设计与规划 建材发展导向２０１４年６月 浅析建筑结构的优化设计 刘克涛 （兰州成楼城市建设咨询有限责任公司 甘肃兰州７３００３０） 摘要：在进行建筑施工的时候，施工成本是需要考虑的重要因素之一。通过对建筑结构设计的优化，不但能够有效的 提高建筑物的安全性，还可以使得工程造价大大降低。本文首先论述了建筑结构优化设计的必要性，然后从结构方案选 择、结构计算、材料选择及使用以及设计者的相关意识方面对建筑结构的优化设计进行了叙述，希望能够为建筑结构的优 化起到一定的参考价值。 关键词：建筑结构；优化；设计 中图分类号：ＴＵ２０１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１４）１１－０１８４—０２ 建筑结构设计的时候，在尊重建筑师创意、满足相关功能需求的 在工程建设的过程中，工程成本控制是建设单位所要考虑的 前提下，结构工程师要对相关方案提出自己的意见，从而使得建 主要问题之一。工程项目的决策阶段以及设计阶段是进行成本 筑结构的设计得以不断优化。控制的重要环节，而一旦对项目做出投资决策，设计阶段就成为 ３确保结构计算的正确性 成本控制的关键。建筑工程在进行设计的时候，所要考虑的不仅 随着科学技术的发展，计算机技术得到较快的发展，其在结 仅是相关功能的实现，对其造价的有效控制也是必不可少的。随 构设计领域也得到较为广泛的应用。工程师在计算机的帮助下， 着社会经济的快速发展，设计市场的竞争越来越激烈，为了在这 可以对相关的数据进行快速有效的分析，并根据结构进行不断 激烈的环境中赢得一席之地，追求高性价比的产品设计已经成 的调整，从而使得结构设计得以不断的优化。在借用计算机来进 应该注意以下几个方面的问题： 为众多设计企业在为业主提供产品时的理念追求。由于在建筑 行结构计算的时候，成本中结构造价所占据的比重很大，这就要求我们对建筑结构 （１）不能盲目的依赖计算机。由于计算机软件在进行设计的 设计进行不断的优化，在对建筑物的安全系数得到提高的同时， 时候或多或少都会存在一定的漏洞，这就使得相关计算结果的 其工程成本也得到相应的降低，从而实现投资效益的最大化，达 可靠性不能得到有效的保障，所以在使用相关软件进行分析的 到节约成本、提高建筑实用性和适用性的目的。 时候应该详细了解相关软件程序的基本理论假定、应用范围以 及条件等情况； ２结构方案的选择 （２）应该细致核实所输入的几何图形、构件尺寸以及荷载数 结构设计方案对于建筑的结构设计有着至关重要的影响，其 直接影响到结构设计的成败。在进行建筑结构设计的时候，结构 据等，确保不出现由于人为错误而导致计算分析结果错误的情 方案通常来说并不是唯一的，不同结构方案的工程造价及其对 况。例如，在进行建筑标准层荷载数据输入的时候如果出现错 就会对结构的计算产生较大的影响，最终导致相关计算结果 应的工程质量之间都有着很大的差别，这就要求我们在进行结 误， 构方案选择的时候应该特别慎重。具体来说，在进行结构方案选 的安全性以及经济性得不到保障；（３）要正确合理的选取计算参数。在计算的过程中，不同的计 择的时候，应该遵循以下原则： （１）应该注重整体概念的运用。整体概念在建筑结构设计中 算参数会得出完全不一样的计算结果，这就要求我们应该根据 有着重要的应用，它能够从全局的角度对构件与结构、结构与结 建筑工程的具体情况来合理的选择。例如，在进行建筑结构的计 所选用的自振周期折减系数偏大，就会使所计算的地 构之间的关系进行有效的处理，使得整体结构以及构件的受力 算的时候，震荷载小于实际的地震力，从而使得结构计算的结果偏向于不 达到最佳状态，并使得结构的承载力以及刚度达到最优； （２）遵循“简单、直接、明确”的原则，来进行结构的受力与传 安全，反之则会是结构计算的结果偏向于不经济：（４）考虑实际结构与计算模型的差异。