建筑结构优化设计分析.pdf

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1、建材世界2013年第34卷第3期建筑结构优化设计分析吴勇天男(武汉市规划设计研究院，武汉430014)摘要：该文首先对传统建筑结构设计方法和优化设计方法的大致流程进行了简单对比，在此基础上，阐述了建筑结构优化设计的重要意义，然后结合建筑结构设计的特点，介绍了优化设计的基本概念，并从建筑结构抗震设计、建筑结构平面布置和建筑结构静力分析方法等几个方面阐述了建筑结构优化设计方法。关键词：建筑结构；优化设计；基本概念；优化内容AnalysisofBuildingStructureOptimlD鹪i驴wUy0咒g(WuhaJlPlanning&Design

2、Institute，Wuhan430014，C11illa)Abstn地t：Thispaperfirstlymakesasimplecomparisonofthegeneralprocedureofconventionalandoptimalbuild—ingstructuredesign，andonthisbasis，theimportantmeamngofstructureoptimaldesignispresentedThencom—binedwiththecharacteristicsofbuiIdingstructure，thebasi

3、cconceptsofoptimaldesignareintroduced．Atlast，themethodsofbuildingstructureoptimaldesignareintrc，ducedfromtheaspectsofearthquakeresistantdesign，structuralplanlayout，aswellasstaticstructuralamIysis．Keyw删s：buildingstructure；optimaldesign；basicconcept；contentoptimizing建筑结构优化设计(bu

4、ildingstructureoptimaldesign)是指在满足各种规范或某些特定要求的条件下，使建筑结构的某种指标(如造价、重量、刚度等，主要是造价)达到最佳的设计方法。优化设计就是要在所有可用方案和做法中，按某一目标选出最优的方法。传统的建筑结构设计方法，其过程大致如下：假设一分析一校核一重新设计。即先根据工程实践经验通过判断假定一个设计方案和做法，用工程力学方法进行结构分析，以检验是否满足规范规定的强度、刚度、稳定性、截面规格等方面的要求，如符合要求则为可用方案；同时，也可以通过对少数几个方案和方法进行比较而得出可用方案，这种设计方法只

5、能凭借设计者的经验在很少的几次重复实验后以通过“校审”满足。而结构优化设计指的是结构综合分析，其过程大致可归纳为：假定一分析一搜索一最优设计。其中搜索过程即为修改并优化的过程。它首先判断设计方案是否达到最优(包括满足各种给定的条件)，如若不是，则按某种规则进行修改，以求逐步达到预定的最优指标。结构优化设计从本质上讲，是在很多个甚至无限多个可用方案和做法中找出最优方案，即材料最省、造价最低、或某些指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”发展为“综合与优选”，这对提高工程结构的经济效益和功能方面具有重大的实际意义。1建筑结构优化设计

6、的意义为什么要进行结构设计优化?概括起来有以下几方面的原因。1)钢筋、混凝土和砌体等常用建筑材料的费用构成了结构成本的绝大部分，而这一部分成本约占结构主体造价的50％以上。通过结构优化设计，能够将建筑工程的总造价减少10％～35％。对于一个大型的工程收稿日期：2013一03—11．作者简介：吴勇(1978一)，工程师．Bmail：wuyoIlg@wp以cn8l建材世界2013年第34卷第3期来说，这将是很大的一笔费用，并且基本不存在风险，所需付出的工作量也并不是很大，因此结构优化有助于建设方减少投资，增加利润和提高资金周转率，其经济价值巨大。2)

7、据统计，设计责任是造成建筑工程质量事故的主要原因，占据了大约40％的比例。由于现阶段各设计单位水平良莠不齐，设计质量差导致施工停工、返工的现象很普遍；另一方面，设计单位缺乏成本意识，盲目追捧“算不清，配钢筋“的错误思想，设计保守，造成资源的浪费。进行合理的结构优化设计，能够帮助业主提高设计质量，消除不必要的质量缺陷和工程风险，在减少非必要投资的前提下获得高品质的建筑，也符合创建节约型社会的宗旨。3)由于设计单位没有主动控制成本的意识和动力，加之设计师时间紧、任务重以及能力不足等原因，业主并不能奢望设计单位帮助其进行成本控制，必须另谋出路。4)设计

8、优化工作往往并非甲方的核心业务，与其耗费较多的人力、物力和财力去做，还不如将其委托给专业人员完成，以便将有限的资源用在更有效率的工作中，