探讨结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用

摘要：本文主要从建筑结构设计优化技术的现实价值和应用出发，结合房屋结构设计在成本造价方面的经济性因素进行分析，主要对结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用进行探讨。

关键词：结构设计；优化技术；房屋设计

Abstract: This article mainly start from the building structure design optimization technique of practical value and application, combined with the design of building structures in the cost aspect of economic factors, mainly on the structural design optimization technology in building structure design discusses the application.

Key words: Structure design；Optimization technique；The housing design

在房屋建造过程中，建筑结构的成本造价是一项较大的花费，通过结构设计的优化技术能够很好的解决成本造价方面的压力，因此，从事结构设计的人员应该充分考虑房屋建造过程中的经济性、合理性、适用性，从而在满足相关建造要求的前提下，较好的降低工程的总体造价。

一、房屋结构设计优化技术的现实价值和应用

1、房屋结构设计优化技术的现实价值

在进行房屋结构设计时，首先要做的就是要满足房屋结构效益的长远化，在这个基础上，尽量使房屋在投资商降低，结构上科学合理。与传统的房屋结构设计理念相比，现代房屋结构设计优化技术在房屋结构建造中的应用，能够有效的降低工程成本，大约可以维持在10%——35%之间。结构设计优化技术的运用，能够将建材的利用率和性能发挥到最大值，使房屋内部的各个空间之间形成协调的整体，并符合我国相关的安全质量规定。此外，房屋结构设计优化技术的运用还能够对房屋的最初设计提供帮助，因此，优化技术对房屋整体设计的安全、合理、舒适起着重要的作用。

2、房屋结构设计技术方案和理论的应用

房屋结构设计方案和理论在现实中的应用主要表现在两个方面，即房屋总体工程结构设计的优化和房屋各个组成部分的设计优化。在这其中，房屋各个组成部分的设计优化包括很多方面，如：相关细节结构部分的优化设计、相关基础结构方面的优化设计、房屋护围结构方面的优化设计和房屋屋顶方面的设计优化等，对于这些方面的设计优化还包含很多更加细化的设计，如布置、选型、造价、受力等方面的设计优化。相关的设计工作者应该在满足房屋建造的相关规定前提下，而后充分考虑造价方面的因素进行相关的结构设计优化。

二、房屋结构设计优化的经济性分析

旧楼加装电梯结构设计的探讨

旧楼加装电梯结构设计的探讨摘要：随着社会的发展，人口结构慢慢步入老龄化，多数老人居住在建设于上世纪八、九十年代的老旧小区，早期的很多住宅建筑，由于当时我国国民经济水平限制了住宅建设的水平，不能够满足老年人的居住要求，房屋设计时并为考虑无障碍设施。由于缺少电梯，这些老人户外活动很少，甚至常年无法下楼，这对于老年人的健康带来了很大的影响。而在这样的形势下，在旧楼中加装电梯就成为解决这一问题的重要方法，为此，本文就旧楼加装电梯结构设计的相关要点展开论述。关键词：旧楼；加装电梯；结构设计 1.旧楼加装电梯的必要性在城市的建设日新月异的今天，新建住宅楼几乎是带电梯的多、高层建筑。住宅建筑的普及大大提高了市民居住的舒适和方便的程度，也使住宅的容积率大幅提高，节约了日益紧张的城市用地。但与此相对比的是，上世纪八、九十年代兴建的大量福利房、房改房，一般都是楼层在七层左右的无电梯房屋。随着社会的进步、人民的生活水平不断的提高和改善，以及人口老龄化问题日益严重，旧楼加装电梯的需求已变得日益强烈及迫切。 2.旧楼加装电梯的结构形式由于抗震、自重、保温、防水和有效使用面积等不利因素的影响，加装电梯的电梯井已较少使用砖混结构，而是通常使用钢筋砼剪力墙结构、框架结构、钢结构及机井一体式结构，基础常用钻孔桩基础，天然基础及人工挖孔桩基础。有些进不了桩基，天然地基又满足不了沉降要求时可采用人工挖孔桩基础，但是由于该基础施工时较危险，因此必须必须有地质资料，出现流砂层及淤泥层较浅时，必须报建设部门备案后才可施工，同时做好机械通风处理均可实施。加装电梯不但计算上能满足设计要求，还在构造加强结构的处理。对于加装电梯结构而言，高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理的宏观控制，控制高宽比的目的是控制结构的刚度和侧移，在结构设计满足相关规定的承载力、稳定、倾覆、变形和舒适度等基本要求后，能够有效保障结构的安全性和整体工程的经济性。另外，由于加装电梯基底占地面积小，又必须与原建筑物分离，并设有抗震缝，一般9层楼的加装电梯为100mm，高宽比超规范，必须对基础沉降和抗倾覆进行验算，在旧建筑物之间做好弹性连接。例如某小区9层旧楼加装电梯中，井道处尺寸为2250×2200，采用日立8人电梯，井道壁为200mm，原钢筋砼剪力墙悬挑连廊1.5m，基础采用4桩ф600直径的钻孔桩，每层挑廊与旧楼做了弹性连接，对沉降缝进行防水处理，使用两至三年后仍保持良好的效果。 3.某住宅加装电梯前后结构特性对比分析建筑中加装电梯后会对结构产生一定的变化，以某住宅为例，分析其加装后结构特性的对比。该住宅为六层砌体结构，楼屋盖为现浇整体式钢筋混凝土，加装电梯采用轻钢结构体系，墙体采用轻质材料，墙体自重约为7.8kN/m3，方管200×200×8×12，方管150×150×7×10。钢框架梁与原砌体结构铰接连接，该工程加装电梯对原有结构的影响如下：该工程采用PKPM—QT结构系列软件对该结构进行计算，该楼地处抗震设防

