建筑结构设计优化对策

建筑结构设计优化对策（精选11篇）

建筑结构设计优化对策 第1篇

一、当前建筑工程设计方案优化的重点

提升建筑工程设计方案的整体质量正逐渐成为现代建筑企业投资与建设工作的实施重点。建筑设计方案的根本意义在于关注企业的长远发展, 通过提升建筑施工的质量和整体效率来达到功能与效用共存的目的。此外, 建筑设计一定程度上也为消费者带去了本质的利益提升。因此, 处于当前的建筑市场发展需求下, 无论是建筑设计的目标体制、销售体制、材料选购还是设备要素都必须与工程施工的实际要求相适应, 提高建筑产品的使用周期, 进而形成最好的系统优化设计结构, 有效避免资源浪费的同时也最大程度地缩减了企业的成本投入。当前建筑工程设计方案优化的重点应体现为:

1. 体现建筑设计的综合性优化

建筑设计应从建筑工程的基本功能出发, 体现出施工设计的规范性、工程造价的合理性以及财务管理的有效性, 从科学实施的角度不断优化建筑工程的设计方案。充分利用现代施工技术的优越性, 在保障施工质量的前提下缩短施工周期、控制施工成本、实现投资效益。此外, 设计方案还应对建筑材料的进场与堆放进行合理安排。

2. 重点分析设计方案中的质量管理内容

工程的整体施工质量应是建筑工程设计方案当中重点突出的内容。因此, 建筑工程设计方案的优化一定程度上就是对于施工质量管理的优化。以建构质量管理的组织为基础, 在工程技术人员和管理人员的综合作用下形成完善的工程质量管理体系, 在严格的规章制度协作下不断提升个人的岗位职责, 从而保证设计方案的可操作性。

3. 突出工程设计方案中的人为操作因素

设计方案的实施效果必须是在人为操作的过程中得以体现, 突出人在整体设计方案中的主观能动作用。无论是施工人员安排的优化、施工项目管理的优化还是组织系统的统筹优化, 都必须与实际的操作程序相契合。在突出人员专业素质的同时也应注重个人强项的发挥, 这是提升工程设计方案的关键。通过在职学习、实践交流等方式来提高人员的综合素质, 保证工程施工的质量。

二、建筑工程设计方案的优化策略

建筑工程设计方案的优化目的绝非仅仅是为了选出最佳的工程设计方案, 选取最优方案只是优化目的的一部分, 更重要的是在不断优化管理实践的过程中细化到工程的质量管理, 缩减企业的成本投入, 提升经济效益。在量化的过程中优化细节处理, 破除以往传统设计观念的束缚, 在动态管理的模式下建立全新的建筑设计规范, 突出人在建筑设计与实施中的重要作用。工程设计方案的质量应与施工质量密切相关。具体的方案优化策略可从以下几方面得以体现:

1. 在价值工程的指引下完善建筑工程的设计方案

价值工程的出现将建筑与经济紧密联系, 其中的“价值”着重表现出运营成本在整个工程施工中的制约作用。在工程设计方案的优化过程中, 大可利用价值工程的定义来突出建筑设计的经济价值, 在经济原理的指引下辅助自身的设计决断, 促进经济效益与社会效益的共同进步。

2. 利用建筑设计招标的方式来竞选优秀方案

在网络、报刊等相关传播媒体的作用下, 建筑企业可通过设计招标的方式来吸引社会人员参与自身的建筑方案设计, 从中筛选最优设计方案。再针对具体方案的可行性来组织专家会审, 本着经济、美观和适用的基本原则对于方案的结构功能、节能环保以及空间构造等方面进行综合考虑, 进而筛选出最佳建筑设计方案。

3. 提升标准化设计在具体设计方案中的所占比例

建筑设计当中的标准化设计是指一种通用的工程建设模式, 无论是施工过程中的零部件使用、公共设施安排或是建材选择等都有一套标准的模式设计方案。标准化设计一般工程质量相对较高, 能够尽可能缩减工程周期, 节省建筑施工材料的使用, 在控制工程造价的同时保障施工质量。

4. 注重限额设计在建筑工程设计方案中的体现

在固有的投资限额下进行工程施工方案的设计, 不仅是对工程施工质量的有效控制, 更能处理好设计方案的肆意变更问题, 是减少工程造价的重要途径。在限额设计的控制下, 建筑设计预算指标能够在标准化设计方案中得以体现, 协调了技术和经济之间的辩证关系, 保证了设计方案的质量。

结语

从当前建筑工程设计方案优化改革的发展趋势来看, 它不仅对建筑工程的整体质量提出了更加严苛的要求, 甚至对施工个人的基本素养也更为关注。除了熟悉必要的施工技术与设备之外, 一些基本的管理素养也应同时具备。在这样的前提之下, 才能更好地实践建筑工程的设计方案, 体现建筑设计的基本理念, 在不断审核和优化的过程中提升方案设计的整体质量。此外, 施工单位与设计单位的沟通交往也是极为重要的, 有效的交谈必然是保证投资效益、提升工程质量的关键。

参考文献

[1]庄能强.建筑工程设计质量的影响因素及对策研究[J].中国建设信息, 2006, (02) .

[2]秦雷杰, 何勇.浅淡建筑工程设计方案优化的途径[J].沿海企业与科技, 2009, (07) .

建筑结构优化设计论文 第2篇

建筑结构设计的优化是通过整体建筑的要求决定的，首先要了解整体建筑的设计理念，这样才能够进一步的确定建筑的整体结构，才能开展建筑设计的优化工作，确保在有限的空间及资金条件下，优化建筑水平，建筑结构设计也有着自身的特点，要考虑建筑结构的整体性，把握好建筑的一般结构类型，了解建筑结构的特点，这样才能够在进行建筑结构设计的时候充分考虑到各种条件方面的优化，还要根据建筑的整体结构，还有建筑结构的特点来设计合适的结构类型，确定具体的结构配置，以及所需资源的构件，对各种建筑结构进行设计优化时，还要考虑整体建筑的布局类型，实现科学技术与建筑艺术性设计的结合，通过对建筑结构的进行优化来找出最好的建设方案进行建筑设计。

建筑结构设计优化对策 第3篇

根据对国内外相关资料研究表明:一般而言, 在一个工程项目中, 虽然设计费在全部费用中所占比例不到1%, 但是如果依据设计得出的项目决策正确无误, 那么建筑结构设计对工程造价的影响程度高达75%, 设计阶段的优化是有效控制工程造价的关键环节。

1 建筑结构设计和工程造价的内涵

1.1 建筑结构设计

充分实现建筑设计方案是建筑结构设计的目的, 以保证结构安全为己任, 严格遵守设计规范, 在实施过程中优化设计, 节约造价, 将设计师的构想实体化为可施工的蓝图。因此, 建筑结构设计是对建设项目进行全面规划的过程, 是工程建设的灵魂, 是具体描述实施意图的过程, 是科学技术转化为生产力的机器, 是技术和经济的处理关键环节, 统一了技术与经济的对立, 是工程造价的确定与控制的重点阶段。

1.2 工程造价

工程造价是指项目的总费用, 包括工程前期策划、可行性研究、方案论证、设计招标、工程实施以及实施中的管理等所有环节的成本和费用。项目工程的不同阶段所占工程造价的比例不同, 根据相关资料, 设计阶段对整个项目造价影响高达35~75%。

2 建筑结构设计阶段优化的重要意义

建筑结构设计阶段分析工程造价, 优化造价构成, 能够有效提高资金利用效率。编制设计预算是设计阶段的主要工作, 通过预算可以分析工程造价的构成, 资金分配的合理性, 价值工程理论在项目中的应用可以衡量各个组成部分功能与成本的匹配程度, 评价功能成本, 使成本构成更为合理。例如, 在结构设计中基础类型和结构形式的选择, 结构规范理解应用等都需要用技术经济分析问题。

