時間：2023-07-12 17:07:48
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇房屋設計分析，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
2013年底門至深圳鐵路、西安至寶雞高鐵、西安至安埭鐵路等新建鐵路JF通運營，標志著我國鐵路運營總里程突做10×10km，高鐵突破1X10km，達到2004年1月閑務院審議許批準的《中長期鐵路網規劃》‘中進度和計劃的要求。圖1“十二五”鐵路網規劃圖《鐵路“五”發展規劃》指出，到2015年，全國鐵路營程達l2×10km定右，其中西部地區鐵路5×10km，lu11所示預計2015年鐵路旅客發送量將達40×10人、旅客轉將達16000×10人km，貨物發送量將達55×10t、貨物周轉量將達42900×10tkm。現階段•1鐵蹄總公機關沒咒20個內設機構，下設l8個鐵路J。、3個0業運輸公司等氽業，現職工總數204．56×10人，個鐵路職平均每1km有20．4人。廣大的鐵路職工，特別是負責線路維護和養護一線工作人，¨常I：作繁重；尤其在西部偏遠地區，因為自然環境惡劣，鐵路職1二的作q|活環境更加艱苦。而近10年來由于鐵路跨越式發展，建設投入針對性較強，對鐵路一線職工服務的乍活房麟建設有所缺失，一定程度上影響了該部分職工作的效率和極性。為確保全國鐵路客運、貨運等運輸的安全、快速乖ij穩定，保障和改善鐵路一線職工的工作生活條件就得，器必要。閑此，鐵路總公司從2012年規劃新建和改建鐵路的時，訂'ffx,J性的提出在鐵路項目規劃和建設馴，改簿干"挺商生活房配置，保障鐵路一線職工生產、運營及維護工作。
2西部地區鐵路生活房屋概況
2．1生活房屋現狀
經調查西部既有鐵路沿線中小車站統計：職工生活房屋(宿舍)通常為每1間住3～8人，絕大部分雙層床設置．人均3～4m，住宿十分緊張。有些地區閡建設資金籌劃不到位或其它原因及困難，需租用鐵路沿線農村民房；職工食堂面積偏小或沒有專設餐廚房間，且條件簡陋；職工浴室或淋浴問普遍缺失。生活不便，自然環境差的地域，生活用水都需靠汽車或火車拉水解決，且無水沖式廁所。2．2在建、已建生活狀況職工生活房屋(宿舍)多數配備到每間住2人，少部分地區每問住3～4人，房間內設置獨立衛生問和盥洗設備，但不能按定員數100％配備房間；職工食堂或伙食團服務用房基本設置到位，有專職廚師或就餐服務人員，職工生活房屋(宿舍)內配備淋浴問或集中浴室。
3生產生活房屋主要設計標準
根據《鐵路房屋建筑設計標準》(TB10011—2012)中所規定沒計標準。3．1職工宿舍(1)職工宿舍內宜接人有線電視、互聯網，并設置衛生間，衛生問內設置淋浴器、洗手盆等，并24h供應熱水。(2)新建鐵路的職工宿舍規模，應根據鐵路所在地區自然條件和沿線城鎮分布情況而定，并宜按職工人數的80％一100％配囂床位數。(3)宿舍設計建筑面積指標應采用每1人17～19rn，并應按每間住2人設計。
3．2職工食堂
(1)根據最大當班人數240人為界限，人數以上(含240人)時可設置食堂，人數以下時可設置伙食團房屋。(2)食堂和伙食團規模包括餐廳、廚房及輔助用房。(3)餐廳座位數應按該單位的最大當班人數的50％就餐及二次進餐計算。
3．3職工浴室
車站衛生特征在1～4級范圍內的鐵路基層生產作業單位，應設職工浴室或淋浴間。
