建筑工程中建筑结构优化设计

建筑工程中建筑结构优化设计

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浅析建筑工程中建筑结构优化设计何飞平

(中外建工程设计与顾问有限公司广东分公司)【摘要】建筑工程建设过程中，在包括项目决策、目设计和项目实施项三大阶段。降低成本、加利润，每一个房地产企业所关注的目标之增是进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，在项目作出投资决而策后，关键就在于设计。建筑结构的造价在建筑工程的总造价中占其一

地产公司事务繁多，工作量大，力资源有限，人单靠地产公司对设

。

计把关是不现实的；而设计单位的设计项目多，计人员繁忙，目要设项求的设计周期短，计人员中年轻缺经验者不少，设计过程中很难设在花较多精力进行项目的经济方面的分析，本意识较弱，此一般的成因

有较大的比例，构设计优化技术的应用可以产生可观的经济效益。结

结构设计并未做到精细合理，进行优化的空间与余地。同时，化有优设计有利于减少工程事故，改正不合理内容，除安全隐患。消 结构优化设计是把力学概念和优化技术有机地结合，据设根计要求，参与计算的量部分以变量出现，成全部可能的结构设使形计方案域，用数学手段在域中找出满足预定要求的不仅可行而利且最好的设计方案。实践证明，构优化设计能缩短设计周期、结提高设计质量和水平，得显著的经济效益和社会效益。结构设计取

结构设计的目的是在保证建筑安全、术可行、合并促进建筑设计的技配 前提下 .最经济的手段来实现建筑的预期效果。建筑在经济上合理以与否，决于设计的合理和优化。取

【键词】策设计；筑建构；化设计关决建优

结构优化设计概念建筑 T程中，先是建筑结构设计，统的结构设计有很多弊首传一

、

端，我要对建筑结构优化设计。所谓结构优化设计，指工程结构是在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。结构设

是建立结构方案的过程。随着计算机软硬件的飞速发展，助于借计算机，用数学、利力学等方法对工程结构进行最优化设计得到了

广泛的应用。结构优化设计与传统结构设计均遵循相似的设计原则和设计过程。所不同的是传统设计缺乏安全性和经济性等衡量的标准；最优设计是在明确结构的经济性与安全性等指标下，而结合计算机辅助设计，方便地实现分析计算、计、图等全过程很设出的自动化，高了设计效率和质量。提 结构设计优化的工作重心和重点是利用过硬的技术和经验，对成本进行审核和监控，过技术措施和对结构方案的经济技术通比较以得到一个合理的方案，在设计过程中通过埘计算 (载、并荷

计是创造结构方案的过程，统的结构设计是设计者按设计要求和传设计者的实践经验，考类似工程，过判断创造结构方案，后进参通然行力学分析或按规范要求作安全校核，修改设计。这一过程繁再复，且往往只能创造出可行方案，找不到一条安全、济、理的而经合最优设计方案。传统的建筑结构设计方法，是先根据经验通过判断给出或假定一个设计方案和做法，工程力学方法进行结构分析，用 以柃验是否满足规范规定的强度、度、定、寸等方面的要求，刚稳尺 如符合要求的即为可用方案，或者经过对少数几个方案和方法进行比较而得可用方案。而结构优化设计是在很多个，至无限多个甚可用方案和做法中找出最优的方案，材料最省、价最低、某些指即造或

标最佳的方案和做法。这样的工程结构设计便由“分析与校核”展发为“合与优选”综。这对提高 T程结构的经济效益和功能方面具有重

计算参数、算结果等 )计以及构造等方面的把控而得到一个安全、 经济、理的设计成果。合 三、优化设计追求的是安全、济和美观的统一经在优化设计实践中，们并未掌握比人高深的结构设计理论，我 也并没有突破性的分析，设计精益求精的责任感和成本控制意对识，使我们能静心细致对待结构设计，行多方案的对比分析，进找到其中安全、济、观的平衡点。在优化过程中，们采取办法经美我减小构件截面，薄板厚，用较

矮的梁高，理地增大楼层净高，减采合 减少剪力墙等，受到了业主的欢迎，些做法减少了混凝土用都这量，减轻了结构自重，理的减低了结构刚度，小了地震力，化合减优的结果不是牺牲了安全度而是提高了结构安全度。 结构专业的优化设计，是以牺牲结构安全度和抗震性能来不求得经济效益的，是以结构理论为基础，工程经验为前提，而以以对结构设计规范实质内涵的理解和灵活运用为指导，先进的结以构分析方法为手段，设计进行深入调整、善与提高，成本进对改对

大的实际意义。“合与优选”质上也就是建筑结构的优化设计。综实 些结构设计人员在从事结构工程设计时，自觉或不自觉的认为：础越大、子越粗、力墙越厚、越大、越厚，构就越安基柱剪梁板结一

全。其实这是一种片面的、正确的认识和做法。当主楼和裙房高不低层间连为一体，谓的加大裙房基础的尺寸，使裙房的沉降减无会

小，而加大了高低层问的沉降差，而导致结构不安全。梁越大，从反 越不易保证“柱弱梁”计原则的实现，致地震时柱先于梁破强设导坏，使结构倒塌，这也是四J汶川大地震时，架结构倒塌的主要设 I I框计原因。楼板越厚，盖自重越大，使梁、、力墙等竖向构件楼将柱剪和基础的安全度下降。柱、力墙适当增大断面，提高结构安全剪对度 l能是有利的，应该看他们的位置，、力墙布置的位置有时口 f但柱剪[ u断面更重要，有效率。次要位置的柱、力墙加大截面， -大 U1更剪带来的结果往往是增加了结构 A重，提高结构安全度意义不大。从对结构抗震角度考虑，料用量越多，构自重越大，震力也越大，材结地 如果增加的材料没有用到必要的地方，么将导致结构抗震性能的那降低。因此，结构设计正确的思路和方法是，构材料要用到必要结的位置，挥材料更高的效率，发用量要合适。不加分析判断，不论构件的性质和位置，片面增大材料用量，能保证就提高了结构安全不度。在结构设计时，靠

增大材料用量来保证或提高结构安全的做仅法，是一个好的结构下程师应该考虑和采取的。结构概念不清的不工程师，在结构计算完成、图时，往会采取再人为的加大一下结绘往构构件的截面、大一下配筋量的方法，使自己放心、证结构安增来保全。此时应注意，并非增大了材料用量，构就一定更安全。结 二、阶段多数工程的结构设计需要进行优化现

行审核和监控，对结构设计再加 T的过程。“化”作是以原是优工设计为基础，充分尊重原设计的基础上，眼于结构体系和结构在着布置的合理性和高新技术的应用，时，优化”过程也是发现差同“的错、正不足的过程，过优化降低不安全因素，而保证项目的纠通从 技术质量和经济质量。结构设计优化是精益求精的过程，会带将来合理的设计、来经济技术效益。带 在建筑领域应用优化设计，仅可行而且十分符合节约能源，不 保护环境的可持续发展观。结构优化设计作为一种基于计算机的 快速自动设计过程，以在满足规范等约束条件下得优化的设计可方案，低成本造价，高结构性能，大使用空间，短施工工降提增缩期，设计者追求的终极目标……在建筑领域应用和推广结构优是化设计更有着不同寻常的意义，设计单位、发商、姓都是好对开百消息，是惠及百姓的环保设计理念，有前瞻性，带来多赢。它具会

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