浅析建筑工程中建筑结构优化设计穆福举

《浅析建筑工程中建筑结构优化设计穆福举》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浅析建筑工程中建筑结构优化设计穆福举（南京长江都市建筑设计股份有限公司，江苏南京210000）摘要：结构设计对建筑设计其有经济意义及实践价值。木文阐述了建筑结构设计的原则及方法，并结合实例分析了建筑结构优化设计的应用。以期能够在确保建筑结构安全的基础上进行局部调整，使整个建筑结构更加可靠与稳定。关键词：建筑结构；优化设计；原则；方法应用!/•■、刖目近年来，建筑行业的快速发展要求建筑结构设计不断进行优化和完善,进而实现人们对建筑物更高的需求。因此，在进行建筑结构设计时，不仪要注意建筑结构计算的准确度，还要结合工程的实际情况，科学合理地选择结构方案,并以此为基础进行优化设计。1建筑结构优化设计

2、的原则1.1使不规则建筑平面布置产生规则结构效应在进行建筑结构优化设计时，往往需要依据建筑物的功能要求，对建筑物的墙肢讼短和墙柱布局进行合理地调整和规划，进而实现建筑结构的安全性和美观性要求。相对规则以及平面布置性的建筑物结构受力比较简单，因此建筑成木造价较低。然而，建筑结构由于功能性的多样化需求，对建筑物的体型和平面布置的设计施工要求也不尽相同。因此，可以在实现建筑结构功能性要求的基础上，通过优化调整建筑结构的墙体、墙肢的长短以及柱子的布局，使不规则的建筑物体型以及平面布置去向规则化，并产牛.规则结构的效应，实现建筑目标。1.2提高建筑居住舒适度建筑结构优化设计的基木出发点和根木目的为满足

3、人们的舒适度需求。因此，为了提高建筑的舒适度，必须对建筑的整体进行优化设计，其中主要括建筑结构、装饰装修、电气安装等几个重要组成部分。1.3保证建筑结构的安全性0前建筑结构的安全性主要通过提高建筑物的抗震程度来实现。所以，在进行建筑结构优化设计吋需要保证每个建筑结构子系统的部件都具有一定的可靠的承载能力，最终实现建筑结构的经济性、耐久性以及安全性。一般主要包括建筑结构体系的优化选择传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容。1.4针对不同构件采用不同安全系数的结构优化设计由于建筑各子系统的构件具有不同的承载能力，因此，为了保证建筑结构的整体安全性，需要根据各部位的承载能

4、力来设计多样化的构件安全系数，实现建筑结构设计的整体优化。通过对人量建筑结构试验的分析和研究可以发现，由于现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在很大程度上提高楼盖梁的承载能力，最高吋可提高约1.5倍。然而现行国内结构计算软件却不能准确反映现浇楼板的这种约束作用，所以按力学计算结果进行结构设计的话，对现浇楼盖梁而言，它的安全系数就偏高了许多。2建筑结构设计优化方法建筑结构设计优化方法依据不同的标准，其分类各不相同，若依据设计变量的性质进行分类，则可将艽划分成连续变量与离散变量这两种结构设计优化方法；如依据难易程度进行分类，则可将其划分成截面优化、分布优化、种类优化、外形优化和拓扑优化，其逻辑关系

5、如图1所示。在特定的建筑结构中，随着建筑结构设计优化档次的提高，相应的设计变量的维数逐渐增高，难度系数也随之加大。2.1截面优化方法应用截面优化方法吋，通过奋限元计算设计变量的结构位移和所受应力，直接借助灵敏度分析和科学的数学规划方法完成优化。其中设计变量和刚度矩阵呈现简单的线性关系，优化计算方法和灵敏度分析是应用截面优化方法的关键。优化设计连续变量的方法较多，例如规则法、仿生学计算法等；优化设计离散变量的方法主要冇精准计算法、启示性计算法和相似计算方法。2.2外形优化方法外形优化方法和截面优化法相比，研究时间较短。外形优化方法是指在结构拓扑结构一定的情况下，通过对结构桐架和内部形状的调整，

6、以此来改进建筑物结构。以对象为标准划分外形优化方法主要分为连续体结构和杆系结构。苏中连续体结构外形优化的主要包含解析和数值这两种方法；杆系结构外形优化首先选取节点坐标充当设计变量，并考虑截面优化，主要利用综合优化和分布优化这两种方法求解。2.3拓扑优化方法寻找建筑结构刚度的最理想的分布方式或者传力模式是拓扑优化方法的主要内容，便于减小建筑结构重量或者优化结构性能。拓扑优化方法能为建筑设计师在结构设计的起始阶段提供概念性设计，通过逻辑变量或者整数变量的形式来表现建筑结构的实际分布形式，进而使用最理想的布局设计方案，因此，与截面优化和外形优化这两种方法相比，它能创造的经济效益更大，且更易被工程设

7、计人员接受。3建筑结构设汁优化方法的实际应用3.1建筑结构设计优化要点3.1.1控制楼层高度在建筑工程的设计过程中，如果在满足建筑立面、使用净高的基础上，合理地缩减楼层高度，则既可以缩减构件长度和体积，节省混凝土资源，还能降低土建成本。为实现这一0的，可以有效控制梁高、墙高和各层综合布线。3.1.2控制高度和宽度的比值通常建筑物的高度和宽度的比值和抗倾斜力矩呈正相关，在设计的过程中考虑的剪切力墙等抗侧力构建也