结构优化设计论文

结构优化课程设计学院土木学院专业工程力学班级1001

学号100120118 姓名崔亚超

总结结构优化设计的原理、方法及发展趋势崔亚超工程力学1001班学号100120118 摘要：阐述了工程结构优化设计理论从最初的截面优化发展到形状优化、拓扑优化的基本历程及其相关特点，对优化设计选用的各种算法进行归类，并简述结构优化设计的发展趋势。关键词：尺寸优化；形状优化；拓扑优化；优化算法 Summary structural optimization design principles, methods and development trends Abstract:The structural optimization of engineering design theory from the initial cross-section to optimize the development of shape optimization, topology optimization of the basic course and its related characteristics, the optimum design on the range of algorithms are classified, and to outline the development trend of structural optimization design . Key words:size optimization; shape optimization; topology optimization; optimization algorithm 0 引言结构优化设计的目的在于寻求既安全又经济的结构形式，而结构形式包括了关于尺寸、形状和拓扑等信息I对于试图产生超出设计者经验的有效的新型结构来说，优化是一种很有价值的工具，优化的目标通常是求解具有最小重量的结构B同时必须满足一定的约束条件，以获得最佳的静力或动力等性态特征。集计算力学、数学规划、计算机科学以及其他工程学科于一体的结构优化设计是现代构设计领域的重要研究方向。它为人们长期所追求最优的工程结构设计尤其是新型结构设计提供了先进的工具，成为近代设计方法的重要内容之一。结构优化设计也使得计算力学的任务由被动的分析校核上升为主动的设计与优化，由此结构优化也具有更大的难度和复杂性。它不仅要以有限元等数值方法作为分析手段，而且还要进一步计算结构力学性态的导数值。它要面向工程设计中的各种实际问题建立优化设计模型，根据结构与力学的特点对数学规划方法进行必要的改进。因此，结构优化设计是一综合性、实用性很强的理论和技术。目前，结构优化设计的应用领域已从航空航天扩展到船舶、桥梁、汽车、机械、水利、建筑等更广泛的工程领域，解决的问题从减轻结构重量扩展到降低应力水平、改进结构性能和提高安全寿命等更多方面。由于结构优化设计给工程界带来了经济效益及近年来有限元研究和应用的相对成熟，计算机条件的进一步改善和普及，人们对结构优化设计的研究和应用的呼声更高了。无论国内还是国外，对这一现代技术的需求都有增长的趋势。随着设计技术的更新和产品竞争的加剧，结构优化设计将会有更大的发展。

建筑结构设计的优化方法及应用分析 (2)

建筑结构设计的优化方法及应用分析在建筑造价中，结构造价的比例非常大。因此，研究建筑结构设计的优化方法并将其应用于实践具有非常积极的现实意义。文章分析了建筑结构设计的优化方法和应用。标签：建筑结构设计；优化；方法；应用引言：伴随我国建筑业的快速发展，对建筑设计进行优化也是设计者的一个重要研究课题。为了解决建筑面积与土地面积的矛盾，建筑本身的性质与理论知识与实际情况之间的矛盾，优化了建筑结构。 1、建筑结构设计优化的内容及意义建筑结构的优化主要体现在两个方面。一是建筑工程整体结构的优化设计；二是建筑工程局部结构的优化设计。其中，局部结构优化设计的目标主要包括以下几个方面：基本结构方案、屋面系统方案、围护结构方案、结构细节等。当对上述目标进行优化时，往往涉及到选择、受力分析和成本分析。总之，在优化建筑结构设计过程中，不仅要严格执行设计规范，而且要充分结合施工项目的具体情况，从而最终提高建筑工程的综合经济效益。建筑结构优化的重要性主要是两点，一是提高建筑工程的安全性和可靠性，二是降低建筑工程的总造价。通过对比分析发现，在适当的应用下，建筑结构设计优化方法能最大限度地降低建筑工程总造价30%。通过优化方法的有效应用，一方面可以最大限度地提高材料的性能，另一方面可以为实际的规划执行提供一系列有用的工作。 2、建筑结构设计的优化方法 2.1概念设计优化建筑结构的概念设计是设计者将自己的理论知识和设计要求和建筑环境结合起来设计建筑结构。在设计时，应考虑许多非唯一的数值和不可预测的不可抗拒因素。例如，在设计建筑物时，需要考虑其抗震性能。地震不能通过预测和针对性的设计发生，所以在设计中，应加强地震多发区域内每一栋建筑物的抗震性能，尤其要注意建筑物的抗震性能，是设计优化的这些因素的设计优化的概念。 2.2模型设计优化在优化设计概念后，还应优化模型的结构。首先，在设计变量的选择中，需要选择的变化内容越来越少，但作为参考标准的基本价值，减少了优化设计的难度，提高了设计的可靠性；其次，针对较大的接触因素，建立相应的功能结构设计和分析，降低建筑成本，减少错误概率的设计，加强建筑整体性优化，减少设计和施工工作的工作量；第三是衡量建筑结构的工作条件，工作环境通常是复杂多变的，具体的建设需要考虑的各个部分稳定、结构应力极限，整体结构刚性和