在进行建筑结构计算 力途径的设计。如果传力途径设计的比较复杂，那么就需要用到 较多的转换结构构件，这就会造成建筑成本的极大提高，而且也 的时候，我们应该认识到，所有的计算理论都是在理想化的条件 极易出现计算错误等问题。而如果采用最简单、直接的传力途 下所构建的计算模型，其往往和实际结构有着较大的差异，尤其 径，就可以使得用于传递的结构构件大大减少，这不但有助于降 在建筑结构的受力状态方面会存在着较大的差异，如果一味地 依赖于计算机来进行计算，就会给结构设计带来较多的隐患。所 低工程造价，还有助于降低工程的安全风险； （３）应该确保结构安全可靠度的协调一致性。在进行结构设 以，在进行结构计算的时候，我们应该从建筑结构的实际情况出 计的时候应该通盘考虑整体结构的每一个构件，从而使得结构 发，对计算模型进行适当的修正，然后再进行仔细分析，对其合 整齐的最大效能得以发挥，从而实现结构既经济又安全的目标； 理性进行判断，最终保证结构设计的正确。１进行建筑结构优化设计的必要性 （４）尽可能的较小结构扭转效应。众所周知，如果结构平面布 置的抗侧力刚度中心和建筑物的外力作用中心位置相差较大 时，就会在外力的作用下产生较大的结构扭转效应，而为了抵抗 结构的扭转效应，所要用到的材料用量往往是十分大的，这就会 使得建筑的成本大大增加，而且也不利于保证结构的安全性； （５）结构工程师和和建筑师应该相互协作，共同完成建筑结 构设计。通常来说，一个设计精品很难由建筑师或工程师中的一 方单独来完成，其往往是两者通力合作的结果。这就要求在进行 ４提高材料的利用率 建筑结构设计主要目的就是在确保建筑安全以及实用性的 同时，尽可能的减少工程造价，这就要求在进行建筑结构设计的 时候应该对不同结构构件进行仔细的分析，结合工作环境以及 材料的力学性能特点选择合理的施工材料，并且要尽可能的充 分利用。例如，对于钢筋混凝土结构中以受压为主的柱子，应该 充分考虑到混凝土抗压性能好的特点，选用高标号混凝土，这样 不但可以使得构件截面得到有效的减少，使得使用空间的面积 ・１８４・ 建材发展导向２０１４年６月 设计与规划 探讨城市地下商业建筑的设计 刘建 （北京市建筑设计院成都分公司 四川Ｉ成都６１００００） 摘 要：近些年来，我国的许多大城市正面临着艰巨的任务，主要包括旧城市改造和新城市建设的任务，本文首先介绍 了地下商业建筑的优点、发展状况、内部环境，接着对城市地下商业建筑的消防、电影院楼层布置等进行设计，希望对相关 工程有借鉴作用。 关键词：地下商业建筑；现状；内部环境；设计 中图分类号：ＴＵ９２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１４）１１－０１８５—０２ １引言 用城市空间、改善和提高城市生态环境、改善城市交通、大规模 最近几年，伴随城市化的快速发展，既让城市繁荣发展，也使 的开发和建设城市地下商业建筑，充分的补充地面建筑功能。 得城市人口剧增和城市地面的使用面积得到扩展，这必然会导 ２．２我国对地下商业建筑的发展状况 致城市的生态空问和生存空间在城市地皮使用面积上的矛盾。 从２０世纪８Ｏ年代开始，在我国，地下商业建筑开始对地下 在我国，许多大城市正面临这艰巨的任务，包括旧城市的改造和 人防空间利用，但是人防空间存在各种不足和缺点，例如地下商 新城市的建设任务，于是，理性的决策者们和设计师把发展的目 业建筑内的环境差、安全强度不够、空间尺度小等，对于现代社 光投射到还没有经过过多开发和利用的地下空间。在我国的大 会商业空间发展的需要不能得到满足。