建筑结构设计阶段分析工程造价, 优化投资构成, 可以提高投资控制效率。在建筑结构设计阶段编制设计概算能够对工程各组成部分的投资比例进行分析, 重点控制投资比例较大的部分, 可以有效提高控制效率。建筑结构的设计所影响的不只是建设项目的一次性投资, 还会使经常费用例如暖通、照明能耗、保养、保洁、维修等, 根据一次性投资与经常性费用内在的反比关系, 通过设计人员的分析可以找到两者的最佳组合点, 使得工程造价最低。

在建筑结构设计阶段通过编制设计预算和设计概算, 设计人员遵守规范, 本着优化结构类型的精神, 分析工程造价, 进而对其进行控制优化, 可以对新建建筑物的每一部分或是分项按照一定的质量标准开列估算造价, 与造价计划指标进行对比分析, 审核差异, 采用相应的控制方法减小或是消除差异, 降低工程造价成本, 使设计概算超过投资估算的想象得到控制。

3 建筑结构设计优化工程成本

3.1 价值工程应用于设计优化

见着项目的造价成本与投资控制贯穿了工程的全过程, 而对整个项目造价影响高达35~75%的设计阶段无疑是工程造价的控制重点。为了有效控制工程造价, 可以将价值工程理论应用于设计优化。价值工程理论是以最低成本实现必要功能, 是提高产品或是作业价值的科学方法。其基本内涵为V=F/C, 这是功能与成本的关系式。其中:V代表的是价值, 即产品给企业或是用户带来的经济利益的流入, 而产品自身的价值则是产品功能与成本的综合反映;C代表的是成本, 包括产品生产时企业的制造成本和用户消费时的使用成本;F代表的是功能, 即用户消费产品感知到的使用价值。

根据价值工程理论的功能与成本的公式可以看出, 由于V只与F、C有关, 通过降低成本提高效益, 即提高V的数值, 有五个途径: (1) F不变, 降低C; (2) C不变, 提高F; (3) F提高, 降低C; (4) 提高C, F得到的提高大于C的提高; (5) F降低, C降低幅度大于F。不难理解, 价值工程理论的核心就是寻找功能与成本的最佳组合点, 以达到价值最高。

将价值工程理论具体运用于建筑结构设计中即要想降低造价以最大幅度提高经济效益, 必须在建筑结构设计阶段推行价值工程, 找到功能与成本的最佳组合点。事实证明, 在建筑结构设计阶段利用价值工程可以避免设计中的诸多问题, 对工程造价的节约平均为5~15%, 甚至可以高达35%。

3.2 优化设计降低造价的措施

结构体系的选择、传力途径、构件布置、构建选择、材料使用等都是一幢好的建筑物得以诞生的影响因素, 因此设计师在设计阶段要最大限度满足建筑物外形感观和建筑物内部平面、空间高度、建筑立面等使用功能。由于客户需求的多样性, 现代建筑物的体型姿态万千, 呈现出复杂化、不规则化的趋势, 如果设计不当, 容易使建筑物受到规则的结构效应。对现行规范和强制性条文必须加强学习, 充分理解, 合理执行, 实事求是, 根据工程实际状况适时调整混凝土和钢筋的用量, 降低工程造价。勘察建筑物地基状况, 根据地质条件和建筑物的上部结构, 合理选择占到结构工程投资的30%以上的地基基础类型, 有利于缩短建设工期, 使建筑物接结构安全得到保障。同时, 应当合理选择影响地基类型选择的建筑物地面以上的结构形式, 在满足客户外观形态和使用功能的前提下合理选择类型。类似钢筋、水泥等建筑物材料的选择也会影响工程造价, 应当引起设计人员的注意。

3.3 建立设计竞争机制, 推行限额设计

如果建筑物的使用功能和抗震要求相同, 那么工程的造价会落在一个合理的控制范围内, 如果工程造价超出了这个合理的范围, 说明图纸的设计中存在着可能产生浪费的情形。为了缩短工期, 有效控制工程造价, 提高经济效益, 可以建立设计竞争机制, 合理选择设计方案。

限额设计要求将前一阶段审定的投资额作为下一设计阶段投资控制的总目标, 将原先“画了算”改为“算了画”, 按照标准的初步设计总概算控制施工图设计, 实现工程造价的动态管理。以保证功能为基础, 依托批准的设计任务书以及初步设计的投资估算, 控制施工图的设计, 将“肥梁”、“肥柱”、“密钢筋”等现象扼杀在摇篮中, 减少常见的概算超估算, 预算超概算, 决算超预算的问题。

3.4 实行设计和建造工程一体化总承包方式

实行设计和建造工程一体化总承包方式能够促使设计师从设计、施工全过程衡量设计预算, 从整体上考虑工程问题, 主动对设计方案进行优化, 更好地进行设备和材料采购, 监督施工, 既确保了工程质量, 又使承包商自觉控制了整个工程的总造价, 充分实现项目工程在各个阶段的造价得到最大的优化。

3.5 运用价值工程, 优化设计方案

价值工程又称价值分析, 以提高产品价值为中心, 对其各项功能进行分析评价, 使之以最低的总成本, 实现必要的功能建筑设计中如何将工程项目的功能要求与投资有机结合, 根据工程的实际情况既不单纯追求降低成本, 也不片面追求提高功能, 而是力求提高成本与功能的比值, 获得最佳的设计方案, 价值工程作为一种相当成熟而又行之有效的管理办法, 在许多国家的工程建设中得到广泛应用。

4 结束语

建筑工程造价成本控制贯穿于工程的投资决策、设计、施工、竣工等各个阶段, 在项目可行、投资决策确定后, 控制工程造价的关键环节是建筑结构设计阶段。为了有效控制项目投资, 尽可能减少目标值与实际值的偏离, 必须抓住工程设计阶段这个关键点, 事先控制、主动控制。运用价值理论, 建立设计竞争机制, 推行限额设计, 实行设计和工程一体化承包等方法, 通过对建筑结构设计阶段的优化可以有效控制工程造价。

摘要：工程造价是指项目的总费用, 包括工程前期策划、可行性研究、方案论证、设计招标、工程实施以及实施中的管理等所有环节的成本和费用。本文主要阐述建筑结构设计和工程造价内涵, 分析建筑结构设计阶段优化对于工程造价成本控制的重要作用和重大意义, 认为应用价值工程理论、优化设计、建立竞争机制, 实行限额设计, 设计和施工一体化承包等措施, 能够有效控制工程造价, 实现工程目标值与实际值的最小偏离。

关键词：建筑结构设计,优化,工程造价成本

参考文献

[1]刘秀玲.工程造价与建筑结构设计的关系及优化措施研究[J].建筑与工程, 2011 (35) :259.

[2]张献萍, 张义忠.建筑设计阶段控制工程造价的策略与方法[J].河南大学学报, 2010, 39 (6) :653~656.

