建筑工程设计优化

规划与设计　建材发展导向２０１３年６月　建筑工程设计优化　张侣　（郑州市天友建筑设计有限公司　郑州４５００１８）　摘要：自１９７８年我国开始改革开放之后，国内经济呈现一片繁荣，经济的快速、高效发展也带动了其他行业的快速　崛起，比如建筑行业，随着国民经济的持续高速增长，国内居民生活水平和生活质量都得到了很大的提高，同时人们对于　建筑工程的要求也越来越高，目前，工程造价在整体建筑工程中占据着很大的比重，因此，如对建筑工程的结构进行优化　设计，将会产生巨大的经济效益，推动经济的健康发展，此外，相关设计人员务必遵守“经济合理、高效实用、节能环保”的　设计原则，充分应用现代化的高新技术，讨论制定科学合理的建筑工程的结构设计优化方案，以此实现节约建筑工程施工　成本并同时在保证建筑工程质量的同时获取最大限度的利益。　关键词：建筑工程；结构设计；优化方案；研究　中图分类号：ＴＵ３１８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—１６７５（２０１３）１１－００５６—０２　１建筑工程结构设计的实际应用与实践价值　地基和承重结构的负荷都将增大，而且水电卫生装置成本都会随　１．１设计方案的具体实际应用　之增加，这在无形中都增加了建筑工程的造价，因此，适当降低楼　在整个建筑工程中，工程结构设计方案与施工技术的实际　层高度有利于节约能源，节省建筑材料，同时也会节约建筑用地　应用主要在房屋建筑的总体结构优化设计方案和分部具体结构　面积。　设计优化方案得以体现。这两方面，房屋建筑工程分部具体结构　表２钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度　设计优化方案还包括基础建筑结构设计的优化方案、屋盖建筑　结构体系　非抗震设计　抗震设防烈度　结构设计的优化方案、建筑物维护结构设计的优化方案以及建　Ⅵ度　Ⅶ度　Ⅷ度　Ⅸ度　框架　７０　３０　５５　４５　２５　筑细结构设计的优化方案。　框架一剪力墙　１４０　ｌ３Ｏ　１２Ｏ　１００　５０　１．２设计优化的实践价值　剪力墙　全部落地剪力墙　ｌ５Ｏ　１４０　１２０　１ｏｏ　６０　目前，在建筑行业内多数人认为应该使建筑结构能够满足　部分框支剪力墙　１３０　１２０　１００　８０　不应采斥　长期发展需要的情况下，尽量减少建筑工程结构的短期投资并　筒体　框架一核心筒　１６０　１５０　１３０　１０ｏ　７０　筒中筒　２０ｏ　１８Ｏ　ｌ５０　１２０　８０　且使得建筑结构的可靠性与科学性得到提升。总的来说，建筑工　板柱一剪力墙　７０　４０　３５　３０　不应采斥　程结构的优化设计技术是实现建筑设计“经济适用、科学布局、　安全环保”目标的最佳途径。　３建筑结构设计技术的实际应用　表１广州地区一般钢筋混凝土结构钢筋含量指标（ｋｇ／ｍ０　３．１概念设计优化　层数　六度区（六级人防）　七度区（五级人防）　概念设计优化技术又称为直觉优化技术，对于同一个建筑工　３２层　６５￣８ｌ　７５—９５　程项目来说概念设计优化与建筑结构设计能够提供多种不相同　ｌ８层　５５—７０　６５—８０　１１层　４５－６５　５５—７０　的建筑结构优化设计方案，在确定结构布局的建筑物当中即使是　６层　４５￣５５　５０－６５　负荷承载能力相同的情况下，还是会存在着不同的分析方式，在　地下室　１８Ｏ～２５０　２５０￣３５０　整个分析过程中会搜集到不同的设计参数，施工材料的承载能力　２建筑工程的结构设计和经济性的关联　等，这些问题都是现在信息技术不能解决的，只能通过人工实地　２．