建筑结构优化措施范文

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第1篇

关键词: 建筑施工；结构设计；优化措施

Abstract: with the development of China's economy, building industry increasingly prosperous, the importance of building structure optimization design is more and more important. This paper expounds the structure optimization design steps, introduced the structure design of the basic requirements: durability, safety, comfort, economy, and discusses the construction of concrete scheme optimization design, so as to guide the practice.

Keywords: building construction; Structure design; Optimization measures

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

所谓结构优化设计，就是指工程结构在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。如何做好结构优化：首先，要选择合理的结构方案，其决定了整个设计的好坏成败。因为对同一个建筑设计方案而言，结构设计不是唯一的，不同方案会使工程质量和工程造价产生很大差别。其次，进行正确的结构计算，一体化计算机结构设计程序的应用和完善，帮助结构工程师能越来越轻松的进行计算分析，使得结构设计更加经济和合理。再次，要提高材料的利用率，因为结构设计的目的就是花尽可能少的钱，做最安全适用建筑，这就要求结构设计时对材料选用要合理，利用要充分。还有，要正确合理的运用和理解、规范，其是我们设计中必须遵循的标准，是国家技术经济政策，科技水平以及工程实践经验的总结。

1.建筑结构设计的基本要求

(1) 满足耐久性和安全性要求。住宅实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是住宅结构设计最基本的要求 结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。

(2) 满足舒适性的要求。建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候， 宜采用大开间的布置。

（3) 满足经济性的要求。结构设计时应根据房屋的建造地点层数多少、平立面体形， 在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。

2. 建筑中的优化设计方案

（1) 房屋结构周期性折减系数。房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。

（2) 耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证房屋建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。 对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中， 有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时， 设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。

3建筑结构抗震设计内容

建筑结构的抗震设计分为两大部分：计算设计和概念设计。以达到合理抗震设计的目的。

3.1 计算设计

建筑结构抗震计算包括两部分：地震作用计算和结构抗震验算。

3.1.1地震作用计算

地震作用曾称为地震荷载，包括水平地震作用、竖向地震作用和扭转地震作用，它与地震的性质和建筑结构的特性有关。地震作用计算的方法有：反应谱法、振型分解反应谱法和动力分析法（时程分析法），其中反应谱理论被广泛的运用于地震作用的计算。

（1）反应谱理论是一种拟静力方法，它是考虑了结构的动力特性（自震周期、震型和阻尼）所产生的共震效应，其计算过程是先用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱和反应谱曲线，然后用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载，最后按静力方法进行结构计算设计。反应谱理论是依据弹性结构地震反应得到的，但如果遇到强烈地震结构进入弹塑性阶段时，则反应谱理论不能计算出构件进入弹塑性状态的内力、变形，也无法找出结构的薄弱位置，因此专家提出了延性这一概念，利用延性系数来概括结构超出弹性阶段的抗震能力，从而使反应谱由弹性变成塑性。

（2）反应谱法主要针对于单自由度的体系，若将反应谱理论和振型分解原理相结合，用于解决多自由度体系的地震反应计算，这就是振型分解反应谱法。其特点是能够全面考虑结构的动力特性，且根据结构的振型曲线确定地震作用的分布。利用振型分解反应谱法计算地震作用和作用效应时，对于不需计算扭转藕联计算的结构，某振型质点的水平地震作用标准值与相应的振型自震周期的地震影响系数、相应质点的水平相对位移、振型参与系数和重力荷载代表值有关。

（3）动力分析法（时程分析法）是以动力理论为基础的地震作用计算方法。所谓的动力理论，指的是在结构中输入与其地理条件相对应的地震加速度记录，得到结构在不同时刻的地震反应。动力分析法校正了采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差，能够较准确的反应结构震动的全过程；利用准确的结构和构件的恢复力特性曲线，可以计算结构在非弹性阶段每个时刻的地震反应（内力和变形），判断结构的屈服机制，确定结构的薄弱层和薄弱部位，以便采取适当的构造措施。

3.2 概念设计

在强烈地震作用下，只依赖结构计算设计满足结构的抗震要求是困难的，因为在结构计算的过程中，内力计算是基于弹性理论计算，而截面设计是基于塑性理论的计算方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态相差太远，为了弥补这一计算理论的缺陷，利用已发现的结构地震规律和对于结构总体。细部构造的良好的结构知识进行合理设计，即概念设计 概念设计的目的是正确解决总体方案、材料使用和细部构造，达到合理的抗震设计。

概念设计的基本原则如下：

3.2.1选择对抗震有利的场地、地基

在确定建筑场地时，尽量选择有利的地段，如开阔平坦的坚硬场地；避开对抗震不利地段，如软弱场地，易液化土，状态明显不均匀等地段；如果无法避开时，应采取适当的抗震加强措施，如加强地基和上部结构的整体性和刚度、换填地基土层、采用桩基等。

3.2.2选择对抗震有利的建筑体型

建筑设计时，力求结构简单，如简单的平、立面图形是方形或圆形，只有结构简单才能使结构在地震作用下有直接和明确的传力途径，才能易于分析结构的内力和位移，找出结构薄弱部位。但实际工程中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，而凹角位置容易造成应力集中或变形集中，应采取特别的加强措施。建筑平面和立面布置宜规则、对称，其刚度和质量分布宜均匀，防止地震时产生扭转破坏。

3.2.3选择合理的抗震结构体系

建筑抗震结构体系应符合的原则：具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏导致整个结构体系丧失抗震能力或者对重力荷载的承载能力；具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；具备必要的承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力；具有合理的刚度和强度分布，避免在结构薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中。

3.2.4保证结构的延性抗震能力

结构的延性是指结构吸收地震能量后的变形能力，延性好的结构能吸收较多的地震能量，能经受住较大的变形。延性结构的设计原则是：强柱弱梁或强墙弱梁；强剪弱弯；强节点、强锚固；强压弱拉。

3.2.5处理好非结构构件

非结构构件主要指建筑非结构构件如女儿墙、围护墙、隔墙、幕墙和安装在建筑上的附属机械、电气设备，这些构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，防止地震时倒塌伤人或者损坏重要设备。

3.2.6其他

抗震结构应合理选用材料，保证施工质量。在建筑设计时，宜选用高强、轻质材料，减轻结构自重，有利于减少结构对地基承载力的要求。施工时应严格按照材料特性、施工工序要求，避免施工过程中出现违规操作，造成材料的浪费、工程的返工。

结语：建筑结构设计将直接影响建筑物的安全、适用、经济和合理性,更是决定建筑工程质量优劣的关键，建筑设计者必须从当今经济现状和发展趋势出发, 建立一个宏观的、合理的结构设计理念, 合理确定建筑设计标准、经济性措施和原则, 这样不仅满足设计各类需求,同时改善人类的居住环境。建筑施工的最终目的是在节约成本的同时，保证建筑的安全性，适用性以及舒适性，而优化设计也是长远的话题。

参考文献:

［1］ 陈阳显．浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计［J］．价值工程，2010( 27) : 89- 92．

第2篇

【关键词】建筑结构；优化；房屋建设

随着社会的发展，人们对于建筑的要求越来越高。建筑工程的结构越来越复杂，建筑面积越来越大，建筑层数越来越高，要求建筑成本控制与建筑结构优化技术，对建筑工程提出了更多的挑战。采取相应的结构优化技术，提高设计水平，能够降低当前的投资成本，提升建筑质量。建筑结构优化主要包括房屋整体设计的优化和内部细节的优化，在建筑结构优化建设中，对相关的制约因素进行分析，落实优化技术措施，提升优化水平，能够促进建筑结构设计水平的提升。本文从建筑结构优化的概念与优化技术探讨建筑结构的优化技术措施。

1、建筑结构优化技术概述

1.1 建筑结构优化技术概念

建筑结构优化技术是在建筑结构设计中，根据建筑工程的需求，考虑到布置、造型、造价等因素，运用相关的技术和方法，对建筑结构的相关内容进行优化设计，确保设计工程质量与施工效率的技术的总称。建筑结构优化技术具有自身的显著特征，设计过程中，需要在考虑建筑工程需求的基础上，采取针对性的设计策略，对不同的设计方案进行对比，选择最优方案，对工程建设进行指导，提升工程建设项目效益。

1.2 建筑结构优化技术的内容

房屋建筑最重要的是建筑安全以及使用价值，对于建筑工程而言，在保障建筑质量的前提下，对建筑结构进行优化设计。具体而言，建筑工程优化的主要内容包括对房屋的整体结构的优化以及房屋细节构造的优化设计，通过整体和部分的结构优化设计，逐步进行划分，从而获得最优化的分析设计。

1.3 建筑结构优化的意义

通过优化设计，能够提升建筑空间的使用效率。建筑结构优化设计，能够提升设计水平，对各部分结构进行合理的安排，确保建筑结构的美观实用，同时有利于降低建筑工程造价。实践表明，建筑结构优化设计能够节省成本5-20%，从而提升建筑工程效益。

2、建筑结构优化技术组成

为了提升建筑的建设质量，具体的优化技术包括以下方面。

2.1 概念优化设计

概念优化设计主要包括以下的技术：（1）结构优化模型，房屋建筑的结构优化设计首先需要选择设计变量，设定目标控制参数与约束控制参数，确定目标函数与约束条件，对于房屋结构中的结构条件、尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束等参数进行确定，将设计的约束条件与目标约束条件相比较，选择最优的约束条件，使设计成本最小，从而实现最优设计；（2）优化设计计算方案，合理选择优化设计计算方案，可以选择复合形法、拉氏乘子法等方法，对相关参数进行计算；（3）进行程序设计，采用合理的计算程序与结构优化模型，编制功能齐全、运算速度快的综合程序；（4）结果分析，对计算结果进行分析，从成本、施工等多角度进行计算，确保计算结果满足安全的需求，确保优化设计适用、安全、经济、美观和便于施工。

2.2 桩基优化技术

建筑结构桩基优化措施包括以下方面：（1）桩静载荷试验以及单桩承载力调整，基础试桩以及工程桩的检验可以看到，近年来许多基础桩的承载力大于计算值，因此在计算的过程中，采用试验桩的实际承载力进行桩基基础的计算，能够提升桩基工程的承载力稳定性，降低桩基工程成本，提升桩基工程的效益，在桩基结构优化中，需要按照试验桩进行桩基设计与施工，按照桩基承载力以及荷载试验进行研究，通过调整单桩承载力的特征值，优化桩基数量计算；（2）桩身配筋调整，根据《建筑桩基技术规范》对桩承载力以及裂缝控制的要求，在桩基计算中，需要对不同钢筋级别对承载力的影响进行分析，在对桩基计算的基础上，合理计算配筋率，将桩身配筋进行计算，在确定桩静荷载和桩中心距等参数的情况下，按照桩基顶部能够承受的竖向力计算配筋率。建筑主体结构的计算中，部分结构的柱墙底弯矩非常大，在计算的过程中，通过配筋率的计算严格控制裂缝，在确保静荷载力、弯矩等参数的基础上，进行配筋计算，确保所有桩基的配筋率均能满足桩基础的承载需求，满足桩基裂缝控制的目的；从桩身出发，将桩身中部以下部分进行减半处理，从而减少钢筋用量，降低工程成本。

2.3 施工优化设计技术

施工优化设计技术主要包括以下的流程：（1）结构整体和局部优化，建筑结构优化应该具有层次慈宁宫，从设计体系、结构体系、安装体系等多层次的体系，结合建筑结构的需求，确保设计体系的完整性，除了结构整体设计之外，还需要从材料选取、构件选择、结构类型等方面完成优化选择，确保所选择的材料满足建筑结构的需求，从整体入手，细化设计工作，提高设计水平；（2）桩基础与上部结构优化，从桩基础施工开始，合理选择桩基施工技术，当前常用的桩基础包括预制桩和灌注桩两种不同的类型，灌注桩的施工难度较高，预制桩的质量可靠，能够显著提高地基承载力，根据地质特点与建筑工程的需求选择桩基础施工技术；在上部结构设计时，根据建筑方案合理布置柱、剪力墙等竖向构件，保证其满足侧向刚度和承载能力的要求的前提下，达到最优的经济性；（3）不同阶段结构优化，对建筑的基础结构、上部结构、细部结构等各部分设计时，从整体到细部进行合理优化设计，实现各部分的协调优化设计，在设计中，除了确保建筑的设计安全之外，还需要保障设计的美观，在建筑结构柱、墙的设计中，在保证结构质量的基础上，尽量简化建筑系统，选择自重较轻的原料，以实现减轻结构自重的目的，同时确保各部分的结构美观，在应力集中、受力方向较多的转角区域进行加固措施，确保结构的稳固。

