面結(jié)構(gòu)的可靠性以及安全性是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時相關(guān)人員必須要考慮的一個重要方面。截面結(jié)構(gòu)作為建筑結(jié)構(gòu)的細節(jié)所在，其性能是最能體現(xiàn)出建筑的整體性能的。在實際的設(shè)計過程中，為了保證截面結(jié)構(gòu)的的可靠性與安全性，設(shè)計人員要對建筑結(jié)構(gòu)中所涉及的界面進行準確的計算，然后再進行設(shè)計，不僅可以提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可以提高建筑的美觀程度。具體的方法有，可利用有限元方法來計算設(shè)計變量的結(jié)構(gòu)位移情況以及應(yīng)力特點，然后用計算設(shè)備對獲得的數(shù)據(jù)進行驗算和分析，得出結(jié)果后，根據(jù)其需求調(diào)整，確定調(diào)整的范圍，在此范圍中再進行區(qū)域優(yōu)化設(shè)計。

（3）外形優(yōu)化法。外形優(yōu)化是在界面優(yōu)化的基礎(chǔ)上進行完善的，以達到更好提升建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的目的。在對建筑結(jié)構(gòu)進行外形優(yōu)化時，相關(guān)人員要對建筑的整體情況掌握得很清楚，再根據(jù)我國現(xiàn)行的建筑柱結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)標準，在掌握的建筑的情況的基礎(chǔ)上進行改進。建筑結(jié)構(gòu)的外形特征就是利用外形優(yōu)化法來進行劃分的。外形優(yōu)化方法在實際的實施過程中，通常會采用連續(xù)性結(jié)構(gòu)與桿系結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)點坐標選取是桿系結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，節(jié)點坐標在選取好后，要將其作為設(shè)計的一個變量，來實現(xiàn)建筑外形優(yōu)化設(shè)計的目標及需求。

（4）細節(jié)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計相結(jié)合。概念設(shè)計優(yōu)化方法，是在比較缺乏詳細的相關(guān)數(shù)據(jù)的情況下進行的。某些因素是具有不確定性的，比如地震，在對建筑的抗震能力進行設(shè)計時，由于缺乏詳細的數(shù)據(jù)，只能通過概念設(shè)計的優(yōu)化方法，將一些存在的數(shù)據(jù)當作輔助來進行。同時，通過結(jié)合上訴的一些結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，使得優(yōu)化效果更佳。另外，在設(shè)計的過程中，對建筑結(jié)構(gòu)的細節(jié)部分進行優(yōu)化設(shè)計是必須要做的工作，如現(xiàn)澆混凝土施工過程中，異形板料的彎曲部分容易開裂是一個比較突出的問題，對此我們將其進行簡化，然后再選擇鋼筋，這樣能有效的降低混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象的幾率，不僅提高了經(jīng)濟效益，最重要的是滿足了建筑結(jié)構(gòu)的基本需求。

（5）對地基結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。對建筑的地基進行優(yōu)化設(shè)計也是優(yōu)化整個建筑結(jié)構(gòu)的有效方法。選擇合適的方案對于地基的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來說很重要，例如，樁基類型的選擇，要以實際的施工情況為準，并實現(xiàn)降低造價的目標，然后以樁端持力層的厚度為參考，選擇科學合適的灌注樁長度，且對不同的優(yōu)化方案進行集中對比，盡量使得選擇的方案是最佳的。再比如，樁筏基礎(chǔ)是某建筑結(jié)構(gòu)的原有設(shè)計方案，通過把該設(shè)計利用的樁筏基礎(chǔ)改為樁基礎(chǔ)的優(yōu)化方法，設(shè)置不同的承臺，在此優(yōu)化中，在保證總的沉降值和不均勻沉降值的前提下，顧及到的是基礎(chǔ)傳力的傳遞路勁越短會越省材料的原因。與樁筏基礎(chǔ)設(shè)計方案相比，樁基礎(chǔ)是一個更好的選擇。

4 結(jié)束語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計能夠使得建筑質(zhì)量更好、更加美觀、降低工程造價以及提升建筑的經(jīng)濟效益，在建筑行業(yè)競爭激烈的今天能夠提高企業(yè)的競爭力，也能夠為人們帶來更有安全保障和質(zhì)量保障的建筑物，因此其在建筑工程中是一個很重要的環(huán)節(jié)。但在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在實際的實施過程中，是比較復雜的，需要多方面的出發(fā)，充分結(jié)合實際的情況選擇科學合理的方案，以實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)進行最佳的優(yōu)化目標。

參考文獻

[1]李貴江.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計新方法探析[J].江西建材，2017（01）.