高层建筑结构优化设计论文 第4篇

汶川地震震害结果表明，对于教育类项目，如中小学，由于使用功能要求，相比其它建筑，教学楼竖向结构体系相对较弱，强度和刚度不足，并且建筑体型不对称，致使建筑在地震中易倾倒。因此教育类项目，应在建筑侧边及楼梯间布置剪力墙，以增强建筑结构的整体性与稳定性，使其具有良好的工作性能。针对文化体育类项目，例如图书馆、博物馆，根据其典藏书籍及文物的特点，其荷载大，使用空间大，平面不规则，在结构进行竖向布置时不必按照传统9m模数布置，某项目案列按12m模数优化柱网后，结构截面变化不大，但能更好满足建筑使用功能需求。

2.2结合建筑总高度进行优化

在某超高层中，通过对比分析钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁，钢梁组合楼盖可有效降低梁柱截面，满足建筑使用净高要求，且中庭洞口各层交错布置，采用钢梁组合楼盖解决了传统支模难题；可有效控制塔楼标准层室内梁高，内部净高高出150～200mm；绝大部分构件都在工厂加工完成，最大化地提高建筑产品工业化水平，大大减少施工现场建筑垃圾；施工工期大大缩短。

2.3结合建筑荷载进行优化

越来越多的企业在项目建设过程中承受着巨额成本的压力,地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能、效果的前提下，充分考虑覆土、消防车、人防等荷载，再进行平面布置，并进行多方案比选，项目实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网情况下，荷载越大，采用大板结构，建筑物含钢量最低，最经济。在结构优化过程中应多方面考虑，对建筑安全、美观、经济等全面比较，以实现项目效益最大化。

2.4剪力墙结构优化理论在实际工程中运用

（1）在进行结构计算时，应通过软件分析，满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标确要求。（2）通过适当的缩减剪力墙的长度，减轻自重，增加高层建筑内部使用空间。（3）剪力墙的肢截面控制，在具体的控制中，需要保障肢截面以简单、规则为基准，具体的门窗洞口，同样需要设计整齐成列，并形成明确的墙肢与连梁，进而使得应力可以的合理的分布，提升高层建筑的整体安全性和稳定性。（4）剪力墙过长的部分，采用的开设洞口的方式，完成对剪力墙的均分，再由的弱连梁对他们进行连接，避免剪力墙出现的脆性剪切破坏，影响高层建筑的整体质量和安全。（5）剪力墙应自上而下的连续性布置，减少高层建筑出现刚度突变的情况，保障剪力墙的连续性。设计过程中适当对剪力墙的厚度和混凝土强度进行调整，满足轴压比的要求。（6）对窗口梁和阳台梁等截面进行调整，完成对结构刚度及位移的微整，是结构布置更合理。针对高层建筑的结构选型设计的基本情况，可完成高层建筑的结构优化，从而使得高层建筑的空间效果、结构性能和高层建筑的整体综合效益等均可得到改善，在保障高层建筑基本功能的基础上，提升高层建筑的稳定性和安全性。

3结束语

建筑结构设计优化对策 第5篇

关键词：建筑结构；优化设计；建筑结构设计

前言

城市化的建设促进了建筑业的发展，由于人们对建筑的要求越来越高，传统建筑结构设计已经满足不了现任化的需求了，因此，优化建筑结构的设计是时势所趋。再者施工单位也可以通过优化建筑结构的设计的方法来降低建筑工程的造价，这样不仅提高了建筑企业的经济收益，而且在一定程度上也推动了建筑企业的发展。

1. 优化建筑结构设计的方法和作用

1.1优化建筑结构设计方法的应用

优化建筑结构设计的方法主要应用在建筑工程局部结构设计和总设计这两方面。在建筑工程结构总设计中，可以进行优化设计的有：建筑物顶部系統方案的设计、外围护栏结构方案的设计、建筑基础结构方案的设计和建筑结构细部的设计等。对这几个主要的建筑结构设计进行优化设计时，建筑结构的布置、受力和整体结构的选型及造价等各种的影响因素必须要慎重考虑，因为这些因素都直接影响建筑结构设计优化设计的效果。为了达到建筑结构设计优化的目的，在进行优化设计的时候，要全面分析建筑的实际情况，不同位置的结构设计要选择与之一致的优化设计方法。

1.2优化建筑结构设计方法的实践价值

优化建筑结构设计的设计是具有一定的实践价值和经济学意义的。在目前建筑结构设计的应用中，与传统的建筑结构相比建筑结构设计的优化设计方法使用了先进的技术方法，这样大大降低了建筑工程的整体造价，通过合理地运用结构优化设计的方法，有效提高了建筑材料的利用率，并是整体的建筑结构得到一致的协调，既降低了建筑施工的成本，也增加了建筑的稳定性和提高了建筑的美观度，提高建筑企业的经济价值，体现了建筑的经济学意义。

2. 优化建筑结构设计的组成部分

对房屋建筑工程来说，优化结构设计在实现房屋建筑的价值方面上提供了支撑和帮助。为了满足市场的需求，在建筑结构设计中，需要体现结构设计优化技术的优势。而房屋结构设计优化的具体步骤有：

2.1计算方案必须是最优秀的

在房屋结构的优化设计中存在复杂多样的问题，例如多约束、多变量的非线性优化的问题等。而在计算的过程中，对有约束性的优化问题要转化成为无约束性的问题来进行求解，这样才能选择最优秀的设计方案。

2.2建筑结构优化模型

2.2.1合理选择设计的变量

正常情况下，设计的变量是以主要影响设计要求的因素作为参数，其余影响因素的则作为预定参数，例如只要按照结构的要求或局部性的设计就能满足设计要求的、不会对设计要求造成大影响的、变化范围不会太大的等因素。通过这样使计算、设计及编制程序的工作量大大减少。

2.2.2目标函数的确定

确定目标函数时，选择的一组截面几何的尺寸、失效概率、建筑钢筋的截面积等都必须要符合预定条件的，这样就可以使总费用得到最低限度的降低。

2.3最终结果的分析

通过分析计算方案的结果，从而得到最为优秀的设计方案。在进行投资的时候，为了节省投资的成本，很多开发商往往忽略了要进行设计优化的步骤，对优化设计带来的好处不重视。开发商在资金的投入方面必须要进行全方位的考虑，不要只顾单边的利益，不能存在蝇头小利的想法，所以，在进行建筑结构优化的时候，不能存在片面的强调节约和不重视技术的要求等情况，否则会让建筑工程达不到预想的功能；也不能只重视技术而忽略经济方面的考虑。这样会造成设计浪费的情况。

3.建筑结构优化设计在建筑建构设计中的应用

3.1房屋建筑结构工程师要积极参与设计

优化设计的方法应用在现实的建筑结构施工中不仅仅是降低工程的造价，而且还能够改变建筑的适用性能。所以，在实际的建筑结构设计中，可以参照模型结构优化的设计和结构设计优化的方法来进行。但现在很多早期的程序设计者们在建筑阶段不参与到建筑结构设计中去，这对于建筑设计的结果有着直接的影响，甚至会增加某些程序的设计难度，使建筑总投资的成本增加了。因此不同的建筑类型选择的结构和设计方案也是不一样，为了确保优化设计的方法的合理性，设计人员必须在程序开始时就要参与结构优化，这样才可以获得一个好的开端。

3.2优化设计对实际建筑结构问题的处理

由于在建筑结构设计优化设计中固然会存在诸多的问题，因此要优化建筑结构就要进行合理的结构调整，如果使用结构优化设计的手法不当，那么就会破坏建筑结构，从而影响到建筑物的整体稳定性和安全性。一些意想不到的事故也常常会出现在建筑结构设计优化设计的过程中，所以需要有效及时的进行解决。对存在于优化设计中的安全隐患，要制定切实可行的预防措施，有效控制对建筑物造成的破坏力度。

3.3 积极配合协调好各单位的工作

要将优秀的房屋建筑结构设计变成现实的话，施工单位必须要与各种单位例如建设单位、机电安装等的管理单位做好相互协调的工，并一起探讨建筑优化的措施和方案，使施工工作得到顺利进行。因此，施工人员要服从单位领导的安排，履行好自身的职责；设计人员要参与结构设计及和施工的全过程，这样只样优化的方案才能得到更大的收益。

4.总结语

作为建筑企业在进行建筑施工中，其主要的目的就是在节省资源的同时获取最大化的经济效益。在房屋结构设计中，建筑结构的优化设计通过灵活运用结构设计优化的技术，帮助建筑企业实现这个目的。因此，在进行建筑结构的设计中，了提高建筑结构的可靠性和稳定性，企业应该采取合适合理的方法来优化建筑结构的设计。

参考文献：

[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年6期

[2]杨华.浅谈建筑结构设计与优化设计[J].规划与设计.2012，12（26）：56～58

[3]冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期

建筑结构优化设计 第6篇

某高层建筑设计使用功能为综合性公共建筑。主楼占地面积9 000m2, 总建筑面积19 000m2, 主楼高65.4m, 地面以上15层、地下1层, 主楼建筑面积为11 000m2;裙房高2层, 建筑面积为4 706m2。