3、建筑结构优化技术的应用策略

3.1 前期优化设计

前期设计是影响建筑结构优化设计的关键，在建设过程中，需要根据建筑结构的需求，考虑到结构的合理性以及可行性的情况下，对设计结构进行有关设计。在前期设计中，除了确保结构设计满足建筑的需求之外，还需要结合建筑的成本、计算设计等方向进行分析，设计合理的建筑方案与施工方案，尽量降低总投资，确保设计的合理性。

3.2 合理的运用概念设计

概念设计是房屋建筑结构设计的重要内容，在概念设计中，通过对建筑结构进行分析，再此基础上提高房屋性能、经济性，确保房屋结构的优化设计。在建筑结构优化设计中，合理的运用计算程序，对建筑结构的周围环境与建筑结构的内部进行分析，合理的筛选设计方案，从而选择最优的概念设计方案。比如在地震区的建筑设计中，需要对地震区的地质环境进行分析，考虑到建筑结构减震的需求，合理的选择结构优化方案；在概念设计中，合理的选择设计软件与信息技术，根据设计人员的经验进行判断，确保最终方案的适用性与经济性。

3.3 解决房屋建筑结构设计的实际复杂问题

建筑结构优化设计中，需要考虑到建筑结构设计的复杂问题，从前期设计开始，加强结构优化设计管理，通过概念优化设计，加强建筑物的抵御能力，确保建筑物能够抵抗外部环境的影响，增强建筑结构的稳定性与安全性，同时达到合理的节省建筑总的建造成本。

4 结语

建筑是凝固的艺术，建筑结构优化技术是确保建筑结构优化的有效措施，对于建筑结构具有重要的意义。根据建筑结构的适用、安全、经济、美观和便于施工的原则，对建筑结构的整体以及细部进行合理设计，有效的发挥建筑的空间效果，降低建筑成本，优化设计的各个部分，提升设计水平的提升，提升建筑工程质量。

参考文献 ：

[1] 师永国 . 房屋建筑结构设计中优化技术应用分析 [J]. 建材发展导向（上），2014，（6）：162-162，163.

第3篇

关键词：建筑结构；优化设计；探讨；措施

对建筑工程进行优化设计一直是建筑师们共同的目标,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。

一、建筑结构优化设计的必要性

为了达到结构优化设计的目的，工程设计人员必须在保证结构安全的前提下，通过对建筑结构的理性分析，采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计，使得能有效地控制工程造价，满足投资方的经济要求。通过以往的优化设计经验来看，相比于传统的设计方法，优化设计通常可以达到降低工程造价的目的。但是在实际的工程设计中，很多因素都制约了优化设计的开展和实施。比如，工程的设计进度的要求，使得设计人员根本无暇顾及到结构的优化设计要求，再者，由于知识水平的限制，傻瓜化的设计软件使得年轻设计人员对优化设计的理解缺乏，更谈不上有效合理的优化设计，大部分设计人员在所谓优化设计中总着眼于局部部位而忽略了结构总体方案的设计，没有从总体布局上考虑造价的控制。为此，为了降低工程造价的成本，提高设计人员在工程建设过程中对优化设计的设计把握非常必要，只有加强技术和经济效益的有效结合，通过合理的优化设计方案，达到降低工程造价的目的，创造更大的社会效益。

二、建筑结构优化设计措施

1.局部优化与整体优化

每个建设项目的设计都是包含其复杂性和层次性两个特点的系统的设计。从复杂性来讲包括结构选型、材料、构件选用等方面；从层次性来讲包括建筑设计系统、结构设计系统、设备安装系统设计等,其每个系统下面又包含多个子系统。设计过程中对每个小的分系统或子系统进行优化实际上等于割断了各局部之间的横向联系,最终叠加而成的工程并不一定能够实现最终的整体最优化。因此,对于任何建筑来说必须对其全局进行优化才能实现真正的优化。

2.分段优化与寿命期优化

任何工程项目在其寿命期内的各个环节中都有很多方案可供选择,即每个阶段都存在优化方案,设计人员应根据各阶段性质来决定对应的优化方法,即对工程寿命期优化,才能最终实现项目在每个阶段优化,但又不影响最终整个寿命期的优化。

3.桩基优化

桩基分为预制桩与灌注桩两种,由于灌注桩在成桩过程中其质量难以把握,且其施工周期远远长于预制桩,因此在满足沉降控制、上部承载以及基础总重的前提下应尽可能使用预制桩,同时,由于一般情况下随着基础深度增加,地基土对桩身的侧摩阻力及桩端阻力都随之增大,因此应尽可能选用较大长度的桩和桩位。为了能够尽量减少基础底板厚度以及钢筋用量应尽量采用轴线桩,使其尽量布置在剪力墙之下。

4.基础优化

在采用轴线桩的前提下,应尽量选用条形承台,若建筑物没有地下室时则应仅布置条形承台梁,有地下室时则应采用条形承台梁加止水底板,若建筑高度较低则承台梁高可以同地下室止水板厚度相同,建筑高度较高则其梁高应根据计算确定。止水板的荷载取值一般应根据其上部结构总重的20%与水浮力之和与上部结构总重的30%中大者来做为计算依据,但目前有人认为该值应以最不利水位来考虑水浮力,而地基土对地下室底板的作用占上部结构比例应根据沉降计算结果区别对待,其取值范围应在5%～20%之间。

5.上部结构优化

上部结构模型的建立以及优化应从合理的剪力墙布置开始,并应遵循剪力墙平面分布均匀、对称且楼层平面刚度中心与楼层结构重心相结合的原则,以尽量减小水平地震和风荷载作用下的扭转效应；若建筑房型允许应优先采用大开间剪力墙结构,并适当加长剪力墙墙肢长度,其既可以减少剪力墙墙肢总数也可以实现在楼层侧向刚度相同的情况下可以大大减少剪力墙的混凝土用量,同时由于在剪力墙结构中钢筋用量最大的部位是暗柱,采用大开间剪力墙可以在很大程度上减少暗柱的钢筋用量；但若建筑物所处地质条件较差但建筑对抗震要求较高的地段则应尽量避免大开间剪力墙结构；在墙柱都确定好后,连梁(跨高比小于5)的高度一般取窗顶与楼层之间的高度,而跨高比大于5的跨度较大的框架梁其高度则取跨度的1/12即可；对于建筑楼板厚度除应满足相应规定外,重要就是准确输入楼层层高及层数以正确计算各楼层对应的荷载；在这些基本构件确定之后则应进行人工修改、干预诸如梁端铰接设置、框支梁柱定义、混凝土容重、风荷载等相关定义及参数,尽量达到计算模型与实际建筑匹配；之后则应对设计结果进行电算,并必须分析电算结果的合理性。

6.建筑与结构专业的协调

设计过程中应尽量实现建筑结构与建筑平面密切配合,以实现结构合理、美观实用的结果。建筑墙柱布置应满足建筑物平面功能要求；各房间开间进深等应尽量统一便于构件标准化；建筑体系应尽量简单,墙柱不易错位,截面面积不宜出现明显变化,同楼层内标高应尽量一致,不宜设置错层即夹层结构；楼梯电梯等不宜布置在受力复杂或应力集中的转角部位,非承重构件应尽量选用轻质材料,承重构件选用高强材料实现减轻结构自重,建筑整体布置应力求简单、规则,并尽量保持建筑质心、刚心尽量重叠,防止发生扭转效应。

7.结构与给排水专业的协调

由于给排水专用房屋内含有设备及设备基础,其荷载往往远远高于其他房间,因此,水泵间应尽量设置在地下室或半地下室内；给排水房间内管道数量多、粗细不均,因此应确保预留孔洞及预埋件位置及尺寸准确,并对楼板孔进行局部加强,同时应尽量避免水平管道穿过梁柱；管道穿过承重墙时应采取加固措施；应尽量保证结构布置为管网系统创造条件,避免出现管道绕梁绕柱现象；建筑内尤其是高层建筑内空调设备通常与电梯、楼梯、卫生间等布置在核心区域,因此在结构设计时应重点考虑该类房间内楼面负荷,避免该类房间内由于管道多出现超载现象,另外由于设备层层高不同于标准层,且内部应力集中,因此应着重考虑该房间内抗震加固措施。

8.结构与电气专业协调

电气管线若以导线在金属管内沿墙或楼板暗装则对于预制结构带来很大困难,因此穿过梁的垂直管线应在预制时在梁内预留孔洞,并要保证梁宽与墙厚尽量一致,若不一致则应要求墙的一侧与梁的侧面平齐,以确保穿梁管线不外露于墙外；电梯机房内空洞、预埋件非常多其荷载相应增大,因此该房间内应进行单独计算来确定其强度,另外电梯井道一般除受竖向荷载外还受水平力作用,因此应单独校核其强度尤其是洞口处强度。建筑物尤其是高层建筑设计是一项复杂的系统工程,设计人员不仅要研究建筑地基、基础及上部结构的共同工作性,还应与各专业密切配合、协调,确保计算的准确性等方面实现建筑物的优化设计。

参考文献:

第4篇

【关键词】框剪结构；优化设计；措施；内力分析

框剪结构是一种框架结构和剪力墙结构组成的结构体系。框剪结构在建筑设计中由于拥有较大的平面空间，其抗震性和整体性能都相对较为良好，因此在建筑中得到非常广泛的应用，适合用于很多大型高层公共建筑设计。目前来看，这种结构能够更好的发挥其应有的优势，并且为建筑提供了更好的设计方案，但是在实际设计当中，依然存在着种种问题，需要更好的解决。

1、基本概况

1.1结构承重体系设计

结构承重体系设计需要根据不同的环境来进行，在设计中，裙房部分要考虑荷载效应的发生，主楼的部分也要考虑竖向的荷载效应，同时对于水平地震作用下产生的荷载效应也要加以重视。因此裙房结构需要采用混凝土框架结构的形式，而主楼采用框架一剪力墙承重结构体系。

由于主楼的抗侧力构件是重要的部分，在设计中剪力墙要承担主要水平荷载，同时框架承担少部分水平荷载作用和大部分的竖向荷载作用。如果要提高主楼的抗扭能力，在设计中要加强剪力墙和楼梯主楼结构的相互位置，其中主要要注意建筑结构设计的变形限值，将其进行综合匹配，以刚度、承载力和延性来进行综合。

1.2建筑缝的处理设计

建筑缝的处理设计是通过主楼和裙房之间的连接部分来进行设计的。由于主楼和裙房有着本质的不同，两者连接处需要设计出防震缝和沉降缝。防震缝的设计是为了减少主楼和裙房之间出现较大的缝隙，从而增加裙房的防水难度，结构设计的过程中，也需要将主楼和裙房看做一个整体的设计方案来进行设计计算。而沉降缝的部分是主楼按照实际的需要，将主楼基础设计成桩基础，与此同时，裙房的基础设计成柱下条形基础，二者在调整彼此间的不均匀差，从而保证设计的合理性。这也是建筑缝最常见的处理设计方式。

2、结构优化设计策略

高层的建筑结构设计中，采用较多的方式是钢筋混凝土框架一剪力墙结构，这种体系的建立有效的提高了框架结构的灵活性，并且更好的提升了使用空间，使建筑更为优质。由于剪力墙结构的整体性相对较好，因此也保证了建筑结构的完好。在一定条件下，采用框架结构设计能有效的提高水平变形曲线能力。然而钢筋混凝土一剪结构具有多种效果，从力学的角度来进行分析的话，存在着一定的难度，进行设计优化设计也难以完成。因此，及时国内外很多的专家进行了多种实验，但框剪结构中依然存在着很多难以解决的问题，解决在这些问题，对于提高工程质量和科学的发展也有着重要的意义和积极的作用。

2.1框架结构的分部优化设计技术

钢筋砼框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构，其荷载效应不仅与外荷载大小有关，还与结构构件的材料特征、几何构造特征有关。钢筋砼框架结构的分部优化设计，即是在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化，据此再进行新一轮的优化设计。因此框架结构的分部优化设计实际上是一个迭代、渐进的寻优过程，计算结果虽不总能等价于整体优化设计结果，但通常能给出工程实用的满意结果。

钢筋砼框架结构的分部优化设计方法的具体步骤为：

（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和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；

