结构设计方案篇1
关键词：交通信号灯；悬臂结构；荷载验算
0前言
现目前随着城市建设的不断发展，越来越多的人们进入城市导致城市道路的负担也在日益加重，作为指导城市交通的信号灯杆安装成为近年来城市市政建设的一个重要部分，而且随着城市道路的不断拓宽，要求信号灯杆的悬臂也越来越长，这对悬臂结构的设计方案也提出了新的要求，现以四川省绵阳市城市交通信号灯杆悬臂为例进行12m、15m、18m长悬臂信号灯进行结构设计方案的分析。
1设计背景
四川省绵阳市城市建设管理科通过公开招投标方式新建一批交通信号灯，信号灯杆采用悬臂架构，悬臂灯杆长8m、12m、15m，现依照施工图进行结构验算确定施工方案是否可以保障悬臂结构安全。
2结构方案的验算
2.1验算说明
1、本验算仅按照施工图纸进行，实际结构的工作力学性能与施工质量、结构材料力学性能等密切相关；因无地基土的物理、力学性质参数，基础的抗倾覆验算，仅考虑了基础混凝土在自重作用下的抗倾覆验算。
2、施工图中8m、12m、15m长悬臂信号灯图中，连接法兰图中的螺栓为8.8级m24螺栓，摩擦型连接，8m、12m、15m长悬臂的法兰连接螺栓数量分别为4、4、8、8。
3、钢材牌号为235Q，e43型焊条手工焊。
3悬臂结构方案验算
3.1荷载计算
1、横梁自重及节点剪力、弯矩标准值
3.2联结法兰、立柱钢管与连接短梁与的焊缝连接强度计算
计算公式：
验算公式：如，安全
3.3横梁联结法兰螺栓连接强度计算
采用8.8级m24高强度螺栓，摩擦型连接
计算公式：螺栓预拉力
4结束语
通过对悬臂结构的验算说明此此方案能够保障结构安全，结构验算在悬臂结构中起着非常重要的作用，应用本文所提的结构验算方案方法对四川绵阳是城市交通信号灯进行了优化设计，并与施工方法的实用性和有效性，对结构的安全起到了重要的技术保障。
参考文献：
[1]GB50009-2012，建筑结构荷载规范[S].
结构设计方案篇2
【关键词】房屋结构设计；优化方案；应用；优化技术
中图分类号：tU318文献标识码：a文章编号：
近年来，由于经济体制和市场环境的变化，土地价格也在不断上涨，使得建筑工程在成本控制上面临的压力也随之增大。同时，随着人们生活水平的提高，人们对居住环境和居住条件的要求也较之以往有很大的提高，这就要求建筑产品要有更优秀的品质才能满足人们的需要。为了实现开发商和居住者的共同利益，那么就要在降低建筑工程造价的同时还要优化房屋的结构，因此，设计部门和人员就要在房屋结构设计中运用结构设计优化技术方法，在有限的空间里对有限资源进行合理利用，使其能够发挥出最优效果，实现房屋建筑安全性、经济性和适用性的最大化。
一、房屋结构设计中的结构设计优化方法
安全、美观、经济、适用且便于施工是建筑结构设计的五项基本原则，将结构设计和建筑美观密切配合起来，在各自发挥作用的同时相互协调，能够打造出赏心悦目的建筑。在房屋结构设计中应用建设结构设计优化技术，既能够使建筑的造型更加美观，又能够满足房屋结构的安全性、经济性和适用性原则。它是从优化设计房屋工程的分部结构和优化设计房屋工程结构的总体这两个方面来体现的。房屋工程分部结构优化设计方案有这几方面的内容：优化设计房屋的基础结构、优化设计房屋的屋顶系统、优化设计房屋的围护结构和优化设计房屋结构的细部。在这些优化设计方案中包含着多方面的内容，主要有工程的造价分析、结构选型、结构布置和结构的受力分析等方面。在具体的实施过程中，要从实际出发，结合房屋建筑工程的自身实际情况，将提高房屋建筑的综合效益为目标，来进行房屋结构的优化设计。
二、房屋结构设计中结构设计优化方案的应用
1、房屋结构设计中的抗震性优化设计方案
在进行房屋建筑工程图纸的设计时，按照抗震的等级来对房屋结构的设防进行分类，这是在国家《抗震规范》等相关规定的基础上，根据房屋的高度、烈度和结构类型来确定的。具体的优化方案如下：
对高层房屋建筑来说，在计算地震震力的振型组合数据时不必考虑耦联扭转的情况。如果房屋振型数大于3，那么在计算时要取3的整数倍，并且这个数据应该小于建筑物的总层数，如果房屋是1层或者是2层时，那么可以将房屋层数作为振型数。如果房屋结构并不规则，那么就应该考虑扭耦联转，同样拿高层建筑来说，房屋的振型数不应该小于9而应该大于或等于9；如果该项建筑房屋结构的层数较大，或者它的刚性突变系数大的情况下，那么在选取该房屋的振型数时应该多一些，例如在房屋结构中有转换层的情况，或者房屋顶部有小塔楼，又或者房屋内部是多塔结构，这时应该选取大于或等于12的数作为该房屋的振型数，但是需要注意的是，振型数仍然不能超过该房屋总层数的3倍。除非存在特殊情况，才可以选取更大的振型数，例如在房屋结构中含有弹性定义楼板，并且在刚性分析时采取的是总刚性分析的方法。
