论建筑结构优化设计
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房屋建筑结构优化设计探析摘要:随着我国建筑行业发展规模日益扩大,建筑市场面临着巨大的竞争压力,房屋建筑结构设计优化越来越受到行业内关注。
房屋建筑结构设计的优化是指在保证建筑安全性的前提下,对房屋建筑结构设计中可能遇到的问题进行全面地分析,在满足人们对建筑基本功能需求的同时,最大限度地提高建筑物的经济效益。
关键词:房屋建筑;结构设计;优化措施引言建筑结构设计优化是指在满足结构功能和安全要求的前提下,寻找最优或近似最优的结构方案,使得结构材料用量最少、结构重量最轻、结构刚度最大、结构振动最小、结构造价最低等。
建筑结构设计优化涉及多个学科领域,如数学、力学、计算机科学等,是一个复杂的系统工程。
1房屋建筑结构优化设计的作用优化设计能够显著提高房屋建筑的安全性。
在优化过程中,设计人员会对建筑结构进行深入分析,确保各个部位的静应力、动应力或变位不超过规定的容许值。
此外,优化设计还会考虑元件的截面或厚度尺寸、结构频率以及失稳临界力等因素,确保建筑在各种工况下的稳定性。
优化设计有助于降低房屋建筑的造价。
通过优化结构参数、选用合适的材料和施工方法,可以在满足建筑功能和安全性要求的前提下,降低建筑的重量和成本。
例如,在设计过程中,设计人员可以根据建筑物的实际需求,合理选择钢结构、钢筋混凝土结构等材料,以实现经济效益的最大化。
优化设计可以提高房屋建筑的质量。
通过优化结构设计,建筑物的刚度、抗震性能等指标得到提升,从而提高建筑的整体质量。
此外,优化设计还可以确保施工过程中的安全性和顺利进行,进一步保障工程质量。
优化设计有助于提高房屋建筑的舒适度。
在设计过程中,设计人员会充分考虑建筑物的功能性、通风、采光等因素,以满足居住者的需求。
通过优化建筑结构,可以有效提高室内环境的舒适度,为居住者创造一个宜居的空间。
优化设计有助于实现房屋建筑的可持续发展。
在设计过程中,设计人员会关注建筑物的能耗、环保等方面,力求降低建筑对环境的负面影响。
小论建筑结构的优化设计摘要:随着时代的发展,建筑业也要朝着现代化的方向前进。
近年来,城市现代化建设的程度加深,可用面积越来越少,使得我国的高层建筑越来越多。
然而人们对建筑结构的要求也越来越高,为了满足社会的发展和人们的要求,进行建筑结构的优化是必不可少的。
关键词:建筑结构,优化,设计,问题,措施中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:城市的高层建筑越来越多,在进行高层建筑的设计时,要考虑多方面因素,比如建筑结构要有足够的强度,要有适宜的刚度,建筑结构有合理的自振频率等。
另外,为了避免大震下高层建筑倒塌,在进行建筑结构的优化时要保证建筑结构的强度够硬,这是一个前提条件。
因此,在建筑结构的优化过程中,要对各方面因素综合考虑,才能设计出符合人们要求的建筑产品。
一、建筑结构概述在进行建筑结构设计时,要进行内力、位移等多方面计算,计算的过程也要从不同的角度进行,以保证最大限度地获取准确的数据。
对建筑结构进行分析时,可以从以下几个方面进行。
(一)建筑结构的材料分析从线弹性的角度对建筑结构进行分析时,一般假定内力和位移的量,想象结构与具体的构件在弹性工作形势下,具体分析的过程则根据弹性理论进行研究。
弹塑性的析方法一般用在计算地震环境下的建筑结构的薄弱层变形时。
(二)刚性楼板分析在对高层建筑的内力与位移进行计算时,通常都假定楼板对自身的平面有无限的刚性,由于平面的外刚度极小,可以将其排除。
假定楼板结构为刚性时,在进行建筑结构的设计时就要运用相关的措施以保证楼板平面的整体刚度。
另外,还可以计算图形对高层建筑的结构体系进行分析,分析时的计算图形主要有三种,即一维、二维协同分析以及三维空间分析。
二、如何进行建筑结构的优化设计为了保证现代化的建筑能不断满足人们对建筑物的要求,同时提高建筑物的稳定性、安全性和可利用性。
可以从以下几个方面优化建筑结构。
(一)优化基础拉梁设计这种优化设计主要针对多层框架的房屋,当这类房屋的基础埋得比较深时,可以在一定范围内对基础拉梁的位置进行设置以达到最优状态,宜于按照框架梁的结构进行整体设计,并且按照规定来设置箍筋加密区。
