工程结构的优化设计方法与应用

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1、工程结构的优化设计方法与应用湖北世海建筑工程有限公司湖北441200【摘要】结构设计优化是一个复杂而系统的工程，需要相关人员通力合作，采用正确的结构设计优化方法，并应用到具体实践中去，从而最大限度体现结构优化的价值，提高结构安全度和抗震性的同时，有效降低工程造价。木文作者结合多年来的工作经验，对房屋建筑的结构设计优化方法与应用进行了研宄，具有重要的参考意义。【关键词】结构设计优化；房屋结构设计；应用!/•■、刖目结构设计优化的有效应用，能使房屋结构设计更加适用，更加安全，更加经济，更加美观，更加便于施工。结构

2、设计优化的意义在于充分发挥材料性能，实现各构件以及各设计专业的最佳配合。它不仅具备了传统设计方案所要求的安全性，也充分体现了如今社会所提出的价值学及审美学特点。结构设计优化是一个不断提高结构设计水平的过程。结构设计优化过程中，不应该降低对结构安全度及抗震性能的要求，而是使房屋建筑物在整体上更为协调，不仅实现成木方面的降低，还要实现安全方面的提高。1结构优化设计要点1.1遵循结构设计规范结构设计优化给设计人员提出了较高的要求，既要求他们经验丰富，乂要求他们熟悉并遵循相关的结构设计规范。规范由于面向大众工程，因而

3、，在某些规定上会较为保守。另外，对于某些复杂结构设计而言，有些规定并不安全。因此，在具体操作过程中，设计人员要予以判断、把握和优化，从而促进结构设计质量的进一步提高。1.2加强各专业之间的协作结构设计优化是一个复杂而系统的工作，需要多专业密切协作。在房屋建筑建设过程中，建筑设计和结构设计是两个最为关键的环节，二者有机结合，一方面能够提高外观效果，另一方面能够降低工程造价。在某些建筑设计中，设计人员为了突出方案的新奇效果，至建筑基本力学规律于不顾，给后续的结构设计造成了诸多困难。所以，只有加强各专业之间的协作，

4、才能实现结构设计的合理化。2.房屋结构进行优化设计的措施对房屋结构进行优化设计，苏S的在于合理降低工程造价的成本费用，同时为房屋的落成后的总体经济效益提供基础条件，结合实践设计经验，笔者提出了以下三点优化措施。2.1选择节能指标较高的结构类型选择不同的房屋结构形式，也就相当于选择了不同工程造价的建设模式,最为常见的结构设计模式有如下三种：1）剪力墙结构，该种结构形式一般适用于高层建筑，是混凝土结构技术规程的进一步延伸。相较短肢剪力墙而言，该种结构形式拥有更高的抗震级别，另外，在构造钢筋使用数量方面也较少；2）

5、框架结构。不仅具有大开间的特点，而ii具有布局灵活的优势，还具有造价成本较低的优点，其缺点是抗震能力不强，由于柱截面较大，容易形成的柱角等凸出，给家具布置带来了诸多不便；3）框架一剪力墙结构。该种结构是指将一定数量的剪力墙有机地融入到框架结构中。该种结构合理大方，具奋较强的适用能力，可以承受各种不同的变形压力，经实践证明是一种抗侧力较好的结构。上述三种结构模式各具优缺点，所以，在选择结构模式的过程中，不可以片面地认为所谓科学合理的方案指的是造价最低的方案，除此之外，应根据房屋业主的具体需求，还有建设单位的投资

6、水平以及施工能力等各方面条件对结构类型的选用展开综合分析，追求将投资与收益之间的最佳平衡，换而言之，以工程客观条件为依据，选择最为合适的结构模式。2.2结构设计信息优化技术对房屋建筑结构进行设计的过程中，将会受到多种设计变量条件的影响，所以，采用单一的方法对结构优化进行优化，是很难做到的。考虑到房屋结构设计本身所具有的复杂性，需要研发一种既简单又实用的参数定义优化软件，从而减轻设计者进行结构优化吋的工作压力，以实现精力及时间的节省。0前，房屋结构优化领域较为常用的系统是TBCAD系统。该种系统是针对结构方案设

7、计、建模、分析以及评估等步骤为一体的成本控制软件系统。该种系统能够对结构方案设计进行一定的指导，帮助方案在实现人力、物力以及财力等各项资源的最优配置。系统的信息通常被分成两个时间段进行优化，第一个吋间段是通过对材料的分配调整，利用最少的混凝土用量以达到侧向刚度的最低要求，该时间段中，系统的0标函数是混凝土的使用量，而结构构件的断面大小则被视作设计的变量。第二个吋间段将会对构件的强度进行优化，通过对构件结构的断面人小以及钢用量的适当调整，只需要相对较少的结构造价便可实现构件的强度要求。2.3各种功能结构的优化设

8、计内容结构抗震的经济化设计，通常针对高层房屋建筑展开。在高层建筑结构总体造价中，水平荷载结构造价占了非常大的一个比例，所以，在抗震结构设计中，造价控制的关键之处在于抗侧力结构的设计。值得注意的是，当建筑物层高增加之后，抗侧力结构的造价也会随之增加。所以，应该针对抗侧力结构展开优化设计，从而确保造价方面的优势。上文己经对常见结构形式进行了一定阐述，虽然每种结构形式都具备一定的抗震性能，但所达到的经济效