浅谈建筑结构设计中优化技术的应用冯莹

浅谈建筑结构设计中优化技术的应用冯莹摘要：传统民居及其建筑文化在建筑领域中占有极为重要非得位置，该种类型的建筑是传统文化精髓的一种集中体现，见证了每个时代的人类与大自然之间的和谐发展历程。因而当代建筑设计师，必须要有针对性的对我国传统民居建筑文化中所蕴含的文化精髓及优势特点，展开全面详细的研究，才能有效推进传统民居及其建筑文化基因与现代建筑能够共同发展。关键词：建筑结构；设计；问题；应用中图分类号：TU318 文献标识码：A 前言：在如今的建筑结构当中使用优化设计是非常常见的。同时，其也是能够让建筑结构进行更新改造的一种方法，符合现在的发展水平和人们的需要的。但是，在使用的过程当中，对于一些施工要点需要去引起注意。希望通过本文的研究和分析，可以帮助相关人员对建筑结构优化设计有一个基础的了解。同时，也希望能够促进我国建筑行业在未来能够持续健康发展。 1建筑结构设计方法的概述对整体建筑设计进行完善的优化可以主要从两个方面进行：理论方面以及经验方面。结构设计师通过对结构优化方法的学习，并且将其作为在实际的优化工程中的理论基础，使得整体建筑得到优化，并且进一步完善建筑结构的细部设计。在进行实际的建筑设计优化过程中，应该以更加重视的态度进行实际的工作，并且需要抓住整个建筑结构设计中的重点，对其重要的环节进行控制。以一个结构设计优化的例子来说明，在进行实际的设计过程中，应该尽可能的使得其质量中心和刚度中心重合，并且设计建筑图时，尽量使得其平面布置更加规整，从理论上进行分析，所有合格的建筑结构都应该尽可能的满足这些要求。同时，为了使整个结构的稳定性得到保障，需要对其承受荷载过程中的变形进行控制，保证其水平荷载作用下的位移符合相关的设计标准。在进行竖向承重结构的布置过程中，应该尽可能的使得其竖向承重结构在一定程度上贯通。同时在进行实际的建筑结构设计过程中，不仅需要对其结构的安全性以及稳定性进行考虑，同时还需要加强对其经济性的考虑。因此为了使整个建筑的经济性得到保证，就需要尽可能的减少对转换层的使用，减少刚度突变的部位，使整个建筑的变形协调一致. 2建筑结构优化设计的重要性为了使结构在承受荷载以及正常使用的过程中表现更加优异，就需要对其结构进行一定的优化。并且经过有效的结构优化之后，实用性以及美观性都能在一定程度上得到较大的提升，建筑结构的工程造价也能更加准确的被估计。而建筑设计不仅需要考虑到质量以及后期的业主的使用，还需要从开发商的角度进行考虑，开发商希望在实际的建设过程中利用最少的资金做到最多的事情，同时还需要使其建筑本身的科学性以及安全性得到保障。 3优化设计的原则 1）安全性，城市的发展和科技的进步推动了房屋建筑技术的不断提升，并对结构设计提出了更多的要求。结构优化设计不仅可以降低工程投入，节约建设成本，更重要的是可以保证结构的安全性能。如果仅以节约资金投入作为结构优化的判别依据，而不考虑结构的安全性，那么结构的优化将无任何价值和作用，并且不能保证结构安全的优化设计也是行不通的，因此，安全性是设计人员结构优化的根本原则和基础条件。 2）经济性，对建筑材料的优化使用是房屋设计经济性原则的主要方法，建筑

住宅结构设计之结构

住宅结构设计之结构住宅结构设计之结构钢结构以钢材为主制作的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和飞机库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。轻型钢结构系指由圆钢或小角钢（L45×4或L56×36×4）组成的钢结构（不采用圆钢，有个别次要杆件采用小角钢的仍属普通钢结构）。轻型钢结构主要用于跨度L≤18m、吊车起重量Q≤5t的无高温、高湿和侵蚀环境的厂房以及一些采用轻型屋面材料（石棉瓦、瓦楞铁、压型板或其它轻质材料）的不重要的或临时建筑的屋盖结构中。柱子和吊车梁不宜采用轻型钢结构。薄壁型钢结构是采用1．5～5毫米的薄钢板或带钢冷弯加工成各种截面的型钢所构成的结构，其待点为：1．用钢量一般较普通热轧钢结构节省25％左右，有时还可以做到比同等条件下的钢筋混凝土结构（如大型屋面板）的用钢量少。2．结构重量轻，运输安装方便，可降低结构及基础的造价。3．同截面面积相同的热轧型钢相比，薄壁型钢回转半径要大50％～60％，惯性矩和截面抵抗矩也大为加大，因而更能充分地利用材料的力学物理性能，增加了结构的刚度和稳定性。4．成型灵活性大，可根据不同需要设计出最佳的截面形状。薄壁型钢结构的缺点是其刚度和稳定性较差，防腐要求较严，维护费用较高。此种结构一般用于民用建筑和跨度不大、屋面荷载较小、设备较轻的工业厂房。除用做承重结构构件外，也可用于楼、屋面板、幕墙结构等。使用时构件均需彻底除锈和涂刷防腐性能良好的涂料。组合结构同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构称组合结构。1．钢与混凝土组合结构：用型钢或钢板焊（或冷压）成钢截面，再在其四周或内部浇灌混凝土，使混凝土与型钢形成整体共同受力，通称钢与混凝土组合结构。国内外常用的组合结构有：（1）压型钢板与混凝土组合楼板；（2）钢与混凝土组合梁；（3）型钢混凝土结构（也叫劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构等五大类。钢管混凝土结构在轴向压力下，混凝土受到周围钢管的约束，形成三向压力，抗压强度得到较大提高，故钢管混凝土被广泛地应用到高轴压力的构件中。外包钢结构在前苏联研究最早，应用最广泛，近年来我国主要在电厂建筑中推广使用了这种结构，取得不少工程经验和经济效益。现浇混凝土多层框架结构及楼板需满堂红脚手架和满铺模板，而采用组合结构柱、型钢混凝土梁和压型钢板与混凝土组合楼板等足以克服这些缺点，有较好的技术经济效益。由于组合结构有节约钢材、提高混凝土利用系数，降低造价，抗震性能好，施工方便等优点，在各国建设中得到迅速发展。我国对组合结构的研究与应用虽然起步较晚，但发展较快，目前有些已编入规范，有些已编成规程，对推动组合结构在我国的发展起到积极作用。2．组合砌体结构：是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体构件，适用于轴向力偏心距，超过0．7y（y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离），或e较大，无筋砌体承载力不足而截面尺寸又受到限制时的情况。薄壳结构壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。薄壳结构为曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大