2、房屋结构设计中周期性折减系数的优化设计方案
在建筑房屋结构的设计中，对于房屋框架和顶盖来说，它实际表现的刚度往往会大于设计时计算的刚度，而实际的周期又会小于设计计算的周期，这是由于存在填充墙体的原因引起的。如果计算出来的房屋结构剪力偏小时，会引起房屋某些结构的安全隐患，为了避免这种情况而使房屋结构达到更好的效果，那么在房屋结构优化设计时就要适当折减它的计算周期。但是房屋的框架结构除外，在设计时不宜折减它的计算周期，必要时就取最小的折减系数。对于房屋的框架结构来说，它通常是采用砌填充墙的方式，因此应根据砌块和墙体的情况来决定折减系数。如果采用轻质砌块来填充或者墙体较少的情况下，折减系数应为0.7～0.8之间；如果完全是采用轻质墙体板时，折减系数可以取为0.9。
3、房屋结构设计中框架梁、柱箍筋间距的优化设计方案
房屋柱箍筋、框架梁等的设计中，要在符合国家相关规定的前提下来设定最大箍筋和最小箍筋的直径间距，通常将加密区的最大间距设为100mm左右，而将非加密区的最大间距设为200mm左右，然后来计算房屋结构的箍筋面积。设计人员在确定肢数和箍筋的直径时，要依据相关规范的规定来进行。如果有其他较大载荷存在于房屋框架梁跨中部时，或者存在次梁且箍筋仅为两肢时，而程序又为内定的条件下，就应该取200mm左右作为非加密区的箍筋间距。这样既能够提高间距为100mm的梁箍筋加密区的抗剪切能力，又使梁非加密区抗剪承载能力适当增强了。通过这样的优化设计方案，更能够充分体现出梁的强抗剪性能。
4、房屋结构设计中地下室的优化设计方案
在房屋结构设计中，如果是多层性的框架结构，一般都会设置地下室，而通常会采用板筏基础来建造，这是因为地下室的隔墙较少。在设计时应该综合考虑房屋的上部结构和地下室的层数，在图纸中的计算时应以地下室的实际层数为依据，这样可以一次性设计完成基础
底板和地基的纵向荷载。同时，通过比较和分析侧层移刚度性系数，可以对房屋的嵌固位置做出正确的判断和调整。为了保证楼板有必要的厚度且配筋率最小，可以采取适当的加固措施来进行构造；如果房屋的纵向结构不规则时，要加强最房屋结构中最薄弱层的验算。
三、在房屋结构设计中应用结构设计优化方案的意义
在房屋的结构设计中应用结构设计优化方案具有着重要的现实价值和实践意义。在满足房屋结构长远效益的基础上，应该尽可能的减少房屋结构的投资成本，并使房屋结构更为可靠和合理，以实现这样的目标为目的来进行房屋结构的设计。与传统房屋结构设计比较，运用建设结构设计的优化方案能有效降低房屋工程的造价，大约为10%～35%。运用现代化的设计理念来合理运用结构设计优化方案，可以将建筑材料的性能最大限度的发挥出来，充分协调房屋结构内部各单元之间的关系，其安全性也能达到国家的规定范围。同时，在房屋建筑设计中应用结构设计的优化方案还能提高房屋整体方案设计的合理性，从而实现房屋整体结构的美观、安全、经济和适用。
四、结语
在房屋结构设计中采用建筑结构设计优化方案，能够使房屋变得更加美观、适用、经济、安全。要使房屋结构优化设计在实际应用中发挥最大的功效，既要注重建设初期优化方案的制定，又要在施工过程中合理运用。在保证质量和安全的基础上，坚持房屋结构优化设计的新理念，合理选择结构设计优化方案并充分利用，对于建筑工程成本的控制和人们居住条件的提高都有着重要意义。
【参考文献】
[1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程.2010(09):95
[2]隋国龙.优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品.2011(03):76
[3]孙晓玲.浅析房屋结构设计中应注意的问题[J].现代装饰(理论).2011(02):125
[4]卢建勇.如何搞好房屋建筑结构的优化设计[J].中国房地产业.2011(03):236
结构设计方案篇3
本桥主墩最小墩高约20m，最大墩高不超过30m，主墩抗推刚度较大，兼之单主跨达180m，属国内外均罕见的铁路长联大跨结构。若采用连续刚构方案，则收缩徐变及温度荷载产生的次内力过大，结构受力严重不合理，故本方案比选主要针对连续梁体系和连续+刚构组合体系进行深入研究，进而确定本桥合理的结构体系。