（2）结构分析：按照结构的实际几何构造特征，计算结构所受竖向荷载及水平荷载，对钢筋砼结构进行空间内力分析。根据结构分析结果，将截面尺寸相同的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：截面优化设计是对优化的结果进行控制的过程，设计过程中，保证其整体设计方案的准确性，提高设计质量是关键的步骤；

（4）可行性判断：对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。

2.2框—剪结构的三阶段优化设计策略

框—剪结构的设计主要涉及三个方面的优化问题：一是结构最优设防水平的决策，二是框架与剪力墙结构协同工作，以及承载力、刚度与延性变形能力间的最佳匹配设计，三是框架—剪力墙结构构件的优化设计问题。

高层框—剪结构在水平荷载作用下的协同工作问题，主要是水平荷载在框架和剪力墙结构之间的分配设计，因此剪力墙数量和位置的设计是关键问题。这里，我们将框）剪结构的优化设计过程分为三个阶段进行，对不同阶段的不同问题，采取不同的优化准则进行优化设计。

（1）第一阶段：最优设防水平Id的优化决策

以地震的危险性为前提，分析地区地震的相关强度，从而评测出相应的结构优化方案，在进行设计前，将相关的数据进行综合评测，从而把设计方案综合在内。

（2）第二阶段：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结构刚度与延性指标的最佳组合，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）第三阶段：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、结论

综上所述，框剪结构存在着框架和剪力墙结构的特点，融合了二者之间的优势，其效果也得到了更好的互补，如果涉及合理的话，优势将会更为突出，对于建筑物整体性能的提高有着重要的作用。所以，我们在进行研究的过程中，要进行综合的考量，设计时要在整体的情况下进行结构的布置，从而分析出其中的优势和不足，以便更好的进行调整，使建筑的受力充分的均匀，这样不仅保证建筑质量，同时也有效的提高了经济效益，对于我国建筑业未来的发展也有着积极的促进作用。

参考文献

第5篇

关键词：建筑结构；设计概念；结构优化

在建筑结构设计中运行概念设计，能有效提升工程项目的实际效率，设计人员能在基本条件基础上，发挥不同的效用，并从根源寻找问题，从而提升计算结果的准确性，有效弥补计算机理论和结构设计中的不足。

1在建筑结构设计中概念设计的应用

1.1始终遵循工程结构规律

在建筑结构设计中，设计人员要始终遵循工程结构设计规律，确保管控机制和管理层级结构贴合需求，从工作效率角度出发，减轻建筑工作人员的工作负担。充分融合概念设计模型，不仅要对程序操作和程序本身进行有效分析，也要遵循设计要求和基本工作规律，保证设计结构的计算结果符合知识模型和计算精确度，从真实性和合理性综合分析的角度进行研究和管控。

1.2对建筑结构施工方案进行优化

利用概念设计要求能在提升整体管控要求和管控层级结构的同时，对相关建筑因素和地质结构等参数进行集中分析，并结合负载条件、地形特征等相关设计要求进行集中处理，确保设计方案的经济性和合理性。技术人员要针对具体问题进行集中优化，确保结构类型和相关项目处理结构能满足用户实际需求，并且综合考量运行项目的实际收益，对场地的地质条件以及施工负荷条件等综合分析，确保设计方案拟合程度符合整体运行模型，且更加规范和标准。另外在概念设计研究中，要在整体设计结构到局部设计要求之间建立有效的平衡态运行模型，保证细节考量结构能符合实际要求，确保设计人员能对信息进行全面分析和综合处理。

1.3加强建筑抗震能力设计

对于建筑结构来说，抗震能力是最基本的设计要求和参数结构。技术人员要在设计结构建构和项目运行过程中，强化对抗震系数的选择，保证工程项目的有序运行，并且集中升级建筑场地的抗震难度系数，从建筑结构基础和建筑主体结构进行综合考量。目前，多数建筑技术人员都利用地震力、钢筋根数改良以及结构刚度对抗震能力进行优化设计，确保管控结构和管理层级系统的完整度，建立有效的比例关系，提升整体项目的抗震设计水平。另外，设计人员不能盲目增加钢筋数量，而是需要建构更加有效的抗震计划，保证整体运行维度和运行参数结构符合标准。在抗震设计中积极应用概念设计模型，优化设计思路，确保主体构型和结构运行维度之间的贴合度，保证对不同位置进行力学设计，从而减少结构体系中的扭转力。技术人员要借助调整设计层级结构中的建筑重心、平面形心以及结构钢心等参数进行距离调整，以保证建筑抗震能力符合标准要求，不仅要符合抗震要求，也能有效节省建筑工程造价成本[1]。

1.4剖面设计

在建筑工程项目建构中，剖面优化设计主要是利用优化机制和计算机技术，保证结构在刚度、硬度等参数设计方面实现最优化，相关设计人员不仅要对建筑结构的横向强度和局部强度进行细化处理，也要采用分层级优化的措施，确保优化策略能顺应建筑结构设计的实际要求。从总体强度角度分析，要保证剖面设计贴合整体工程项目的实际要求。

2优化结构设计的措施

2.1建筑场地选择

场地的选择是建筑设计结构中最重要的决定性因素和基础性因素，在实际选择中，要对防护距离、日照间距等参数结构进行集中分析，确保抗震因素和地址的安全性，确保整体建筑场地贴合实际需求。建筑工程项目负责人综合考量多方要求，其中不仅包括经济因素，也要对地质条件和工程建设效果等多方面综合考量，以顺应优化结构的目的[2]。

2.2结构承载力设计

技术人员结合建筑项目的整体需求，确保管控要求和层级结构契合度，并且关注结构的刚度要求，确保有效延长结构的自振周期，提升整体项目的处理架构和建筑效果。技术人员要结合实际需求，确保结构承载力能符合建筑要求，减少工程项目中建筑材料的损耗程度，并且保证建筑空间结构占用率最优化，提高建筑平面利用效率，是结构承载力设计层级结构需要满足的参数要求，以保证其达到整体建筑结构的相关标准。在结构承载力设计和优化运行的过程中，要结合管控要求和管控结构，在优化布局和设计要求的同时，保证设计理念和整体建筑之间的契合度。

2.3材料选择

要想从根本上提升结构设计的整体水平，除了要对相关参数进行集中设计外，在材料选择方面也要进行统筹管理。从采购项目开始，积极落实相关管控要求和管理层级结构，提高质量监管力度，顺利升级整体项目处理要求，确保材料采购环节能按照标准化运行程序有效推进，结合工程项目的实际需要进行采购。在采购过程中要充分做好市场调查，综合考量性价比较高的建筑材料。而在材料选择中，采购单位要和设计人员建立有效的互动，确保材料使用效果能达到最大化，切实维护建筑结构的稳定性和安全性要求。

2.4现场处理

在建筑工程项目选址后，相关技术人员要结合实际需求，建构更加完善的管控要求和管控措施，切实维护现场处理的相关要求，保证建筑结构符合地形特点，且建筑形式和建筑基础符合工程设计理念，对桩基础、箱型等参数负荷程度进行集中管控[3]。在建筑工程项目现场管理过程过程中，要从现场运行结构和项目处理框架出发，建构完整且具有可靠性的管控模型，减少由于现场管理缺失导致的不均匀沉降问题，相关技术人员要提升管控要求和管控措施的稳定性，保证工程项目质量和工程效果。

3结束语

总而言之，建筑工程项目的高速发展是社会必然趋势，概念设计能构造出更加合理化的建筑结构体系，具有非常重要的时代价值。在利用概念设计参数的过程中，需要相关设计人员提高项目管理要求和质量要求，确保在应用概念设计后，建筑结构优化工作能顺利践行，提升建筑企业的市场竞争力，为建筑工程的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1]杨磊.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].住宅与房地产,2016,(30):56.

第6篇

关键词：框剪结构；优化设计；措施；内力分析

框剪结构是由框架结构和剪力墙结构体系组成的一种结构体系，是由延性较好的框架、抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和耗能性能良好的连梁共同组成的一种结构体系。在高层建筑的结构设计中，框剪结构由于其能为建筑使用提供较大的平面空间，又具有整体性好、抗震性能好及较大的抗侧力刚度等优点而得到广泛应用，特别是用于结构平面和功能复杂的高层办公楼、医院病房及酒店等高层建筑。但在实际设计中仍然存在着一些问题有待进一步的解决。本文将对建筑框剪结构优化设计措施进行了探讨和思考。

1 工程概况

某高层建筑工程，主楼地下1层，地面19层，裙楼高3层，主楼总建筑面积18844 m2，裙楼总建筑面积8556 m2，建筑平面如图1所示。

1.1 结构承重体系设计

根据国家抗震区划图，待设计建筑地区的基本烈度为7度，相应地主楼结构部分的抗震等级为二级，裙楼部分的抗震等级为三级。结构设计中裙房部分主要考虑由恒载及使用活荷载等竖向荷载引起的荷载效应，主楼部分结构设计不仅考虑竖向荷载效应，还要考虑水平地震作用及风荷载作用下产生的荷载效应的组合。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作用，框架承担少部分水平荷载作用和大部分竖向荷载作用。主楼平面形状基本上为正方形，楼梯均设置在角部位置，为提高主楼结构的抗扭能力，剪力墙结合楼电梯间设在主楼结构的两个对角位置，具体厚度根据高层建筑结构设计的变形限值，由刚度、承载力和延性三者间的最佳匹配决定。

1.2 建筑缝的处理设计

本建筑由主楼和裙房两部分组成，在二者的连接部位需设置建筑缝。考虑到主楼部分高度较大、结构有效重量大，裙房部分高度较低，因此二者间需设置防震缝和沉降缝。对于防震缝，为避免主楼和裙房间连接部位留出较大的宽缝，给裙房屋顶防水处理带来困难，本建筑采用“抗”的方法，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，通过两类基础的沉降变形计算，相应调整和消除主楼和裙房两部分的不均匀沉降差。施工时，在主楼和裙房连接部位预留1.5m宽后浇带，通过施工手段局部调整高低两部分间的沉降差。

1.3 基础设计

根据《工程地质勘察报告》提供的场地工程地质条件，并考虑主楼和裙房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深桩筏板基础，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，通过修正条形基础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。

2 结构优化设计策略

钢筋砼框架—剪力墙结构是高层建筑结构中最常采用的承载体系之一，它同时具有框架结构建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面易于处理，以及剪力墙结构抗侧移刚度大、整体性好、抗震能力强的优点。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。但钢筋砼框—剪结构是一个具有双重承载体系的非常复杂的空间受力体系，力学分析难度较大，其优化设计就更为复杂和难以实现。所以，尽管国内外学者对此做过许多有益的尝试，但框）剪结构的优化设计还存在很多具有重大工程意义和科学意义的课题。

2.1 框架结构的分部优化设计技术

钢筋砼框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构，其荷载效应不仅与外荷载大小有关，还与结构构件的材料特征、几何构造特征有关。钢筋砼框架结构的分部优化设计，即是在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化，据此再进行新一轮的优化设计。因此框架结构的分部优化设计实际上是一个迭代、渐进的寻优过程，计算结果虽不总能等价于整体优化设计结果，但通常能给出工程实用的满意结果。

钢筋砼框架结构的分部优化设计方法的具体步骤为：

（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和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；

（2）结构分析：按照结构的实际几何构造特征，计算结构所受竖向荷载及水平荷载，对钢筋砼结构进行空间内力分析。根据结构分析结果，将截面尺寸相同的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，从而构成新的优化意义上的设计结构；

（4）收敛性判断：在工程精度意义上选取一个较小的数值，作为检验结构收敛性的条件，进行收敛性判断。若优化结构与原结构基本一致，则认为优化结构是收敛的，可以转入下一步的可行性判断，否则转回第（2）步重新进行结构分析、优化设计；

（5）可行性判断：对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。

2.2 框—剪结构的三阶段优化设计策略

框—剪结构的设计主要涉及三个方面的优化问题：一是结构最优设防水平的决策，二是框架与剪力墙结构协同工作，以及承载力、刚度与延性变形能力间的最佳匹配设计，三是框架——剪力墙结构构件的优化设计问题。

高层框—剪结构在水平荷载作用下的协同工作问题，主要是水平荷载在框架和剪力墙结构之间的分配设计，因此剪力墙数量和位置的设计是关键问题。这里，我们将框）剪结构的优化设计过程分为三个阶段进行，对不同阶段的不同问题，采取不同的优化准则进行优化设计。