4西部鐵路生活房屋設計分析
4．1條件差異
我國西部鐵路分布區域的自然環境與地方經濟情況差異較大，因此應對山區鐵路、沙漠(戈壁)區鐵路、冬季嚴寒區鐵路與平原區域鐵路、經濟發達地區鐵路的生產生活設施配備有一定的區分和區別。本次對比分析以西安鐵路局為例，其主要管轄陜西省境內鐵路。陜西省南北狹長，東西窄，由北向南可分為地理、氣候截然不同的三大地區：陜北、關中、陜南。陜西省是中國典型跨越南北的省份之一，因此具有復雜多樣的氣候特點和地形地貌。(1)陜北黃土高原海拔800～1300m，其北部為風沙區，南部是丘陵溝壑區；其區域內主要鐵路為包西鐵路(該范圍內水源較為匱乏或水質較差，交通不便)。(2)關中平原西起寶雞，東至潼關，地勢平坦，交通便利，氣候溫和，經濟發達，是徐蘭高鐵、隴海鐵路陜西段主要途徑之地(該范圍內城鎮較為密集)。(3)陜南秦巴山地包括秦嶺、巴山和漢江谷地，秦嶺山脈在省境內東西長400—500km，南北寬約300km，海拔1500—2000m。區域內主要為西成高鐵(在建)、寶成鐵路、西康鐵路(該范圍內城鎮較為分散，交通不便)。
4．2設計情況分析
(1)西安鐵路局除關中平原隴海線陜西段，其余大部分鐵路均處于北部黃土高原和南部秦巴山脈的山區中，公路交通極為不便，很多職工只能靠局內開行的通勤火車上下班，不到休假的時間基本就吃住在車站和工區，對生活房屋的需求較大。考慮到沿線地方經濟條件較差，且自然環境較差，車站需配套較完善的生活設施條件，滿足職工安心工作的基本需求，車站單身宿舍或間休室應按規范上限100％配置，同時配置餐飲和淋浴條件。
(2)車站和段區所生活房屋設置在站段內或附近，其它工區人員就近修建集中生活房屋。方便職工工作和休息，并且可減少配屬管路及其它設施的敷設。
(3)很多山區鐵路車站及工區無正規進出道路，需利用村莊道路，車輛的頻繁進出引起對社區道路的損壞，為此經常引起當地百姓的不滿而阻止車輛進出，很多工區道路均為土路，下雨天無法出行，對應急搶修影響較大。應充分考慮通往工區辦公和生活設施道路。
(4)新建鐵路線的人員定編和機構設置依據規范，設計定員和鐵路局生產實際需要配置定員有較大出入，造成生產生活房屋設施缺失較為多。從項目各設計階段中，加強對定員及機構設置方面地分析及調研，參考鐵路局各生產處的意見。
4．3生活房屋設計方案分析
假設鐵路車站生產生活房屋總規模面積不變的情況下，可根據鐵路沿線當地經濟發達情況、自然條件、水源水質和交通等因素，區別考慮設計標準，以適應具體情況及滿足職工生產生活條件。
4．3．1職工單身宿舍如上述各種環境和條件皆有利或大部分有利時，宿舍規模可依據規范規定的下限按定員80％配備。房間設置成標準問模式，宿舍內設置獨立衛生間及淋浴設備，平均每問宿舍建筑面積含公攤約30m左右，房間平面布局如圖2所示。如上述條件皆不利或大部分不利時，職工單身宿舍規模可依據規范規定的上限按定員100％配備，房間設置成普通問休室，樓內設集中衛生間、盥洗室及淋浴間，平均每問宿舍建筑面積含公攤約25m左右。房間平面布局如圖3所示。根據上述分析，生活房屋設計方案對比分析如表1所示。
4．3．2食堂或伙食團食堂或伙食團盡可能與職工宿舍合建，充分利用房屋走廊和其它附屬用房面積，節約建設投資；并且盡量布置在建筑物一層端部，減少對房屋生活區影響，平面布置如圖4所示。
