結構設計優化分析

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摘要：在保證安全的前提下進行優化設計在保證安全的前提下進行優化設計，可以節省建筑材料使成本降低，減少環境污染，還可以使建筑空間加大，達到建筑結構長遠的經濟效益筑結構長遠的經濟效益，也保證了結構的科學合理性。

關鍵詞：建筑結構；優化設計；要點

1前言

隨著我國建筑行業的不斷進步隨著我國建筑行業的不斷進步，城市建設力度的加大，一批批建設項目拔地而起批批建設項目拔地而起，城市建設投入大量的資金，土地和建材等資源材等資源，也成為社會環境污染，資源緊張的原因之一。同時各行各業對建筑結構認識的也在提高各行各業對建筑結構認識的也在提高，都對建筑結構提出更高的要求高的要求，建筑結構部分花費的時間和資金成本在整個建筑工程中所占比例不容小覷工程中所占比例不容小覷，而建筑結構的優化在保證結構安全的前提下全的前提下，綜合考慮建筑性能的各個因素，充分利用建筑材料的性能料的性能，降低建筑材料及人工成本，提高建筑的長遠經濟效益效益。

2建筑結構設計優化的意義

建筑藝術是我國的傳統文化建筑藝術是我國的傳統文化，論具有悠久的歷史。隨著時代的變遷時代的變遷，在建筑的設計方面，有了較大的變化，在注重建筑實用價值的基礎之上筑實用價值的基礎之上，對藝術設計也有了一定的要求。不管是傳統的建筑還是現代的建筑管是傳統的建筑還是現代的建筑，建筑結構設計，都是圍繞著幾個核心部分來進行的幾個核心部分來進行的，包括安全性、建筑過程的便利性、經濟性以及美觀性濟性以及美觀性。這些因素在房屋結構設計中是要考慮的幾個因素個因素。人們對居住環境的要求越來越高，基本要求就是讓建筑結構有足夠的安全性和功能性建筑結構有足夠的安全性和功能性。建筑結構在建筑施工成本中占據較大的比例本中占據較大的比例，只有在保障工程施工質量的前提下優化建筑結構設計化建筑結構設計，才能最大限度的降低建筑施工成本。實現生態和經濟效益的完美組合生態和經濟效益的完美組合。