1.1连续梁方案设计研究
鉴于本桥主墩较矮，从加强桥墩防撞，增加桥墩整体抗推刚度及降低施工难度等角度考虑，主桥桥墩统一采用大尺寸实心墩较为合理。故连续梁方案的研究重点是梁高及梁宽的合理性问题。
1.1.1不同梁高设计比选此次方案比选是基于梁顶宽8.5m，箱宽7.0m保持不变的基础上进行的，相应的细部尺寸（顶板厚65cm，底板厚0.55m~1.2m，腹板厚0.6m~1.2m）及纵向预应力配置等亦保持不变，仅通过有规律的改变梁高进行相关研究。本次计算主要采用midas/civil2011进行计算分析，因附加力的作用对连续梁结构的内力影响较小，鉴于篇幅所限，表1仅列出梁部在主力组合作用下的主要计算结果。由表1数据可知，梁高的变化对正截面抗弯强度的影响较大，对梁体刚度有一定的影响，对其斜截面抗剪，正截面抗裂，斜截面抗裂及横向自振周期四项指标的影响不是很明显。梁体受力的最不利位置均位于主跨跨中。本着降低恒载，节约造价考虑，可选择梁高较小的方案4进行进一步研究分析。
1.1.2不同梁宽设计比选本方案研究依据上述梁高变化研究成果，在梁高由跨中7.2m按二次抛物线渐变至支点梁高13.4m保持不变的基础上重点考察梁体箱宽变化对结构的造成的相关影响。表2为不同梁宽变化的结构主要计算结果。由表2的数据，梁顶宽保持8.5m不变，梁底宽的变化，对正截面抗弯、正截面抗裂、横向刚度及横向自振周期影响很大，对梁体的竖向刚度有一定的影响，对斜截面抗剪和斜截面抗裂这两个指标的影响不大，而且，箱宽越大，受力越有利；梁底宽保持6.5m不变，梁顶宽的变化，对正截面抗弯、竖向刚度、横向刚度这个指标的影响很大，对梁体的横向自振周期有一定的影响，对正截面抗裂、斜截面抗裂和斜截面抗剪这三个指标的影响不大。梁顶宽度越小，对正截面抗弯有利，但对梁体整体刚度及横向自振周期不利。梁体受力的最不利位置均位于主跨跨中。因本桥主桥属典型的单线长联大跨结构，结构在车桥耦合及地震力作用下的动力特性显著，对横向刚度要求较高，故梁顶宽及箱宽均不宜过窄，并结合梁体纵向预应力布置构造要求，综合考虑后梁体结构顶宽取8.5m，箱宽取7.5m较为合适。综合上述研究分析，本连续梁方案梁部结构较合理的构造尺寸为箱梁采用二次抛物线变高截面，单箱单室，边墩及跨中处梁高7.2m，主墩处梁高13.4m，顶板厚0.65m，顶板宽8.5m；底板厚由0.55m按二次抛物线渐变至1.2m，底板宽7.5m；腹板采用竖直腹板，厚度由0.6m线性变化至1.2m。连续梁方案立面布置如图1所示。
1.2连续+刚构组合体系方案设计研究
本方案采用通航主孔两侧墩梁固结，其余主墩顶设纵向活动支座的结构体系。由于墩高受限，使得墩体受力成为桥梁设计的主要控制因素之一。本次研究的侧重点在于墩体受力。本方案计算分析时梁部结构采用连续梁方案分析研究得出的推荐结构尺寸，桥墩采用C40砼，受力主筋采用2根一束Φ32@10cm的HRB400普通钢筋，表3为刚构墩的主要计算结果。通过上述计算结果可以看出，该桥若采用连续+刚构组合结构，双肢薄壁墩比薄壁空心单墩受力相对有利，但无论采取那种桥墩形式，桥墩受力均严重不合理，截面检算不满足规范要求，究其原因，主要是由于刚构墩高度过矮（42号墩最大墩高28m，43号墩最大墩高22m），桥墩抗推刚度较大，采用墩梁固结的结构形式造成桥墩结构的墩顶与墩底附加弯矩过大，造成墩身难以通过相关检算，故该方案不可行。
2结论
（1）单线铁路长联大跨结构应根据工程实际对桥式方案进行深入分析，在此基础上确定经济合理的设计方案。
（2）长联大跨结构因收缩徐变及温度作用下对结构产生的效应突出，控制结构设计，应特别注意。
（3）该结构应采用变高度梁，梁高取值宜满足以下条件：边支点和跨中高跨比一般可取1/22~1/25，中支点处高跨比一般为1/12~1/14；梁宽可根据计算及预应力构造优化确定，但不宜过窄，以适应结构的整体受力要求。
结构设计方案篇4
关键词框架；结构；设计；方案；原理；荷载；计算；
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
引言
随着社会经济形势的不断好转，人们的生活水平得以快速提高，在这种环境背景的影响下，人们对于建筑物的使用功能和质量性能都有了更高的要求，为更好的满足人们对于现代建筑物实际的生活和心理追求，建筑框架结构设计便成为人们所关注的焦点。建筑空间、平面布局等都包含在建筑的框架结构设计中，对满足人们的需求方面起着至关重要的作用。
一、框架结构的定义和类型
1.1定义