4．3．3總規劃布置辦公生產房屋和生活房屋總平面布置規劃為生產區、辦公區、生活區等相對區域，整個布局緊湊、規整，人員聯系方便，縮短配套道路、管線等，節約土地資源，總圖如圖5所示。
5結束語
【關鍵詞】 高層住宅；建筑結構；設計；優化
當前，高層建筑隨著城市的發展和科學技術的進步而發展起來的，在土地資源日益趨緊的今天，高層建筑有利于節約用地、解決住房緊張、減少市政基礎設施和美化城市空間環境。為了在日益激烈的設計市場競爭中求得生存與發展，為業主提供優質的設計產品，提高設計產品的經濟性，已成為每一個設計單位努力追求的目標。
一、高層住宅結構設計現狀
低層建筑和高層建筑橫向和豎向的結構體系設計基本原理是相同的，但是建筑高度越高，豎向結構設計越難，這也是建筑界正在努力解決的問題之一。住宅結構越高，就要求有較大的柱子或者墻來承受垂直壓力負荷，這對建筑材料的要求比較高。另外，住宅越高，側向力所產生的剪切變形和傾覆力矩就要大得多，而且側向荷載產生的響應并不是線性的，而是隨著高度增加而迅速增大，在現代高層住宅建筑物中，重要的問題是整體抗彎和抗變形，抗震等，高層建筑與低層建筑結構有著很大差異，需要考慮的因素也很多，例如共振，扭轉，水平側向位移等。所以，高層住宅結構設計比較困難，考慮因素復雜多變，影響因素很多所以在設計的時候，要從整體上進行把握，設計出實用性強的好方案。
二、高層住宅結構設計優化的原則
（一）滿足經濟性要求
住宅作為商品，開發商為有利可圖，要求投入少，經濟效益，購房者則要求房屋設計布局好，外觀美，房價適中，質量上乘。因此，結構設計應根據房屋的建造地點、平立面體形、層數多少，在滿足安全性、耐久性和舒適性要求的前提下采用經濟合理的結構體系，在構件設計中應精打細算，嚴格執行規范構造要求，注意避免不必要的浪費。尤其在地基基礎設計中更應該注意方案的經濟比較，因為地基基礎設計方案合理與否對房屋造價至關重要。
（二）滿足安全性和耐久性要求
住宅實行商品化后，應成為廣大住戶的耐用消費品，使用壽命長是區別于其他消費品的最大特點。因此，結構安全性和耐久性是住宅結構設計的最基本的要求。在結構體系的選擇，材料的選用，都應該有利于抗風抗震，以及在使用壽命期間維修改造的可能性。
（三）滿足舒適性要求
住宅建筑設計應該為住戶起居的舒適性要求提供條件，例如，多種戶型，靈活分隔室內空間，人居的熱、光、聲的環境等要求，為此結構設計應較好地配合建筑和機電專業， 盡可能在居住空間中避免露柱露梁的壓抑感和采用隔音較差的分隔墻材料， 使室內簡潔明快， 隔聲較好，給居住者創造一個幽靜舒適的環境。結構方案中還應考慮住戶日后改變分隔空間的可能性，當采用剪力墻結構時，宜采用大開間布置。
三、高層住宅結構優化設計方法
（一）增加抗彎結構體系的有效寬度
增加抗彎結構體系的有效寬度，以調整結構的抗側剛度。這樣做，是非常直接的，也是非常有效的。增加寬度可以直接增大抵抗力臂，從而減小抗傾覆力。從材料力學的基本知識可以知道，同樣面積、抗傾覆力同結構寬度的關系不同形狀，可以獲得不同的其幾何特征。例如：相等面積的條件下，工字形截面的截面慣性矩要大于矩形截面，而矩形截面又要大于圓形截面。根據這個原理，不難理解加大寬度以后，整個結構的抗側剛度得到很大提高。在其他條件不變的前提下，側移將按寬度增加的三次方的比例減小。當然，必須考慮“剪力滯后”的不利影響，結構體系中豎向構件的水平連接應具有足夠的剛性，才能真正達到上述效果。