1. 结构承重体系设计。

根据国家抗震区划图, 本设计建筑地区的基本烈度为7度, 相应的主楼结构部分的抗震等级为2级, 裙楼部分的抗震等级为3级。综合考虑裙楼部分大空间的设计使用要求以及主楼部分的抗侧移设计要求, 裙房结构承重体系采用钢筋砼框架结构形式, 主楼采用框架剪力墙承重结构体系。

本建筑结构在主楼抗侧力构件设计中, 剪力墙主要承担水平荷载, 框架承担少部分水平荷载和大部分竖向荷载。

2. 伸缩缝的处理。

本建筑由主楼和裙房2部分组成, 在2者的连接部位需设置建筑缝。考虑到主楼部分高度较高、结构有效重量较大, 裙房部分高度较低, 因此2者之间需设置防震缝和沉降缝。对于防震缝, 为避免主楼和裙房连接部位留出较大的宽缝, 给裙房屋顶防水处理带来困难, 在结构分析时, 将主楼和裙房视为一个整体进行抗侧力设计计算;对于沉降缝, 结合主楼需设一层地下室的建筑要求, 设计中将主楼基础设计成桩基础, 而将裙房基础设计成柱下条形基础, 通过2类基础的沉降变形计算, 相应调整和消除主楼和裙房2部分的不均匀沉降差。

3. 基础设计。

根据建筑场地工程地质报告, 并考虑主楼和裙房之间荷载分布的不均匀性特点, 主楼部分结合地下室的设计采用桩筏板基础, 以提高主楼结构的整体稳定性, 降低主楼部分的沉降变形。裙房部分采用柱下条形基础, 通过修正条形基的宽度来调整基底反力, 进一步控制裙房部分的基础沉降变形, 使主楼结构和裙房结构在各自使用荷载作用下, 能产生基本上一致的基础沉降变形量。

二、结构优化设计方案

1. 结构优化设计的要点。

(1) 初始选型。根据结构平面、立面布置及建筑物设计使用功能, 分析结构所受的竖向荷载、水平荷载及其传力路线, 并考虑施工因素, 归并框架梁、柱的类型, 初选梁柱的几何尺寸等。

(2) 结构分析。按照结构的实际几何构造特征, 计算结构所受归并向荷载和个体荷载, 对钢筋砼结构进行空间内力分析。根据结构分析结果, 将截面尺寸相同构件的控制截面内力, 根据其大小进行分类, 并确定每一类构件的设计控制内力。

(3) 截面优化设计。针对每一种梁柱构件的控制内力进行优化设计, 得出优化约束条件下的结构几何构造特征和配筋特征的优化设计结果, 从而构成新的优化设计结构。

2. 框剪结构优化设计的步骤。

(1) 第1阶段:最优设防水平Id的优化决策。根据地震危险性分析结果或地震区划规定, 在预测地震烈度概率分析基础上, 用模糊综合评判法计算结构的模糊延性向量和模糊抗震强度、损伤等级概率和震害损失的预估期望值E (Id) , 在满足最大投资约束和最大损失约束条件下, 使k1C (Id) +k2k3E (Id) 达到最小, 求出最优抗震设防烈度Id。

(2) 第2阶段:剪力墙构件的优化设计。剪力墙结构构件的优化设计主要是使结构刚度与延性指标达到最佳组合, 可用力学准则进行优化。结构刚度对结构的影响主要为结构的自振周期和侧向位移, 结构延性对结构的影响主要为保持承载力前提下的变形能力。因此, 可用结构整体的侧向位移量来协调结构的刚度和延性。我们根据高层结构设计规范对结构层间位移和顶点总侧移的限值来控制结构的刚度设计和延性设计。

(3) 第3阶段:框架结构的优化设计。框架结构的优化设计准则是一个结构准则, 在一次整体分析完成之后, 可按照前述方法对框剪结构中的框架部分进行优化设计。

3. 框剪结构优化设计的内容。

(1) 分析结构平面、立面布置特点, 根据工程经验选定剪力墙抗侧力构件的布置位置及几何厚度。

(2) 根据结构使用荷载特点, 根据经验归并框架结构类型, 并初步选定每一类型框架结构梁柱构件的几何尺寸。

(3) 进行整体结构的空间内力分析。

(4) 根据结构分析计算结果, 检查结构的层间位移及顶点总位移是否满足规范要求。若满足规范要求, 则转入第 (5) 步进行判断;若不满足规范要求, 则直接返回第 (1) 步, 进行剪力墙水平截面面积的修正。

(5) 刚度最优化判断。比较结构实际侧移值和规范限值, 若|max (δ/h) -[δ/h]|/[δ/h]≦ε3且|max (Δ/H) -[Δ/H]|/[Δ/H]≦ε2, 则转入第 (6) 步进行计算;否则转入第 (1) 步, 并用原剪力墙厚度乘以修正系数ξ=max{ξ1, ξ2} (ξ1=[δ/h]/max (δ/h) , ξ2= (Δ/H) /max (Δ/H) ) , 来修正剪力墙几何尺寸, 重新进行结构分析。

(6) 分别进行剪力墙和框架结构构件的截面优化设计。

(7) 收敛性判断。比较优化结构与原结构的接近程度, 若优化结构与原结构基本一致, 则认为优化结构是收敛的, 可以转入下一步进行可行性判断, 否则将优化结构作为原结构转回第 (3) 步重新进行结构分析和优化设计。

建筑结构设计的优化设计教学分析 第7篇

我国自古以来在建筑方面就拥有着非凡的成就,我国很多的古代建筑所采用的结构设计至今都会令人叹为观止,但是虽然如此,我国在建筑领域并没有建立完整、统一的教学体系。在上个世纪的中叶高等教育中开始引入建筑学,但是学科严重受到计划经济体制的制约和影响,在建筑结构、结构均衡以及建筑逻辑方面的教学严重缺失。这样的教学体系最终导致的结果就是理论知识学生都懂,画图都会,但是在实际的结构设计上能力匮乏,建筑物仅仅具有漂亮的外观是不够的,它更加重要的方面在于结构稳定,安全,能够为人们提供更好的居住和工作场所。因此多年来我国建筑结构教学效果一直不理想。

1.建筑结构优化设计的教学现状

根据我国的建筑结构课程教学大纲的要求,在学习了相关的课程之后,学生对结构体系的认识会更加深刻,包括结构体系的经济性、安全性以及适用性等等,融入了结构优化理念之后,估算结构构建的能力也会增强,不仅能够实现建筑结构稳定性与安全性的提升,而且在建筑的整体造价上也得到了优化。从学科本身的特点出发,对于学生的逻辑性要求很高,如果是针对低年级的学生,学生基本不具备能够综合各方面知识的能力,因此学生在这个方面的学习比较吃力,这与教师教学观念陈旧、教学目标不明确有着不可分割的关系,具体分析如下:

1.1建筑结构优化设计课程教学目标笼统

建筑结构是建筑学、土木工程以及建筑管理的基础课程,它所面对的教学主体是全体学生,不同专业的不同学生,这与教学大纲规定的教学目标是相同的。建筑学专业比较侧重于建筑方案的整体设计,土木工程专业学生必须要具备扎实的力学基础与过硬的理论知识功底,因此必须要在结构优化设计上强化教学,并且要将人才的培养的作为最终目标,制定更加科学、完善的教学目标,以此促进教学水平的全方面提升。

1.2建筑结构优化设计课程教学观念陈旧

在以往的建筑结构优化教学中,基本都是从建筑构建开始的,然后进行整体结构优化与设计教学,这样的教学方法使学生在学习的最初阶段就开始学习建筑构建受力情况、设计步骤以及施工流程,但是在建筑物整体结构上却无法建立了整体优化的理念,这非常不利于建筑学科的整体发展与优化设计理念的构成。

