谈谈建筑结构设计的优化.pdf

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1、堂4月一啊目麓窟规划与设计!!!!!!!=!!!!=========自E!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!：：!!!=!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!：【文章编号]1673—0038{2013)11—0025-02谈谈建筑结构设计的优化李光辉(新郑市建设技术服务中心董占杰河南省新郑市451100)摘要：建筑物就像一尊美丽的艺术品，房屋结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，这就需要提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥。而建筑结构设计

2、优化方法的应用则既能满足建筑美观，能使房屋结构安全、经济、合理，成为实质意义上的“经济适用”房。本文主要结合建构设计的基本概念探讨了建筑结构设计的优化。关键词：建筑结构；结构设计；优化1引言随着时代的发展，我国城市出现了大批高层建筑结构。高层建筑将不断发展，建筑的材料、形式及力学分析模型也将更加复杂与完善。目前我国的建筑结构类型亦趋于复杂化，导致工程造价很难得到有效控制。因此，如何对结构设计进行优化，使得建筑既经济又安全实用，是当前面临的一个重要问题。通过对建筑工程结构设计的优化问题进行分析以使建筑设计更加

3、科学、经济、合理。2结构优化设计的基本概念结构优化理论是上世纪60年代出现的一种新的设计方法。它是以最优化数学理论为基础，借助电子计算机选择最优化设计方案的一种优化技术。将优化理论应用于设计，能够降低造价，合理利用材料的性能，对整体性方案设计进行合理的决策。结构设计和结构优化设计：优化设计是最优化技术和计算技术在设计领域中应用的结果。结构优化设计是追求最合理地利用材料的性能，使各构件或构件中各几何参数得到最好的协调。结构优化设计的三大要素：设计变量、目标函数和约束条件。结构设计的方案是由若干个数量来进行描述

4、。几何参数(截面尺寸、节点坐标等)；材料参数(弹性模量等)；预定参数：在优化设计过程中始终保持不变。设计变量：优化设计过程中可视为可变量，设计变量可以是连续的，也可以是离散跳跃的。如混凝土截面，模数，钢筋直径等。目标函数有时称价值函数，它是设计变量的函数。有时设计变量本身是函数，则目标函数所表示的是泛函。在某些设计中，可能出现两个以上的目标，可以采取：构造一个复合的目标函数f(x)----Or(重量)+B(价格)；对目标函数之-an上限制并把它当作一个约束；直接按多目标问题处理。在结构设计中应该遵守的条件成

5、为约束条件。分为三类：结构静力分析中的平衡方程、变形协调方程；动力分析中的运动方程等。(等式约束)；保证结构正常工作的强度、刚度和稳定条件，即对应力和位移的限制。满足设计规范的有关要求。3建筑结构设计优化3．1从更宽阔的视野方面看问题结构设计过程中，我们不要只从一根梁，一个柱子，一块板来进行优化设计，那样会抓了芝麻，丢了西瓜。我们既然已经站在开发商的角度，就要以开发商的身份来进行控制，首要的是立意高，从战略的层面来看问题，对于结构设计，战略就是体系，首先是定什么结构体系。当然体系之先是选择优秀的设计师和审图

6、的结构老总。基础阶段：选用桩基础，还是独立基础，或是筏板体系?这些体系的选择，动辄牵涉到几百万造价的差别。如原昆山某住宅小区，根据地质勘查报告，建议采用桩基础，但是地下室开挖后，表层就是中风化岩石，如果这个时候做桩，施工困难并且造价会非常大，所以后来30层的房子大胆采用了筏板基础，节约成本300万左右。地下室设计阶段：地下室是最花钱的一个部分，花钱还看不到效果，现在地下室的受力主要是由于水压力来控制的，水压力这个问题不同意见非常多，也有因为水压力的问题出现上浮而损失惨重的，引起结构界诸多专家的关注。但是对于

7、地下室水压力的选择，也有很多不同的因素考虑，这个时候的比较好的做法是：一定要先抓好地质勘。挡土墙的选择：挡土墙的选择是很多开发商所痛苦的事情，特别是结构性的挡土墙，是选择毛石，还是钢筋混凝土，或者桩，还是其他?如果体系选择不当，不但是成本非常巨大，而且给结构造成了隐患。上部结构设计阶段：柱网的选择，以及是选择框架结构还是剪力墙结构?或者是异型柱结构。别墅是选择砖混结构还是框架结构?或者是商铺的柱网如何处理?应不应做转换层。再于梁板体系选择：是选择无梁楼板，还是普通的楼板，梁与板的大小与间距选择；这一系列的问

8、题，不是单独设计院或者开发商能够全面考虑的，需要开发商站在一定的高度，与设计院一起探讨，一起论证，最终一起选择。·25·3．2从设计的开始进行优化在体系选择合理后，经过了反复的探讨和琢磨，柱网也选择完毕了，接下来要开始计算了，不同的设计院，选择的计算程序虽然大同小异，但是如果选择不当，计算结果也会干差万别。计算模型的选择：因为所有的设计，都是将实际的房屋进行简化，简化就牵涉到模型的选择，现在大部分设计院都是用PK