伴随着社会经济的不断 城市的中心繁华地区，大多的大型商业设施还有一些高层公共 发展以及人们对地下空间认识的不断提高，在我国对于许多结 建筑的地下层被充分的利用完全是因为地皮昂贵与利益诱人的 合城市的环境和城市的地下交通设施的相关的改造，大规模的 经济，并把这些作为商业的用途，进而建成了许多地下的大型商 地下空间都进行了开发和利用，例如广州，上海，北京等一线城 场，增大了营业的面积。地下交通伴随着都市的立体化再开发而 市。我国在地下商业建筑的开发利用的方面取得了一定的成就， 得到进一步的发展，地下交通的进一步发展使得更多的地面乘 更加立体化的空间形式，更加复杂化的功能。 客与行人分流，同时也把更多的人带到了地下商业，从而使地下 ２．３地下商业建筑内部环境 和地面商业得到更多的商业效益。 （１）空气环境 ２地下商业建筑概述 在生理学以及建筑热工学的方面进行探讨，２２￣Ｃ左右空气温 ２．１地下商业建筑的优点 度是人觉得最舒适。在地下商业建筑的空调系统中，商店的内部 有计划并合理地开发地下商业建筑的优点：有效的充分的利 应均匀布置一定数量的送风口，从而保持稳定和均匀的湿度，同 得到增加，还能够有效的减轻结构｝Ｊ重。而对于承受弯矩为主的 程控制。此外，要严格落实各级技术岗位责任制，对建筑结构设 梁板，宜选用高强度钢筋，这可以有效的减少钢筋的用量。与此 计的各个环节严格把关，从而有效的提高设计质量。 同时，还应该注意钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土强度的匹配， ６结语 以便使得材料的性能得到最大程度的发挥。在建筑工程施工的 通过对建筑结构进行优化设计是降低工程造价较为有效的一 过程中，有大量的因为材料选择不 而造成浪费的现象。例如， 个方法。当然，在这一过程中，我们不能片面的强调节约成本，而使 在钢筋混凝土现浇板的过程中常常出现混凝土标号过高的现 得质量标准得到降低，同时还要反对只重视技术，而忽视经济因素 象，这不但使其强度得不到充分的发挥，还使得为了抵抗由此造 的现象。满足建筑功能的需求是建筑结构设计最为首要的任务，而 成的收缩变形而采用的板中钢筋的配筋量大大增加，进而使得 建筑物的适用性、安全性以及经济性等目标也是不容忽视的。在建 工程造价大大提高。 筑结构设计的整个过程中都应该该贯穿结构的优化设计工作，精 ５树立精品意识 益求精的使每一项设计工作得以顺利完成，在达到建筑质量要求， 打造设计精品应该是每一个结构工程师的追求，在对建筑结 令业主满意的同时，使得工程成本得到最大程度的降低。 构设计进行不断优化的过程中，结构工程师不仅仅应该具备较 为扎实的专业知识以及丰富的工作经验，更为重要的是应该有 参考文献 着尽心尽力、精益求精以及追求完美的精品意识。设计企业要想 ［１］龚亚波．浅论现代建筑结构的优化设计【 建筑，２０１２（２１）． 在激烈的市场竞争中脱颖而出，实施精品战略必不可少。要在重 ［２］伍茜．浅谈高层建筑结构优化设计 珠江现代建设，２０１３（Ｏ５）． 视业务经营的同时，强化技术质量管理，从而避免以往只强调安 ［３】杨雅婷，刘敏，王斌．浅析建筑结构优化设计方面的问题［Ｊ】．科技视界 全性，一味加大安全系数，而不进行经济分析造成投资浪费的现 ２０１２（２８）． 象。在企业内部管理上，应该把建筑结构设计质量和个人效益进 行挂钩，进而不断激发提高设计人员的质量意识和经济观念，最 收稿日期：２０１４—５—１６ 终实现产品设计的经济性。与此 时，还应该注重预算在结构设 作者简介：刘克涛（１９８４一），男，毕业于兰州理工大学技术工程学 计中的作用，预算工作应该提前介入设计工作中来，从而为结构 院，后取得中国地质大学（武汉）本科学历，主要从事建筑结构设 工程师提供必要的经济分析数据，实现对相关经济指标的全过 计方面的工作。 ・１８５・