1.3建筑结构优化设计课程教学内容落后

我国高等建筑类教育的发展非常快速,现阶段我国建筑市场各项技术水平不断提升,建筑市场中材料品种繁琐,相关法律也在不断完善,但是在建筑结构教学方面的内容却没有及时更新,教学内容存在严重的滞后问题,比如,现阶段我国已经开始逐渐禁止使用粘土烧纸的使用,也就是说教材中也应该将烧结粘土砖的相关内容进行更新,并以小型砌体的内容代替。

2.建筑结构优化设计的教学分析

基于以上对建筑结构优化中的问题,有针对性的提出了一定的结构优化设计教学策略,这样才能够有效的提升建筑学科的整体教学质量,具体分析如下:

2.1引用形象教学思维和建筑艺术实体

在进行建筑结构优化设计的时候,主要是通过方案的优化设计实现的。建筑学专业的学生对中国古建筑和世界著名建筑的造型设计比较感兴趣,老师可以通过引用这些建筑实例,进行建筑结构的优化设计教学,在讲授建筑结构力学计算、构件受力、框架结构的同时还能兼顾学生的兴趣,引导学生结合形象思维和逻辑思维进行课堂实践。例如在讲授建筑构件的受力时,引用经典的建筑形象万神庙和路易斯•康的印度经管学院作为实例。针对两个建筑同样的弯顶结构,万神庙利用连续不断的石墙来承担弯顶的结构侧推力,而印度经管学院建筑通过钢筋混凝土梁结构来抵抗拱的侧推力,由于结构的不同,建筑形象也截然不同。学生通过耳熟能详的经典建筑形象,由表入里地分析和探索了建筑结构的优化设计,带着发现的乐趣实现了课堂教学,课程吸收效果明显。

2.2增强建筑结构优化设计课程教学的连续性

建筑结构设计优化是一门凌驾于多门建筑课程的综合学科,要在不同的建筑课程中融会贯通,在其他课程中反复实践和利用,才能将建筑结构优化设计的知识进行实际操作。这就要求不光要有独立的建筑结构课程和结构专业的教师,其他建筑课程和教师在教研中要融入结构优化的理念,通过启发性教学方法,使学生伴随建筑知识的增长提高结构优化设计能力。

2.3利用多媒体技术进行教学

建筑结构设计要求学生对建筑的整体和个体构件都充分了解,传统的板报式讲授并不能直观地反映建筑构件实例的三维立体形象,学生和老师都应鼓励使用三维立体的软件设计建筑模型,提供设计作品的感官性的同时可以增强课程的趣味性。老师和同学也可以通过计算机软件的交互作用,进行构件的交流和整体结构优化的探讨。

结束语

从现阶段的建筑结构设计教学的情况来看,其中存在的问题还是不可忽视的,为了实现我国建筑领域的可持续发展,必须要客观的看待这些问题,并分析导致这些问题的原因,这样才能够有效克服沉积在我国教育领域的众多弊端,全面提升建筑学科学生的设计优化意识,并为社会培养更多的新型建筑人才。

摘要：在建筑教育领域,建筑结构设计是不可忽视的教学内容,它包括建筑学、土木工程以及建筑管理等众多专业课程,它属于建筑基础课程,同样也是技术性课程。其特点是内容广泛、知识覆盖广、连续墙,并且技术的实用性强,这些课程对于学生的逻辑思维能力要求很高,从阶段我国建筑结构教学的总体情况来看,其中依旧存在一些问题,比如教学内容陈旧、教学方法落后、忽视学生主体性等等。本文中针对这些问题,对建筑结构设计教学的优化策略进行几点分析。

关键词：建筑结构,优化,教学

参考文献

[1]胡尚瑜,覃荷瑛,曹霞.“建筑结构”课程教学模式研究及实践[J].中国电力教育,2013(14).

产业结构优化升级对策分析 第8篇

娄底位于湖南的中部, 是湖南省最年青的地级市, 是长株潭“3+5”城市群中的一员, 有丰富的矿产资源, 素有“世界锑都”、“百里煤海”、“有色金属之乡”等美誉。长期以来, 娄底积极推进产业结构调整, 产业结构不断优化, 竞争力得到较大提升, 但与“3+5”城市群中的其它成员相比, 经济总量增长水平较低, 结构性矛盾依然突出。因此, 如何根据自身特色, 调整优化产业结构, 实现资源优化配置已成为亟需解决的重要问题。

一、娄底三次产业发展现状

根据《2011年娄底统计年鉴》, 整理出娄底从“十五”期间以来到2011年历年GDP分布和三次产业结构比例 (见下表) 。

(一) 经济总量不断增长, 但总体水平偏低

2001年, 全市GDP仅179.84亿元。近年来, 在一系列政策作用的推动下, 娄底经济快速发展, “十五”期末, GDP突破300亿元。“十一五”期末, 又跨越600亿元。2011年GDP突破800亿元大关, 达到837.86亿元, 是2001年的4.66倍, 年均增长11.8%。尽管娄底经济总量有了较大的增长, 但与同期湖南省的其它市州相比, 娄底经济总量在全省排名第11位, 仅高于湘西州、怀化、张家界, 可见娄底经济发展总体水平仍然偏低。

(二) 三次产业结构不够协调

1、三次产业结构依然不尽合理。

从表1我们可以看出娄底三次产业结构的演变趋势。三次产业结构从2001年22.2:39.4:38.4, 调整为2005年的18.5∶48.3∶33.2, 再至2011年的14.7:55.7:29.6, 其中第一产业的产值比重呈现不断下降的状况;第二产业的产值比重从2001年的39.40%增加到了2011年55.70%, 呈现出明显上升的趋势;第三产业在不断波动中呈下降趋势, 从2001年的38.4%调整为2011年的29.6%, 产业结构整体呈现向第二产业集中转移的局面。从2008年起, 娄底市的第二产业比重高达50%以上, 而第三产业的发展由于受居民收入水平、城市化水平等因素的制约, 多年来比重一直徘徊在30%左右。2011年, 全国第三产业比重达43.1%, 湖南省第三产业比重为38.6%, 娄底市则为29.6%, 比全省平均水平低9个百分点, 较全国平均水平低13.1个百分点, 可见娄底市第三产业的比重仍然比较低。

2、产业内部结构依然不尽平衡。

娄底三次产业中, 第一产业还属于典型的粮猪型结构, 农业生产方式落后, 经济效益和农业产业化经营水平相对较低。娄底市经济发展主要依赖于第二产业, 而第二产业又以冶金、煤炭、化工、电力、建材、机械等产业为支柱的重工业城市。2011年全市实现工业增加值423.06亿元, 工业对全市经济增长的贡献率达63.1%, 全市规模以上工业完成增加值388.62亿元, 分轻重工业看, 轻工业实现增加值34.54亿元, 重工业实现增加值354.08亿元, 重工业占91.74%。产业能耗高是娄底第二产业发展的又一特征, 2011年六大高耗能行业完成增加值219.14亿元, 占全部规模工业增加值的56.37%, 万元规模工业增加值综合能耗为3.0吨标准煤, 是全省的7.3倍;万元GDP综合能耗为1.82吨标准煤, 是全省的2.84倍, 节能降耗压力大、任务重。第三产业从内部构成来看, 依然是以交通运输、批零贸易、住宿餐饮等传统行业为主导, 2011年这些传统行业实现增加值161.00亿元, 占服务业的64.7%, 而现代物流、金融服务、旅游、商务服务等现代服务业发展缓慢。

(三) 娄底市产业结构高度化水平较低

根据产业结构演进的一般规律, 产业结构高度化的一个重要表现是:产业结构重心会循着第一产业向第二产业和第三产业逐次转移, 即产业结构从低水平状况向高水平状况的变化过程。