篇9

社會的發(fā)展促使人們的生活水平得到了很大的提高，注重物質(zhì)生活水平的追求也不斷提高，這就形成了對建筑水平多樣化的要求，要想在節(jié)約建筑成本與建造高質(zhì)量工程中有效統(tǒng)一，就需要一定的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計不僅能夠在資源上節(jié)約成本的支出，還能夠?qū)崿F(xiàn)在資源的有限條件下使建筑的質(zhì)量功能水平最優(yōu)化，能夠提高空間的利用率，發(fā)揮資源的最大功效，建筑的高質(zhì)量包括建筑的環(huán)境以及使用功能，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化符合一定的經(jīng)濟發(fā)展原理，對資金，土地資源空間，建筑質(zhì)量與水平都能做到合理的優(yōu)化，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化對于建筑行業(yè)的發(fā)展以及未來的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展都有著很重要的作用。

2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的特點內(nèi)容分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化是通過整體建筑的要求決定的，首先要了解整體建筑的設(shè)計理念，這樣才能夠進一步的確定建筑的整體結(jié)構(gòu)，才能開展建筑設(shè)計的優(yōu)化工作，確保在有限的空間及資金條件下，優(yōu)化建筑水平，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也有著自身的特點，要考慮建筑結(jié)構(gòu)的整體性，把握好建筑的一般結(jié)構(gòu)類型，了解建筑結(jié)構(gòu)的特點，這樣才能夠在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候充分考慮到各種條件方面的優(yōu)化，還要根據(jù)建筑的整體結(jié)構(gòu)，還有建筑結(jié)構(gòu)的特點來設(shè)計合適的結(jié)構(gòu)類型，確定具體的結(jié)構(gòu)配置，以及所需資源的構(gòu)件，對各種建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化時，還要考慮整體建筑的布局類型，實現(xiàn)科學技術(shù)與建筑藝術(shù)性設(shè)計的結(jié)合，通過對建筑結(jié)構(gòu)的進行優(yōu)化來找出最好的建設(shè)方案進行建筑設(shè)計。

3建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中存在的問題

在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化過程中會存在很多的問題，對于一些低層建筑物，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理基本上都是一致的。但是由于土地資源的有限性，空間的局限性，目前高層建筑不斷地發(fā)展，對于高層建筑來說，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計就要增加新的控制因素，較高的承載需要結(jié)構(gòu)上的絕對穩(wěn)定，這就給建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計增加了一定的困難，越高層建筑承載力需要越大，在安全穩(wěn)固方面就越困難，這些問題都會對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化造成很大的壓力。另外對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)要求來說，要想優(yōu)化技術(shù)水平，就要了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求跟使用功能，這就需要在考慮眾多細節(jié)問題的同時也要把握經(jīng)濟的適用性，優(yōu)化技術(shù)是要從建筑整體跟組成構(gòu)件出發(fā)，對于建筑中的各個結(jié)構(gòu)部分都要做到優(yōu)化解決，用有限的資金做出最優(yōu)的方案，實現(xiàn)經(jīng)濟與質(zhì)量的有效結(jié)合。

4建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)對不足措施

首要要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重新認知，要提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化技術(shù)，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時提高對建筑質(zhì)量的要求并且結(jié)合建筑的美觀等問題。具體的表現(xiàn)在：設(shè)計師在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)方案時，要結(jié)合建筑參數(shù)，對工程的目標進行一個預(yù)測規(guī)劃，這樣可以實現(xiàn)建筑工程中的資源經(jīng)濟控制，有利于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計工作，更好的實現(xiàn)工程建筑的目標；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要根據(jù)建筑的設(shè)計來確定最終的方案，根據(jù)固有的建筑面積最大限度的設(shè)計出結(jié)構(gòu)的合理限度性以及空間的利用率，減少工程造價成本；而且由于建筑本身承擔的功能作用就是安全穩(wěn)定持久耐用，以及美觀性，所以在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮多方面的影響，包括建筑的整體功能，建筑的安全穩(wěn)定，還有各種可以完善建筑的設(shè)計施工，在設(shè)計時綜合對這些條件進行考慮設(shè)計，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的目的。