（二）對剪力墻的設計要加強
剪力墻的設計關鍵是連梁設計。聯肢墻是連梁把各墻肢進行聯結組成，增大了約束墻肢的剛度。連梁剛度被增大導致結構地震作用同時增大，也增大了連梁與墻肢的分配內力，這種情況下只能把構件配筋量增大，這樣的設計結果明顯在很大程度上浪費了材料。所以，高層住宅結構在設計的時候，不應該把具有大剛度的窗下墻當作連梁，而是要把連梁設計分為截面和小剛度的弱連梁。當然，滿足了結構的剛度和變形的要求后，就要從經濟的角度和抗力以及變形方面進行綜合的考慮，合理進行抗側力構件的布置。結構抗側力的剛度隨著剪力墻的數量增多而增大，但是相應的結構位移隨之減小，抗側力剛度變大的同時結構地震力也隨之增大，非常不利于結構造價的控制。所以，剪力墻應該遵循周邊分散、均勻等原則進行合理的布置，對水平位移的限值進行規范化，盡最大程度的把剪力墻的數量降到最低。
（三）限制結構的抗扭剛度不能太弱
高層建筑混凝土結構技術規程435條規定：結構扭轉為主的第一自振周期 Tt與平動為主的第一自振周期T1之比， A級高度高層建筑不應大于 0、9。扭轉耦聯振動的主方向， 可通過計算振型方向因子來判斷， 在兩個平動和一個轉動構成的三個方向因子中， 當轉動方向因子大于0、5時， 則該振型可認為是扭轉為主的振型。當不滿足以上要求時，宜調整抗側力結構的布置， 增大結構的抗扭剛度。如在滿足層間位移比的情況下， 減小某些 （中部 ） 豎向構件剛度， 增大平動周期， 加大端部豎向構件抗扭剛度，減小扭轉周期。
（四）設置多道設防體系
目前，世界工程抗震的主要思想基本上是一致的小震不壞，中震可修，大震不倒。由于地震作用具有不確定性，防止在罕遇烈度時建筑物發生倒塌，多道抗震防線概念對于實現這一目標是有效的，從而可以保障人民生命的安全。原則上講，應優先選擇不負擔或者負擔重力荷載很少的豎向支承構件，或者選擇軸壓比較小的抗震墻、實腹筒體之類的構件作為第一道防線，不宜選用軸壓比很大的框架柱兼作第一道防線的抗側力構件，可以利用贅余桿件來增加多抗震防線。
進行圖紙的設計時，應該按抗震設防進行分類，抗震等級要依照具體的建筑高度、結構類型以國家頒布的《抗震規范》為標準進行確定。在建筑中可以不考慮地震震力的振型數據耦聯扭轉的計算；當振型數據>3時，要以3的整數倍進行計算，但是數據必須小于建筑物的層數；當建筑物的層數低于2層時，振型數可以采用建筑物的層數。但是在房屋結構不規則時，就要對扭耦聯轉進行考慮，高層住宅建筑的振型數不能低于8，建筑結構的層數多、剛度系數大，就應該多要振型數，才能達到更好的抗震效果。
四、結束語
高層住宅結構設計優化能夠有效降低工程造價，帶來可觀的經濟效益，不僅能讓建筑物安全實用，又能使其經濟美觀，舒適。所以進行結構優化設計至關重要，實際設計中，要結合實際情況和具體條件來靈活運用設計優化方法，實現住宅結構設計既安全又經濟。
參考文獻：
[1] 劉利峰，鋼筋混凝土建筑結構設計優化研究[J] 科技資訊，2010（20）
[2] 云傳鋒，高層住宅建筑結構設計優化[J] 中國城市經濟，2011
【關鍵詞】建筑結構；房屋結構；成本優化；設計規劃
隨著人們生活品質的不斷提高，對建筑結構設計的要求也日漸高漲。建筑結構在設計優化時尚有不少問題需考慮，針對此，該文通過論述優化設計的要求，介紹一些建筑結構優化設計的改進思路和對策。
1房屋結構整體設計優化概述