二、优化娄底产业结构思路

(一) 转变农业增长方式, 加快推进农业产业化经营

农业的发展是国民经济持续健康发展的基础。对于第一产业的调整, 一是要加大对农业基础设施的投入。娄底下辖的双峰、新化、涟源都是全国的产粮大县, 集约化程度还比较低, 应努力搞好农田水利建设, 改善农村生产条件、加速推进农业机械化, 提高粮食综合生产能力。二是要依托各地资源优势, 大力发展农副产品深加工, 抓好当地特色优势农业产业, 重点扶持油茶、金银花、食用菌等特色果蔬, 提高农副产品附加值, 将永丰辣酱、“响莲”葛参茶、味博士、新化贡米、东岭田鱼、湖南黑猪、湘中黑牛等特色农产品品牌打响, 再创一批高品质, 好效益、市场占有率高的名牌农副产品。三是坚持以市场为导向, 以优势农产品的发展为基础, 延长农业产业链, 鼓励龙头企业、优质企业发挥品牌特色和资源优势, 增强竞争实力, 着力培植一批农产品加工的旗舰企业。四是加强农村科技推广, 搭建农业信息服务网络平台, 引导和扶持农民发展各类经济合作组织, 实现农业生产和市场需求的对接, 推动农业生产由封闭式走向开放式、由传统走向现代化。

(二) 加速推进新型工业化, 着力调整和优化工业内部结构

当前困扰娄底工业发展方式的一个首要问题就是高能耗、低效益的企业占工业经济主导地位, 工业经济结构极不合理。推进新型工业化是促进经济快速发展的主要保证。以新型工业化为契机, 娄底应大力推动工业经济结构调整和产业转型升级。一是要立足娄底产业基础, 继续重视对传统工业的技术改造, 按照节能环保的新要求, 积极改造和提升钢铁、煤炭、建材、电力、有色、化工等支柱行业, 加大对高耗能设备的淘汰力度, 加快能源结构调整, 发展循环经和低碳经济, 通过示范, 促进企业节能降耗。二是着眼于可持续发展, 紧跟环保和节能产业快速发展的主流, 有选择地发展电子信息、新材料、先进制造业、新能源等能耗低的战略性新兴产业, 大力发展高、精、尖产品和高附加值产品, 积极引导湖南宜化、五江轻化、涟钢、冷钢等大中型企业延伸产业链, 开发上下游产品, 丰富产业结构, 逐步摆脱经济增长和就业过度依赖高耗能、高污染产业的格局。三是要通过政策引导, 抢抓国内与省内产业梯度转移机遇, 承接发展电子、医药、食品加工、服饰、制鞋、皮革等终端消费品产业, 逐渐将娄底重工业太重、轻工业太轻的局面改变。四是建设特色园区, 引导产业集群发展。产业聚集已经成为当今经济发展的主流, 目前, 娄底初步形成了市开发区薄板特色产业基地, 涟源煤炭机械制造产业基地, 新化特种陶瓷产业基地, 双峰农业机械制造产业基地, 冷水江有色金属产业基地和耐火材料产业基地、娄星区新型原材料产业基地等十大特色产业基地, 应在现有十大产业集群中逐渐培育一批主业突出、有竞争优势的龙头企业, 做大做强, 发挥其产业的辐射能力, 促进产业集群发展, 推动经济转型和产业升级。

(三) 积极探索和培育新兴产业, 优化产业结构

娄底有优越的地理位置, 地处湖南中部, 湘黔铁路和洛湛铁路在此交汇, 横贯东西, 四通八达, 是湖南重要的交通枢纽。借助交通枢纽的作用, 大力发展物流, 把娄底打造成现代化的区域性物流中心具有绝对的优势。旅游业有良好的产业联动效应, 集吃、住、行、游、购、娱于一身, 蓬勃发展的旅游业对产业结构优化升级有良好的推动作用。娄底具有得天独厚的生态旅游资源, 拥有大熊山国家森林公园, 龙山、九峰山、洪家山省级森林公园、湄江地质公园、紫鹊界梯田等风景名胜区及波月洞、梅山龙宫、藏君洞等大型溶洞;人文景观有曾国藩故居、蔡和森纪念馆、罗盛教故居等。借助于这些丰富的旅游资源, 多方联动, 整体规划, 加强娄底旅游整体形象塑造, 突出地方特色, 努力打造旅游基地, 发展旅游业, 使旅游业成为第三产业的支柱产业。同时, 还应加快发展房地产、邮电通信、金融保险、信息咨询等生产性服务业, 做强做大批零贸易、住宿餐饮等传统行业, 使第三产业真正成为推动经济增长的新动力。

参考文献

[1]龙露.娄底城市化与产业结构演变的协调发展研究[J].重庆科技学院学报, 2012 (11) .

[2]杨涟漪、吴杰.池州产业结构优化对策研究[J].现代商贸工业, 2010 (19) .

[3]孙朝晖.经济欠发达地区产业结构优化升级的路径选择——以江苏省宿迁市为例[J].安徽农业科, 2012 (6) .

建筑结构优化设计探讨 第9篇

1.1 截面设计

已知截面尺寸bh,砼、纵筋强度等级,截面承受的最大弯矩,求纵向受拉钢筋面积As。

1.1.1 基本公式

其中:x砼受压区高度;b截面宽度;h0截面有效高度,h0=h-αS;h截面高度;αS受拉钢筋合力点到截面受拉边缘距离;fy受拉钢筋强度;f砼抗压强度;AS受拉钢筋面积;α1系数。

1.1.2 公式适用条件

(1)防止超筋破坏:Xξbh0(3)

其中:ξb相对界限受压区高度。

(2)防止少筋破坏;AS≥ρminbh(4)

其中:ρmin最小配筋率。

利用公式(1)(2)(3)(4),根据表1给出的已知条件,经过计算,结果见表1。

由表1序号(1)(2)计算结果可知:其他条件不变(相同),将钢筋强度等级提高一级(增加43%),钢筋面积将大大减少(减少46%);由序号(2)(3)可知:其他条件不变,将砼强度等级提高一级(增加24%),钢筋面积仅减少6.8%;由序号(3)(4)可知:其他条件不变,将梁高度增加11%,钢筋面积将减少17%;由序号(4)(5)可知:其他条件不变,将梁宽增加25%,钢筋面积仅减少2.7%;由序号(5)(7)可知:其他条件不变,面积不变或略有减少(减少4%),将高宽比增加20%,钢筋面积将减少24%。

由上述计算可知:当截面弯矩不变时,最经济合理的设计是:提高钢筋强度等级,加大截面高度和增加高宽比,而提高砼强度等级和加大截面宽度,作用不大。

1.2 承载力校核

已知截面尺寸bh,砼、纵筋强度等级,纵筋面积,求截面承受的最大弯矩。

1.2.1 基本公式

1.2.2 公式适用条件

利用公式(5)(6)(7)(8),根据表2给出的已知条件,经过计算,结果见表2。

由表2序号(1)(2)计算结果可知:其他条件不变,将钢筋强度等级提高一级(提高43%),承载力提高34.6%;由序号(2)(3)可知:其他条件不变,将砼强度等级提高一级(提高24%),承载力提高5%;由序号(3)(4)可知:其他条件不变,将截面高度增加11%,承载力将增加14%;由序号(4)(5)可知:其他条件不变,将截面宽度增加25%,承载力仅增加3%;由序号(5)(7)可知:其他条件不变,截面面积基本不变(或减少4%),高宽比增加20%,承载力增加21%。

由上述计算可知:当配筋面积不变时,提高承载力的最经济合理的设计是:提高纵筋强度等级,增加截面高度和增加高宽比,而提高砼强度等级和加大截面宽度,作用不大。

2 Τ型截面设计

2.1 截面设计

已知:截面尺寸bh,bf',hf'砼、纵筋强度等级,截面承受的最大弯矩,求:纵向受拉钢筋面积AS。

(1)基本公式

(2)公式适用条件(防少筋)

