浅谈建筑结构优化设计基本原则

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1、浅谈建筑结构优化设计基本原则　　【摘要】结构优化设计不应仅仅在结构本身，而是应包括建筑的各方面，比如提高建筑空间利用率、增加建筑投入使用后的舒适度和提高建筑的经济效益（性价比）等，为此科学地确定建筑结构优化设计几项基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计，是非常重要的。【关键词】建筑结构优化设计；强度和稳定性；舒适度说到优化建筑结构设计，可能有人以为优化结构设计嘛，只要通过受力计算，准确地计算出所需的钢筋用量和布置方式，使结构构件受力最佳、钢筋用量最省、功能最齐全，其实这是不对的，至少是不全面的。因为任何一幢建筑的结构设计方案提

2、出之后，从结构选型和构件布置开始就已经存在是否优化的问题，再加上随后的每一个设计程序也都需要结构工程师去进行精心思考、准确计算和合理选用建筑材料等全过程的优化设计，才能最终产生优化的结构。结构优化设计不应仅仅在结构本身，而是应包括建筑的各方面，比如提高建筑空间利用率、增加建筑投入使用后的舒适度和提高建筑的经济效益（性价比）等。为此，科学地确定建筑结构优化设计几项基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计，是非常重要的。1不规则建筑平面布置产生规则结构效应的原则有规则建筑体型和平面布置的结构，因其受力较简单，造价相对较低。但由于不同

3、使用功能的需要，建筑的体型和平面布置是多种多样的，不可能因结构要求规则而对结构设计师的创作提出无理要求，倒是可以在满足不同使用功能的前提下，通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节，使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应，同样可以使建筑结构达到经济结构和安全使用的预定目标。当然，从理论上讲，任何建筑体型都有一种相对比较规则的结构受力方案，因为当建筑体型确定以后，整体建筑的形心和质量中心（重心）就也确定了，结构设计师在设计时只要使结构的荷载中心和刚度中心尽可能地接近乃至重合，该建筑结构就基本具备了稳定和规则性的条件，而且，楼层平面面积

4、越大，内部可分隔的空间越多，就越能做到规则的结构布置，建筑结构的整体稳定性和安全度就越有保障。从力学观点来说，结构的荷载传递路径应力求简单和直接。建筑结构中空间关系较复杂的部位，在设计时常会出现多次转换的结构构件，犹如转换层，这样，会导致造价提高，也容易发生因失稳而引起的安全问题。结构构件的传力途径有多种多样，其支撑构件也可根据传力需要按科学、合理的方案进行变换，因此，可以说没有固定不变的结构布置，也没有一成不变的传力途径。而如果设计师采用最直接、最简单的传力途径，就可以省去许多中间传递的结构构件，从而也可减少结构的安全隐患，使结构受力更

5、明确，材料更省，其造价自然也会更低些。2尽可能提高建筑投入使用后的舒适度原则所谓好的建筑，应是从建筑、结构、装饰装修到给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等各专业的优化设计组合，是整体优化设计，如果仅仅是某个专业设计得好，是不可能被称作是一个好建筑的，结构设计也不能例外的，建筑结构设计要能最大程度地满足建筑平面布置、内部空间高度和建筑立面等使用功能和外形观感的要求，投入使用后，使用户在工作和生活中感到很舒适，使建筑真正成为人人赞美的好建筑，这才是建筑结构优化设计的出发点和落脚点。因此，建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性

6、、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容。我们应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。3建筑结构整体安全度原则我国早已颁布实施的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定的抗震设计的标准是：小震不坏，中震可修，大震不倒，是说整个建筑结构所有构件要共同达到的目标。如果一个工程有99%的构件在大震作用下不会被破坏，而其中有1%的构件即使在小震作用下就被破坏，导致整个建筑垮塌，那么，这个工程还能说是结构安全吗？所以我们认为，结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件，都具有可靠的承载能力，确

7、保整个结构安全度的可靠性，确保实现结构设计规范规定的设计标准，达到建筑结构既安全又经济耐久的总目标。这就是结构设计应坚持的建筑结构整体安全度原则。4特殊情况重点加强，确保结构整体安全原则结构构件在建筑中所处部位不同，其受力状态和受力大小不同，结构设计师在设计时应有不同的计算和处理方案，应逐个予以正确地解决，而不能机械地按规范条文和电算软件去处理。比如，高层建筑的转换层结构构件，当墙、梁、柱构件出现偏心时，应对相关构件作出特别加强构造措施；而功能复杂的综合性建筑，当剪力墙上洞口较多时，应根据错洞情况用暗柱予以特别加强；一字形剪力墙两端应采取

8、较大截面的暗柱作特别加强；框架柱应重点加强其延性设计；对异形柱应对其长肢端部作加强处理；静定结构的构件应加大其安全储备；大悬臂梁、板构件则应增加在竖向地震力和风荷作用下强度及稳定性设计；非结构