房屋建具有很強的系統性，各種結構的優化設計也往往需要涉及多方面內容，從宏觀的角度來看，對于房屋建筑結構的設計優化可以大致分為整體結構和局部結構兩種，其中，整體結構設計主要包括以下內容：（1）對房屋建筑的基本結構進行優化；（2）對房屋建筑的頂部結構進行優化；（3）對房屋建筑總體維護、細節架構等系列問題進行優化；
在明確房屋建筑結構設計的優化的目的基礎上，工作人員應充分利用有限的空間資源，有效控制資金損耗，加強提高建筑材料和器械的使用效率，讓房屋建筑更加安全可靠。根據以往的統計數據，通過房屋建筑設計優化之后，工程損耗可以降低5%～30%左右，因此，在房屋結構設計當中，對建筑結構設計的優化無疑具有非常顯著的社會與經濟效益，只有采取積極主動的優化態度，才能讓房屋建筑可以更加的經濟、實用，使現有資源的使用效益實現最大化轉變。
2 住宅建筑結構設計優化的作用
建筑結構設計過程中，首先需要解決的問題就是建筑結構如何滿足效益的長遠化，在這個問題得到有效解決的基礎上，再對建筑結構設計的合理性與經濟性做到盡可能的優化。與傳統建筑結構設計理念相比，當前所采用的建筑結構設計方法在建筑結構設計中的有效應用，能夠有效降低工程成本，一般能達到10%到35%的效果。其次建筑結構設計優化方法的應用，還能夠做到對建筑材料有效性與利用率的最大程度發揮，能夠讓建筑物的各個空間與整體能夠達到相互協調的效果，并能夠滿足質量安全管理規定的要求。另外，建筑結構設計優化方案的應用，還能夠對建筑物的原先設計起到完善的作用。所以，建筑結構優化方法對建筑結構設計起到重要的作用。
4 住宅建筑結構設計優化的方法
住宅建筑結構設計優化是要通過對擬建住宅進行模型的優化、計算方法的優化、并在計算和模擬的基礎上制定有效的結構方案，再進行驗證。
1. 結構優化模型的建立
在進行結構優化設計的過程中首要的問題是要根據實際的結構特性設定成為相關的結構設計參數，主要的有目標控制參數和約束控制參數。對于那些變化范圍比較小的，且在結構的局部加強就能滿足要求的部分參數，將其確定為預設參數，從而減少計算的工作量；對于目標函數，是要找到一組可以滿足預定條件的鋼筋截面積和截面的幾何尺寸，目標是要讓總造價最小。對于約束控制函數，包括前度和穩定約束、截面尺寸約束、結構整體約束、構建單元約束、正常使用狀態的上下限約束條件等。參數的設計必須要與實際情況和規范相符。
2. 結構優化設計的計算方法
在結構優化設計計算方案的確定上，考慮到建筑結構的復雜性帶來的變量多、約束條件多且非線性，因此在計算過程中，一般的做法是先將有約束的優化問題轉化為無約束條件再進行求解，可選用的計算方有拉式乘子法、復合形法等。結構選型、尺寸和參數設計完成后，在計算方案的基礎上設計優化程序。并在得到計算結果后，對結構進行綜合分析，最后確定最合理的結構優化設計方案。
5 住宅建筑結構設計優化的應用分析
建筑結構的優化設計要在保證建筑使用功能的條件下，利用結構優化設計技術達到提高結構安全度、降低工程造價、提高經濟性的效果，也就是要貫穿建筑的整體設計、前期規劃及抗震設計等階段。
1. 結構優化設計的前期參與
建筑是相對長期的投資，常見的建筑使用年限均在 50～100 年間，這就要求結構能夠保證在設計使用年限內，建筑能夠保持基本的使用功能、良好的空間環境。因此，要在建筑方案設計初期就加入結構優化的考慮。這樣可以有效避免出現結構不合理、工程造價高等問題。也就是說，在建筑方案的設計初期就加入結構的優化設計，是提高建筑利用率的有效方法。
