建筑结构设计优化分析

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1、建筑结构设计优化分析杨献伦煤炭工业合肥设计研宄院摘要：高层建筑的建筑结构进行设计时需要对结构的安全做好保证，还要使建筑的结构满足特定的条件以及各种规范要求。在这些条件得到满足的条件下需要对结构进行优化，从而达到精简造价，使经济利益达到最优。作者根据多年的高层房屋建筑的经验，针对结构设计中常见问题，介绍了地下室、剪力墙以及基础结构的优化设计、核心筒与框架结构的优化设计等，使结构的可靠性与安全性得到提升与保证。关键词：建筑结构;优化设计;要点;分析;收稿日期：2017-8-17Received：2017-8-17目前，我国的科学技术发展迅速，尤其是计算机专业的发展，各种计

2、算机软件以及模拟工具的开发与应用，已经在高层建筑结构的设计优化中得到了广泛的应用。因此在今后的高层建筑结构设计屮在整体与概念上对棊本的力学特性进行把握的同时对前期的设计进行精简计算，使得高层建筑的安全性得到保证，工程师能够对建筑结构进行更好的把握，进而使得建筑的结构设计更加的经济合理，这将会是今后建筑结构设计发展的一个大的趋势以及研宄的方向，木文就作者多年的实际高层建筑的工作经验，对高层建筑的结构设计优化分析提出几点见解。1核心筒剪力墙结构的优化设计高层核心筒剪力墙结构在满足各项基木条件的前提下，最好的结构设计选择是“以柔克刚”，平筏板是基础形式最经济的选择，与桩基础

3、比较更为优越，在选用平筏板棊础时需要满足的棊本条件是地棊的承载能力必须满足要求;平筏板基础在施工的时候不像桩基础的施工周期长，工程耍求高。在对梁板体系进行优化时，对梁的高度进行增加能够使梁的抗弯刚度得到有效地加强，因此需要尽量的增加高度而不是宽度。减小筒剪力的办法能够通过控制次梁的间距，梁板的厚度以120或100mm为宜。根据应力的分布情况，内部的受力较小，且其对抗扭刚度的贡献也较小，两端承受的力较大，可以使墙的厚度减小。当核心筒结构的板厚重，截面积较大时，会在构造上使得配筋的使用量增加，使得整体结构的重量加大，造成了基础设计的原材料的浪费。以某高层写字楼为例来进行分

4、析，楼层的地下是两层，地上是26层。该楼采用的是平板筏形的结构，结构体系是核心筒-框架的结构，结构合理。采用桩基础的形式进行地基施工。但是在楼盖的折算混凝土厚度偏大，使得使用的配筋的数量增加，加大了自身的重量，基础筏板的厚度也偏大，使得主楼的地基承载力不足。(1)不同部位的承载力在采用桩棊础时力的大小可以不同，在地质条件允许的条件下，桩基础可以选择采用高强度预应力的混凝土管桩，合理的配置不同大小的管桩的混用；灌注桩在大直径的桩身配筋时可以采取扩大头直径的方法;一般为了提高桩的承载能力，釆用的办法是选择合适的桩长与桩直径之后，在使用后压浆的技术;在上部结构的刚度合理的条

5、件下，能够考虑承载台、桩以及桩间土协同作用。(2)箱基在采用传统的概念进行设计时，必然会出现桩筏基础出现蝶形沉降或是出现主楼与裙楼之间的变形差异过大问题，变形会导致箱筏的剪力、冲切力以及弯矩的增大，从而使上部的结构产生的次应力过大。框-筒以及框-剪的荷载不均多是采用对桩的长度、直径以及扭矩进行变化;而对于主楼与裙楼连接的建筑多是采用增强主楼的方式(复合地棊)，减弱裙楼(短桩棊、棊础桩棊)的原则来进行优化设计。(3)剪力墙的竖向筋以及框架上的纵向筋在深入建筑结构中长度:在不进行抗震设计时，混凝土中的钢筋直径的三倍小于保护层的厚度，其深入混凝土中的长度可以乘系数0.8。在

6、具有抗震要求的高层建筑中，且建筑物的地下室仅仅有一层或者没有建造，剪力墙的竖向筋以及框架上的纵向筋在建筑屮的长度就需要按照抗震的要求来进行设计;如果地下室的层数大于2,那么剪力墙的竖向筋以及框架上的纵向筋的长度则不需耍按照抗震的耍求来进行设计，能够乘以折减系数0.8。3地下室结构的优化设计层高与荷载是地下室结构优化两个主耍的影响因素，地下室的造价受层高的影响较大，当地下室的墙高降低，向地下挖的深度业随着降低，这样排水的深度也随之减小;覆土的厚度需要进行较好的控制，一些单位在对地下室的承载力进行设计给出的值为10kN/m,这一数据是错误的，因为在实际的施工过程中，在地下

7、室的顶部架设脚手架，来计算总的荷载能力，但是一般情况下活荷载的计算往往与上层覆土的荷载不是同时进行的，根据经验应该设定为4kN/m较为合理。地下室的地板以及基础梁的建设需要的费用较高;在对地下室进行设计时，应该尽量使整体的标高提高，这样不仅减少了土方的开挖与运输费用而且对于支护的费用也能降低。地下室的墙厚一般大于250mm，采用的混凝土是C2(fC30的等级，地下室对于裂缝的控制如果保持在0.2mm之内，那么需要通过对裂缝宽度的验算来达到对配筋用量的计算。为了节约钢筋，便于构造配筋的布置，能够考虑对外墙的塑形变形内力进行重新的分布，水平与竖直方向的配