１结构设计和用地面积的关系　考察、讨论研究然后进行建筑结构的优化设计。　在多层或者高层的住宅建筑物当中，总的建筑面积就是各　３．２概念设计处理的实际建筑设计问题　层总的建筑面积的简单相加，建筑物越高或者层数越多，单位内　概念设计在实际工作过程中处理各种各样的问题，但一点可　的建筑面积多均摊下来的房屋占地面积就会越小，但是，同时必　以肯定是利用概念设计可以使建筑物在长期存在的过程中，遇到　须要考虑到楼间距，住宅建筑高度越高，那么楼与楼之间的距离　各种不可抗力的破坏也能使建筑物受到的破坏程度降低。从这个　就必须随之扩大，这样考虑的话建筑用地的节约量并不是简单　角度来讲，通过什么方法来应对各种不可抗力对建筑物的破坏就　地随着建筑物高度或者层数的增加而按照不变的比例增加的，　成了概念设计工作中的重要内容。从实际生活的经验中我们可以　必须充分考虑影响因素才能进行全面准确的计算。　知道，地震对人类活动造成的破坏程度是最为严重的，同时也是　２．２高层住宅建筑结构设计和经济性的关系　最难以预测的，因此，在早期设计过程中就应该充分考虑地震因　建筑物的层数或者高度将会对整体工程造价产生直接的影　素对建筑物的影响，从而提前采取措施，其中刚度均匀、对称是一　响，因为随着楼层增加，建筑物的墙体面积和立柱面积、体积都　种较为普遍且抗震效果好的方式之一，在建筑工程的各个环节都　会随之增加，这样建筑物内部的承重结构自身的重量就会增加，　要应用　些抗震技术，另外，抗震设计的总的要求可以概括为“柱　・５６・　建材发展导向２０１３年６月　规划与设计　强梁弱，剪强弯弱，节点强构件弱”具体的就是在工程建筑施工　建筑物中间部位是一个八角形的现浇钢筋混凝土结构，大厦从　过程中务必达到柱子不先于梁损坏，梁损坏只是局部构件损坏，　５３层一下，内部开始设置井字型的隔离墙，同时在外侧树立８跟　　柱子损坏则会危及到整个建筑的结构性安全；“剪强弯弱”就是　巨型钢柱和８跟复合式的巨型柱以此承载重力，在２４～２６、５１要求避免发生剪切破坏，因为剪切破坏不像弯曲破坏，它是没有　５３、８５～８７层之间设置３道钢结构的外伸桁架，通过这种方式将　先兆的时间就可以发生的，安全隐患极大；“节点强构件弱”需要　核心筒与复合式巨型柱连接成一个整体结构，这样塔楼的侧向　增大节点核心区域的组合剪力去对设计值进行计算分析，做好　刚度就会得到大幅度的提升。这项工程的主楼、裙房和广场地面　以上几个方面能够为建筑物的抗震能力提供技术保障。　表３　Ａ级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比　结构体系　非抗震设计　抗震设防烈度　的下边都有着３层的地下室，而且均为钢筋混凝土结构，主楼下　方为满堂４ｍ的厚基础板，其他的为普通式基础，此外因为该大　厦地基部分应用的是盲沟集流、人工排水技术，因此，不需要考　虑基底的浮力因素，基础板相对而言比较薄，主楼部分的立桩应　用的是９００ｍｍ钢管桩，直接打到地质构造中的第九层，也就是地　下８３ｍ处其他的打到地下７层即可，这样可以确保主楼的安全，　在裙房及其他建筑满足日常功能的情况下节约施工成本，降低　工程造价。　