利用公式(9)(10)(11)(12),根据表3给出的已知条件,经过计算,其结果见表3。

由表3序号(1)(2)计算结果可知:其他条件不变,缘板宽增加4倍,配筋面积减少10%;由序号(2)(3)可知:其他条件不变,缘板厚增加20%,配筋面积不变;由序号(2)(4)可知:其他条件不变,砼强度等级加大一级(增加24%),面积减少0.1%;由(4)(5)可知,其他条件不变,配筋加大一级(增加43%),面积减少43%;由(1)(6)可知:其他条件不变,截面高度加大25%,配筋减少34%;由(6)(7)可知:其他条件不变,截面宽度加大25%,配筋不变;由(7)(8)可知:其他条件不变,面积不变(或减少4%),高宽比加大50%,配筋减少25%。

由以上可知:当截面弯矩不变时,最经济合理的设计是:提高钢筋强度等级,加大截面高度和增加高宽比,而提高砼等级,增加截面宽度,增加缘板宽度或厚度,作用不大。

2.2 承载力校核

已知:截面尺寸bh,bf',hf'砼、纵筋强度等级,配筋面积AS,求:最大承载力Mmax。

(1)基本公式:

(2)公式适用条件(防少筋):

利用(13)(14)(15)(16),根据表4给出的已知条件,经过计算,结果见表4。

由表4序号(1)(2)计算可知:其他条件不变,翼缘宽度扩大四倍,承载力仅提高10%;由(2)(3)可知:其他条件不变,翼缘厚度增大20%,承载力基本不变;由(2)(4)可知:其他条件不变,砼强度等级加大一级(提高24%),承载力基本不变;由(4)(5)可知,其他条件不变,配筋加大一级(提高43%),承载力增加42%;由(1)(6)可知,其他条件不变,截面高度增加25%,承载力增加30%;由(6)(7)可知,其他条件不变,截面高度增加25%,承载力基本不变;由(7)(8)可知,其他条件不变,截面面积不变(甚至减少),高宽比加大11%,承载力增加16%。

由以上结果可知:提高受弯构件承载力的最经济合理的设计是,增加截面高度,提高配筋强度等级,增加高宽比;而增加翼缘宽度或厚度,增加截面宽度,或增加砼强度等级,效用不大。

综上所述,当配筋面积一定,提高承载力的最有效最经济的措施是:增加截面高度,提高纵筋的强度等级,或增大高宽比;而增大翼缘宽度或厚度,增大截面宽度,提高砼强度等级,效用不大。

摘要：本文主要从钢筋混凝土正截面承载力计算出发,探讨结构优化设计问题。

关键词：钢筋混凝土,受弯构件,承载力

参考文献

[1]胡兴福.建筑结构.北京:高教出版社,2002

[2]熊丹,等.建筑结构.广州:华南理工大学出版社,2002

简述绿色建筑的结构优化设计 第10篇

【关键词】绿色建筑；结构优化设计

随着社会经济的快速发展，人们对居住环境要求的提高，对自身身体健康也越来越重视，基于此使得绿色建筑成为未来建筑领域的发展趋势。绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。那么如何实现绿色建筑呢？通常人们认为在绿色建筑的策划、设计和实施中，结构设计相比建筑、暖通、给排水、电气等其他专业，发挥的作用较小。而国家标准新版《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）对旧版标准（2006版）在结构设计方面进行了必要的提升与补充。修订的重点包括突出结构设计的重要性，而结构设计的关键就在于结构优化设计。以下从两个方面来论述绿色建筑的结构优化设计。

1、结构优化设计在绿色建筑中的作用

从绿色建筑造价方面分析。众所周知，绿色建筑与一般建筑相比建设成本略高，根据研究统计一星、二星级绿色建筑每平方米要增加50至100元左右，三星级绿色建筑要增加200元左右。从工程造价方面分析，建筑施工阶段大约决定了建安造价的20%，建筑设计阶段大约决定了建安造价的80%。而建筑设计阶段的结构设计就决定了整个建安造价的40%到60%以上，对于住宅来说大概是60%以上，对于公建大概是50%以上。同时，和发达国家相比，我国的建筑平均用钢量大大高于他们。与社会平均水平相比，经过结构优化的住宅和公建的钢筋混凝土工程项目，一般每平方米工程造价可以节省60到170元，钢结构或城市综合体潜力更大。由此可见，在节省建设资金方面，绿色建筑的关键环节是绿色建筑设计，绿色建筑设计的关键环节是结构优化设计。所以，结构优化设计是实现绿色建筑的重要途径。

从节约资源，保护环境、减少污染方面分析。目前，钢筋混凝土结构依然是我国建筑工程中的主导结构。我国的绝大部分建筑采用的是现浇的钢筋混凝土结构，大量的使用水泥、砂石、钢筋，其中水泥消耗了大量的能源，造成了大量的污染，国内砂石和铁矿石的资源在日益枯竭。最后建筑寿命终了拆除时，其废弃的渣块屑又难以回收再利用，将有巨大的垃圾需要处理，造成环境的大负荷。因此迫切的需要减少材料的用量，降低资源消耗，减少钢材、水泥的消耗，减少生产过程中的碳和其他污染物的排放，减小对环境的影响。而结构优化设计在降低建筑钢筋、混凝土消耗具有关键作用。

2、绿色建筑中结构优化设计方法

在国家标准新版《绿色建筑评价标准》（GB/T50378-2014）中，结构设计优化被提升为绿色建筑节材部分的最重要的内容。结构优化设计包括：对地基基础、结构体系、结构构件三个方面进行优化达到节材效果。

地基基础优化方面。地基基础是建筑结构主要的组成部分，关系到整个建筑结构安全性与经济性，多高层建筑下的基础厚重、混凝土和钢筋用量都很大，优化空间也很大，通过优化设计在建筑基础设计的安全性和经济性之间寻求一个合理的平衡点是结构基础优化的目的。首先从基础造型和布置开始，通过结构计算来验证基础方案的准确性和可行性，再根据规范和实际工程经验对建筑材料的选用进行合理的分析，使其得到充分的利用。基础工程的造价在整个建筑工程造价中所占的比例较高，尤其在地质条件比较复杂的情况下。因此在建筑基础优化中遵循合理造型、计算准确、材尽其用、符合规范的原则，对建筑基础设计进行合理、细致的优化，能够起到降低工程造价、节约资源的作用。

结构体系优化方面。目前，我国的建筑结构体系，从承重构件材料的类型来划分，主要分为木结构、砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构等四个主要结构体系。木结构是以上四种结构体系中最理想的绿色建筑体系。但由于我国的国情特点和木结构自身特点，在我国建筑领域占比重极小。砌体结构优化相对而言设计计算性不强，主要是概念设计优化和构造设计优化。可遵循以下原则：优先采用横墙承重或纵横共同承重；纵横墙的布置应均匀对称；纵横墙竖向应上、下连续，不宜采用上刚下柔的结构；钢结构以钢材制作为主的结构，属于绿色建筑结构体系，未来发展前景广阔。钢结构优化可遵循以下原则：选择结构平面布置合理的钢结构方案，方案结构的传力途径与受力尽可能简单、明确；加强设计连接节点优化；完善整体布置和构件设计。

钢筋混凝土结构是现今我国建筑工程中的主导结构。结构设计方案的优化的方法可分为截面优化、形状优化、拓扑优化、布局优化以及满应力优化等。结构设计优化可遵循以下原则：精确计算荷载值，准确理解规范；结构与建筑专业协调；合理的选用钢筋和混凝土标号；对结构体系的优化重点查看结构布置是否沿建筑高度采取了变截面或变壁厚或变材料强度等措施。总之，在优化设计的过程中，要以建筑结构的安全性、适用性和耐久性为基础，合理地确定结构的可靠度水平，采取最经济的手段，使结构具有各种预期的功能。

结构构件优化方面。结构构件设计比较具体，可定量分析，把握单体构件的设计也是实现总体优化设计的基础环节。钢筋的强度、混凝土的性能、构件的高度和宽度、箍筋的间距等方面的设计都影响结构构件的性能。不具备实用功能装饰性构件在建筑中大量应用，在施工中较少采用工业化生产的预制构件，都影响工程的造价。建筑功能、柱网跨度、荷载大小等因素对整体结构的优化具有影响。最后，需要重点查看结构优化文件中构件的应力比或柱轴压比、层间位移角等是否合理。