关于建筑结构优化设计探讨摘要:随着我国社会经济的高速增长,促进了城市化进程步伐,高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大,而建筑结构设计方面的变化也越来越多,很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。
建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段,同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。
本文通过对结构方案、结构材料、结构计算以及与其他专业的协调等四个方面,简要对建筑结构优化设计进行了探讨,以供参考。
关键词:优化设计建筑结构材料方案abstract: with the rapid growth of the economy, promote the pace of urbanization, high-rise buildings at present in our city of construction of proportion of is more and more big, but the building structure design changes more and more, many new structure design scheme of the fast speed to present in our city construction. building structure optimization design of project cost is to save one of the important means, and at the same time, the relationship between the safety of buildings and to maximize the benefit of investment. this article through to structure scheme, construction materials, structural calculation and with other professional coordination and so on four aspects, briefly the structureoptimization design was discussed, and the reference.keywords: optimization design structure material plan中图分类号:tb482.2文献标识码:a 文章编号:在土地资源日益趋紧的今天,高层建筑有利于节约用地、解决住房紧张、减少市政基础设施和美化城市空间环境。
试论建筑框架结构设计问题与优化策略建筑框架结构设计是建筑工程设计中的重要环节,旨在为建筑物提供稳定的支撑和承载能力。
框架结构设计问题的主要目标是在满足结构稳定性要求的前提下,尽可能减少结构材料的使用量和成本,同时保证结构的安全性和可靠性。
在设计过程中,需要考虑诸多因素,如结构类型、荷载情况、地质条件等,并采用相应的优化策略来得到最优的结构设计方案。
建筑框架结构设计问题常常可以转化为一个优化问题,即在给定的约束条件下,寻求一个最优的设计方案。
常见的优化策略有以下几种:1. 理论优化方法:通过应用力学基础理论和建筑结构设计原理,分析结构受力状态,并采用数学模型建立优化目标函数和约束条件,通过数学方法求解得到最优解。
常用的方法有线性规划、非线性规划、整数规划等。
2. 图形优化方法:通过在二维或三维平面上绘制结构形状,利用图形处理软件进行优化,比较不同设计方案的性能指标,选择最佳方案。
3. 模拟优化方法:通过模拟物理过程或现象来求解优化问题,如模拟退火算法、遗传算法等。
模拟退火算法通过模拟固体物质的退火过程,寻找全局最优解;遗传算法模拟生物进化过程中的遗传、变异和选择机制,通过迭代寻找优化解。
4. 参数优化方法:通过调整设计参数,使结构的性能指标得到最优化。
在钢结构设计中,可以通过改变钢材的规格、数量等参数,来达到最小的重量或成本。
5. 综合优化方法:综合以上不同的优化策略,结合实际问题的特点和限制条件,采用多种方法相结合的方式进行优化,得到最佳的设计方案。
在进行框架结构设计优化时,需要综合考虑结构的稳定性、可靠性、经济性和施工可行性等因素,同时应根据具体项目的要求和环境条件来选择合适的优化策略。
