建筑结构优化设计探讨

　摘要：本文作者就建筑结构优化设计进行了分析探讨，供同行参考。

 

　　关键词：建筑结构；优化设计；探讨

 

　　中图分类号：

TU7 文献标识码：A 文章编号： 

　　任何一幢建筑的结构设计方案提出之后，从结构选型和构件布置开始就已经存在是否
优化的问题，再加上随后的每一个设计程序也都需要结构工程师去进行精心思考、准确计算
和合理选用建筑材料等全过程的优化设计，才能最终产生优化的结构。结构优化设计不应仅
仅在结构本身，而是应包括建筑的各方面，比如，提高建筑空间利用率、增加建筑投入使用
后的舒适度和提高建筑的经济效益（性价比）等。为此，科学地确定建筑结构优化设计几项
基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计，是非常重要的。

 

　　

1 特殊情况重点加强，确保结构整体安全原则 

　　结构构件在建筑中所处部位不同，其受力状态和受力大小不同，结构设计师在设计时
应有不同的计算和处理方案，应逐个予以正确地解决，而不能机械地按规范条文和电算软
件去处理。比如，高层建筑的转换层结构构件，当墙、梁、柱构件出现偏心时，应对相关构件
作出特别加强构造措施；而功能复杂的综合性建筑，当剪力墙上洞口较多时，应根据错洞
情况用暗柱予以特别加强；一字形剪力墙两端应采取较大截面的暗柱作特别加强；框架柱
应重点加强其延性设计；对异形柱应对其长肢端部作加强处理；静定结构的构件应加大其
安全储备；大悬臂梁、板构件则应增加在竖向地震力和风荷作用下强度及稳定性设计；非结
构受力构件应加强连接构造，以增强建筑结构整体稳定性；受水土侵蚀影响的构件应充分
考虑水土的侵蚀作用对构件的影响力大小，以便采取相应的抵御措施；不设后浇带的超长
结构和高低悬殊结构应采取特别措施处理，以确保结构的整体安全等等。

 

　　

2 对不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则 

　　无数结构试验证明：由于现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在很大程度上提高楼
盖梁的承载能力，最高时可提高约

1.5 倍。而现行国内结构计算软件却不能准确反映现浇楼

板的这种约束作用，因此，按力学计算结果进行结构设计的话，对现浇楼盖梁而言，它的
安全系数就偏高了许多。另一方面，从对出现垮塌事故的工程进行事故原因调查和分析可以
得知，由于楼盖或楼盖梁的问题而导致结构破坏的工程实例极少，除非是结构计算本身有
误；从许多震害调查的工程实例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大
多是由于墙、柱等竖向构件首先遭到破坏所致。而结构工程师为确保建筑的整体安全，往往
不分构件的实际承载能力，对所有构件均给予相同的安全系数，这就是造成结构设计不合
理的重要原因。

 

　　

3 关注实际结构与计算模型不同的原则 

　　一般来讲，电脑可按输入的程序作计算，但它不会做分析，如果结构工程师想依赖电
脑将它的计算结果进行结构分析的话，会给结构留下较多的隐患。现行应用软件中墙板构件
是通过假定来实现的，它在某种特定结构布局下是不符合假定条件的，这样的电算结果是
容易出现问题的。因此，除了整体电算需要人工调整外，很多手算的局部构件也存在同样的
问题，可见实际结构的受力状态与计算模型是不一样的，设计时务必要特别予以关注。

 

　　

4 降低结构造价原则 

　　建筑结构优化设计的最终目的，就是要使设计出来的结构不仅各个构件受力均衡，技
术应用科学、合理，而且结构整体安全、可靠，每一个构件都能充分发挥其最大作用，这样
才能使设计出来的建筑结构最终达到既受力均衡、坚固耐久，经济、合理和安全可靠的目的。
由于结构设计的主要任务是在满足建筑使用功能的前提下，确保建筑投入使用后的安全性
和舒适度，使其具有更强的生命力；而结构造价在建筑产品中的比重很大，通过精心思考