5建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的應(yīng)用方法分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是為了解決在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的一系列問題，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在應(yīng)用時要注重對結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)優(yōu)化的分析，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不是單一方案，是根據(jù)具體的建筑情況規(guī)劃的多方案的結(jié)構(gòu)方案，對于同一個建筑方案有著不同的建筑結(jié)構(gòu)方法，這就使得在選擇的過程中，不斷地對比研究，重在完成高質(zhì)量的同時減少資源的利用以及資金的節(jié)儉，最大限度的降低工程的造價，這就要求設(shè)計師在進行設(shè)計時，要具有較高的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計優(yōu)化水平，科學合理地優(yōu)化設(shè)計方案。同時在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，也要注意結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)優(yōu)化的作用，在對設(shè)計師的培訓選擇中，注重對經(jīng)驗的要求，培養(yǎng)設(shè)計師的創(chuàng)造性，這樣才能更好的進行設(shè)計的優(yōu)化工作，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的技術(shù)與應(yīng)用完美的結(jié)合。

6建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計相關(guān)圖例分析

我國各個城市都有自己的圖書館，縱覽現(xiàn)代圖書館的設(shè)計，可謂千姿百態(tài)，不拘一格。有的利用老舊的圖書館加以施工，給人一種復古的感受，而有的圖書館設(shè)計采取新穎的設(shè)計理念設(shè)計，帶給了人們現(xiàn)代的感覺。總的來說圖書館內(nèi)部不但要講求通達、方便、舒適，而且其外部造型更要具集典雅莊重、美觀于一體，既要堅持館舍總體布局科學、適用的原則，在功能上滿足人們的需求，又要給人以建筑藝術(shù)美的享受。具體來說現(xiàn)代圖書館設(shè)計應(yīng)具備以下幾個功能特點：（1）內(nèi)部設(shè)施要有靈活性。（2）合理的建筑布局。（3）方便讀者的使用。（4）館舍可擴展性。（5）內(nèi)部設(shè)施的使用性。（6）室內(nèi)布置的統(tǒng)一性。（7）舒適的閱讀環(huán)境。（8）確保文獻的保存。圖1為某圖書館建筑幾乎采用了完全的特制玻璃設(shè)計，這樣不但能為內(nèi)部環(huán)境的透明度和光照條件加強，而且可以減輕熱量的吸收，眩光等影響；內(nèi)部設(shè)計采用多層組合的方式進行功能上的分層布局模式。而且它是圍繞中央大廳的設(shè)計形式，結(jié)合了中國古建筑中具有庭院的設(shè)計風格。該圖書館建筑面積超過540，000平方英尺，在滿足收藏圖書的同時，布局了多個現(xiàn)代化的電子閱讀室，音樂廳，畫廊室，以及會議設(shè)施，大大在單一的圖書館基礎(chǔ)上擴展了該建筑的實用性。其外形設(shè)計不但表達對自由和知識的重要性，更加發(fā)展了現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，無論是從內(nèi)部設(shè)計還是外觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計都有了巨大的進步，符合建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計。

7結(jié)束語

篇10

關(guān)鍵詞：優(yōu)化;建筑;結(jié)構(gòu);設(shè)計;措施;研究

0 前言

在國民經(jīng)濟快速發(fā)展、穩(wěn)固增長的帶動下，人們的物質(zhì)、文化生活水平得到了顯著提高，這期間，人們的消費理念也發(fā)生了巨大的變化，逐步向高品位、高質(zhì)量方向轉(zhuǎn)變，因此對生活、工作、學習等環(huán)境提出了更高的要求，例如對房屋建筑的要求，人們在過去對房屋的要求可能只是簡單的遮風、避寒的要求，而現(xiàn)在在此基礎(chǔ)上又提出了舒適、審美等要求。對此，現(xiàn)階段的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在滿足建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量、安全的情況下，還需要滿足人們的審美要求。同時，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也是提高建筑企業(yè)經(jīng)濟效益的需要，所以，在新時展下開展房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作過程中，我們設(shè)計人員要牢牢把握住經(jīng)濟、合理、適用的原則，并以此為優(yōu)化設(shè)計工作的指導理念，同時要采用現(xiàn)代化技術(shù)，這樣才能在降低建筑工程成本的同時，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)固，滿足人們審美的需求，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。下面，我們就通過以下幾個方面來詳細探討下優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效措施。