也需要借助计算机辅助设计软件和先进的模拟工具,对设计方案进行模拟分析和评估,以验证设计方案的合理性和优越性。
建筑框架结构设计问题与优化策略密不可分。
通过合理选择优化策略和采用先进的设计工具,可以得到满足结构要求且经济高效的设计方案,为建筑物的安全和可靠性提供保障。
试论建筑框架结构设计问题与优化策略引言:建筑框架结构设计是建筑工程中的重要环节,它直接影响建筑物的承载能力、稳定性、安全性和经济性。
在建筑框架结构设计过程中,存在一系列问题需要解决,并且需要通过优化策略来改进设计方案。
本文将试论建筑框架结构设计中的问题,并探讨相关的优化策略。
1. 材料选择问题:不同材料具有不同的力学性能和成本,如何选择合适的材料成为一个重要的问题。
还需要考虑材料的可获得性、施工工艺和环境友好性等因素。
2. 结构形式问题:建筑框架结构有多种形式,如刚架、桁架、空心板和悬臂梁等。
选择合适的结构形式可以提高建筑物的承载能力和稳定性,却也增加了设计难度和成本。
3. 结构优化问题:建筑框架结构的优化设计是一个复杂的多目标优化问题。
需要考虑结构的强度、刚度、稳定性、变形和经济性等因素,并且各因素之间存在着矛盾和冲突。
4. 防震设计问题:地震是建筑结构设计面临的一个重要问题。
如何通过合理的结构设计和抗震措施来提高建筑物的抗震能力成为一个关键性的问题。
5. 建筑物功能需求问题:建筑框架结构的设计应该满足建筑物的功能需求,如空间利用率、开放度和灵活性。
如何在保证结构安全性的同时满足建筑物的功能需求也是一个挑战。
二、优化策略2. 拓扑优化:拓扑优化是一种通过改变结构的形状和布局来优化结构的方法。
通过拓扑优化可以获取到一些非传统的结构形态,提高结构的性能,并且可以节约材料和减少结构的重量。
3. 材料优化:材料优化是通过改变结构的材料性能来优化结构的方法。
可以通过选择合适的材料、改变材料的厚度、强度和刚度等参数来提高结构的性能。
5. 集成优化:集成优化是将多种优化策略集成在一起来优化结构的方法。
可以通过结合拓扑优化、材料优化和参数优化等方法来实现结构的综合优化。
结论:建筑框架结构设计是一个复杂的过程,需要解决多个问题并通过优化策略来改进设计方案。
在解决材料选择、结构形式、结构优化、防震设计和功能需求等问题时,可以采用多目标优化、拓扑优化、材料优化、参数优化和集成优化等方法。
纵论建筑结构设计中应如何进行技术优化摘要:近年来,我国社会经济快速发展,人民生活水平不断提高,对建筑工程的安全性、稳定性、美观性以及节能环保性能都提出了新的要求,因此,在建筑结构设计工作中,也要以绿色建筑的发展理念为指导,通过技术优化提升建筑结构设计的水平和质量。
建筑结构设计人员应严格遵守相关设计规范要求,科学运用优化技术,对建筑整体结构、平面结构、承重结构以及细部结构等各个设计环节进行技术优化,同时,应根据新型建筑给排水以及电气系统的要求对建筑结构设计方案进行优化改进,以适应现代建筑多元化功能的要求。
此外,在建筑结构设计技术优化中,还应充分考虑建筑外观的美观性等因素,进一步优化建筑结构设计方案,推动我国建筑行业向绿色可持续性发展方向升级转型。
关键词:建筑结构设计;技术优化;策略引言对建筑结构设计进行优化,让结构设计能够更加贴合实际,满足建设方的需求,同时可以节约工程建设成本,从而达到最大效益。
结构优化设计的原则和方法:坚持安全第一兼顾舒适的优化原则,因地制宜地优化结构设计,提高建筑的实用价值,降低项目建设成本。
1建筑结构设计中存在的不足改革开放以来,我国建筑行业随着经济的飞速增长在持续快速发展,但建筑行业的结构设计过程中仍然存在很多的问题和缺陷,这些问题和缺陷主要体现在设计软件不够完善、建筑结构设计的程序不够规范。
第一个问题主要体现在建筑行业在使用BIM技术的同时会用较多辅助软件,但因为BIM技术进入我国时间尚短,很多的软件使用的是盗版或者简化版本,不能很好地辅助BIM技术发挥作用,应用效率不高。
另外,建筑结构设计程序不够规范的问题,主要是因为我国建筑设计行业起步较晚,设计流程不够科学。
在我国建筑结构设计各个子项目中,大多都是不同专业的人单独完成自己的领域,子项目之间缺乏合理沟通,在遇到一些疑难问题时不能统筹解决,造成项目滞后、浪费项目资金的后果。
且即使保证了各个子项目之间的进度统一性,也无法保证各个子项目之间的工作人员能够进行有效技术信息交流,进行联动设计,极易导致施工项目返工,使得整体项目难度系数增大。