高层住宅结构设计优化的措施分析

高层住宅结构设计优化的措施分析发表时间：2019-07-31T10:11:27.903Z 来源：《城镇建设》2019年第9期作者：袁斌波[导读] 先介绍了高层住宅建筑结构设计的具体要求、设计原则，紧接着制定了高层住宅建筑的结构设计优化策略。浙江禾泽都林建筑规划设计有限公司 312400摘要：随着高层住宅结构的不断发展，城市人口发展与用地紧缺之间的矛盾得到了有效缓解，居民生活质量有了很大的改善。但是通过对现阶段高层住宅结构建设状况的分析研究后发现，在结构设计方面尚存在一些问题，为此要不断优化高层住宅建筑的结构设计，努力提高高层住宅的利用率。本文首先介绍了高层住宅建筑结构设计的具体要求、设计原则，紧接着制定了高层住宅建筑的结构设计优化策略。关键词：高层住宅；结构设计；优化方法为了更好地适应我国人口数量的持续增加以及可用土地面积不断减少的趋势，国内许多城市都大量发展高层住宅建筑，这类建筑也因此成为了我国建筑行业未来的一个重要发展趋势。为了促进高层住宅建筑的规划化与长期可持续发展，首先应确保其满足建设质量标准，使人们能够获得舒适、安全的居住条件。同时，还要通过合理的结构设计来获得更高的建设质量，因此高层住宅建筑的结构优化就成为了保障高层住宅建筑品质的关键措施。一、高层住宅建筑结构设计的具体要求（一）稳固性与安全性建筑结构对于整体建筑来说起到一个骨干的作用，是支撑建筑的重要基础，因此这对住宅居民生命财产具有重要保障的作用，也是实现住宅建筑功能的前提，尤其是建设高层建筑的过程中必须合理优化整体结构，为了进一步提高建筑的整体牢固性与并实现可靠连接，应严格按照国家标准要求来设计建筑的结构。（二）功能性与舒适性从实用性角度考虑，高层住宅建筑可以使人们获得高品质住所，充分保障人们对住宅建筑的各项功能需求，在设计设计高层住宅建筑结构的时候也需要考虑上述条件，充分实现建筑的各项功能并满足舒适性要求，对结构进行设计时，应对建筑的平面布局、外立面与内部空间结构进行综合分析，使居住人员获得更舒适的居住感受与美感，最终促进居住生活品质的显著提升。（三）经济性在建设住宅的过程中，经济因素是一个最重要的影响因素，这对建筑的结构起到了决定性作用，因此必须选择最合理的建筑结构来改善其经济性，采取不断优化的方式并为建筑配置各类所需的设备、工具与材料，有效降低整体建设成本，使建设资金得到最大程度的控制，尤其是要重点关注节约使用各类稀缺建筑材料，充分优化建筑结构的设计模式，确保所有材料的用量都得到充分控制，从而实现有效降低建设成本并提升建设效率的目的，同时也能够更好地缩短建设工期。二、高层住宅建筑结构设计的相关准则设计高层住宅建筑结构时除了要符合建筑的各项基本要求以外，还要遵循下述几项条件：首先，应综合运用结构理论计算与已有建设经验来达到高层住宅建筑结构的最优化，确保结构设计与当前现有高层建筑结构设计标准相符合；其次，设计高层住宅建筑时需对重点部位与各关键节点进行重点分析，使其耐久性、承载力都能够达到结构设计的要求；最后，应全面控制建筑工程的整体造价，通过选择更加合理的建筑结构，去除不必要的部分，从而实现设计效益的最大化。三、高层住宅建筑的结构设计优化策略（一）高层住宅建筑结构的平面设计设计高层住宅建筑结构时需对建筑各个部位承受的载荷作用力及其传递过程进行综合研究，通过优化设计结构使建筑能够在较大载荷作用下也能保持稳定状态，防止出现建筑抗震性能受损的问题，不断简化结构平面布局并提高规整性。需要重点关注下述各个方面：（1）需按照均匀、规则、对称与简单的准则来设计平面结构；（2）确保高层建筑达到满足规范要求的长宽比，尽量保证平面达到基本的宽度尺寸，并将平面长度限制在合理范围内，充分保障平面结构满足良好的刚度要求，避免形成长矩形结构的平面而引起扭转效应产生不利影响；（3）防止出现细腰形和角部相互交叠的平面结构，由于该形式的平面结构无法实现良好的协同能力，不能形成稳固连接，如果要在高层建筑中运用上述平面结构，就必须强化细腰部位的楼板稳定性，保证结构设计完全可靠；（4）电梯应避免被安装于凹角区域或角落处，应尽量将电梯设置于剪力墙筒体上，确保电梯的安全运行；（5）高层建筑的沉降缝与伸缩缝都会产生特定结构单元，应确保其具备对称结构以满足刚度要求并尽量采用具有规则外形的平面，有效提高建筑的抗震性能，遇到刚度偏心的情况时，应设计阶段通过内力分析的方式对其进行分析，通过精确的结构尺寸计算来提高结构安全性。（二）高层住宅建筑结构的竖向设计随着高层住宅建筑包含更多楼层后，为提高建筑整体稳定性，除了建筑刚度需要提高之外，还会出现竖向荷载的增大现象，并且当建筑高度上升后，还会引起侧向力的进一步扩大，因此进行竖向设计时应尽量防止形成薄弱层。发生地震时，通常都是建筑的薄弱层先受到破坏，从而极大降低建筑的整体安全性与稳固度。因此，对竖向结构进行设计的过程中需将建筑立面设置为梯形与矩形的规则结构，由此提高结构的稳定性，同时在设计阶段应控制结构承受载荷的能力、刚度形成均匀变化的趋势，避免出现突变的情况。此外还应选择更高强度的混凝土，优化设计剪力墙轴压比，通过剪力墙的优化结构来改善其延展性能，使结构达到更高的抗震性。（三）高层住宅建筑结构设计的控制参数在结构设计方面还应注意参数控制的合理性，这对提高建筑结构安全性又发挥着非常重要的影响，因此必须把参数设定在合理区间内，有效提高结构控制能力。要设定合理的参数比率，具体包括刚度比、剪重比、轴压比、周期比、位移比等，建筑安全性受到上述各项参数的共同影响。其中，剪重比对各楼层水平地震剪力起到直接作用，通过消除结构薄弱环节来保障结构安全性能，例如当剪重比未符合规范条件时，可通过增加墙体和柱结构的横截面积来达到适当调整的目的；设定位移比能够减小结构平面布局的不规则性，防止结构出现过大扭转情况，如果计算得到的位移比结果没有满足设计标准应对结构平面的布局进行合理调整，尽量降低结构刚心和形心之间的偏心距。轴压比可以反映墙柱受到外部载荷的作用程度，使结构满足延展性要求，通常可以设置不同的墙柱混凝土强度或提高墙柱截面积来实现调整的功能。（四）高层住宅建筑结构的抗震设计