2. 結構的概念優化設計
一幢建筑的完成，可以有不同的結構設計方案；另外，對于同一種結構布置方案，采用不同的結構荷載、材料和分析方法，參數的取值也是有較大區別的。這些是通過計算機無法實現的，需要結構設計人員作出合理的選擇，根據工程實踐經驗來進行參數的確定。通過概念優化設計，可以預算建筑結構在各種外力荷載的作用下的內力分布，以及將所有不利的荷載集中加載時可能出現的破壞形式等，如建筑結構在地震荷載作用下的破壞情況等，得到預算結果后，就可以作為結構設計的有利參考資料，采取有效的結構方案，選用有利的建筑材料和構造形式，從而降低剛度不均勻、結構的不對稱等對抗震不利的結構設計。因此，結構的概念優化設計在自然災害發生時，顯得尤為的重要。
6 住宅建筑結構優化技術的應用需注意的問題
6.1 房屋建筑機構優化技術的應用需注意到前期的參與
房屋建筑前期的設計方案直接影響建筑項目的成本，但是很多前期方案確定中卻不包括結構優化設計技術，以致相關的設計人員在進行房屋建筑結構設計時，常常忽略建筑結構的和理性和可行性，這樣不但增加了機構設計的難度，而且使房屋建筑結構的設計成本也相應增加。因此，設計人員在前期設計時要充分的融入優化設計方案，節約建筑成本。
6.2 設計人員要注重細部優化
設計人員在注重整體設計的同時，還要加強對結構基本構建的精細設計。如盡量劃分矩形板塊的現澆板設計，增加現澆板的受力程度和避免出現拐角裂縫。隨著計算機技術和優化設計理論的相互結合，優化設計已經從工程實踐問題逐漸向數學問題過渡，因此，工程設計人員還要加強自身基于計算機技術的優化設計分析，使自身的設計更為合理和科學。
7 結語
結構優化設計是一個全面、綜合的課題，需要周密的部署并且嚴格的實施結構優化設計的首要任務是在實現建筑工程的基礎上，保證建筑的舒適度好的結構設計能夠給企業帶來可觀的經濟效益，而結構安全更是生命恢關的大事我國規范明確規定，在進行結構設計時要避免薄弱環節，確保結構設計中計算出的理論值與實際相符合，并確保建筑材料的安全可靠結構優化設計過程非常復雜，因此要選取最優的方案根據具體的工程結合設計經驗對工程進行合理的分析，確保工程的安全和經濟效益結構優化設計能夠加快設計進度，節省工程造價，全面提高工程的質量與安全因此，必須加強人們對于建筑結構優化設計的重視不斷提高建
筑的使用價值，最大限度的增加結構優化設計的時效性。
參考文獻
[1]孫大偉，陶志軍.淺析建筑結構中的優化設計與應用[J].科技創新與應用，2012（23）.
[2]鄢皓，李衛華.試談結構設計優化技術在房屋結構設計[J].佳木斯教育學院學報，2012（4）.
關鍵詞：高層住宅建筑結構設計
Abstract: this paper introduces the structure of the high-rise residential buildings design principle, analyzes the high-rise building structure optimization design status, emphatically summarized the high-rise residential building structure optimization design method.