试论建筑框架结构设计问题与优化策略随着城市化的快速发展,建筑物的数量和规模不断增加,建筑框架结构设计问题变得愈加重要。
框架结构是建筑物的骨架,具有承重和支撑功能,对建筑物的稳定性和安全性起着关键作用。
优化框架结构设计可以在保证建筑物安全的前提下,降低建筑材料的使用量和工程成本,同时提高建筑物的可持续性和节能性。
建筑框架结构设计问题主要包括以下几个方面:1.结构稳定性问题:建筑物的稳定性是设计中的关键问题。
在设计阶段需要考虑外部荷载和内部力的作用,合理确定结构的尺寸、形状和材料,以及横向和纵向承载能力等。
同时还需要考虑结构在地震、风力等自然灾害中的应变能力。
2.强度问题:框架结构要满足一定的强度要求,即能够承受各种静态和动态荷载的作用,不发生破坏和倒塌。
强度问题与材料的选择、构造的合理性密切相关。
3.刚度问题:建筑框架结构的刚度对于抵御外部荷载的变形起着重要影响。
结构的刚度需要满足建筑物平衡和稳定的要求,同时还需要考虑框架结构的变形和位移对建筑物使用功能的影响。
4.工程成本问题:优化框架结构设计还需要考虑工程成本的问题。
工程成本主要包括建筑材料的选择和使用量,施工难度和工期等。
通过合理选择结构形式、材料和工艺,可以降低材料和施工成本,提高项目的经济性。
1.材料优化:选择合适的建筑材料,既要满足强度和稳定性的要求,又要考虑材料的可持续性和环境影响。
可以使用高强度混凝土、钢材等材料,降低建筑物的自重,减轻结构荷载。
2.结构形式优化:合理选择框架结构的形式,根据建筑物的用途和功能确定结构的布局和尺寸。
通过应用结构优化方法,可以减少结构材料的使用量,提高结构的稳定性和抗震能力。
3.参数优化:通过优化设计参数,如截面尺寸、材料强度等,在满足结构要求的前提下,最大限度地降低工程成本。
可以利用计算机仿真和优化软件进行参数分析和优化。
4.施工难度与经济性的权衡:在优化设计中需要综合考虑施工难度和经济性。
结构设计要符合施工工艺要求,同时尽量减少工程建设的时间和成本。
建筑结构设计中的性能设计与优化研究建筑结构设计是建筑领域中至关重要的一环,它直接关系到建筑物的稳定性、安全性和使用性能。
近年来,随着社会对建筑品质要求的提高,性能设计与优化在建筑结构设计中扮演着越来越重要的角色。
本文将围绕建筑结构设计中的性能设计与优化展开研究,探讨相关理论和方法,并举例说明其在实际工程中的应用和效果。
一、性能设计的概念和原则性能设计是以建筑结构在服役过程中的性能为出发点,侧重于整体的系统工程优化。
性能设计的核心思想是充分发挥材料和结构的优势,以满足建筑物使用者的需求、提高设计的效果。
在性能设计中,需重视以下原则:1.多目标优化:在建筑设计中,不仅要关注结构的力学性能,还要结合其他因素,如景观、生态环境、经济性等,进行多目标优化设计。
2.协同设计:性能设计需要各专业之间的协同工作,将结构设计与建筑设计、机电设计等整合在一起,形成整体化的设计方案。
3.灵活性设计:建筑结构的设计应具备一定的灵活性,以适应不同使用需求和未来的扩展。
二、性能设计与优化的方法和工具性能设计与优化的方法和工具在建筑结构设计中扮演非常重要的角色。
以下是几种常见的方法和工具:1.有限元方法(Finite Element Method, FEM):有限元方法是一种数值计算方法,通过离散化建筑结构,将其分解成有限个小单元,并建立适当的数学模型,可以对结构的力学性能进行研究。
2.基于性能设计的结构拓扑优化:结构拓扑优化方法通过对结构的拓扑形态进行优化,实现结构的最优性能设计。
在此基础上,结合性能指标对结构形态进行进一步优化。
3.参数化设计:参数化设计是利用计算机软件对建筑结构进行建模和分析的方法,通过改变参数的数值,可以快速获得不同设计方案,并进行性能比较和优化。
三、性能设计与优化的实际应用性能设计与优化方法在实际工程中得到了广泛应用。
以某高层建筑结构设计为例,该建筑位于地震多发区,对结构的抗震性能有较高要求。
设计工程师根据地震荷载条件,采用有限元方法进行模拟和分析,优化结构的形态和材料,以提高建筑的抗震性能。
探究建筑结构设计的优化方法及应用建筑结构设计是建筑行业中至关重要的一环,它关乎到建筑的稳固性、安全性和美观性。
为了提高建筑结构的质量和效益,探究建筑结构设计的优化方法及应用至关重要。
本文将重点探讨建筑结构设计的优化方法以及这些方法的应用。
一、建筑结构设计的优化方法1. 结构参数优化结构参数优化是指通过对建筑结构的参数进行调整,来实现结构体系更合理、构件尺寸更经济、材料使用更有效等方面的优化。