浅谈房屋建筑的结构设计优化技术李兵仁

浅谈房屋建筑的结构设计优化技术李兵仁摘要：目前我国的经济发展已经达到了一定的水平，人们对于居住环境的要求也随之不断增加。在保证了房屋建筑所有的功能特点之后，应尽可能地控制施工成本，这就需要在进行房屋建筑设计时尽可能使用结构设计的优化技术。将从房屋建筑结构的优化技术的内容、房屋建筑的结构设计与经济性的关系以及优化技术在房屋建筑结构设计中的应用3个方面进行论述与分析，进而详细地对我国的建筑结构优化技术进行探讨。关键词：房屋建筑；结构设计；优化技术；应用引言如何实现结构的最优化设计，保证结构的功能性以及安全耐久性，同时最大限度节省建筑的占地面积以及追求经济性，是优化设计的主要目标。进行房屋建筑的结构优化包括进行整体房屋结构的优化设计以及细部结构的优化设计。计算机时代的降临，以及计算机结合相关设计理论，实现了工程设计问题向数学计算问题的一种转换。因此，对于相关计算机技术的掌握，也是实现最优化设计的一种前提条件。 1 房屋建筑结构的优化技术的内容要使用房屋建筑结构优化技术，就需要首先了解房屋建筑结构优化设计的主要内容，通常情况下，房屋建筑结构可以进行以下的优化技术。在考虑房屋建筑的结构使用功能以及安全设计要求的前提之下，应对于房屋结构设计过程中可能存在的问题进行考虑，通过最经济合理的方式来完成该结构设计的内容。这个过程就是房屋建筑的结构优化设计过程。其主要内容有：1）认真分析房屋建筑结构，对于整体设计过程进行最优化分析并进行相关的设计改进；2）对于房屋建筑结构设计的子结构作为单独对象进行最优化分析以及相关的设计改进。对于子结构的最优化分析与改进时，通常可以对于子结构进行进一步的细分，子结构主要包含细部构造、主体结构、屋盖结构、围护结构以及下部的基础结构部分。 2 房屋建筑与经济性的关系 1）如何处理房屋建筑结构设计的层数与用地面积之间的关系。我们知道多层建筑与高层建筑，随着层数的不断增加，由于其使用的土地面积一定，因此，使得单位层数所使用的土地面积就会减小。但是实际的设计中并非如此，随着建筑物层数的增加，建筑物的高度随之增加，然而为了确保建筑物内部的光线质量，需要适当地增加建筑物之间的间距，如此就会增加建筑物的用地面积。由此可见，建筑物的总建筑面积所使用的土地面积与建筑物层数之间的联系不是一种必然性。因此就需要使用房屋建筑结构优化设计来实现建筑物层数与建筑物的占地面积之间的关系进行协调。通常情况下，高层建筑物的优化设计方法是通过减小上部的面积来实现建筑物整体光照的效果，这样可以尽可能达到减小占地面积的效果，然而上部的建筑面积也会随之相对减小。如何寻找两者之间的相互协调点来实现这种平衡，是需要通过相关的优化设计技术来实现的。 2）如何处理房屋建筑的结构分部部分与建筑物层数之间的关系。由于同一个建筑物只需要一个公用屋盖，因此，建筑物的屋盖部分的单位设计成本会随着建筑物层数增加而降低。但是对于建筑物的基础部分则又有所不同，我们知道同一个建筑物的基础部分是属于共同的，随着建筑物层数的增加，基础部分承受的上部荷载也会随之增加，那么，设计中就需要提高基础构件的承载力，这样就会增