（1）第一阶段：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）第二阶段：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结构刚度与延性指标的最佳组合，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）第三阶段：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。

（4）框）剪结构的优化设计步骤：

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]≤ε1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ζ=max{ζ1，ζ2}（ζ1=[δ/h]/max（δ/h），ζ2=[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、优化设计；

8）可行性判断：对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。

3 工程实例

采用三阶段优化设计方法对前述高层框-剪结构进行优化设计，在正常承受灾害损失能力和投资能力较强时，最优设防烈度为7.5度。后经专家论证，并考虑到资金投入的难度，提高了权重系数k1，最优设防水平按7度设计。图2为主楼部分框剪结构标准层结构布置图，表1所示为主要结构构件截面尺寸的优化设计结果。

4 结论

总之，框剪结构融合了框架和剪力墙结构的各自特点，得到了很好的互补，合理的设计能够突出该结构的优势，提高建筑的抗震性能和使用品质。因此，在结构设计时应该在整体考虑下进行结构布置，计算后在整体考虑概念中调整修改，不惜调整多次，这样才能达到结构整体受力分布更均匀，造价更经济的目标。

参考文献：

第7篇

【关键词】建筑;剪力墙;结构优化

1 引言

随着近些年来中国经济的快速发展，建筑剪力墙是随着中国经济发展越来越受到重视以及越来越常用的一种建筑结构形式，而在一些建筑中，低层建筑也开始采用剪力墙结构，它和框架结构相互结合形成的框剪结构可以使得建筑内部结构更加丰富多彩，更具有建筑美感和表现力，因此在剪力墙的设计和建造中就更应该根据墙体的尺寸和受力情况进行探讨和分析，尤其是柱子与墙体之间的特点在不同的指标与比例中进行详细的设计。

1建筑剪力墙结构的布置

剪力墙结构的布置是一个具有专业技巧的工作，因此不是一个只有一种解决方式的工作，这就需要结构专业的技术工作者能够合理的布置剪力墙结构，提高建筑结构的经济效益，一般情况下，剪力墙和建筑在主轴上应该保持一致，但是对于不太规则或、超限的建筑形式上，应根据建筑平面设计剪力墙，不应该布置仅单向有墙的形式，内外墙应拉直处理，控制好数量，避免刚度过高和过低，而且要注意质量中心与刚度中心的重合，合理的调整剪力墙的距离能够提高布置的合理性，节约空间。

2结构设计要点

2.1控制配筋

构件的含钢量对于建筑的剪力墙设计有着重要的影响，因此必须重视，要实现建筑结构的设计的经济效益，应该保证钢材在一定范围内，过高和过低都不行，因此建筑剪力墙设计应根据国家规范来进行结构优化设计，保证经济效益。

2.2墙体设计的合理性

墙体设计应该保证水平和竖直作用力，验算应该将内力进行偏压进行承载力计算。尤其是针对剪力墙计算中，要尽量减少异形墙。由于剪力墙常常是布置在门窗洞口的边缘处，因此墙体的总厚度应该是剪力墙厚度和各个翼缘厚度的综合。剪力墙的种类应该根据高度和尺寸来设计，他们在受力的形式上接近柱子和板，很多柱子的厚度和墙体设计比值比较类似，他们常属于双向的受压，因此是异形柱。根据剪力墙配筋设计以及配筋在规范中的要求，要将墙底部进行加厚，而且高度不小于层高的1/16，如果端头没有翼墙和暗柱的时候，加厚的高度不能小于层高的1/12，而这么规定不适用于高层建筑的剪力墙结构，很多业主对于建筑室内空间的要求比较高，因此这样的情况采用概念设计，应该控制好墙体的轴线，满足墙体截面的条件。在结构上适当的增加暗柱，而在具体的设计中需要大量的水平布筋以及配筋数量，尤其是梁体结构等应该详细的进行增加。

2.3高宽比的确定

剪力墙的高度以及厚度是建筑剪力墙设计中的重中之重，所以在设计中就应该控制剪力墙的高厚比。

2.4 边缘结构的合理设计

通过很多次的实验已经表明，剪力墙的延比性不太好，相对于工字型和槽型的剪力墙的延性比要比较优秀，通过计算发现剪力墙截面的两端通过翼墙边缘设计能够提高墙体的延展性。还能够避免剪力墙出现水平剪切滑动，根据力学的原理，矩形的抗剪力主要是在端柱以及转角处，而规范中对边缘结构和构建的抗震措施清晰的规定，要进行受力和类型的分析计算，对墙和洞口的两边的加强边缘设定相应的代表值，在墙肢轴压比的界限以及加强部位分为约束边缘构件以及构造边缘构件两类。

3剪力墙结构优化设计

3.1最小剪力系数的确定

短肢剪力墙是保证地震倾覆力矩第一振动模式为低于40%的基础上减少剪力墙的数量，提高剪力墙的系数，减低造价，提高经济效益。

3.2层高和楼层最大位移的确定

按照我们国家现行的设计规范的要求，建筑设计应该重点的考虑减小扭曲以及变形的状态，在增加结构刚度是不能片面的考虑层间位移，应该综合的考虑整体的情况，但是现行的大多数的建筑设计仅仅考虑了层间位移，而没有关注剪重比，在较大的情况下，应该减少相应的结构刚度，减少地震作用，也可以达到较好的效果。

3.3 侧向高度以及扭转刚度的调整

建筑的结构设计在这方面是主要考虑提高建筑平面的规则性，减少扭转力以及带来的影响，同时偶然偏离力也应该考虑进去，通过对众多的地震灾害情况进行分析从而得出结论，由于建筑结构的不规则而引发的房屋破坏情况是最为严重的，因此在设计中应该保证建筑结构的抗扭曲能力，避免因为不规则引发房屋的倒塌情况。因此在具体的设计中应该尽量的保证建筑平面的合理，以及结构竖向的构件的合理布置，提高建筑的侧向刚度。

4 建筑剪力墙结构的优化设计

本文的探讨结合实际的案例进行进一步的分析，本文的案例建筑属于十八层的高层建筑，每层的高度是2.9米，总高度是52，5米，建筑面积是6500米，该工程工程抗震设防烈度为八度，基本地震加速度是0.2g，设计地震分组是第二组，建筑抗震设防类别为标准设防类，建筑场地类别为Ⅱ类.特征周期为0.40S。二级剪力墙，混凝土的等级是C30-C35，钢筋的参数的是梁采用HRB400;板采用HPB300，直径大于12时用HRB400;墙采用HRB400。

图中的方案一是建筑工程中剪力墙结构布置图的原先设计方案，采用纯剪力墙的结构，底部加强部位是250mm宽，其上是200mm，通过分析SATWE 计算结果发现该结构设计剪力墙利用率较低，底层墙肢轴压比在0.35～0.40 之间，结构位移比较好，控制在1.2 以内，结构周期以及位移的角相对较小，针对该工程的结构和形式的特点，分析其主要是存在的问题，针对其结构布置以及墙肢的长度进行了适度的调整，调整之后的布置图是图中的方案二。

5 结束语

随着中国经济的不断发展，以及随着我国十以来，中国经济与社会环境开始出现了整体向好的调整，以及中国经济进入新常态，很多过去那些不经济、无效率的经济与建设的状况急需尽快的得到解决。本文就是再这样的大背景之下来进行写作的。但是由于笔者的能力有限，本文在写的时候经历和能力以及精力都是不足的，因此，本文只能作为一个抛砖引玉的文章希望后来的学者和从业者能够从中体会到一些有意义的观点来发展建筑结构专业的技术水平，希望能够在未来达到世界先进的建筑设计与建造的国家的行列。

参考文献

[1]秦艳，焦维.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导，2011（27）：33.

第8篇

关键词：矿山厂房；建筑结构；设计优化

矿山厂房是矿山建筑中重要的组成部分，是承担矿山生产、后勤、精选、仓储、运输等各项工作的基本载体，其职能繁多、功能各异，如果在矿山厂房建筑设计中为了突出建筑功能，进行细化分区布置的话，则往往会造成矿山厂房建筑占地过多、资源消耗过大、建筑成本过高的情况。并且，很多老旧的矿山厂房还存在着结构设计不合理、功能分区不合理、资源配置不合理等情况，给矿山的各项生产和生产辅助活动造成了极大的不便，并且还增加了建筑成本以及水、电、暖、土地等各项资源的消耗，这与建设绿色矿山、高效矿山、集约型矿山的建设理念显然是背道而驰的。随着社会的发展和人们节约环保意识的增强，人们对矿山厂房建筑的要求越来越高，尤其对建筑布局合理性、使用便捷性等方面提出了更高的要求，由此，发展整体建筑、联合建筑、环保节能建筑成为了未来矿山厂房建筑优化设计的方向。

一、矿山厂房建筑结构设计中存在的问题

矿山厂房建筑主要由七大部分组成：提升系统，如井架、井塔、提升机房等；加工、贮存系统，有井口房、筛分楼、选矸楼、选矿厂房、输送皮带走廊、矿仓、贮矿场以及废石仓、尾矿库等；通风系统，有通风机房、加热室风道等；动力供应系统，有空压房、变电所及其附属构筑物等；地面运输系统，各种运输线路及附属建筑物，如货物站台、行车指挥所等；给、排水及供热系统，如水泵房、水塔、水池、锅炉房、污水处理厂房等；其他附属厂房如机修厂、设备库、材料库、炸药库、车库、油脂库等。早期的矿井建设主要考虑的是如何早建成、早投产、早见效，矿山厂房的设计与建设也是围绕这个思想来进行的，因而从前的矿山厂房在设计、规划等方面也较为粗糙，较为随意。在厂房建筑设计方面缺乏合理细致的规划，厂房功能分区也较为混乱，建筑布局分而散，结构设计杂而乱，厂房通风、采光、采暖等服务功能较差，对于厂房节能、环保、占地等方面更是考虑甚少。矿山厂房建筑设计中存在的弊病主要有以下几点：

1.厂房内部功能分区不合理。有的厂房建设时缺乏对内部功能分区的足够考虑，有的厂房内各种功能房间简单随意拼合，无明确的、合理的功能分区，导致厂房建筑使用功能混乱，人流往来混杂，内部空气污浊，噪音嘈杂，给矿山生产、后勤服务、办公管理等各项工作带来了诸多影响和不便，尤其是在一些年代较早的老矿区还能见到此类厂房建筑。

2.厂房建筑整体规划不合理。以前的矿山厂房建筑规划设计时，盲目图大，“摊大饼”的情况较多，厂房建筑设施间距过大，而且对于各种不同功能类型的厂房布置也缺乏合理规划。在保持矿山厂房“五脏俱全”的前提下，则势必造成了厂房建筑占地面积过大，对环境破坏影响较大，以及相应的道路、管线等基建工程量、施工费用、运行维护等费用增加的情况。

3.建筑材料不利于回收利用。在传统的矿山厂房建筑设计中，很多厂房基本都采用钢筋混凝土框排架的结构形式，短期内节省了投资，取得了较好的使用效果和投资效益，在我国这一设计思路也沿用了几十年。但矿山不是永久的居民区，一般都有一定的服务年限，随着资源的不断开采和我国能源结构的不断调整，我们经常可以看到很多矿山资源在枯竭，达到服务年限、完成历史使命后就人去楼空，一片荒芜了。留下的破旧厂房却仍然饱经风雨，难以拆迁，当地环境也是满目疮痍，造成了极大的资源浪费和环境破坏。

4.建筑设计缺乏环保理念。很多矿山厂房建筑在设计建设时只考虑其生产服务功能和基本的地质环境条件，对区域自然环境，如光照、风向等缺乏考虑和利用，使得一些厂房建筑通风、采光等效果较差，厂房光线昏暗、环境湿闷，不利于人们生产作业。为了改善厂房环境，不得不增加人工照明和其他一些通风、空调设备，这就造成了各种能源的消耗，增加了厂房运行成本。

二、矿山厂房建筑的优化设计思路

根据矿山厂房建筑中存在的问题，我们提出了以下的优化设计思路，即在保持完备使用功能的前提下使厂房建筑向整体集中，紧凑布置；发展联合建筑，在人性化设计理念下实现厂房建筑功能的合理分区；体现厂房建筑的节能环保理念。