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架结构是多层房屋的主要结构形式,也是高层建筑的基本结构单元。
1.2类型
(1)按构件组成划分可分为梁板式结构和无梁式结构两种两种类型。
梁板式结构是指由梁、板、柱三种基本构件组成的骨架结构;无梁式结构是指由板和柱子组成的骨架结构。
(2)按框架的施工方法划分可分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架及装配整体框架。
(3)按材料组成区分可分为钢框架和混凝土框架
钢框架是指有钢梁或钢柱组成的能承受垂直和水平荷载的结构。混凝土框架是指由混凝土为汉族要材料建造的工程结构,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。
二、框架结构设计的基本原理
在建筑结构中框架结构设计的基本原理主要包括两个方面:一是建筑结构的荷载,二是极限状态设计法。
2.1建筑结构的荷载
荷载:施加在结构上的集中力或分布力,称之为直接荷载;引起结构外加变形或约束变形,称之为间接荷载。荷载效应:由作用引起的结构国构件的反映。结构抗力:结构或结构构件承受效应的能力。
2.2极限状态设计法
为了保证框架结构设计的安全性、耐久性与实用性,必须对其极限状态进行验算。同时,这也是框架结构设计的方法。安全性:满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态;耐久性:保证结构的承载力的持续时间与环境使用度;实用性:保证结构在正常使用中时具有良好的工作性能。
三、框架结构设计及其计算要点分析
3.1框架计算简图的确定
没有地下室的多层框架房屋，一般来说基础埋的较深，对于不同的深浅度，要有不同的设计。在基础埋的比较深的时候，为了增加房屋底部的整体性，减小位移有时在±0.000附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层，层高H取基础顶面至连系梁顶面的高度，而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H取连系梁顶层至一层楼面高度。基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接，计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(以下简称《结构规范》)第6.2.20条规定：一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H，装配式框架取1.25H。对于带地下室的多层框架结构，合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(以下简称《抗震规范》)，都没有明确地提出具置，需要具体问题具体分析。对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时，可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置，在利用pKpm软件进行设计时，楼层总数仅输入地下室以上的实际层数，底层的层高H取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时，嵌固位置最好取在基础顶面。此时，利用电算进行楼层组合时，总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。
3.2钢筋混凝土保护层厚度的取值
混凝土保护层在保护钢筋不受锈蚀方面起着重要作用，能够有效保证钢筋的粘结锚固性能，对于构件的耐久性和钢筋的受力性能影响比较大。《结构规范》规定，保护层厚度计算应由最外层钢筋开始计算，梁柱保护层计算需考虑由箍筋及构造筋边开始计算至混凝土表面的距离。实际工作中设计人员的不重视，常会出现以下问题：1)主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确，造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失，直接影响到构件的安全性;2)地上部分与地下部分的柱因所处的环境条件不同，根据规范要求，应采取不同的保护层厚度。
3.3.1梁的设计