在进行结构参数优化时,可以采用传统的试验法或数值模拟法。
传统的试验法主要是对结构的物理实体进行试验,观察结构在承载能力、变形、振动等方面的表现,然后通过试验结果来进行优化设计。
而数值模拟法则是利用计算机软件对结构进行数值模拟分析,通过模拟分析得到结构的工况、应力情况等数据,然后再对结构进行优化设计。
2. 材料选择优化材料选择是影响建筑结构性能的重要因素之一,合理选择材料可以使结构更加稳固、抗震、耐久、节能等。
在材料选择上,需要考虑材料的强度、韧性、稳定性以及成本等因素,结合建筑结构的具体要求来选择最适合的材料。
在材料的使用上还需要注意材料的搭配和组合,以达到最佳的结构设计效果。
3. 结构形式优化结构形式是指建筑结构的布局、形式和构造等方面的设计。
通过对结构形式的优化,可以实现结构更加优美、稳定、经济、高效等目的。
在进行结构形式优化时,可以借鉴传统的结构形式,也可以进行创新设计。
在结构形式的选择上还需要考虑结构的适用性、可行性、可维护性以及对环境的影响等因素。
4. 结构分析优化结构分析是对结构在不同工况下的受力、变形、振动等性能进行分析,通过结构分析可以发现结构存在的问题,并进行相应的优化设计。
在进行结构分析优化时,需要使用先进的分析方法和工具,如有限元分析、模态分析、动力响应分析等。
通过精确的分析可以更准确地找出结构的瓶颈,从而进行有针对性的优化设计。
1. 在建筑结构设计中应用结构参数优化方法通过对建筑结构的参数进行优化设计,可以使结构更加合理、经济、稳定。
论建筑结构优化设计
摘要:实现投资效益的最大化,是每个投资者追求的投资目标。
通过对建筑结构的优化设计,不仅能够提高建筑物的安全度,并且能够有效降低工程造价,使建筑产品具有更高的性价比。
本文通过对结构设计中,从结构方案的选择、结构计算、材料选用、规范使用到设计者创精品意识的培养,对结构优化设计进行了系统的论述,阐明了结构优化的意义,优化的方法和优化的途径,为结构设计者进行结构优化设计提供参考。
关键词:建筑结构优化设计结构设计结构选型
所谓结构优化设计,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。
结构设计是创造结构方案的过程,传统的结构设计是设计者按设计要求和设计者的实践经验,参考类似工程,通过判断创造结构方案,然后进行力学分析或按规范要求作安全校核,再修改设计。
这一过程繁复,且往往只能创造出可行方案,而找不到一条安全、经济、合理的最优设计方案。
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强度、刚度、稳定、尺寸等方面的要求,如符合要求的即为可用方案,或者经过对少数几个方案和方法进行比较而得出可用方案。
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。
这样的工程结构设计便由“分析与校核”发展为“综合与优选”。
这对提高工程结构的经济效益和功能方面具有重大的实际意义。
“综合与优选”实质上也就是建筑结构的优化设计。
1 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5%~30%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。
2 建筑结构优化设计的内容
通常,结构设计的工作主要是根据建筑设计的要求,采用合理
的设计理念和方法,来确定适当的结构形式,布置以及具体的构件设计尺寸。
对常见的钢筋混凝土住宅结构体系进行优化时,可以从结构整体的布局以及具体构件两方面的因素来加以考虑。
影响结构整体的布局的因素包括了建筑物的体型特征、柱网尺寸、层高以及抗侧力构件的位置等。
具体构件因素主要包括结构的布置、构件的截面,混凝土和钢筋强度等级及配筋构造等。
综合考虑两方方面的因素影响是必须的,为了实现这一目标,对工程师提出了更高的要求,即需要结构工程师对结构和构件受力特征有充分的把握,能根据构件设计的合理经验和规范的深刻理解,采用合理优化方法进行有效设计。
3 建筑结构优化设计措施
3.1选择合理的结构方案
结构设计方案的优劣决定了结构设计的成败。
对于同一个建筑设计方案,结构设计方案往往不是唯一的。
不同的结构方案会使工程造价和工程质量产生很大的差别,所以选择合理的结构方案便显得尤为重要。