Keywords: high-rise residential building design
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
當前，高層建筑隨著城市的發展和科學技術的進步而發展起來的, 在土地資源日益趨緊的今天, 高層建筑有利于節約用地、解決住房緊張、減少市政基礎設施和美化城市空間環境。為了在日益激烈的設計市場競爭中求得生存與發展, 為業主提供優質的設計產品, 提高設計產品的經濟性, 已成為每一個設計單位努力追求的目標。
一、高層住宅建筑結構設計的原則
1、 滿足經濟性要求。住宅作為商品, 開發商為有利可圖, 要求投入少, 經濟效益好,購房者則要求房屋設計布局好, 外觀美, 房價適中, 質量上乘。因此, 結構設計應根據房屋的建造地點、平立面體形、層數多少, 在滿足安全性、耐久性和舒適性要求的前提下采用經濟合理的結構體系, 在構件設計中應精打細算, 嚴格執行規范構造要求, 注意避免不必要的浪費。尤其在地基基礎設計中更應該注意方案的經濟比較,因為地基基礎設計方案合理與否對房屋造價至關重要。
2、 滿足安全性和耐久性要求。住宅實行商品化后, 應成為廣大住戶的耐用消費品, 使用壽命長是區別于其他消費品的最大特點。因此, 結構安全性和耐久性是住宅結構設計的最基本的要求。在結構體系的選擇, 材料的選用,都應該有利于抗風抗震, 以及在使用壽命期間維修改造的可能性。
3、滿足舒適性要求。住宅建筑設計應該為住戶起居的舒適性要求提供條件, 例如, 多種戶型, 靈活分隔室內空間, 人居的熱、光、聲的環境等要求, 為此結構設計應較好地配合建筑和機電專業, 盡可能在居住空間中避免露柱露梁的壓抑感和采用隔音較差的分隔墻材料, 使室內簡潔明快, 隔聲較好,給居住者創造一個幽靜舒適的環境。結構方案中還應考慮住戶日后改變分隔空間的可能性, 當采用剪力墻結構時, 宜采用大開間布置。
二、 高層建筑結構優化設計現狀分析
1、只重視結構尺寸的優化,即在給定結構的幾何形狀、 拓撲和材料的情況下,求出滿足約束條件的最優構件截面,而忽視結構整體的優化。已有的研究結果表明,形狀優化比尺寸優化更有意義。 單純的尺寸優化無法接近最優的結果,因此,也就不能完全令人信服。設計人員較普遍地認為,結構設計只要結構方案和布置合理, 上部結構又有比較成熟的計算機軟件進行分析計算,構件截面只要通過計算結果滿足規范即可, 認為上部結構相對下部結構,即地基基礎部分,特別是軟土地基的意義不大,因此對上部結構截面的優化所能達到的經濟效益未予以充分的重視。
2、優化的目標還不能完全符合工程的需要。 由于實際結構問題往往十分復雜,存在設計變量多、 約束條件多、 受建筑功能限制較大等難點, 多種因素甚至不確定性因素使得目函數在建立后只能得到相對最優解。,目前尚沒有實用的高層建筑優化分析軟件, 而應用現有的各種計算機分析軟件進行截面優化并不是簡單的幾次嘗試就能達到效果的,因此,無論是機時,還是設計進度,都較難允許實施這種優化方法。 很多高層建筑設計項目,結構方案和布置還是比較合理的, 其構件截面也是同類型結構中常用的尺寸,但是計算分析后還存在某些薄弱環節,為了改善這種受力狀況,增大構件截面卻未能得到明顯改善,反而增加了材料耗量。
三、高層住宅建筑結構優化設計方法
