建筑設計中結構設計優(yōu)化的運用分析.pdf

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1、2014年11月建材與裝飾規(guī)劃與設計建筑設計中結構設計優(yōu)化的運用分析支飛（阜陽市建筑設計研究院安徽阜陽236010）摘要：隨著社會經濟的迅速發(fā)展和建筑功能的多樣化，城市人口的不斷增多及建設用地日趨緊張和城市規(guī)劃的需要，促使高層建筑得以快速發(fā)展。高層建筑項目投資大，對其進行優(yōu)化設計能夠有效的減少投資金額。本文筆者結合多年工作經驗，主要針對建筑設計中如何有效的結構設計進行優(yōu)化進行了闡述，供同行參考。關鍵詞：建筑工程；結構設計；優(yōu)化設計中圖分類號：TU201文獻標識碼：B文章編號：1673-0038（2014）46-0011-021高層建筑結

2、構的發(fā)展?jié)搫莘磻囊环N手段，是工程設計所使用的工具之一。在工程設計中，更重要的是必須進行很多運籌、決策和規(guī)劃的工作，這些工1.1鋼筋混凝土材料重新得到重視作具有軟科學的特點。所以，工程設計應該是硬科學和軟科學的我國的高層建筑中，大部分為鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構，只有少結合，這就需要建立全面的、嶄新的工程設計理論。在土建工程數(shù)采用了鋼結構。輕混凝土、高強混凝土、鋼管混凝土、型鋼混凝設計的前期，有許多重大的問題需要進行科學的決策，包括工程土等理論技術已經成熟，而非金屬配筋、新型預應力鋼棒等混凝項目的可行性論證、工程項目的總體規(guī)劃及功能優(yōu)化、結構的

3、造土增強材料技術的不斷發(fā)展，也為鋼筋混凝土材料的重新崛起型、結構設防水平的決策等。提供了條件。2.2工程項目功能優(yōu)化的發(fā)展1.2組合結構的高層建筑的發(fā)展在經過可行性論證決定了工程項目的任務、規(guī)模、建設地點、采用組合結構可建造比混凝土結構更高的建筑，不但具有優(yōu)建設分期等重大問題之后，就需要考慮工程建設的總體布局及異的靜、動力工作性能，而且能大量節(jié)約鋼材、降低工程造價和規(guī)劃，這也是一個重大的決策，直接影響工程的社會和經濟效加快施工進度。在不同的情況下，可以取代鋼筋混凝土結構和鋼益、運行的功能和對環(huán)境的美學效應。在優(yōu)化整個工程項目的功結構，科

4、技含量也較高，對環(huán)境污染也較少，已廣泛應用于冶金、能時，可以利用價值工程的某些概念和手段來改善現(xiàn)有的方法。造船、電力、交通等部門的建筑中，并以迅猛的勢頭進入了橋梁價值工程是一門軟科學，依靠集體智慧有組織地研究系統(tǒng)的功工程和高層與超高層建筑中。在強震國家日本，組合結構高層建能，揭示系統(tǒng)中的必要功能與總成本間的最佳匹配。價值工程的筑發(fā)展迅速，鋼筋混凝土組合柱應用廣泛。由于鋼管內混凝土處基本觀點是對產品及其各個組成部分進行功能分析，在很多情于三軸受壓狀態(tài)，能提高承載力，從而可節(jié)約鋼材。在香港的中況下，這樣做都是很有好處的，因為人類制造任何產品

5、，實際上國銀行采用巨形組合柱的建筑設計方法，獲得了十分可觀的經是為了使用該產品的功能，在進行工程項目的總體規(guī)劃時，從功濟效益。隨著混凝土強度的提高以及構造和施工技術上的改進，能出發(fā)，可以開拓視野，減少習慣的束縛。組合結構在高層建筑中的應用可望進一步擴大。2.3工程結構系統(tǒng)全局優(yōu)化的發(fā)展1.3新型結構形式的應用不斷增加各個結構獨立優(yōu)化和拼湊而成的工程系統(tǒng)并不一定優(yōu)化，只框架體系、剪力墻體系和框架—剪力墻（支撐）體系是高層建有當工程系統(tǒng)中各個結構之間不存在任何橫向約束時，各結構筑的傳統(tǒng)結構體系。筒體結構出現(xiàn)于20世紀，它對高層建筑的的獨立優(yōu)

6、化才形成工程系統(tǒng)的優(yōu)化。從大系統(tǒng)全局進行優(yōu)化，才發(fā)展有重要影響。根據(jù)筒體的不同組成方式，分為框筒體系、筒能真正收到優(yōu)化的效果。此外，現(xiàn)行規(guī)范得以合理地提出了三級中筒體系和多束筒體系三種類型。筒體最主要的受力特點是它失效準則。形成了國內外所共識的“小震不壞，中震可修，大震不的空間受力性能。倒”的設計原則。2工程優(yōu)化設計理論與發(fā)展2.4工程項目全壽命的優(yōu)化與發(fā)展2.1工程設計軟科學的發(fā)展以往的優(yōu)化設計理論針對的都是具體的結構，而在工程實際實際上，人們在處理事物時都會遇到硬、軟兩種因素。硬因素中，一般都是整個工程大系統(tǒng)的優(yōu)化設計問題，其由眾多

7、子系統(tǒng)就是有實體的物質系統(tǒng)中的一些因素；軟因素就是精神意識系或者結構組成，具有高維數(shù)、多目標、變量種類多、約束耦合復雜統(tǒng)中的一些因素。軟科學和硬科學的區(qū)分是相對的，不應該也不等難點，故其子系統(tǒng)的獨立優(yōu)化并不能帶來整個大系統(tǒng)的優(yōu)化可能給出截然劃分的界限。目前的工程設計主要側重于力學分方法。實際的工程系統(tǒng)優(yōu)化模型往往預先不知道，需要通過子系析，具有硬科學的性質。力學分析只是荷載決定后計算結構力學統(tǒng)或者結構的具體優(yōu)化模型來構造大系統(tǒng)的全局優(yōu)化模型。工·11·規(guī)劃與設計建材與裝飾2014年11月程的全系統(tǒng)全壽命優(yōu)化就是考慮了工程系統(tǒng)中的動態(tài)可靠

8、度與趨向最佳值的路線或方向，以達到目標函數(shù)的最優(yōu)值。因此，可模糊因素，在各個階段的優(yōu)化中都應該以工程項目的全局作為以采用滿應力法進行高層建筑結構優(yōu)化設計。滿應力設計法是優(yōu)化對象，而各個單元的優(yōu)化必須在總體全