3結構設計優化的要點

在遵循設計規范在遵循設計規范，滿足建設方的使用要求的前提下，降低工程成本工程成本，使工程達適用，安全，經濟，美觀和便于施工這五方面的最佳結合面的最佳結合，這就是優化設計。優化設計首先是建筑方案優化優化，在建筑前期的方案設計中，結構設計人員應充分融入其中中，建筑設計往往追求外觀的新奇，不計成本，不考慮抗震，越是復雜的不規則的建筑抗震性能越差是復雜的不規則的建筑抗震性能越差，建筑成本越高。應該追求簡約而美的設計理念追求簡約而美的設計理念，選擇規則的平面和立面，避免過大的外挑和內收的外挑和內收，避免薄弱層，盡量不設轉換層，尤其是高位轉換換，保持受力的均衡。優化設計其次是結構方案的優化優化設計其次是結構方案的優化，首先就是結構形式的選擇選擇，通過對建筑的高度、功能、結構的破壞形式、整體性、剛度度、結構與地基的關系等多方面綜合考慮，選擇恰當的結構形式式。使建筑形體，結構體系和剛度分布達到平衡，根據抗震結構中薄弱環節或關鍵控制點進行針對性的優化構中薄弱環節或關鍵控制點進行針對性的優化。由于地震的預測難度較大預測難度較大，地震發生對人類的生命和財產造成巨大損失，因此建筑設計對結構設計人員提出了更高的要求因此建筑設計對結構設計人員提出了更高的要求。在對房屋結構進行優化設計時應側重抗震方案的設計結構進行優化設計時應側重抗震方案的設計，采用多道設防方法方法，當地震來襲時，房屋的次要構件可以消耗一部分地震能量量。盡量避免抗震性能不好含鋼量還相對較高的結構形式，如異形柱結構和短肢剪力墻結構如異形柱結構和短肢剪力墻結構?？傊谔嵘课萁Y構抗震能力的同時能力的同時，讓設計成本也有所下降。其次就是結構布置其次就是結構布置，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置，在早期迅速速、有效地進行構思、比較與選擇，所得結構方案往往易于手算算、傳力路徑簡捷明確，并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算運算，同時要有多道防止破壞的防線，例如結構構件布置要均勻勻，有利于縮小建筑的剛度中心和質量重心的距離，減小結構扭轉效應扭轉效應，最大程度保持抗側力構件的原始形態。結構布置也應盡可能的連續也應盡可能的連續，均勻，避免剛度，承載力和傳力途徑的突變變，如不能避免應將突變限制在某一樓層或幾個樓層出現敏感的薄弱部位感的薄弱部位，從而減少這些部位在水平作用下產生過大的應力集中或過大的變形應力集中或過大的變形，導致結構破壞。結構布置以超靜定為主為主，不設計或少設計成靜定結構。在整個建筑工程中在整個建筑工程中，基礎的造價占有相當大的比重，結構設計人員一般注重結構的安全可靠度設計人員一般注重結構的安全可靠度，而對基礎的經濟分析比較缺乏足夠的重視比較缺乏足夠的重視?；A優化能節省總造價的55%~15%。當然基礎方案的選擇是最重要的當然基礎方案的選擇是最重要的，根據土層特征、分析上部結構和地下結構結合周圍建筑情況構和地下結構結合周圍建筑情況，從各個基礎形式的特點，材料用量料用量，施工難易程度，施工的工期進行綜合分析比較?；A能淺埋時盡量淺埋能淺埋時盡量淺埋，節省了土方開挖量?；A截面的選擇以滿足沖切及抗剪的前提下滿足沖切及抗剪的前提下，配筋大部分為構造配筋。例如某工程基礎原設計使用的是筏板基礎工程基礎原設計使用的是筏板基礎，由于成本的問題對該結構進行優化設計構進行優化設計，將筏板基礎改為獨立基礎加防水板，獨立基礎厚度較原先筏板基礎的厚度加大礎厚度較原先筏板基礎的厚度加大，但防水板厚度較筏板減小小，同時構造配筋大幅度降低，整體降低了工程造價，同時防水板也增加了基礎的整體剛度水板也增加了基礎的整體剛度，對不均勻沉降起到一定的作用用，也滿足了承載力的要求，使建筑材料減少，施工周期縮短短。樁基礎的優化也很重要，根據地基狀況和現場施工情況選擇樁的類型及基礎形式選擇樁的類型及基礎形式，最大程度降低工程成本，再通過地基持力層的狀況分析所需要的樁長基持力層的狀況分析所需要的樁長，多個方案進行比較推敲，從而篩選出最優的設計方案從而篩選出最優的設計方案。優化設計的思想落實到各個環節優化設計的思想落實到各個環節，細部優化也很重要。（1）結構計算首先輸入合理的計算參數結構計算首先輸入合理的計算參數，（2）按精細化的要求準確的輸入荷載準確的輸入荷載，然后布置梁板柱，例如梁寬度盡量控制在350350mm以下以下，否則需要四肢箍，梁高的增加比梁寬增加更有效效，盡量把梁布置成連續梁，對撓度控制有利。次梁間距要控制好制好。（3）層間位移角和位移比盡量接近規范限值層間位移角和位移比盡量接近規范限值。（4）墻柱軸壓比接近規范限值且大部分為構造配筋壓比接近規范限值且大部分為構造配筋。（5）梁板配筋率在經濟配筋率范圍內等濟配筋率范圍內等。((6)設計圖紙便于施工設計圖紙便于施工。

4結束語

優化方法的技術性性實現優化方法的技術性性實現，需要設計人員有豐富的經驗積累積累，在處理問題時可以更靈活的選擇方案，更充分的判斷可行性行性，最合理的利用材料的性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調最好的協調，并具有建筑規范所規定的安全度。適用，安全，經濟經濟，美觀和便于施工是進行建筑工程設計的一般原則而這五個方面各有所重五個方面各有所重，又互為矛盾，一個優秀的設計往往是這五個方面的最佳結合個方面的最佳結合。

作者:陳天靜 單位:大連奧世建筑設計有限公司

參考文獻：

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