1 對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論的研究

建筑設(shè)計實質(zhì)就是設(shè)計師在遵循美觀實用等原則的前提下，根據(jù)建筑地區(qū)不同的情況進行綜合利用，運用建筑學設(shè)計理論進行設(shè)計。就建筑學的設(shè)計理論而言，主要有兩個體現(xiàn)部分：于建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計、于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。房屋建筑工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括了對內(nèi)部結(jié)構(gòu)細微部分的優(yōu)化設(shè)計、對圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、對房屋頂部的優(yōu)化設(shè)計，還包括了工程造價方面對建筑造價的分析、對建筑物的受力分析以及對周圍設(shè)施的布置等方面。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅需要在設(shè)計前期加以重視，還需要在施工和建設(shè)后期的關(guān)注。在進行具體建筑施工中，需要根據(jù)建筑的實際情況不斷的改進方案選擇最佳方案，將房屋建筑綜合指數(shù)最佳的設(shè)計方案作為施工建筑的藍本?，F(xiàn)在的建筑設(shè)計環(huán)境對于設(shè)計人員來說是一項新的挑戰(zhàn)和要求，因此，作為一個設(shè)計人員，要用于應(yīng)對挑戰(zhàn)，在設(shè)計的過程中不斷的進行對比分析，從中選擇出最優(yōu)方案。在設(shè)計一些建筑的時候，設(shè)計師要根據(jù)自己學過的設(shè)計理論，在結(jié)合建筑當?shù)氐沫h(huán)境和建筑條件，遵循安全實用、大方美觀、節(jié)省材料的原則，開展方案設(shè)計工作，從而達到房屋建筑的最佳效果。設(shè)計人員根據(jù)工程情況，在工程的過程中對方案進行具體設(shè)計和步驟的優(yōu)化。在設(shè)計平面上，建筑物需要盡量保持對稱，盡可能地縮小差異。

2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施

本文結(jié)合大量的實踐工作以及自己多年工作經(jīng)驗總結(jié)出優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施具體表現(xiàn)在以下幾方面，下面，我們就來詳細了解下。

（1）不斷加強剪力墻的優(yōu)化設(shè)計。其中連梁是剪力墻設(shè)計的重點，這就要求我們將聯(lián)肢墻的應(yīng)用重視起來，聯(lián)肢墻是利用連梁之間的各個墻通過連接形成，把墻肢的約束條件增加了。這種設(shè)計不僅可以有效的提高建筑物抗震能力，還使墻體的各個部分得到了更多的內(nèi)力，雖然在具體施工中會造成一定建材的浪費，但是其所取得的效果是顯而易見的。另外，當我們對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的時候，還要在保證結(jié)構(gòu)剛度和變形要求的同時，從經(jīng)濟方面和抗變形等角度進行綜合的考慮，這樣才能做到最優(yōu)化。

（2）要求設(shè)計人員要重視細部的優(yōu)化。設(shè)計人員在注重整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)的同時，也經(jīng)過將細部結(jié)構(gòu)設(shè)計重視起來。如在現(xiàn)澆板設(shè)計工作中，我們可以將異形板劃分為方形版，這樣就可以使得建筑物受力均勻，避免日后出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。如在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中我們應(yīng)該選取冷軋鋼筋作為材料，這樣既可以提高建筑的抗震性能，又可以有效的減少鋼筋使用數(shù)量，降低成本投入。

（3）注重利用計算機技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的成熟發(fā)展，計算機技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和計算機技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計師利用計算機仿真的設(shè)計優(yōu)化方法對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計帶來了很多新的思路。建筑設(shè)計師能夠利用計算機軟件建立各種便于分析的模型，并通過計算機的優(yōu)化計算，為設(shè)計師提供精確的數(shù)據(jù)，最后達到建筑設(shè)計的優(yōu)化。計算機技術(shù)的運用可以說把建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計這樣一個工程的問題轉(zhuǎn)變成一個數(shù)學的問題。

3 結(jié)語

總之，不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅可以有效提高建筑的功能性、安全性、穩(wěn)定性，還可以充分的滿足人們的審美要求。所以，我們作為新時展下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員，在設(shè)計工作開展過程中不斷創(chuàng)新設(shè)計理念、創(chuàng)新設(shè)計方法、設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。

參考文獻：