在结构方案的选择上,应遵循以下的一些基本原则:要用整体的概念在特定的建筑空间中来完成结构总体方案的构思,处理好构件与结构、结构与结构的关系,充分利用和发挥整体结构和构件的最佳受力状态,使结构具备足够的承载力,刚度和良好的延性,尽可能使结构的受力与传力途径简单、直接、明确,保持整个结构安全可靠度的协调一致性,使结构平面布置的抗侧力刚度中
心与建筑物的外力作用中心或质量重心尽量接近或重合,以避免或减小外力作用下结构的扭转效应,因为抵抗结构的扭转所需增加的材料用量是很大的,可以说结构平面布置的不规则既不经济又不安全,积极主动的参与建筑设计的方案阶段,加强与建筑师的沟通与协调。
3.2进行正确的结构计算
一体化计算机结构设计程序的不断完善和全面应用,使结构工程师从繁重复杂的结构计算中解脱出来。
工程师可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算,经过多次计算比较和调整,使结构设计更加合理和经济。
在利用计算机结构设计程序进行结构计算时,要注意以下问题:不能盲目的依赖计算机-对于输入的几何图形,构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误,对计算参数的选取要正确合理,注意实际结构与计算模型的差异。
3.3柱网选择
柱网的选择对于结构设计是一个重要的内容,其选择是否恰当,对造价有显著的影响。
众所周知,结构可以划分为竖向承重结构体系(墙、柱基础)和水平承重结构体系(板、梁)两部分,这两个并存的结构体系存在以下基本的矛盾,即:竖向结构体系愈省(例如柱网加大,柱子数量减少)则水平结构体系愈贵,因为这时梁的跨度将加大,梁的截面
尺寸要增加。
反之竖向结构体系的用量增加(例如减小柱网,增加柱子的数量)则水平结构体系因跨度的减小而愈省。
因而客观上存在一个最合理柱距,使得竖向结构体系与水平结构体系的总造价最低,在满足生产工艺和建筑功能的前提下,柱网设计应力求做到上述这一点。
3.4基础的优化设计
根据笔者的调查分析,目前结构的优化设计的很重要的一个方面是基础的优化设计。
当地基较好基础的埋深不很大时,宜选择浅基础,当地基的持力层很深时,宜选择桩基础。
当地基的持力层介入二者之间时,即不很浅也不很深时,则选择浅基础还是桩基础时则要进行分析比较,分别作出初步设计,分别作出概、预算以后才能确定哪一种基础型式最为经济。
对于单桩承载能力要求较大的结构,特别是框架结构的桩基础,则选择一桩一桩的人工挖孔桩往往是最经济的。
人工挖孔桩的特点是承载能力大,特别是质量可靠,此外人工挖孔桩因为是一桩一桩,可以节省承台的费用。
4 结构优化设计的展望
工程结构问题要综合考虑使用、设计、构造、施工、美观等各方面的要求,因此,工程结构的优化设计所追求的是适合工程上应用的较为合理的设计方案,而不是数学上单纯的理论极值点。
这就
要求必须结合工程实际进行优化设计,有以下几点建议:①设计变量的多少涉及到优化设计的结果。
但是优化设计所需时间往往又是随设计变量的增加而迅速增加,所以选择设计变量的原则应是“少而精”,即注意选择那些对目标函数最有影响的参数作为设计变量,其他的参数可作为常量处理,或不作为独立变量处理。
②规范提出的要求在优化设计时,形成相应的约束条件必须满足。
但是工程上还常有一些习惯的要求(如梁截面高跨比等),这些可以在优化设计中作为约束条件来处理。
这样做缩小了设计变量的可行域,从而减轻了优化设计的工作量。
③目标函数是判断结构方案优劣的标准,但要制定一个全面的综合的目标函数是很困难的。
一般情况下,只能选用衡量结构优劣的一两个主要特征或因素来制定目标函数。
但是由于不同的设计者对这些特征的重要性认识可能不尽相同,因此这样制定目标函数有可能不为大众所接受,相应的优化结构也就同样有了争议。
所以制定目标函数常是结构优化设计一个最难处理的环节,只能针对具体的工程来决定。
5 结语
通过结构优化设计来降低工程造价是控制工程投资的一个有效途径,而正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键。
不能片面强调节约投资,而降低技术和质量标准,又要反对重技术、轻经济,设计保守浪费的现象。
建筑结构设计的首要任务是满足建筑功能的需求,实现建筑物适用、安全、美观、经济的目标。
结构造
价在建筑工程中所占的比重很大。
通过精心设计所带来的经济效益是十分可观的。
实现安全与经济的最佳结合,也是衡量一个结构设计人员专业水平和能力的主要标。