1.厂房建筑紧凑布置。在设计时要充分体现节约用地的设计理念，在满足生产要求、便于使用的前提下，使厂房建筑布局尽量紧凑、集中，减少占地面积，提高土地使用效率，减少对周边环境影响。第一，优化总平面布置，根据区域内地质情况和生产工艺情况，优先布置建筑体积较大的厂房建筑，尽可能使建筑平行排列布置，以减少三角地带和死角面积，在零散空白地段则分散布置一些占地少、体量小的厂房和绿地等。同时在总平面设计中，应考虑尽量把工艺流程联系密切，功能、安全措施相近的厂房联合布置、高层布置，这样既减少了厂房总占地面积，使土地利用最大化，同时也减少了能源消耗。第二，压缩厂房建筑间距，在保证良好通风、采光和工艺流程不受影响的前提下，尽量压缩厂房间距，增加厂房的整体紧凑性，同时也应注意确保各厂房间足够的防火间距。特别是应将一些火灾危险性大，有可能泄露有毒有害、可燃可爆物质的厂房布置在场地边缘、人流较少的区域，并保持与其他建筑足够的安全距离。第三，优化厂房竖向设计，充分考虑地形条件，依山就势、填沟造地，使一些地形起伏较大的矿山能够充分利用竖向空间，尽可能将工艺联系紧密的厂房布置在同一台阶，共用道路。

2.优化内部分区。厂房建设应以发展联合建筑为主，内部分区应以利于生产、利于人性化需求为基本原则，首先对厂房内部空间进行合理的、明确的分区，将功能相近且互不影响的空间布置在一起；人流量、物流量、车流量较多的区域布置在厂房空间的下部，且空间线路应适合人流线路。以井下工人流为例，工人下井前先进入任务交代室，随后进入更衣室，然后再到矿灯室领取工作设备，最后下井；工人出井线路也首先进入矿灯房交还工具，然后到更衣室和淋浴房，最后再到更衣室换上便装。为满足工人需求，则需要在这条线路上设置各种功能的房间；并且这条线路上人流也很集中，为提高生产效率，减少人员走动距离，则将该线路房间布置在建筑下部。在厂房建筑的上部则可以布置配电室、热交换站以及会议室、调度室等空间，从而联合建筑内部形成合理的内部分区。

3.体现节能环保设计理念。一些矿山厂房如材料厂房、机修厂房、选矿厂房等可以考虑采用钢结构替代钢筋混凝土结构，这样虽然短期内可能没有明显的效果，但从长期看，更利于厂房的拆迁和建筑钢材的回收再利用，而且厂房占地也可恢复原貌，这对于一些服务年限较短的矿山来说更为适宜。在厂房设计时应充分考虑光照、风向等自然环境条件，合理设计建筑朝向、结构等，尽量利用日光照明和自然通风，减少能源的消耗，从而体现节能环保的设计思维。

三、结语

整体建筑、联合建筑、节能环保建筑是未来矿山厂房建筑发展的方向。矿山厂房建筑不仅与矿山生产联系密切，同时还与矿山的资源、环境等息息相关，因此，我们在矿山厂房优化设计时，不仅要考虑生产实际，使矿山厂房更好地发挥生产服务作用；同时，也要考虑节能环保，实现矿山厂房良好的经济效益和环境效益，这也是我们矿山厂房建筑结构优化设计的指导思想。

作者:朱晓陆 单位:中国五矿邯邢矿业有限公司

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.煤矿矿井建筑结构设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.

第9篇

关键词：剪力墙结构；建筑结构；设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

引言

随着经济建设的快速发展，城市人口不断增加，建筑用地资源非常紧张，在这种情况下，高层建筑以其大容积率得以在城市中快速发展起来。高层建筑垂直高度较大，而且结构较为复杂，这就需要选择适宜的结构形式，来确保高层建筑的稳定性。目前框剪结构不仅能够有效的确保使用空间的最大化，而且抗侧力刚度也较好，所以在当前高层建筑结构设计中得以广泛的应用。在进行框剪结构设计过程中，需要对其设计进一步优化，确保建筑结构能够更好的满足建设可靠性的要求。

1框架剪力墙结构概述

框架-剪力墙结构，即框剪结构，是在框架结构布局中，应用一定数量的剪力墙来构成灵活自由的利用空间，从而满足不同建筑功能的要求。这种结构要具备足够的剪力墙、相当大的刚度、以及框剪结构的受力特性，这就需要把两种具有不同抗侧力的框架结构和剪力墙结构组成新的受力形式，所以它的框架与其他纯框架结构中的框架不同，剪力墙在框剪结构中和剪力墙结构中的剪力墙也不尽相同。

框架-剪力墙结构体系是由框架和剪力墙两种结构重新组成的结构体系，框架和剪力墙等竖向承重单体一起承担着竖向荷载，而水平荷载主要由具有较大刚度抗侧力单元的剪力墙来承担。这种结构体系不仅具备了框架和剪力墙结构的长处，而且在某种程度上达到了扬长避短的目的，使建筑功能要求和结构设计得到更好的协调。根据框架-剪力墙结构的概述可以得知，这种结构不仅具有框架结构布置灵便、使用简单的特点，而且也有较大的刚度和较强的抗震能力，因而被高层办公建筑和旅馆建筑广泛应用。

2建筑结构设计中剪力墙结构优化设计

2.1结构布置。在高层住宅的框架 － 剪力墙结构中，剪力墙与普通剪力墙结构相比存在一定的差异。下部楼层中，剪力墙的位移较小，因此，可以拉着框架按照弯曲型曲线变形，由剪力墙承受大部分水平力;而在上部楼层，剪力墙的位移会越来越大，并且呈现出外侧的趋势，因此，框架趋于内收，拉着剪力墙按照剪切型曲线变形。框架除了负担外负荷产生的水平力，还需要负担拉动剪力墙的附加水平力，而剪力墙不会承受任何的荷载水平力，还因为给框架一个附加水平力，而承受负剪力。因此，在上部楼层，即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也会出现相当大的剪力。作为主要的抗侧力构件，剪力墙在结构中的作用是非常巨大的，如果在设计时，仅仅在一个主轴方向布设剪力墙，很可能造成两个主轴方向抗侧刚度的巨大的差异，在没有设置剪力墙的主轴方向，会因为刚度不足，无法与另一个主轴方向相互协调，在振动作用下容易导致结构的扭转破坏。因此，该工程设计中，在两个主轴方向都布置了剪力墙，形成了双向抗侧力体系，可以有效减少层间侧移。

2.2剪力墙结构设计的优化

（1）对于剪力墙的结构设计应该按照主轴的方向或者是其他的方向进行双向的布设，这样能够进一步优化空间结构，为了更好地体现抗震的性能，不能进行单向的剪力墙设计，同时还要尽量把两个方向上的抗侧刚度保持相对比较接近的水平上，这样能够增强剪力墙结构在空间上的性能和表现，能够将剪力墙结构的性能得以充分的发挥，从而使得可用的空间进一步加大，同时剪力墙的密度不能过大，使其在侧向刚度上有比较好的表现。

（2）在剪力墙的肢截面设计上应该尽量确保其具有比较简单的结构，剪力墙各个方面的刚度不应该有太大的差距，同时剪力墙的门窗洞口不应该出现参差不齐的现象，将其进行成列的布置，使得墙肢结构和连梁结构都非常的明显，同时还要按照一定的规则对应力进行一定的控制，还要能够很好地符合设计图纸的要求，设计最终要达到相关标准的规定，保证其安全性和可靠性，在各个部分的强度上也不能出现非常大的差异，如果剪力墙结构出现了施工和设计上的失误要在剪力墙的内部将配筋设计成框架的形式。

（3）对于较长的剪力墙结构应该按照相关的要求开设洞口，将其的程度均匀地分成若干段，墙段之间可以采用弱连梁进行连接，每段墙的高度都应该进行严格的控制，其与总高度的比值要在2 以上，这样可以很好的防止剪力出现减弱的状况，在进行抗震设计时应该框架柱的相关要求进行设计。

（3）剪力墙的特点是平面内刚度及承重力大，而平面外度及承载力都相对很小，应控制剪力墙平面外的弯矩，保证剪力墙平面外的稳定性。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取足够的措施减少梁端部弯矩对墙的不利影响。

（4）在剪力墙结构设计过程中，应当注重抗震的作用，尽量避免单向布置，按照双向布置的原则，使受力方向的抗侧刚度逐渐接近，形成一个良好的空间结构。利用空间的充足性，减轻结构的重量。剪力墙的门窗洞口要成列布置，墙肢截面简单，与连梁分布规则，当出现错洞或者叠合错洞的情况下，腔内的配筋要形成框架的形式。由于剪力墙结构的抗侧刚度受布置结构影响较大，如果出现突变的情况，对抗震非常不利，在对剪力墙进行结构设计时，要坚持从上到下连续布置的原则，改变墙体的厚度和混凝土的强度等级，减小侧向沿高的高度。站在多种角度，从多方面出发，进行结构分析，注重和考虑抗震等级平均轴压比带来的影响及其稳定性的相关要求。

2.2剪力墙结构计算优化

在剪力墙结构计算方面进行优化时，应当遵循楼层最小剪力系数的调整原则、连梁超出限值的调整原则、楼层最大位移和层高之比的调整原则、结构扭转为主的第一自振周期和以平动为主的第一自振周期之间的比例调整原则，使计算结果无限地接近规范值。

剪力墙结构的刚度不宜过大，在满足楼层最大层间位移与层高之比满足规范的基础上，以规范规定的楼层最小剪力系数为目标，使计算结果无限接近规范值；控制好结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。剪力墙连梁是否超限；剪力墙底部加强区的轴压比是否满足规范要求。

结构工程师应针对不同的项目进行合理的分析，选择与实际情况最接近的受力模型并充分了解所使用软件，合理选用计算参数，只有这样才能够做到结构安全，技术经济合理。

结束语

综上所述，社会经济的发展，使土地利用率大幅度提高，土地资源越来越贫乏，高层建筑成为建筑业发展的一种趋势，剪力墙由此诞生。相对于其他建筑结构而言，剪力墙外观精美，经济适用，并且受到广大开发商和业主的喜爱，在建筑结构中应用越来越广泛，经济发展刺激着人们的生活需求，剪力墙的优化设计势在必行。

参考文献

[1]JGJ3－2010，高层高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[2]GB50011－2010，建筑抗震设计规范[S].

[3]屈佳.高层剪力墙结构合理优化的方向和措施分析[J].商品与质量・建筑与发展，2014(4).

第10篇

关键词：结构设计优化；房屋建筑；原理；作用

1引言

经济的前进发展，促使精神物质需求逐步提升，对建筑的标准也超过了实用性和安全性，并对建筑外观提出全新的标准。为此，设计师将设计是否有利于施工操作、是否属于提升房屋结构、是否包含美学价值等划入考量范围，促使房屋水平有所提高。

2结构设计优化的基本原理

结构设计优化的基本原理为着手项目结构设计活动时，除应思量建筑安全系数和实用功能，也应强化美学价值。换而言之，即借助可行、合理的设计，打造完美、理想型设计作品。对于房屋工程而言，结构整体与分部结构优化设计为结构设计优化最为重要的两个应用层面，而结构设计优化具体涵盖围护结构方案、细部设计与屋盖系统方案。若要进一步细化，则可划分为造价分析、选型和受力分析等。在具体的实施过程务必要依据实际情况来确定，尽可能达到建筑整体价值最高。在舒适安全的基础上，建筑师应主动顺应时代潮流，主动实施结构改进和创新。待设计结构时，应在总体上满足设计师提出的设计理念，基于这一基础，保证平面布置对称与合理，全面缩减刚度中心和质量中心的差别；尽可能保证不让建筑物基于水平压力出现骤然扭转现象。同时，纵向布置需在迎合功能标准的基础上，尽可能把纵向承重构件展现出上下贯通这一状态；为降低设计和结构剖析难度，最好不要应用转换层。

3结构设计优化的主要作用

3.1降低建筑成本

将结构优化技术和传统结构设计对比发现，前者不仅在成本方面取得显著改善，还在质量层面获得显著效果。对于高楼层和多层楼层，在实际建设过程，其中楼层越高，则层数也越多，且楼层面积越大所对应的占地面积却不太大，显著缩减了工程成本，但所面临的难度下述较高，除应权衡楼层距离，也应思量房屋承重。而多楼层用户无需考量这一问题，占地面积相对偏广。同时，建筑成本的提升表明建筑面积出现了不必要的浪费。从这两者进行考量，建筑商一般价位倾向高楼层方案，既节约成本还提高利益，进而对房屋结构提出了全新的要求。