表４我国某地区地下室、裙楼、塔楼钢筋、商品混凝土含量指标　名称　地下室　Ⅵ度、Ⅶ度　框架、板柱一剪力墙　框架一剪力墙　剪力墙　５　５　６　４　５　６　Ⅷ度　３　４　５　Ⅸ度　２　３　４　筒中筒、框架一核心筒　６　６　５　４　４建筑设计方法　一个建筑物，无论是内部功能还是外面的设计，在我们欣赏　钢筋含量指标（ｋ咖２）　２１０　折算厚度混凝土（ｃＩＩｌ，　ｚ）　１５０　的时候，往往可以体会到设计师的个人风格，但是，正是因为这　种个人色彩的融入才会带来各种各样的特点，直白、含蓄、奔放、　豪迈、粗枝大叶、精益求精等等很多种。作为一名建筑师，又该怎　么样去寻找自己的建筑设计方法呢？找到正确的设计方法，是建　筑设计的关键，也是决定建筑物质量的一个指标。　裙楼　住宅、办公室塔楼　７０　６５　４５　４０　６结束语　有人说过，建筑是凝固的艺术，建筑设计师们总是希望能够　通过自己的匠心独运来使钢筋混凝土表达出自己的设计意图和　想要表达的一些内在东西，力求实现建筑物的艺术性和实用性　的完美结合，设计师们在保证建筑物绝对安全的情况下勇于创　新，敢于创造新的建筑结构方式无疑会促进建筑行业健康发展，　４．１原则问题　’　首先，应该做的是在设计前应该把握基本的原则，设计要合　理，这是保障建筑质量的基础。在现在的建筑设计中，有两大基　本原则：职业和国家规范以及以人为本的原则。　职业规范是将学到的建筑学教育的知识以及基本规律合理　的运用到设计中，设计者即使有再高的素养，也不应该将这些基　目前国内建筑行业正步入一个全新的发展阶段，建筑工程结构　的优化设计技术的进一步应用推广，肯定会为建筑行业注入新　的活力，使整个行业焕发出新的面貌，取得新的发展，因此，对建　筑工程的优化设计进行深入研究分析，具有着十分重要的现实　意义。　本的问题抛到一边去，像色彩、空间关系等，恰当的结合起来，那　么将会有更好的建筑设计。另外，建筑是一个国家安全和国民经　济的基础，起着重要的作用。国家从不同的方面出发颁布了一系　列的法律和法规，例如，安全管理、经济适用、标准化等等。设计　时，都受着这些规范和标准的约束。但是，这些规范的存在，也起　到了很大的作用，保证了建筑设计的基本质量。　以人为本的原则是从不同的角度考虑不同人的利益，像建设　单位、使用者、施工单位的利益。建设单位在建筑设计中对建筑　功能及经济性的要求必须充分考虑；使用者是广大群众，职业与　数量不同，建筑设计必须要满足每一个消费者的心理以及消费　的需求；施工单位的利益不仅是企业施工的经济性和方便性，而　且安全性也是很重要的，尤其是施工人员的安全。　参考文献　［１］张建硕．土建结构优　设计［Ｍ］．上海：同济大学出版社，２００８：３４～３６　［２］汪晓琳．结构优化设计的发展现状与趋势［Ｊ】＿基建优化，２００７：１２～１３　［３］蒋启平．工程结构优化设计的新方法【ＪＪ．工业建筑，２００８：１５～１６．　收稿日期：２０１３—５—１８　作者简介：张偬（１９８６一），男，助理工程师，毕业于河南工业大学　土木工程专业，任结构工程师。　４．２现代建筑设计的思想　建筑界的建筑设计的思想是谈到建筑设计方法所必要的。　随着建筑的不断发展，现在建筑运动有许许多多是需要继承　和发展的，就像美国建筑大师理查德，他的建筑是以简单的方盒　子出发，以曲线和外廓为活跃元素。但是他却能对细部及比例的　高要求，让他的建筑物的采光、室内空间都掌握的恰到好处。另　外，还要对建筑的技术性进一步的提高，将各种材料合理的组合　到一起，产生优美的技术艺术。　５案例分析　建筑结构设计分析：某大厦主楼结构就是简单的框筒结构，　・５７・