小区住宅楼结构设计

武汉市某开发区住宅楼结构设计（一）摘要本设计是某小区住宅楼结构设计（一），其主体结构为钢框架结构。本设计的成果主要由设计计算书和结构施工图两部分组成。结构计算包括水平风荷载下框架的内力和侧移计算、竖向荷载作用下的框架内力计算，内力组合，梁柱截面验算及节点设计，楼梯计算，基础设计，楼板配筋设计。其中内力计算一榀框架的手算。电算时，先用钢结构框架软件中进行结构平面布置，检查平面数据，输入楼板，输入荷载数据，再用PKPM，画结构平面图；最后用SATWE软件进行框架的空间结构计算，输出钢框架结构验算及内力计算结果。本设计风荷载作用计算和水平抗震计算都采用D值法求得；竖向荷载作用下的框架计算取一榀框架，用弯矩分配法求得。求出上述内力后，即可进行内力组合，然后根据内力组合的结果进行梁柱截面验算及节点设计。最后进行楼梯的设计、进行柱下独立基础设计、及楼板配筋设计。施工图绘图，包括结构施工总说明、基础平面布置图、基础详图、钢柱锚栓布置图、结构平面布置图、纵向框架布置图、节点详图1、节点详图2、节点详图3、楼面板布置图、屋面板布置图、楼梯布置图。

A Graduate of the Structure of the Residential Building Design Abstract The design is a graduate of the structure of the residential building design , the main structure is steel frame structure. The design content is divided into the design calculation and the structure drawings. Structure calculation includes horizontal wind load to internal force and drift calculation, the earthquake under the framework of internal force and drift ca lculation, the vertical load under the framework of internal force calculation, t he internal force combinations, beam and column checking and node design, stair design, basic design, the slab reinforcement. And among this, internal fo rce calculation consists of two parts, such as computerized and the hand coun ting of single framework. When using the computer to calculate, first, it should use the software of th e steel structure framework to lay out the structural plan, check the plane dat a, input the floor slab and the loading data. Second, use the PKPM to draw th e structure of the plane graph. Last use the software SATWE to the spatial str ucture of the framework and output of the steel frame structure to checking a nd internal force calculations. The frame calculation under vertical loads use D value method in wind load and horizontal antiseismic calculation . In this part the frame is irregular. To s olve the problems the separatelayers method and distribution of moment met hod are used. After calculating the internal force, it can group the internal for ce, and then according to the results of the internal force to beam and colum n checking and node design. Finally foundation design is made . The staircase s in the column nag slab reinforcement are designed. There are twelve pieces of structure drawings in all, such as the structure c onstruction, the basic of floor plan and detail, the anchor bolt steel column lay out, the structure floor plan, the longitudinal frame layout, the details and pro files of node ( figure 1), the detail and profile of node ( figure 2), the detail an d profile of node ( figure 3), the panel layout and the roof layout, the stair lay out floor. Key words:steel structure;framework;cast-in-site concrete board