3.2结构设计优化的呈现

着手房屋结构设计活动时，除应思量房屋的主要作用和基本安全，也应保证房屋外观理想和美观。在房屋设计优化中，最主要的问题便在这里，借助最直观方案美化房屋，且安全可靠。而这对房屋设计师也提出较高的要求，在确保建筑可靠的基础上，从视觉上呈现出一种美感，为此，在具体的设计工作中，设计师需积极创新，依托平面设计图融入一些新颖的想法，让平面尽可能做到整齐与可靠性，全面缩小质量中心和刚度中心之间的差异，以此来让建筑基于高承压作用也不会出现扭曲变形，另外在竖向布置中保证承重构件可上下贯通，最好不要应用转换层，规避结构和设计麻烦。

4结构设计优化的实际应用

4.1前期准备

4.1.1构建安全监管体系

当前，建筑项目监管即便有所改善，但在建筑项目中所投入的监管力度不足，极有可能出现安全事故。其中房建结构设计开展方案施工时需加大在房屋建筑项目中的监管力度，保证施工安全和建筑质量，规避重大事故。为此，应强化安全监管，提升监管力度，合理运用，有针对性勘察，构建监管范围宽广、理想的监管，确保结构设计优化可全面发挥自身的作用，让结构设计能够稳步进行。

4.1.2强化日常监管

专业水平提升与专业化强化，让质量安全监管除应关注施工现场，也应重视工程整体，其中监管程序的完整性影响各每一个环节的监管工作，可将质量安全事故降低到最低程度。强化质量监管，优化施工行为，针对各个环节实施严密的安全监管，参照规范化程序稳步建设，让建筑工程每一个单位均具备安全意识，肩负质量安全责任，认真行事，全面遵守各项法规，确保结构化设计能够顺利实施；

4.1.3编制适宜的结构设计方案

结构设计方案挑选与房屋建筑工程的开展情况密切相关。设计人员面向房屋建筑开展结构设计活动时，应全面思量结构的科学性与有效性。围绕房屋建筑进行综合性调查，参照建筑物的结果科学设计，让结构设计优化能够最大限度地发挥自身的效果，最终达到预期效果。

4.2实践应用

4.2.1与工程成本之间的联系

结构设计优化落实可控制房屋建筑自身的过程成本。由于房屋建筑整体面积扩大，对应高度增加，其土地占用面积并不大。结构设计优化所用技术全面运用材料性能，有机整合内部结构的每一个单元间，除保障适用性与美观性外，还节约了施工成本，增强了结构性能；

4.2.2与土地用地之间的联系

建筑工程的落实，离不开所占土地面积数，总建筑面积即各屋建筑面积相加的总和，但楼层层数增加可能会缩减房屋所占面积，扩大房屋建筑高度和房屋这两者的间距，为此，土地用地一般不依房屋建筑高度的提升而递减，不呈现出反比例关系。但结构设计优化却能够依托房屋实际，改善结构设计，有效拓展房屋空间，增加实用性，提升整体协调性，迎合结构需求；

4.2.3概念设计辅以细部结构设计优化

把概念设计应用到不存在可靠数据的设计活动中，利用数值充当参考，发挥辅作用，同时，在设计过程有效应用优化技术，强调细部优化和地基设计，改善建筑结构。把概念设计和细部结构设计加以整合，让房屋结构设计稳定、安全和舒适，进而获取可观的经济效益。

5结语

对房屋建筑而言，结构设计优化尤为重要，可大幅缩减房屋工程造价，有效运用施工材料，统一协调内部结构，全面迎合人们的基本需求，还可提高经济效益。为此，我们应明确结构设计优化的基本原理，重视实践应用，并灵活利用。

作者:殷利 单位:浙江翰城建筑设计有限公司

参考文献：

[1]韩飞.结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用[J].山东工业技术,2016,(5):90～90.

[2]胡天水.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].中华民居,2015,(12):45～46.

第11篇

[关键词]建筑结构设计；工程成本关系；优化措施

中图分类号：TU357 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）25-0124-01

前言

建筑结构设计通过契合、优质的结构语言进行建筑工程的描绘与规划。根据建筑以及各类专业设计图纸设计出对应的结构元素内容，例如，基础结构、梁柱结构、楼梯、板墙等，组建形成建筑工程及其构筑物有关结构系统。建筑工程的结构设计同其成本经费投入与优质管控密切相连。怎样确保两环节完善匹配、全面优化，则成为当前人们较为关注的重要问题。

一、建筑结构设计与工程成本的关系

根据相关统计数据，结构设计所产生的费用在建筑工程全过程的费用中所占的比重相当低，甚至不足总寿命费用的百分之一，而其在工程直接投资中产生的影响却大的惊人，最高可达75%以上。这一数据充分的说明，合理的结构设计方案是指引投资行为、把握投资方向的重要依据。在结构设计中选用什么样的建筑材料、选用什么样的基础类型、建筑工程的定位如何、结构形式怎样、建筑结构规范性与合理性怎样、都会在结构设计方案中体现的淋漓尽致。因此会对整个工程直接投资的技术经济分析产生根本性、决定性的影响作用。除了对建筑工程项目一次性投资产生根本影响作用外，建筑结构设计的合理性还会对工程竣工后投入使用阶段经常性费用产生长期的影响。结构设计方案越合理、一次性投资越饱满，其产生的经常性费用就会越低。

二、目前建筑结构设计阶段存在的成本控制问题

1.技术与经济的结合度不够

在工程建设领域，技术和经济结合度不够是一个普遍现象，建筑结构的设计人员和对工程进行成本控制的造价人员往往各司其职。在建筑结构设计阶段的成本控制中，设计人员根据委托方的要求进行实地勘察后再进行设计，设计时向造价人员提供条件，造价人员往往只能根据设计人员的要求进行估价或运算，对工程的整体状况了解很少，无法考虑周全所有的影响因素。最终导致两个极端，即强调成本控制却忽略了技术和重视技术却忽略经济效益的现象，成本控制和优化无法发挥应有的作用。

2.在设计中对于成本优化的认识不足

建筑结构的设计人员往往重视的是结构的安全性和实用性，强调所设计产品的产值，而对建筑设计的整体效益的重视程度不够，对成本控制优化的意识不够强烈。同时，现行的设计收费标准是以工程造价为基数的，因此，设计中造成的浪费没有有效的控制措施和明确标准，设计人员可不负任何经济责任，他们因此对成本优化并不重视。

3.成本控制环节脱节

目前建筑的投资管理部门往往采取分段式管理，与之相应，造价的估算、概算、预算和结算也是分段编制的，这导致设计者往往只负责初步的设计概算和施工图的预算，却不参与结算，造成了投资控制的脱节。

三、建筑结构设计成本优化措施

1.优化设计方案

在建筑结构设计中，不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程成本会有较大影响，像基础类型选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程成本10%左右，有的可达20%。建筑平面、立面的规则性。建筑平面、竖向的规则性包含对建筑的平面、立面外形尺寸等因素的综合要求，具体表现为建筑的长宽比、高宽比、平面凹凸尺寸、楼板开洞面积、错层尺寸、层高和结构竖向抗侧力构件布置等控制在合理范围内。各部分占工程总成本的比例不尽相同，结构方案优化时对工程成本的影响也就不一样，因此在方案优化设计时人们所考虑的重点要有所侧重。

2.合理选择建筑材料

建筑结构的设计要充分利用建筑材料。建筑材料的合理选择，既可以满足使用功能、提高工程质量的要求，又达到可以节省资金，降低成本的目的。因此，需要在熟悉建筑材料的性质、性能和各项技术指标的基础上，了解不同类型建筑材料的价格，按照灵活、经济、适用的原则选用材料。建筑材料的选择以安全适用、成本合理、施工方便为基本原则，应就地取材，减少运输费用，降低成本。比如钢筋的选用：在满足结构设计承载力要求的前提下，选择相对成本低的钢筋方案，可以达到降低工程成本的目的。大多数设计人员一般把重点放在配筋的计算上，往往忽视钢筋种类的选择。目前建筑市场上的钢筋种类很多，如Ⅰ级钢筋、Ⅱ级钢筋、Ⅲ级钢筋、新Ⅲ级钢筋、冷轧扭钢筋、冷轧带肋钢筋等。

3.选择合理的构件截面

构件截面尺寸与其配筋率在一定范围内是相互对立的。一般来说，同一结构构件，当其截面尺寸减小时，其配筋率就增大，钢筋用量增加；相反，当其截面尺寸增大时，可以适当减少构件的配筋，但增加了混凝土的用量，增加了建筑物的总荷重。楼层的层高是影响建筑成本的主要因素之一，而对层高影响的主要因素就是梁高。梁高与使用功能争空间的矛盾突出。考虑现浇楼盖共同工作，考虑T形截面的刚度；梁两端的嵌固弯矩对梁变形有利；施工支模起拱可以抵消荷载作用下的变形。柱设计时尽量少采用异型柱，柱截面混凝土强度等级宜沿高度有所变化。

4.加强限额设计管理

改革开放以前，由于国家实行的严格的计划经济，对经济和物价进行控制，尽管与市场机制完全不符，但是也基本可以保证物价的基本稳定，建设资金也基本上是依靠国家的拨款，因此，对于工程建设的工程成本一直是采用静态的方法来计算的，这既不考虑资金的时间价值，又没有考虑价格的变动因素，在当时的条件下是允许的，但是改革开放后，随着经济体制改革的逐步深入，工程建设的成本发生巨大变化，一是从单一国家拨款到多渠道的有偿资金的使用，使得投资借贷者不得不考虑资金的时间；二是近10年来的价格上涨很大，所以必须考虑价格的动态因素，所以在工程建设领域必须建立一套动态的管理系统来应对。

5.增强建筑结构设计成本控制意识

建筑结构设计企业，要加强设计成本控制的宣传，从管理人员到每一个员工都要有成本控制意识，人人都要认识到成本控制的重要作用。一是平时要加强成本控制的宣传，每年召开的相关会议上，要把设计成本控制作为一项重要内容进行宣传；二是在制定相关制度中要把成本控制作为一项重要内容。 三是加强责任制，把建筑结构设计成本控制的好坏作为考核的依据。我们平时对每一个项目完成后要进行成本进行分析，总结成功经验，找出存在的问题，为下一个项目成本控制提供借鉴经验。

6.合理控制混凝土规划设计强度标准

在建筑工程相关标准准许的状况下，应有效的控制混凝土规划设计整体强度，进而促进成本优化目标的良好实现。通常，建筑结构富于变化、形式多样，其应用材料则不断的丰富与发展，因此对于构件截面整体强度提出了更高要求。为此令建筑工程结构设计应用混凝土的强度体现了显著的上升趋势，进而将引发造价费用的升高。为此，应合理的进行混凝土规划设计强度管控，有效抑制建筑工程成本上升快速的现象。

结束语

总之，建筑工程中，建筑结构设计是其根基所在，影响着整个工程的质量与安全，同时建筑结构设计成本也是关系到施工企业经济效益实现的关键，所以不断优化建筑结构设计成本，才能更好的促进建筑工程的发展。

参考文献

第12篇

关键词：民用建筑结构设计优化措施探讨

中图分类号：TU318文献标识码： A

民用建筑结构的稳定性和安全性与其自身结构设计密切相关，民用建筑结构设计若是不科学，将直接影响到工程的整体施工质量。当前在民用建筑建筑结构设计仍存在许多问题，严重制约了建筑行业的良性发展。

一、关于民用建筑结构设计中存在的问题分析

1.设计深度不符合要求。图纸的设计中，部分设计人员为了个人的方便，减少工作量，从以往的老旧设计图纸上截取内容，再对尺寸和外形进行一定程度的修改，便应用到施工过程中，结构设计的东拼西凑最终导致建筑物的整体结构并不契合。而有些设计人员的问题则是设计十分粗糙简单。按照规定，施工图中应包含有系统图和大样图以及剖视图，但由于设计人员偷工减料，使得这些图示漏失，并且还对应当在图纸中反应出来的问题仅用“见图集”来表示，更有甚者直接将责任推给设备厂家。另外在设计中按照规定应当把建筑的设计依据、安全等级、设计参数和耐火等级防火消防处理等进行解释说明，但常常被忽略。因此民用建筑结构设计工程就不能全面展示出来，对后期施工带来极大麻烦，而最终影响的则是整个建筑本身的质量。