总之，结构优化设计是實现绿色建筑的重要方法，可以为绿色建筑节省资金，为社会节约资源、保护环境、减少污染，具有经济效益和社会效益价值。随着现代科技水平的发展进步，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）等新的技术手段已运用到结构优化设计中来，使得结构优化设计技术手段更加丰富，在遵循“经济、适用、合理”的设计原则下，结构优化设计将为绿色建筑发挥更大的作用。

参考文献

[1]中华人民共和国住建部.绿色建筑评价标准（GB/T50378-2014）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

高层建筑结构优化设计 第11篇

伴随着城市化进程的加快, 全球经济一体化形式的构成, 越来越多的农村人口向城市涌进, 这无疑将增大城市的人口压力和住房压力, 而为了有效地将这些压力缓解, 避免社会矛盾激化, 因而在技术水平的支持下不断出现了高层建筑, 显然这在一定程度上将住房压力缓解了。然而, 正如我们所知, 技术是在不断进步的, 以往的设计方式弊端也会在使用中不断显露出来, 为了更好地保证人们住房的安全, 非常有必要对现有的高层建筑结构进行优化设计。

笔者根据自身的工作经验, 在文章中将以A市的某个高层建筑作为实际案例进行分析阐述。该高层建筑共有10层, 30m高, 建筑物内部各项系统部件构成完整。

2 关于未来高层建筑发展的趋势分析

2.1 新型材料的开发与运用

科技水平的进步, 不断研究和开发出了新型的高性能混凝土材料, 在很大程度上改善了传统混凝土的韧性及强度等级, 尤其是在建筑施工中出现了高强度的混凝土之后, 施工人员在施工操作中有效地将结构构件的尺寸减小了, 这有助于结构的自重也随之减小。另外, 存在于高层建筑中钢结构中的FR钢能够有效地将高温时铁的强度提高, 从而减小钢材中防火保护层的厚度, 最终使钢结构在整个工程建筑中的成本造价降低了。

2.2 逐渐推广的消能减震和隔震设计

现阶段, 延性结构体系作为传统的抗震结构体系是在全世界范围内被普遍采用的, 我国也是如此, 一直沿用着这样的结构体系, 其通过适当的对结构物的刚度进行控制, 容许在地震时结构构件能够自行进入非弹性的状态, 并在保持较大延性的情况下, 尽可能的将地震能量消耗掉, 有利于将地震带来的不良反应减轻, 最终保证建筑结构能够长久地伫立而不坍塌。在高层建筑的结构中, 是否能够有效地减震, 其前提是需要提前将被动耗能的装置设计出来, 以便将一定的附加阻尼或者附加刚度提供给建筑物结构, 从而将结构构件需要承担的那一部分地震能量消耗掉, 以便将结构中的动力反应降低, 最终有利于将高层结构建筑中的损伤和变形程度降低。

2.3 大力发展智能建筑这一技术

在高新技术和现代建筑技术产业的结合之下, 产生了新型的智能建筑产业。从其自身所具有的特点和应用的特性分析, 该技术能够广泛地应用在高层建筑的结构设计之中。简单讲就是, 服务、建筑、经营及装备等四部分内容的结合体就是智能化建筑, 在有效全面的综合、各自优化以及相互关联的情况下, 能够使四者之间达到最佳的组合状态, 从而确保建筑物的结构设计是符合高舒适、高效率和高功能的要求的。通过服务、结构、管理和系统等四个基本的要素在智能化建筑中所建立起来的内在联系的作用, 随后在优化设计的利用下, 能够将一个高效率运用、投资合理的安全、干净、舒适的环境空间提供给用户。若想有效地构成智能化建筑, 必须同时具备三大系统, 分别是办公自动化系统、设备管理的自动化系统以及通讯网络系统, 只有在这样的结构设计背景之下, 才能够将一个舒适、安全的工作和生活环境提供给客户。

3 存在于高层建筑优化设计中的弊端

现如今, 有关高层建筑结构设计的理论基础已经十分成熟, 但是将理论基础应用到实际的施工设计和操作中还存在很多的问题, 这极大地阻碍了高层建筑结构优化设计的进一步发展。

3.1 高层建筑结构设计的工作内容复杂

相较于国外的高层建筑发展现状而言, 我国的高层建筑发展时间较短, 因而还有很多的实践理论在高层建筑的结构设计中较为缺乏, 从基本国情出发, 符合我国建筑结构设计的软件技术十分有限。但由于有较多的变量个数存在于高层建筑的结构优化之中, 并且在结构复杂程度增大的情况下变量个数也会不断增加, 现有的软件技术又难以有效地将被动变量和主动变量区分出来, 只能够简单地将相对最优解求出来, 因而在这样的发展背景下, 难以促进高层建筑的结构设计在我国的进一步发展。在多方调查后认为, 只有多次反复地寻找探索, 才有可能将存在于结构设计中的弊端一一解决掉。从总体上分析, 极少有一次性设计高层建筑结构成功的案例, 文章所列举的这一案例也是在多次反复的设计研究再设计以后才成功的, 因而从这一方面便可以看出有较大的分析工作量存在于高层建筑的结构优化设计之中。

3.2 过多的优化结构尺寸

在建筑物结构材料、几何形状以及荷载给定的情况下, 将满足于设计条件的最优化构件的截面求解了出来, 却在一定程度上将结构整体的优化工作给忽视了, 但是从实际的研究证明中可以看出, 更具有实践和应用意义的就是形状优化。简单地说便是最优结果的得到是不可能通过单纯的优化来实现的, 其需要做到全方位的考虑。然而大多数的建筑物结构设计的工作人员都认为, 只需要合理的方案设计和结构布置, 便可以在计算机软件中将准确的结构尺寸计算出来, 可见, 对于软土地基的设计并没有太大意义, 这对于设计结构的最终结果自然也是难以保证的。

4 优化设计的措施

4.1 合理设计方法的选择

首先需要分析建筑物结构的使用性质, 在各种变量的掌握下, 将有效的设计方法提取出来, 如:直接优化或间接优化。其中, 材料耗量便是高层建筑结构优化设计的目标, 因而需要从构建截面的大小尺寸上分析。针对于本次案例中所采取的直接优化的设计方法, 笔者认为是合理的, 其在已知目标函数变量的情况下, 满足了一定约束的条件。在进一步对高层建筑中结构设计优化所具备的条件进行分析以后发现, 从现代化建筑设计的角度出发, 满应立法的使用更加有利于优化高层建筑的结构设计。

4.2 发展于桁架等杆设计中的满应力法

其作为准则法的一种, 是最容易理解、最容易操作的。其是在建筑结构有规定几何形状和结构的情况下, 根据满应力法则的标准, 对截面构建的尺寸进行修改, 确保一次的应力限值计算都是在最优化的算法中进行的。

4.3 优化设计的合理性

需要在实践经验和常规做法的遵循下, 将初始结构构件的截面尺寸确定出来, 并在构建分类的参照下, 将有关于梁、柱及墙的数据库分别建立起来;通过计算结果的提供, 调整构建截面的尺寸, 并在位移条件的满足之下, 将构件材料的性能有效地发挥出来。

5 总结

综上所述, 为了更好地满足人们的要求, 与社会的发展相适应, 就必须进行高层建筑结构设计的优化设计, 在合理设计方式的选择下, 充分地将结构构件的作用发挥出来。

摘要：随着社会的发展, 国民经济水平的提高, 不断增加了建筑工程项目修建的规模和数量, 也随之出现了高层建筑。众所周知, 大多数情况下, 高层建筑所需要花费的工程成本较多, 但是通过采取合理的手段, 能够在一定程度上将造价成本降低, 并起到结构优化的作用。因此, 文章围绕高层建筑结构的优化设计方面进行了阐述, 并将一些有效的降低成本的措施提出来。

关键词：高层建筑结构,优化设计,成本降低

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