浅析建筑工程中建筑结构优化设计

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1、浅析建筑工程中建筑结构优化设计姚黎明吴新华（湖州市城市规划设计研究院，浙江，湖州，313000）【摘要】结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。【关键词】建筑工程；建筑结构；优化设计结构优化设计不应仅仅在结构木身，而是应铋括建筑的各方面。为此，科学地确定建筑结构优化设计几项基木原则并有效地按照这些基木原则去进行建筑结构设计，是非常重要的。一、建筑工程结构优化

2、设计方法1.工程结构优化设计目标分析法工程结构优化设计目标分析法是将待优化的工程结构设计作为准确目标，针对影响目标设计的不同因素进行分析，并对这些分析所得结果进行规律整合，依据此规律来对结构设计进行优化，达到实现优化的最佳效果，进而使工程整体结构最优化。这种方法的特点就是抓住工程结构优化目标，分析工程结构问题关键所在，极只针对性，最终能达到建筑结构整体最优化的目的，通常能有效的解决相关问题。具体表现为结构体系与布置的优化，比如应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系；选择比较规则的平面方案和立面方案；选择合理、均匀的

3、柱网尺寸，使板、梁、柱、墙的受力合理等。这些都是从宏观上整体上的优化。2.工程结构优化设计问题分解法通常工程结构出现或大或小的问题，其中大问题一般不易处理，而如果将工程结构设计的优化问题分解成相对较小的次问题，如框架梁、柱、基础等问题,分步处理，这样条理更加清晰，也可靠易解决的多。优化过程分成两步处理，第一步就是对各个小问题进行优化处理。根据不同类型的结构如梁、柱、基础等问题的特征，针对这些问题分别采用不同的处理方法。第二步就是对这些小问题构成的大问题进行优化处理，对小问题的优化方法进行针对调整，重复几次，这样就能得到最有效的处理方

4、法。这种方法的优化过程具有不错的针对性，严谨性，II能提高效率。具体表现为材料的优化、荷载的优化、设计参数的优化等，这些优化是从微观的、局部的角度出发的。二、优化建筑结构设计的方法1.优化设汁钢筋混凝土框架结构0前通常采用准则法进行优化设计钢筋混凝土框架结构。开始依据以往经验设计建筑结构的初始截面，采用奋限元法对各种情况下的建筑结构整体进行内力分析；接着将结构拆分成单独的梁，柱等构件，根据不同的受力情况，进行分步优化。但是，需要根据不同的实际情况，采用相应的方法进行优化设计钢筋混凝土框架结构。此外，根据对抗震等级不同要求的框架，我们

5、需要适当增加箍筋直径或者加密箍筋与框架梁的间距。通常情况下，工程d惯常取加密区的箍筋与框架梁的最小间距是100mm，非加密区两者的最大间距为200mm，并以此为依据计算出加密区的截面面积，再根据相应规定来确定箍筋直径和肢数。但在设计非加密区柱梁的配筋时得考虑相应的实际情况。2.优化基础设计基础造价占结构造价比重最大，基础的节省将对整个工程造价的降低起决定性的作用。基础设计的关键是合理选择基础形式。一般的，低层住宅优先考虑浅埋天然基础，多层住宅优先考虑沉降控制复合基础，对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。设置地下室吋，对地下室的

6、埋深、抗浮水位、桩型、底板顶板结构形式、侧墙设计、基坑围护等内容应进行充分比较和科学验证，尽可能用科学合理的方法节省造价。地下车库顶板常用结构型式冇人跨梁板、十字梁、井字梁、柱帽无梁楼盖、预应力有/无梁楼盖、空心楼盖等几种；底板常用结构型式有“承台+底板”、“承台+地梁+底板”等几种。应根据建筑、荷载和场地条件进行多方案技术经济性比较后再选择最合理的方案。1.优化框-剪结构的剪力墙除了建筑强度以外，建筑的变形适应能力是影响高层建筑地震吋安全问题的另一大因素。而如何控制好建筑结构的适应刚度以及侧向位移是我们面对优化建筑结构抗震设计的两

7、大难题。如果剪力墙的刚度较大时，导致房屋的自振周期减小，造成了地震载荷也随之增大；但如果剪力墙刚度较小吋，就达不到抵抗地震载荷的意义。因此如何合理地选择剪力墙的刚度，使得它具冇最小的抗侧向位移刚度，是我们必须解决的。通常，剪力墙的布置宜规则、均匀、对称，以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量，限制墙肢长度，控制连梁刚度，剪力墙能落地的就全部落地不做桐支转换层，平面能布置成人开问的尽量布置成大开间，墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大吋可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。

8、尽量少用短肢剪力墙，限制“一”字墙，少做转换。2.优化框-筒结构的尺寸框-简结构是当前大多数高层建筑采用的一种结构方式，其优点是平面设置比较规则，建筑空间较大，抗侧向位移强度较高。根据资料以及相应实验表明,风载荷是非地震区域和沿海区域