2.地基设计和承载柱截面高度设计问题。地基是建筑结构设计的基础，优秀的地基设计对建筑结构的设计方向有直接的影响。如果对修建民用建筑的地址情况进行充分的勘察便进行建筑结构的设计，极有可能导致后期施工过程中出现地基软弱、承载力不够使工程出现安全问题。在对民用建筑进行设计时，荷载值的计算不去根据规范的折减系数，则直接导致计算结构的准确率十分低。这一系列的地基设计问题常常是建筑结构设计中容易被忽视的。墙柱截面高度设计问题常出现在抗震设防烈度6度及以上抗震设防区域。设计人员在受力分析时，忽略节点核心区抗剪计算。这样做使得柱顶的抗剪强度不合格，建筑骨架--柱子因此产生裂缝，最终结果则是降低了建筑的耐久性。一旦遭遇地震，墙柱极易发生受剪破坏，危及人们的生命财产安全。

二、关于民用建筑结构设计的优化措施分析

1.对民用建筑设计图纸进行完善：设计图纸可以说是建筑结构的重要表现载体之一，同时也是建筑项目在施工过程中的基础所在。换句话来说，建筑设计图纸中所出现的任何问题都会在建筑施工中数倍的反应出来，造成不可逆的后果。因此，在开展建筑结构设计工作的过程当中，需要严格按照设计规范展开工作，设计师决不能贪图方便而省略对关键信息的标准与标识。同时，对于较为复杂、以及细微的结构区域而言，需要在结构设计中加以重点关注。总而言之，建筑结构设计工作人员需要始终保持严谨的工作态度，在结构设计图纸完成之后，需要重视对图纸的自我审核，及时发现存在于建筑结构设计图纸中的问题，结合实际情况加以修正，以此种方式来保障民用建筑结构设计图纸的完善性与科学性。

2.重视概念设计

（1）在进行民用建筑结构设计时，概念设计的应用越来越广泛，对于提高民用建筑结构设计质量起到了较大的促进作用。但是，当前的设计人员在对民用建筑结构进行设计时，对概念设计的重视不够，导致其不能够全面的对民用建筑结构进行分析和考虑，从而造成了结构设计的片面性。片面的结构设计方案在后续工程施工的应用中就会显示出弊端，从而对工程施工的顺利进行产生严重的影响，难以有效提高工程施工的质量和效率。

（2）当前，设计人员在进行建筑结构设计时，应当充分考虑概念设计的影响。概念设计主要是指依据整体结构与局部结构之间的结构破坏机理、力学关系，对其进行充分考虑，从中得出基本的设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的设计，以保证对整个建筑结构的有效控制。因此，设计人员应当突破传统重计算的设计方法，充分运用概念设计的思想对建筑结构进行全面的考虑和分析，以从整体上掌握结构设计的思想，从而保证设计的科学性和合理性，以提高建筑结构设计的质量。

3.基础结构设计是民用建筑结构设计的重要组成部分，关系到民用建筑物的稳定性，因此，在设计基础结构时，设计人员要对影响基础结构的因素进行全面的考虑和分析，以保证设计的有效性。对于基础埋深问题，设计人员要根据实际的水文地质情况进行设计，在保证满足结构受力的基础上，因地制宜，全面考虑地下水位的变化对建筑结构浮力的影响及冻土对结构的破坏，以确定基础埋深。要根据实际情况保证基础结构墙体受力的均匀性，避免出现裂痕。以降低建筑结构设计以及施工建设的成本费用。

4.对民用建筑主体上部结构进行的科学性优化。建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在建设时如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得构造过大的剪力墙。

5.提高民用建筑结构抗震能力，首先各地区要根据所处区域的地质特征，提高抗震设防标准，以应对可能发生的破坏性更强的地震灾害。科技、地震、建设等部门要严格建筑技术规范，从建房选址、规划设计、材料选用、施工保障等方面加强技术指导和监督检查，确保各类建筑设施符合抗震设防要求。同时要积极推广研发符合本地建筑物特点的抗震减灾新技术、新工艺、新材料。积极借鉴发达国家和地区的经验和技术，推广应用到各类建筑设施中。尤其是在重点设防地区，即使成本高一些，也要坚持使用抗震能力更强的新技术、新工艺、新材料。要坚决杜绝不安全建筑材料使用，要科学选材，新材料的使用要严格把关，进行抗震测试和检验，提高可靠性。需要提供相应的出厂证明等材料，安排专人对材料质量进行检测，将质量安全责任落实到人，一旦出现问题，做到有据可查。另外，民用建筑结构抗震设计的实施者和管理者，对建筑的抗震能力起到最大的影响。每个工作人员的工作成果都会对建筑抗震能力起到直接或间接的影响，因此，民用建筑结构抗震设计质量的关键在于提高工作人员的整体素质，工作人员素质的提高，必将带领工程质量的整体提升。

民用建筑结构的设计是个系统化的工程，不能有一个环节出现差错。正如人体的骨骼构造一样，一处出现问题，那么其功能也就有丧失的部分。因此为了最终的建筑成品能让民众感到满意，为民众带来舒适和安全的体验，设计人员就应当以极强的专业素养和责任感对每一个设计环节尽心尽力，严格要求每一个计算步骤。

参考文献：

[1]郝敏：《浅谈建筑工程结构设计中的安全性与经济性》[J].黑龙江科技信息，2013(27).

[2]徐克红：《结构与地基加固技术在建筑工程设计中的应用》[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2013(03).

[3]李军恒． 浅析建筑结构设计中提高安全性的对策［J］．中华民居( 下

第13篇

关键词：抗震概念设计基本原则 优化准则 构造措施

Abstract: construction engineering structure seismic technology developing direction and trend of performance is based on the seismic design of base isolation, suppressing and earthquake-reduction and the structure control. These development trend from concept to implementation method mutual connection, and will be in construction engineering structure seismic performance bring big change and influence. And in the design of the building structure, the earthquake concept design is in many uncertain factors, in many irregular architecture design, commonly used is also the most effective design concept. Therefore, this requires engineering and technical personnel in building structural design process, we must make good use of the optimization of the anti-seismic concept design rules and the structure of the corresponding measures to ensure the rationality of the design of engineering and safety.

Keywords: anti-seismic concept design basic principles optimal criteria structural measures

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

地震是危害最大的自然灾害之一。它是一种随机的震动，具有难于把握的复杂性和不确定性，就目前的预测地震技术，还不能准确的预测到建筑物所遭遇地震的特性和参数。建筑工程在抗震设计时，在结构分析方面，由于不能充分考虑结构的空间作用、结构材料的非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，同时也存在着诸多的不确定性。因此，建筑工程抗震问题必须立足于“概念设计”，而不能完全依赖“计算设计”来解决。

一、建筑结构设计中抗震概念设计

建筑结构设计包括理论设计和概念设计两种。其中，理论设计是指结构工程师根据计算理论和规范，在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下，对结构进行计算分析，得出数据式的结果，然后利用结果进行设计。而概念设计则是指设计人员从结构的宏观整体出发，用结构系统的观点，着眼于结构整体反应，正确地解决总体方案、材料使用、分析计算、截面设计和细部构造等问题，力求得到最为经济、合理的结构设计方案以达到合理抗震设计的目的。在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念设计的方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据是否可行的主要依据。

结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥消能减震的作用，并避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果只集中在某些薄弱部位，势必会导致建筑结构的过早被破坏。因此，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥消能减震的作用。在此前提下才能以常见的小地震作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，以达到罕遇大震作用下结构也不会倒塌的目的。不论是现行的《建筑抗震设计规范》还是《高层建筑混凝土结构技术规程》，都明确指出在各种建筑结构的抗震设计尤其是高层建筑混凝土结构的抗震设计中，抗震概念设计对结构的抗震性能起决定性作用，因此新规范（规程）均在相关条文中强调了建筑与结构概念设计的重要性，并要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视建筑结构设计中的概念设计。

二、抗震概念设计的基本原则及优化准则

建筑结构概念设计的基本原则有以下几个方面

（一）建筑结构的规则性和匀称性。

建筑抗震设计规范要求，“建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面布置宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。”建筑平面应采用规则的平面布置，对A、B 级高度建筑宜平面简单、规则、对称、减小偏心；均匀规则的平面布置，既可以使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，又能使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。结构布置均匀、建筑平面规则。同时，又有利于防止薄弱的抗侧力构件过早出现破坏或倒塌的现象，使地震作用能在各抗侧力构件之间重新分布，增加结构的赘余度数量，发挥整个结构消能减震的作用。

（二）建筑结构的刚度和抗震能力。

水平地震的作用是双向的，结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用。一般情况下，可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用的效应，也要注意控制结构变形的增大。建筑结构应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。现今的抗震设计计算中并不考虑地震地面运动的扭转分量，因而在概念设计中一定要注意提高结构的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。

建筑结构的整体性原则

在建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖相当于水平隔板，它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力构件，而且要求这些构件能协同承受地震作用，特别是当竖向抗侧力构件布置不均匀或布置复杂或抗侧构件水平变形特征不同时，整个结构就要依靠楼盖使抗侧力构件能协同工作。

（四）建筑结构抗震概念设计的优化准则

结构抗震概念设计的优化准则，即“四强四弱”。“强柱弱梁”是指节点处柱端实际受弯承载力大于梁端实际受弯承载力；“强剪弱弯”是防止构件剪切的破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强节点弱杆件”是防止节点的破坏先于构件；对于杆件截面而言，“强压弱拉”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压承载力。

三、抗震概念设计的构造措施

建筑结构抗震概念设计的构造措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的结构抗震措施。具体说来，抗震概念设计的构造措施就是设置构造柱、圈梁和与框架柱及抗震墙相关的截面尺寸、轴压比、配筋率、箍筋的要求等。比如，多层砖砌体房屋的抗震构造措施主要是构造柱、圈梁等，而在高层建筑的抗震设计中，竖向抗侧力构件（如框架柱、抗震墙）的布置及与其相关的抗震措施。具体的构造措施要求如下：

（1）构造柱应该设置在墙体的两端或墙体的交接部位。它主要不是承担竖向荷载的，而是抗击剪力,抗震等横向荷载的。近年来为了提高砌体结构的承载能力或稳定性，而又不增大截面尺寸，墙中的构造体长按需要设置在墙体的中间部位，圈梁的设置必须是封闭状态。

（2）圈梁的设置应该在装配式钢筋混凝土楼、屋盖或木楼、屋盖的砖房中，并且圈梁最好与预制板在同一标高或紧靠板底，圈梁应闭合，遇有洞口应上下搭接。

（3）一般情况下，抗震墙布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处以及楼梯间和电梯间。纵横向抗震墙，宜合并布置为L形、T形、工字形，使纵横墙互为翼缘，从而提高其强度和刚度。抗震墙的间距不应过大，以防止楼板在自身平面内变形过大。抗震墙之间楼（屋）盖的长宽比应符合规范的规定。抗震墙的配筋率，抗震等级为一、二、三级应≥0.25%，四级应≥0.2%。钢筋直径≥8mm，同时≤墙厚/10，间距应≤300mm。结构设计规范中对框架柱和抗震墙的截面尺寸、轴压比、配筋率、箍筋等的规定是非常重要的抗震构造措施。

以上几项只是简单列举了设计规范中结构抗震构造措施中的部分内容，作为工程设计人员应该严格按照现行的设计规范中的相关规定进行建筑工程的抗震设计。

总之，作为土木工程技术人员在高层建筑的研究和工程设计中，应该从整体宏观的观点出发，把概念设计更好地运用整个设计过程中，综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容，从而创作出更加安全、适用、经济美观的建筑。

参考文献：

[1].建筑抗震设计规范（GB50011-2010）

[2].陈龙洪.谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰.2010.02

第14篇

【关键词】建筑工程；结构设计质量管理

在建筑工程领域中，建筑结构设计是极其重要的一个环节，它不同于其它专业设计，它的设计质量直接影响着工程周期、成本节约，可以说是一个工程中重要的生命线。对业主而言，在同行业中是视时间和成本为金钱的，有效地缩短工程周期和节约成本就意味着在市场中能取得先机，立于不败之地，获取更大的效益，业主对设计单位的要求就是如此。可以说能做到业主满意、以业主为服务中心就会增强设计单位的同行业竞争力。