住宅建筑结构设计优化探讨

住宅建筑结构设计优化探讨发表时间：2017-11-02T12:00:07.357Z 来源：《基层建设》2017年第19期作者：段勇 [导读] 摘要：随着住宅商品化、市场化制度的日趋完善，一方面居住者对住宅的品质要求越来越高，另一方面住宅开放商对住宅建设成本的控制也越来越严。筑博设计股份有限公司成都分公司四川成都 610000 摘要：随着住宅商品化、市场化制度的日趋完善，一方面居住者对住宅的品质要求越来越高，另一方面住宅开放商对住宅建设成本的控制也越来越严。而在住宅设计中，建筑结构设计直接影响整体项目的安全性和经济性，为此对住宅建筑结构设计实行优化是目前考虑的首要问题之一。本文对住宅建筑结构设计优化的方法展开探讨，以供相关人员参考学习。关键词：住宅建筑结构设计优化方法前言我国社会经济的快速发展带动了人们生活水平在不断的提高，社会群众对自己的居住品质也有了更高的要求。而住宅的目的是为了人们居住，面对着人们不断提升的居住要求，建筑的供应者和设计者开始了对住宅建筑结构设计优化的思考。如何才能使得住宅品质可以满足人们当今不断增长的居住需求，同时又可以让投资者能控制住宅投资的成本，这是当前设计人员要考虑的首要问题。一、住宅建筑结构设计优化的意义 1.1设计优化降低工程总成本在整个工程建设中，设计对工程成本的影响巨大。按德国专家墨儿的研究成果，工程项目各个阶段对投资的影响程度是不同的，设计阶段对投资的影响程度可高达75%以上，设计阶段节约投资的可能性约为88%，而施工中节约投资的可能性仅为12%。相比只占基建投资1%~5%的设计收费而言，设计阶段的优化可降低工程总造价的10%以上。因此，做好设计优化不仅可以保证整体项目的品质，还可以从源头控制建造成本。 1.2建筑结构设计的经济性简单的说建筑结构设计的经济性就是以较少的材料去完成建筑物各种功能的要求。设计阶段对项目投资起到决定性的作用，结构设计的经济性与否直接关系项目投资量的大小，而影响结构设计经济性的关键因素在于结构方案的选型、结构设计参数的确定、结构构件的设计和设计制图的精确度等。举例说明，钢筋占建安造价比例较高，所以一些业主经常会有一种钢筋恐惧症和钢筋过敏性反应，由于业主对结构理论、设计规范不熟悉，所以即使由于设计不合理造成用钢量的居高不下也是无可奈何。其实只要对结构理论融会贯通且不死啃规范，有许多不必要的钢筋是可以节省的，同时对结构的受力和安全无不良影响，甚至优化布置后，结构安全度还会提高。二、住宅建筑结构设计优化应该满足的条件 2.1 安全性建筑结构设计追求的第一目标是安全。一个结构可以不美，可以不经济但是不可以不安全。结构设计的首要任务是选用经济合理的结构方案，其次是结构整体分析、构件及构件的连接设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。因此住宅建筑结构设计优化的首要条件是安全性。 2.2 功能性对于住宅建筑本身而言，其目的就是为了给人类居住所用。其最终目标就是为了满足人类对于居住环境的最大化需求。所以住宅建筑的功能性方面也不再仅仅局限于传统的实用性的功能，更是要增添住宅的格局合理性，居住环境美观性、舒适性以及协调性等功能。而住宅建筑结构设计优化不能损害住宅的功能性。 2.3 经济性近年来社会经济在不断发展，同时行业竞争也更加激烈，项目建设必须要从经济性出发，无视经济性因素的建设将无法实现。建筑结构的经济性是指通过对整个建筑结构的设计优化，最大程度的节约各种材料和资源，达到控制和减少建筑成本的目标。也即“少费多用”的原则，具体指就是凭借有效的手段或方法用较小的成本来获得最大的效用。在建筑坚持可持续发展的思路上，该原则是一条重要的、有效的、节约型的设计方式。 2.4 环保性我国目前90%以上的建筑以钢筋混凝土作为建造材料，而钢筋混凝土对建筑材料的消耗巨大。住房和城乡建设部副部长仇保兴在2005年2月23日国务院新闻办公室发布会上披露了一组惊人的数据：我国建筑业物耗水平与发达国家相比，钢材消耗高出10%~25%，每拌和1立方混凝土要多消耗水泥80Kg。目前，我国每年生产混凝土约15亿立方，一年消耗5亿吨水泥，17亿立方石子，10亿立方沙子。从环保的角度我们不应该通过过度的消耗资源，我们也没有资格透支应该留给子孙后代的资源。在这方面建筑结构设计优化任重道远。三、建筑结构设计优化的概念设计是规范加上工程师判断和创造的产物。设计优化在一定程度上意味着对常规的突破，但结构的设计优化并不以牺牲安全来求得经济效益。结构设计优化是以深厚的理论基础、丰富的工程经验为前提；以对设计规范实质内涵的理解和灵活运用为指导；以先进的结构分析设计方法为手段对结构设计进行深化、调整、改善与提高，也就是对结构设计再加工的过程。设计优化着力于使结构体系合理化和高新技术的应用，从而带来效益。传统的建筑结构设计方法是先根据经验通过判断给出或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承载力、刚度、稳定、尺寸等方面的要求。而结构优化设计是在很多个，甚至无限多个可用方案和做法中找出最优的方案，即材料最省、造价最低、或某些指标最佳的方案和做法。这样的结构设计便由“分析与校核”发展为“综合与优选”。“综合与优选”实质上也就是建筑结构的优化设计。四、住宅建筑结构设计优化方法 4.1 建筑结构优化设计中材料的选用结构优化原理如同“木桶原理”，不增加短板长度而盲目增加长板对提高木桶的蓄水能力无济于事。在材料选用方面尤其如此，设计人员应结合力学概念和构件受力特点做到物尽其用，通过材料的配置达到加强构件强度、刚性和延性的目的。比如在建筑物中，我们知道竖