设计梁要注意梁度差，当梁度差较小时，两高也要与之相同。如果梁底与窗定的尺寸相差的小，大粱的高度就该与窗顶一致．外部的框架梁尽梁尽量保持外皮与住外皮的一平。有次梁的时候，尽量使主梁和次梁分开，以免引起主次梁的抗扭。使抗扭的纵箍筋增加。上梁纵筋的间距在满足抗裂的同时．也要注意将梁端头的箍筋加密。小面积的梁及框架梁，上下部的纵筋避免支座搭接。由于挑梁在总负荷中所占的比例较小。将挑粱变成截面不能够有效的减轻自重，变截面梁时，其挠度也大于截面梁。如果挑梁的端部有次梁，要注意对其加固。一般情况下。只有当剪承载力不足时，挑梁根部才可以加斜筋。挑梁配筋必须留有空间．而就大梁而言．在梁的下部必须配置受压钢筋来减少挠度。为了保证梁的变形能力，使框架结构具有较好的抗震性能，梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求：一级框架≤0.25ho;二、三级框架≤0.35ho，同时，纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。为了保证梁有足够的延性，提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值，并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏，在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋，对提高梁的变形能力十分有效。同时，为了防止压筋过早压曲，应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距。
3.3.2柱的设计
柱的设计主要从三个方面阐述，分别是柱截面尺寸、柱纵向钢筋的配置、柱的箍筋。柱的平均剪应力太大，会使柱产生脆性的剪切破坏。平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏，为了使柱有足够的延性，柱截面尺寸应符合以下要求：柱截面的长边应小于柱净高的1/4；且矩形截面柱，抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面尺寸不宜小于300mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于400mm；圆柱的截面直径，抗震等级为四级或层数不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于450mm；柱截面长边与短边的边长比不宜大于3；当剪压比保持较低时，可获得较好的延性，为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3n/mm。
结束语
建筑框架结构是我国建筑工程领域近几年所采用的，各项设计技术以及施工工艺方法还不够成熟，为此我国建筑工程领域在进行框架结构设计与建设时需要不断地在实践中丰富设计经验，提高设计质量标准，为我国建筑框架结构设计在建筑工程施工领域的健康发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]蒋新梅;;论高层建筑结构设计之常见问题的分析[J];四川建材;2009
结构设计方案篇5
关键词：建筑结构；加固方案；优化设计
abstract:indeterminingthereinforcementofexistingbuildingswhenthecaseshouldbecarefulconsideration,strictlyfollowtheworkingproceduresandreinforcementprinciples.Sothereinforcementschemeoptimizationevaluationareparticularlyimportant.thispaperanalyzesthetraditionalspecialanalytichierarchyprocessinbinarycomparedthecalculatingweightwaseasytoproduceevaluationofconsistencyofreasonsandputsforwardthemethodofthelevelofsinglesortofeffectivesolvingtheproblem.