1 建筑结构设计管理的理念

质量是产品的生命，没有好的质量，产品就没有市场，只有高质量的产品，在市场上才有竞争力，建筑设计也是同样如此。只有在建筑设计质量的优化管理上做文章，才能产出高质量的建筑设计成品。建筑设计，在某种意义上讲可等同于建筑产品，它是艺术创作与科学技术的结合体。它不能用工业化、工厂化、程序化的过程进行生产，对于不同使用功能、性质的建筑从内容到外表形态是不同的。建筑设计质量的优劣，确切地说是一个目标范围的界定，建筑规范、规程和标准是建筑设计合格的下限。建筑设计精品是在设计运行过程中优化取舍，完善完美。因此，设计质量的优化管理是十分值得重视的。

建筑设计质量的优化管理，就在于强化、强调了设计的“全过程管理”，这是动态管理。它也打破了过去静止的简单化的“结果管理”淘汰制。从而避免浪费时间和造成直接经济损失。建筑设计运行过程要自始至终，由部分到整体、由管理点到强化点，由方案到施工图，这些工作都要进行细化、优化和筛选。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。

2 设计前期质量管理

2.1 根据业主要求设计单位组建设计项目组，安排结构设计各阶段的设计人员、校对人员、专业负责人、审核人员并安排相应的完成时间，形成设计进度计划表。

2.2 在签定设计合同时由设计人员了解业主对该项目的明确要求和隐含要求，向业主指定的业主代表收集设计资料，包括委托书、立项文件、地质勘察报告、环评报告、规划总平等等，同时对提供的资料要由业主代表签字确认。

2.3 针对建筑工程的不同类型，由专业负责人对设计和校对人员进行事先指导，形成事先指导表。同时专业负责人应起草本设计项目结构设计统一措施，经结构总工程师批准后，结构人员保证人手一份使用。设计项目结构设计统一措施可按以下选择a.工程地质勘察要求，b.结构设计制图标准，c.工业厂房结构设计统一措施，d.多层（砖混、框架等）民用建筑结构设计统一措施，e.高层（框架、框架剪力墙，剪力墙等）民用建筑结构设计统一措施等。

3 设计过程质量管理

3.1 在方案设计、初步设计、施工图设计中设计人员应严格执行结构设计统一措施，如有异议应及时向专业负责人提出，由专业负责人和总工程师确定最终标准，而不能一意孤行，违反全面质量管理，影响设计进度。

3.2 建筑各专业在各阶段设计过程中应互提设计基础资料，形成配合资料互提单表，以此表来约束各专业人员的设计责任行为。结构设计人员应做到主动与建筑各专业沟通，做到设计严谨、不遗漏。

3.3 在初步设计结束后施工图设计过程中可根据工作情况，由各级负责人进行设计中间工作检查，形成中间检查表。各级负责人应做到主动及时发现问题及时解决问题，以免设计校对、审核时改动过大，影响设计进度。

3.4 设计人员应严格执行设计进度，如遇特殊情况不能在安排时间内完成，应及时把情况向专业负责人说明，由专业负责人另行安排设计人员协助工作，保证工作按时完成。在各阶段设计结束后进行设计校对、审核，并形成校对记录表、审核记录表。对校对过程中出现的问题，设计人员可以有自己的思路原则，说明理由经总工程师审核确认后，可以不修改，否则都应进行修改，而不能弄虚作假不修改。

3.5 最后设计图纸要进行图纸会签、加盖印章、晒图、打印、包装、交付、备份设计电子文件等工作，属于设计人员完成的要及时履行责任完成，不要影响下一步全面质量管理工作的进行。设计人员应按照本设计单位结构专业计算书的要求完成本专业计算书。

4 设计后期质量管理

4.1 根据建筑设计审图中心提出的意见及时进行修改，设计人员如遇不理解之处，要主动早与审图人员沟通修改，并按审图中心的要求提供修改后的设计文件，争取早日通过，交付业主使用。

4.2 按照业主的要求进行技术交底，形成工程设计会审记录表，做好业主与施工单位的沟通桥梁作用。

4.3 对施工过程中提出的问题如果涉及设计变更，要及时做好设计变更，按照本设计单位的相关要求处理后形成设计变更通知书表交付施工单位使用。施工过程中出现的一般问题要及时处理，不拖沓，形成现场服务记录表。

4.4 在施工过程各部位验收中，设计人员要虚心向业主和施工单位收集设计质量信息反馈，并且从中要吸取教训，形成质量信息反馈单表。

4.5 主体工程验收后，设计人员要对整个设计过程文本、底图、表格等资料存档保管并做好设计文件记录。

按照以上对建筑结构设计全面质量管理的阐述，可以形成以下组织结构表进行归纳：

从上面组织结构表可以看出，用一些规范的表格和文本是进行建筑结构设计全面质量管理的关键，这种过程可以是一目了然的，在执行时会很有条理，容易让人接受并执行。同时我们看到建筑结构设计全面质量管理很好地把握了全面质量管理八项原则，即以顾客为中心、领导作用、全员参与、过程方法、管理的系统方法、持续改进、基于事实的决策方法、互利的供方关系。

总之，建筑设计的质量管理，就在于强化、强调了设计的“全过程管理”，这是动态管理。它也打破了过去静止的简单化的“结果管理”淘汰制。从而避免浪费时间和造成直接经济损失。建筑设计运行过程要自始至终，由部分到整体、由管理点到强化点，由方案到施工图，这些工作都要进行细化、优化和筛选。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。

参考文献

[1]蔡建平。建筑结构质量缺陷与质量事故界定。福建工程学院学报.2011（3）

第15篇

关键词：高层建筑；梁式转换结构；最优设计；改进措施

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着我国人民生活水平提高，建筑事业的呈现出高速发展态势，建筑结构和功能日益复杂，平面布置和立体构造复杂度也逐渐增加。当建筑物某楼层的上、下部因平面使用功能不同，而需采用不同建筑结构，，这就需要在上下层之间设置转换层来满足建筑设计与功能的需要。目前，转换层结构应用广泛，形式也呈多样化[1~2]。其中，以梁式转换层结构应用最为广泛。本文就结合工程实例，探讨梁式转换层结构的最佳设计方案及一些改进方法。

1 工程概况

某高层建筑由2塔楼和裙楼构成，地下1层，地上12层。1－3层作商业房，4层为文化娱乐场所，转换层设在第4层，层高5.7m；5层为空中花园，。由地质勘查资料得知，现场地质结构稳定，为抗震有利区，本工程6度设防，设计风压值0.70kN/m2。

2结构方案及布置

2.1结构设计难点分析

由于同一层的户型差异较大，为了最大限度地增加有效建筑面积，本建筑工程采用短肢剪力墙结构。底部4层采用框支剪力墙结构体系。由于该类结构缺失抗震功能，故在总体设计过程中必须控制转换频率，简化传力途径。另外，在施工中还需要解决的问题有：一是为确保建筑结构在竖向方向的刚度保持均匀，需要最大限度地设置上下贯通构件。二是需对裙楼柱网进行科学设置，确保凌空剪力墙可架在转换层托梁之上。

2.2抗震等级的确定

本建筑以第4层转换层为界，以上为短肢剪力墙结构，以下为框肢剪力墙结构，所以其抗震等级也需要针对不同部位的结构而单独设计。由于工程区抗震烈度为6度，且转换层属于高位转换，根据相关规定，将框支框架及剪力墙底部加强部位的等级设定为二级，而非剪力墙底部加强部位的等级设为四级。

2.3 结构竖向布置

一般而言，高层建筑侧向刚度从上到下，均匀递增，差异性较明显，但设有转换层结构尤其是高位转换结构的高层建筑并非如此。此类建筑的转换层侧向刚度上下基本一致，比例宜接近于1.0[3]。设计中要注意加强下部结构，消弱上部结构，但要防止建筑出现薄弱环节，还还需要从以下几个方面的做好加强工作：

（1）对于具备落地条件的剪力墙，就好尽量使其落地，甚至可考虑于建筑底端增设一些剪力墙，加大底部支撑力度。

（2）适当加强底部结构，弱化上部结构，以转换层为界，下部设置厚350mm的剪力墙，上部设置厚200mm的短肢剪力墙。

（3）在满足轴压比的基础上调整框支柱大小及短肢剪力墙长度。

通过以上措施，本设计采用楼层刚度算法－剪弯刚度算法，X方向等效刚度比= 0.9965，Y方向等效刚度比= 1.0637，能有效控制上、下侧向刚度比。

2.4 结构平面布局

因本工程带有转换层，结构布置不对称，经过反复地核算，将质量中心和刚度中心偏差控制在1m之内，效果较好。除了中央核心筒，其他的剪力墙布置都达到分散、均匀的设计要求。

为了提高建筑的抗扭能力，就应加大周边刚度，削弱中央核心筒刚度，并在不影响建筑功能的条件下,将建筑物边长短肢剪力墙调整为剪力墙。通过分析计算可得，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值在0.9以内，可以同时满足抗扭能力及平面布置的需要。

3 结构的计算与分析

利用SATWE软件采用三维壳元有限元模型进行结构的计算和分析，主要处理的数据为扭转耦联时的振动周期、转角、平动系数及扭转系数，具体结果见表1、2所示：

表1 SATWE软件1塔计算结果

表2 SATWE软件2塔计算结果

由以上计算结果可以看出其相关数值在都处于规范设定的范围之内，这显示建筑结构布置较为合理。此外，要针对受力较为复杂如转换梁部位分析其应力情况，并相应地做好配筋设计校核。

4 转换结构设计与改进

4.1框支柱

框支柱截面尺寸的设计主要是采用控制轴压比来满足其剪压比的方案。本工程设置一级抗震的框支柱，轴压比≤0.6，对于一些截面偏大的短柱，轴压比≤0.55。为充分保证建筑安全性，将柱端剪力和弯矩都乘上适当的扩大系数，每层框支柱承受剪力大小取的基底剪力值的30%。另外，配箍率对柱截面延性也有重要的影响，一般应控制在1.5%以上；箍筋要确保在Φ10@100以上，采用全长加密。此外，为确保转换层具有良好的衔接能力，框支柱上部墙体范围内的纵筋应深入上部墙体内一层；墙体范围内的其他纵筋全部水平锚入转换层梁板内。

4.2 框支梁

框支梁截面尺寸主要由剪压比控制[4~5]，宽度不小于其墙上厚度的2倍，且不小于400mm， 高度不应小于计算跨度的1/6。本工程框支梁宽度为700~800mm。由于框支梁受荷载较大且受力情况复杂，，因而在设计时应留有较多的安全裕度，一级抗震等级的框支梁纵筋配筋率不得小于0.5%，此外，在偏心受压处还应配置足够数量的腰筋，腰筋宜采用Φ18，间距不大于200mm，并且应锚入支座内，受剪处可采用Φ16@100箍筋全长加密，使配箍率达到1.18%。框支柱在满足计算前提下，配筋率不得小于0.8%。

4.3 转换层楼板

框支剪力墙结构以转换层为分界，内力在上下两部分的分布规律各不相同：在上部楼层，外荷载产生的水平力大致按各片剪力墙的等效刚度呈比例分布； 而在下部楼层，由于框支柱与落地剪力墙间的刚度差异，水平剪力主要集中在落地剪力墙上，即在转换层处的荷载分配发生突变。由于转换层楼板承担着上下部分剪力重分配的任务， 所以转换层楼板必须保证有足够的刚度。本工程转换层楼板采用C30的混凝土，厚度180mm，Φ10@150钢筋双层双向整板拉通，配筋率达到0.31。另外，为了使转换层楼板更好的完成剪力重分配，将该层上下各层楼板也进行适当的加强，厚度达到150mm。

5 结束语

在建筑设计前就要对整个体系有一个清楚的把握，分析设计方案的弊端，对结构薄弱的环节，要有一个清楚的认识。框支剪力墙结构体系是不利于抗震的，因此，可通过加强转换层等关键部位的设计采加以改善。如果为高位转化层，即3层以上，就必须对底部框支层刚度采取加强措施，避免底部发生移动突变，如果转换梁和上部剪力墙共同工作处的支座约束较强，对于梁抬柱或抬小墙肢处的转换梁可以设计为全跨偏心受压构件，以加强整体的抗压、抗剪性能。

参考文献

[1]李春富.浅析高层建筑梁式转换层的设计[J].中国科技信息. 2005,(12).

[2]刘喜平.转换梁对高层框剪结构受力性能的影响[J].低温建筑技术. 2012,(02).

[3]刘跃平.高层建筑框支剪力墙转换层结构的设计[J].湖南工程学院学报(自然科学版). 2008,(04).