对建筑结构优化设计技术的分析

1、对建筑结构优化设计技术的分析北京中厦建筑设计研究院有限公司北京市10029摘要：由于目前我国高层建筑发展迅速，在其结构设计中经常遇会到各 种问题，这就需要结构设计人员不断地积累经验，自主创新，利用正确概念进行 结构设计，因此，结构工程师必须在每一个工程项目的设计中都能做到不断地探 求自然法则，不懈地追求相对的最佳最优，要通过反思比较，在经验积累中不断 提高自己的判断力和创新力。关键词：建筑结构；优化设计；应用一、进行建筑结构优化设计的必然性现代不仅看重经济效益、实用效益，还十分地注重生态保护，这就要求 建筑业者在确保建筑实用美观的基础上，进行建筑结构优化设计，进而达到各方 面的统筹兼顾，以求更

2、加促进社会可持续发展。而在这基础之上，下一层次的建 筑基木目标便是：在保证建筑可靠、坚实、耐用而乂美观的基础上，最大可能地 减少原料使用量和节省施工的费用，从而达到木金的最小化，以求在给予各种阶 层的住户要求的基础上的，建筑单位最高的盈利需要。因此，这就要求建筑业者 在建筑施工之前，必须进行建筑结构优化设计。进一步地，我们也在实际生活中对建筑结构优化设计的可行性进行了调 查，调查证明：事先进行建筑结构优化设计，的确能够在保证建筑安全性的基础 上，对建筑内部的各种资源材料进行最大限度的协调和利用，从而让它们更好地 发挥作用，使建筑设计和实施方案更加科学和合理。这一切都告诉我们，在建筑方案实施之前

3、，实行建筑结构优化设计是必 然需要的工作。二、建筑结构设计优化方法的应用1、结构设计优化方法的应用。结构设计优化方法和技术的应用具体体 现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中 房屋工程分部结构的优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的 优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。2、结构设计优化方法的实践价值。在满足建筑结构长远效益的前提下， 应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计 相比，采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%30%。优化技术的实现, 可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得

4、到最好的协调，并具有 建筑规范所规定的安全度。三、建筑结构优化设计1、设计方案方面在制定结构设计方案时，必须注意的几点问题：1）保证结构构件配置 合理性。设计人员在对建筑结构配件进行设置时，必须对每个构件进行充分的考 虑，以保证构件配置合理性，发挥构件在建筑结构优化中的作用；2）扭转效应 预防。为了防止建筑结构出现扭转反应，要求在建筑结构平面上的抗侧力中心必 须与建筑物外力中心相接近或者相互重合，不仅可以减少抗扭转构件数量；3） 合理设置传力途径。如果建筑结构传力途径较为复杂，不仅会增加建筑工程造价 成本，同吋对建筑结构安全性也会造成一定的影响。因此要求设计人员必须设置 简单的传力途径，这样不

5、仅可以减少结构所需传递构件，降低造成成本；4）注 重建筑结构整体效果。在制定建筑结构优化设计方案吋，从建筑结构整体性出发，处理好建筑结构构件 与建筑结构间的受力关系，使得建筑结构承载力、延伸性及刚性强度得到有效的 提升；5）加强沟通合作。为了保证建筑结构优化设计方案的可行性，要求设计 人员与建筑人员、施工人员进行有效的沟通和合作，并共同制定建筑结构优化方 案，使得建筑结构优化设计方案更加的完善、可靠。2、材料利用方面建筑结构优化设计主要是为了使建筑工程达到“低成本、高收益”的效 果，即尽可能减少较少的资金，建立舒适、安全的建筑。而材料作为建筑结构设 计的重要组成部分，其合理利用对建筑结构优化起

6、着至关重要的作用。因此要求 设计人员依据建筑结构构件受力情况、环境等特点，选择适宜的材料。对于刚劲 混凝土建筑结构而言，其柱子是受压重点，所以必须选择抗压性高的混凝土，以 缩小结构构件截面，扩大结构空间，使得结构自重力有所减轻。梁板是建筑结构 受弯的重要部分，可采用强度较高的钢筋，以减少钢筋材料使用量，保证钢筋与 混凝土强度统一性，使得材料性能得到充分发挥。而对于建筑结构中的跨度结构、 复杂结点、及转换层，则可采取钢结构材料，一方面可以降低材料成本，提高经 济效益，另一方面可以保证建筑物的舒适度和安全性。3、构件布置方面1）柱子设计与布置。建筑结构柱子截面与轴压比有着密切的关系，当 建筑结构上

7、部轴力处于一定状态吋，可以通过扩人柱子截面、增加柱子箍筋或者 加大混凝土强度等措施，对柱子轴压比进行有效的控制，以提高建筑结构的安全 性，同时使建筑结构功能得到充分发挥3； 2）梁设计与布置。建筑结构梁板可 分为宽扁梁和预应力梁。宽扁梁不仅可以降低梁板截面高度，同时可以提高建筑 物整体净高，使得建筑物面积得到扩大，但是其经济效益与普通板相比较低，主 要是因为建筑结构梁板横向截面高度有所降低，纵向钢筋率就会有所增加，挠度 也有所扩大，提高了建筑成本。对于挠度的建筑结构，可采用预应力梁，虽然能 够满足建筑结构设计特殊要求，但是其成本相对较高；3）现阶段我国建筑结构 优化设计过程中，框架剪力墙结构是

8、应用较为广泛的一种结构体系，其主要由 钢筋混凝土型剪力墙和框架组成的，建筑框架中的梁柱由刚接完成，而剪力墙和 框架可采用较接或者刚接完成。框架剪力墙结构具有灵活性的使用空间、良好 的整体性及衍生性、较强的抗震性和承载力，使得结构侧移达到减小，使得建筑 结构得到有效的优化和完善。素以在建筑结构优化设计中，必须提高建筑结构侧 向刚度，以保证建筑结构安全性，降低建筑造价成本，使得建筑结构优化设计得 到最为理想状态。4、结构计算方面1)与工程实践相结合。在建筑结构计算时，必须对建筑工程情况进行 有效的调查和分析，以保证建筑结构计算数据的准确性；2)计算机系统的应用。 为了提高建筑结构计算的准确性，设计

9、人员必须合理应用计算机系统，对建筑结 构计算结构进行全面且有效的分析；3)数据输入准确性。为了避免建筑结构计 算误差的产生，要求设计人员对建筑结构计算数据输入过程进行有效的控制，并 对建筑结构设计图形、构件及荷载等参数进行核查；4)计算结果审查。当建筑 结构计算完成后，必须建立相应的审查制度，对计算结构进行有效的审查，以及 时发现问题，并采取有效的处理措施，以保证建筑结构计算的准确性，使建筑结 构优化设计得以实现。结语对于建筑结构设计优化来说，其在建筑结构设计中极为重要，由于目前 我国高层建筑发展迅速，在其结构设计中经常遇会到各种问题，这就需要结构设 计人员不断地积累经验，自主创新，利用正确概念进行结构设计，因此，结构工 程师必须在每一个工程项目的设计中都能做到不断地探求自然法则，不懈地追求 相对的最佳最优，要通过反思比较，在经验积累中不断提高自己的判断力和创新 力。参考文献：刘铁峰，李铁军，张亮坤.建筑结构优化