Keywords:buildingstructure;Strengtheningplan;optimizationdesign
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
一、建筑工程加固概述
自从人类有建筑以来，就出现了结构加固这个传统行业，但在过去，人们习惯于把加固和维修完全等同，因而技术水平提高不快，没有形成一门科学近十余年来，结构鉴定和加固改造技术在我国得以迅速发展并已初具规模，其作为一门新的学科正在逐渐形成。
已有建筑物的加固较新建建筑物复杂，它不仅受到己有建筑物原有条件的种种限制。而且这些建筑物往往还存在着各种各样的问题。这些问题的起因往往错综复杂，有的无案可查有的则相当隐蔽。另外，已有建筑物所采用的材料因年代不同，经常与现状相差较大。一般情况下，在确定已有建筑物加固方案时，应周密考虑，严格遵循工作程序和加固原则。
二、改进层次分析法的基本原理
层次分析法是通过分析问题、建立层次分析模型、构造判断矩阵、层次单排序和层次总排序等步骤来计算各层次评价指标的相对权重以及各层次评价指标对总目标的组合权重，从而得出不同方案的综合评价排序。
加固方案的设计一般可以分为①方案构思阶段②方案初步设计阶段③方案详细设计阶段，传统的层次分析法一般将方案的评价和比选放在③阶段之后。而笔者认为可以将层次分析法的几个步骤分开来，依次介入方案设计的三个阶段：在方案设计的①阶段可以进行评价指标的初选，并将初选结果反馈给方案设计者。在方案设计的②阶段，根据设计的情况最终确定指标构成，然后由专家确定各指标的权重，并将结果反馈给方案设计者。在方案设计的③阶段，获取各备选方案的详细信息，对各个方案的各项指标进行评价，确定评价值。最后由评价值和指标权重综合得到各备选方案的综合价值系数。
三、工程实例
某建筑结构加固工程有三个方案进行综合优选。方案一采用加大截面加固法，其优点是总价最低，直接加固费用较少，施工工艺好，进度适中，有一定的优惠条件。但是维护费用高，检测鉴定及加固设计工作一般，人员素质及设备状况一般，对使用功能无大影响；方案二采用外包钢加固法，其优点是人员素质良好，设备先进。但维护费用偏高，总价居中，直接加固费用与方案一差不多，施工管理一般，对使用功能无影响。方案三采用碳纤维加固法，其特点总价最高，但维护费用最低。施工进度合理，注重环境艺术，人员素质及设备状况一般、施工对使用功能有一定影响。三个方案各有优缺点，试对其进行综合评价，从中优选一个方案。
3.1评价指标体系的确定
对于施工方案的选择，不同的决策者会根据企业的设备情况、资源以及自己的偏好等因素得出不同的结果。因而施工方案多目标评价决策指标体系要尽可能涵盖施工方案多目标评价决策中的各种因素。然而.施工方案设计是一个创造性的过程，粗略地可以分为方案构思、初步设计、详细设计三个阶段，不同的设计阶段设计评价有不同的特点，对评价指标也有不同的要求；另外，随着各种新材料、新设备、新技术和新工艺的应用，使得这些评价指标本身也在不断变化。所以一个固定的、不能进行修改.、调整的评价指标体系，将不能满足施工方案多目标评价决策的要求。因此本文构建了动态的评价决策指标体系框架，用以动态地、全面地建立包括影响施工方案多目标评价决策的各种因素。
该指标体系框架具有以下几个特点：
(1)动态性。方案评价者可以根据实际需要增加、删除、修改、重命名指标体系中的每一个指标(除目标层)，并且能进行保存，便于下次调用。
(2)灵活性。该指标体系框架结构灵活，具有可扩展性。
(3)层次性。该指标体系中每一个指标都可以由若干个子指标构成，这样可以尽可能全面地描述某项评价指标的复杂内容。考虑到指标体系越复杂，进行评价决策的难度更大，可操作性差，因而在本系统中，限定了最大层次数为3层。
(4)唯一性。该评价指标体系中的评价指标都具有唯一性，即指标体系中任一被编辑的指标都不允许重复出现在同一个评价指标方案中。评价指标体系体现了方案评价者的意图和实际需求。如果评价准则发生变化，则衡量方案的性能指标体系所做出的评价结果也将随着发生改变。指标体系通常是通过层次分解的方法，首先确定总目标，然后将其分解为各个性能指标，性能指标还可再划分为子指标，逐层细分。其结构实际上反映了满足功能需求的评价准则与达到评价准则的解决方案之间的一种映射关系。从前面介绍的施工方案多目标评价决策指标体系的建立原则可知，各个设计准则之间的相关性应尽量小，即准则之间应具有一定的独立性。
3.2建立评价层次结构模型
1、确定总目标
以“选择最优加固方案”为目标层a。
2、根据对该结构工程加固方案的细分，确定三种方案作为实施方案层p，具体方案如下：
(1)加大截面加固法
(2)外包钢加固法
(3)碳纤维加固法
3、建立准则层