建筑结构设计优化方法的研究应用

建筑结构设计优化方法的研究应用发表时间：2017-06-19T16:42:00.213Z 来源：《基层建设》2017年6期作者：郑学毅 [导读] 本文对建筑结构空间利用率的优化进行了重点探讨，对建筑结构优化的理念进行了阐释和延伸。广东南雅建筑工程设计有限公司广东广州 515000 摘要：一个建筑要达到精美的效果，设计师需要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。实现建筑结构设计优化是一个复杂而系统的过程，通常被归入综合决策的范畴。在实际优化环节，既要考虑实用性和安全性，又要考虑经济性，还应考虑整体效果，总之，要平衡各方面的关系。本文对建筑结构空间利用率的优化进行了重点探讨，对建筑结构优化的理念进行了阐释和延伸，希望能对类似工程建设提供一些借鉴和帮助。关键词：建筑结构设计；优化；方法；应用 1.建筑结构设计优化的内容及意义建筑结构设计优化主要体现在两个方面，一是对建筑工程总体结构进行优化设计，二是对建筑工程局部结构进行优化设计。其中，建筑工程局部结构的优化设计的对象主要包括以下几点：1）基础结构方案；2）屋盖系统方案；3）围护结构方案；4）结构细部等。对上述对象进行优化设计时，通常还会涉及选型、受力分析以及造价分析等诸多内容。总之，对建筑结构设计进行优化的过程中，不仅要严格依据设计规范执行，还应充分结合建筑工程的具体情况，最终提高建筑工程的综合经济效益。建筑结构设计优化的意义主要在于两点，一是提高建筑工程的安全性及可靠性，二是降低建筑工程的总造价。通过对比分析发现，建筑结构设计优化方法应用得当的情况下，能大幅降低建筑工程的总造价，最高可达30%。通过优化方法的有效应用，一方面能够最大限度体现物质的性能，另一方面能够为规划的实际执行提供一系列有用的参考资料。 2.建筑结构设计优化方法的应用步骤 2.1 建立结构设计优化模型对建筑整体结构设计进行优化时，一般步骤如下：1）确定设计变量。所谓设计变量指的是可能会对建筑整体效果或者实用性产生影响的一系列参数，如目标控制函数（以整体建筑结构造价控制为代表），又或者约束控制参数（以整体建筑结构的可靠度控制为代表）等。在实际选取过程中，应对参数进行适当的精简，不对那些相关性较小的参数进行研究，如此一来，能够大幅降低模型的计算强度，同时有效减少编程的工作量；2）建立目标函数。目标函数主要包括两大方面，一是建筑的整体效果，二是建筑的整体实用性。寻找一组有效参量。这组参量既要满足建筑使用功能，又要符合既定的结构截面尺寸以及钢筋截面积。从而保证求得的目标函数值达到最优；3）定义约束条件。通常，建筑结构的约束条件涉及诸多内容，既包括建筑的可靠度约束、强度约束，又包括应力变形约束，还包括裂缝宽度约束等。在具体设计环节，应保证加入约束条件的考量之后，实际结构设计满足现行的设计规范，符合最优设计标准的相关要求。 2.2 优化设计方案的选择通常情况下，有多种建筑结构设计优化方案可供选择。进行选择时，常常将基于可靠度的方案列为重点考虑对象。对该种方案进行实际计算时，既要面对关系错综复杂的多种变量，又要面对数量众多的约束条件，再加上它们都属于非线性问题，所以，在计算过程中，通常先要将其转化为无约束条件的线性问题，然后求解。在上述一系列计算过程中，通常可以采用如下两种优化计算方法：1）拉普拉斯算子法；2）复合形法。在选取具体算法的过程中，一方面要考虑算法的精度，另一方面要考虑算法的计算速率，总之，要对算法进行综合而全面的考虑，从而选定一个最佳的算法。 2.3 具体的程序设计当确定具体的建筑结构设计优化方案之后，便会进入到具体的程序设计环节，即编制一个功能完备、运算速率良好、综合效果优异的计算程序。程序设计将会涉及诸多内容，其中最为主要的包括两大方面，一是工程指标的选取，二是建筑的功能需要。由于编程涉及广泛且内容繁复，本文不对其进行详细论述[6]。 2.4 结果分析对计算结果进行分析是一个十分关键的过程，关系到整个设计优化的成与败，所以，在分析的过程中应保证考虑的全面性，主要包括以下几个方面：1）建筑结构的成本；2）建筑结构的实用性；3）建筑结构的整体空间效果。建筑结构是一项复杂而系统的工程，再加上耗资较大，所以，在设计优化的过程中，应站在整体的角度进行分析，无论是片面追求资金的节省，还是片面追求建筑实用性的增加都是不对的。总而言之，就是协调好技术和经济之间的关系，寻求二者之间的平衡，进而展开合理的优化[7]。 3.优化结构设计技术在实践中的应用方法在设计好优化结构设计方案后，就可以将该理论方法应用于实践之中。结构设计的优化，是目前一个比较普遍的课题，要达到利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的，将结构设计优化方法应用于实践之中，这是我们建筑工程设计人员所追求的目标。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中，下面就这几个方面进行详细描述。 3.1 参与结构设计优化的前期工作因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。 3.2 将概念设计和细部结构设计进行优化概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。 3.3 优化下部的地基基础结构设计地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力

浅谈装配式建筑的结构设计优化

浅谈装配式建筑的结构设计优化装配式建筑的主要构件为预制构件，即将建筑的全部构件或者是部分构件分割为若干个单元，在工厂内预制完成后，运输到现场，将这些预制构件采取可靠连接方式搭建起来。与传统建筑相比，装配式建筑结构、装配式建筑物的制作工艺有着很大的不同，且装配式建筑结构设计过程中缺乏综合考虑，建设成本较高，导致装配式建筑的应用范围十分有限，无法得到更为广泛的应用。面对这样的问题，装配式建筑的结构设计优化，显得十分重要，也十分必要。本研究主要对装配式建筑的结构设计要点进行了分析，并探讨了装配式建筑的结构设计优化措施，以供参考。标签：装配式建筑；结构设计；优化相比较于传统建筑，装配式建筑的建造速度快、受气候影响较小，可以减少建筑垃圾的产生与建筑污水的排放，也能减少粉尘、噪声及有害气体，符合节能减排、绿色环保的现代化建筑理念的要求，因此，装配式建筑近年来得到了越来越多的关注与重视。 1、装配式建筑的结构优化设计要点装配式建筑的结构设计中，为确保结构设计的可操作性与可行性，必须明确掌握装配式建筑的结构设计要点。装配式建筑结构优化设计指的是，在确保装配式建筑功能性、安全性的基础上，应尽可能地降低能源消耗，采取精细化、标准化、专业化的结构设计，通过多专业协作、多方案比较、精细化设计、标准化管理，实现土建成本、建筑功能以及结构安全的有机结合，实现装配式建筑的效益最大化[1]。装配式建筑的结构设计中，首先，要充分考虑装配式建筑的功能需求，深入分析装配式建筑的立面造型、户型、柱网布置以及分缝等方面的内容，提出可行性建议，将建筑的不规则度、高度以及复杂度控制在合理的范围之内。其次，初步设计阶段，必须综合考虑建筑的结构布置、结构体系、建筑材料、基础型式以及各项参数，对多种方案进行可行性、经济性分析，从中选出最优方案，实现对土建造价的有效控制[2]。最后，施工图阶段，通过标准化配筋方法、精确的计算把控、科学的模型调整，并对施工图进行精细化内审、优化，实现对土建造价的进一步控制。 2、装配式建筑的结构设计优化措施 2.1有效利用相关政策相比较于传统建筑，装配式建筑的建设成本相对较高，现阶段，我国为促进装配式建筑的发展，国家及各地区纷纷出台相关优惠政策，为装配式建筑的发展提供了良好的驱动力。在装配式建筑结构设计中有效利用相关政策，便可以在很