1、限制結構平面布置的不規則性避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。高層建筑混凝土結構技術規程435條規定: 在考慮偶然偏心影響的地震作用下, 樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移, A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的 1、2倍, 不應大于該樓層平均值的 1、5倍。抗震設計的 A級高度鋼筋混凝土高層建筑其平面布置宜簡單、規則、對稱、減少偏心。結構平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載,受力明確, 傳力直接, 力爭均勻對稱, 減少扭轉影響。結構剛度不對稱也會產生扭轉。所以在布置剪力墻時, 應使結構均勻分布, 令荷載合力作用線通過結構剛度中心, 以減少扭轉影響。結構剛度不對稱產生扭轉時, 通過增加墻厚來調整扭轉效應效果不佳。高層剪力墻結構住宅中剪力墻影響剛度, 而剪力墻為矩形截面, 慣性矩為 I Z = bh3 /12 , b為墻厚,h為墻長。剪力墻的長度對其剛度影響很大。首先分析哪部分結構剛度大, 哪部分結構剛度小, 增大剛度對結構有利, 還是減小剛度對結構有利, 通過增減剪力墻達到結構剛度均勻對稱, 滿足高層建筑混凝土結構技術規程435條對最大水平位移和層間位移的要求。
2、限制結構的抗扭剛度不能太弱。高層建筑混凝土結構技術規程435條規定: 結構扭轉為主的第一自振周期 Tt與平動為主的第一自振周期 T1之比, A級高度高層建筑不應大于 0、9。扭轉耦聯振動的主方向, 可通過計算振型方向因子來判斷, 在兩個平動和一個轉動構成的三個方向因子中, 當轉動方向因子大于0、5時, 則該振型可認為是扭轉為主的振型。當不滿足以上要求時, 宜調整抗側力結構的布置, 增大結構的抗扭剛度。如在滿足層間位移比的情況下, 減小某些 (中部 ) 豎向構件剛度, 增大平動周期, 加大端部豎向構件抗扭剛度, 減小扭轉周期。
3、高層建筑的基礎形式應選用整體性好, 能滿足地基承載力和層建筑容許變形的要求, 并能調節不均勻沉降, 達到安全實用和經濟合理的目的。以下討論平板式筏基和梁板式筏基經濟合理的問題。平板式筏基與梁板式筏基相比較具有節約鋼材、混凝土, 施工工期短等優點。住宅一般開間小, 即剪力墻間距小, 并且剪力墻剛度大,所以剪力墻完全可以起到梁板式筏基中基礎梁的作用。采用中國建筑科學研究院編制的 JCCAD軟件, 用有限元法對不同基礎形式進行基礎計算, 發現平板式筏基和梁板式筏基的板厚及配筋相差不多, 但梁板式筏基卻有基礎梁的配筋、混凝土用量和基礎梁支模等情況。當采用梁板式筏基時有的基礎梁的剛度達不到它所應起到的剛度作用, 計算時超筋。于是還要再增大梁的斷面。從綜合經濟效益分析, 對于采用剪力墻結構形式的高層住宅平板式筏基比梁板式筏基更經濟合理。
4、高層建筑平面凹入較深時構造處理。高層建筑平面不規則, 容易發生震害, 在不妨礙建筑使用的原則下可以采取以下措施: 設置拉 梁或拉板 (板厚為 250mm ~300mm ) , 拉梁拉板內配置受拉鋼筋。滿足梁板最小配筋率要求。
5、高層住宅轉角窗處的構造處理。角部墻體開洞, 與角部墻體不開洞的剪力墻結構相比, 結構整體效應影響頗大, 結構的抗側力剛度、自振周期、地震作用等均有不同程度的差異, 角部墻體開洞的剪力墻結構其外墻內力明顯增大。開洞的角部各構件扭轉效應明顯, 特別是洞口處的連梁, 需配置抗扭鋼筋, 轉角處樓板宜局部加厚, 配筋宜適當加大, 在轉角處板內設置連接兩側墻體的暗梁。
6、不規則樓板的計算。在居住建筑中由于平面使用功能的需要, 常出現不規則樓板, 以往處理方法在缺口設梁,這樣影響建筑的美感。現在設計中改設暗梁, 梁適當加寬。樓板的承載力潛力較大, 計算時可按一般梁計算。通過結構優化設計來降低工程造價是控制工程
總之，結構設計沒有絕對最佳的標準模式, 只有通過不斷地探索、比較,去尋求相對的最優。因此我們每一個結構工程師應不斷地追求盡善盡美的設計思想, 不只盲目照搬規范和依賴計算機程序作設計, 用自己的結構設計概念、經驗、判斷力和創造力為業主和社會設計出更好的建筑。
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