建立评判指标体系时，不是从具体的影响因素出发，而是以评判标准为出发点，先建立一级评判标准，再把一级评判标准进行细分，建立相应的二级评判标准，其指标输入值是专家综合打分的结果。在改进的层次评判法中，首先根据评判目标a(最佳加固方案)建立一级评判指标：工程进度、工程造价、安全与质量和施工因素；在各一级评判指标的基础上建立相应的二级指标。
3.3确定指标权重向量
在最终确定指标构成以后，就要确定各指标的权重。在这里采用了改进的权重确定方法：首先由专家们对指标进行层次单排序，得到排序值，然后，结合排序结果进行指标间的两两比较，并用指数指标赋值。经过对赋值的整理和计算就得到指标相对权重。要说明的是，以上做法仅针对定性指标。定量指标不设定相对权重(分目标层出外)。得到每一位专家的意见后，对全部专家的结果再此归一化。
四、结论
建筑结构加固工程是一个相对年轻的土程学科分支，自上世纪80年代后世界各国专家学者对其进行了大量的研究，取得了显著的成就，形成了一系列较为成熟和完整的理论，但随着建筑工程业的发展，尤其是向着更大、更高和环境条件更复杂的方向发展，还有许多理论和实践问题以待解决，比如，对建筑结构工程加固方案进行评价的问题越来越得到科研工作者和工程技术人员的重视，而且传统的评价方法已越来越不能满足实际工程的需求，因而发展了改进的层次分析方法。
结构设计方案篇6
关键词：超限高层；建筑方案；结构设计
随着经济的发展和建筑技术的进步，我国住宅市场上的超限高层越来越多，建筑体型和结构形式日趋复杂。按照规定，所有超限高层必须进行“超限高层建筑工程抗震设防专项审查”，但就目前的住宅市场形势而言，开发商为缩短建设开发的周期，一般都会要求设计单位尽量避免进行超限审查。这就要求结构设计人员能够配合建筑师，针对建筑方案中的超限问题提出专业性的意见和处理方案，避免建筑方案超限。
一、超限高层的界定
超限是指由于建筑物高度过大，体型特别不规则，结构布置特别复杂而使建筑结构超出了现行规范的适用范围。简单而言，就是现行规范对该类建筑结构缺乏研究，也就是所谓“超规范”。
（一）房屋高度超限
房屋高度超过《高规》4.2.2条中表4.2.2-1中规定的高层建筑工程，对于表4.2.2-1我们要注意三点：第一，平面和竖向均不规则的结构或Ⅳ类场地上的结构，最大适用高度应降低20%。第二，甲类建筑，6、7、8度按提高一度确定最大适用高度。第三，具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的最大适用高度7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m。
（二）具有下面所列某一项不规则的高层建筑工程
（1）高位转换（框支层转换构件位置超过5层）；（2）厚板转换；（3）塔楼偏置，单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长的20%；（4）扭转偏大；（5）抗扭刚度弱；（6）层刚度偏小；（7）复杂连接；（8）多重复杂。
上述所列的（4）~（6）项，要结构计算后才能判断是否超限；（7）~（8）项住宅建筑很少出现。所以我们要着重关注（1）~（3）项，并根据判定原则判定结构是否超限。
（三）同时具有下面所列三项及三项以上不规则的高层
（1）扭转不规则；（2）凹凸不规则；（3）楼板局部不连续；（4）侧向刚度不规则；（5）竖向构件不连续；（6）楼层承载力突变。
上述所列的（1）~（3）项属于平面不规则，（4）~（6）项属于竖向不规则。对于平面不规则的第（2）、（3）项，竖向不规则的第（5）项，在建筑的方案阶段，就可以通过建筑方案的户型和平面组合进行判断。上述六项的不规则类型，在住宅设计中经常遇到，下面结合《建筑抗震设计规范》（2008版）、《高层建筑混凝土结构技术规程》详细讲述如下。
1．建筑平面的凹凸不规则
《抗规》3.4.2条表3.4.2-1中给出了定义，凹凸不规则：结构平面凹进的一侧尺寸大于相应投影方向总尺寸的30%。《高规》4.3.3条表4.3.3中给出了具体的限值。比较两本规范对此项的规定，主要体现在l/Bmax的限值上有所不同，《高规》中的限值为0.35和0.3，根据不同的抗震等级采用不同的限值。而在《抗规》中此限值统一为0.3。另外在《高规》中增加了l/b的限值，l、b分别为凸出和凹进部位的长度和宽度，此限值根据不同的抗震等级分别取为2.0和1.5。
2．楼板的局部不连续
《抗规》3.4.2条表3.4.2-1中给出了定义，楼板局部不连续：楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层。《高规》4.3.6条中的规定：楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。
3．竖向抗侧力构件不连续
《抗规》3.4.2条表3.4.2-2中给出了定义，竖向抗侧力构件不连续：竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁，厚板）向下传递。
4．扭转不规则
《抗规》3.4.2条表3.4.2-2中给出了定义，扭转不规则：楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍。《高规》4.3.5条是通过两个参数来控制的，一个是位移比，另一个就是周期比，针对不同的建筑类型有不同的规定。
a级高度高层建筑
5．侧向刚度不规则
《抗规》3.4.2条表3.4.2-2中给出了定义，侧向刚度不规则：该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%，除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%。《高规》中4.4.2条规定同《抗规》基本相同。
6．楼层承载力突变
《抗规》3.4.2条表3.4.2-2中给出了定义，楼层承载力突变：抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层80%。《高规》4.4.3条的规定：a级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。可以看出，《高规》和《抗规》中对此项的规定基本相同。
二、结构设计的几个原则
目前，我们在结构设计中，用的比较多的结构计算软件是中国建筑科学研究院的Satwe有限元分析软件。在用该软件进行结构计算时，三个文件wmaSS.oUt、wZQ.oUt、wDiSp.oUt是重点要考查的文件。在这三个文件中可以查到关于超限高层的三个重要信息：一是楼层的扭转情况；二是楼层的刚度情况；三是楼层的承载力情况。从而可以通过规范中的具体规定，来判别结构的不规则性。在这三个信息中，楼层的扭转情况一般是我们重点关注的，由于建筑形式的多样性和平面的复杂性，经常会出现：凹凸不规则；楼板局部不连；竖向构件不连续三种情况。这三项不规则，只要有两项存在，我们就必须调整结构的扭转不规则，使其满足规范的要求，即位移比
首先，我们来考查位移比的定义，位移比：Ratio=max/ave，该数值为按刚性楼板假定计算，并考虑偶然偏心的影响。max：楼层竖向构件的最大水平位移，该值一般出现在平面的周边及角部位置。ave：楼层竖向构件的层间位移，该值为平均值。在我们理解了位移比的定义后，我们就大体可以知道调整位移比的两大原则：一是减少分子max的数值。二是增大分母ave的数值。下面讲述针对两项原则采用的具体方法：
1．减少分子max的数值
（1）加大外周边构件（梁、剪力墙）的截面尺寸，增强结构的整体抗扭能力。
（2）外周边门窗洞口在剪力墙上开洞形成的跨高比小于5的连梁，在计算
模型中按墙上开洞录入，该项的目的是增强结构的整体抗扭能力。
（3）在建筑的凹槽位置拉结构梁或结构板，增强构件的整体抗扭能力。
2．增大分母ave的数值
（1）削弱核心筒刚度，采用电梯井剪力墙开洞的方法。
（2）调整刚心和质心重合。
（3）减小电梯筒和楼梯筒间的连接梁截面，从而削弱电梯筒和楼梯筒的整体刚度。
三、结语
结构设计方案篇7
关键词：建筑结构；设计原则；设计方案
引言：在国民经济飞速发展的基础上，传统的建筑结构由于本身存在的滞后性、局限性而逐步无法满足人们生活和工作的需要，因此在当前的建筑领域中，做好相关的结构设计工作至关重要，也是促进建筑事业飞速发展的关键。
1建筑结构设计基础概述
目前，我国国民经济的不断发展促使了城市人口的不断上涨，与此同时大量的人口数量与城市能用土地面积的矛盾进一步加剧，这就为建筑事业的发展带来了一定的影响。因此，在当前的建筑事业中，各企业和单位为了能够充分的应用现有的土地资源，各种高层、超高层建筑不断涌现了出来，这也为建筑设计行业的发展带来了良好的基础前提和广阔的市场空间。在目前的建筑工程中，建筑设计的是否合理直接关系到整个工程项目的施工效益和质量，同时也决定着工程是否能够满足社会发展需要。
1.1建筑设计分析
在目前的社会发展中，做好建筑设计工作已成为整个工程领域中最为关键的环节，也是现代化工程建设中最受人们关注和重视的一个工作环节。所谓的建筑设计就是在建筑工程施工建设之前，相关专业人士通过建设任务将建筑工程项目中所有可能发生或者存在的问题提前做好设想和预防，从而保证工程的顺利、持续、科学进行。
1.2建筑结构设计
建筑结构设计作为建筑设计中的重要组成部分，是通过设计工作人员利用施工规划、业主需求对建筑施工中建筑物内涵的一种表达方式。通常情况下，在设计的过程中是通过周围的自然环境因素、市政基础因素以及气候因素等多个环节入手总结和分析的过程，同时其在设计中更是需要做到满足人们生活需要和建筑施工安全、施工质量等需要的一个工作模式和工作环节。’
2建筑结构设计基本原则
近年来，随着国民经济发展，建筑结构设计也迎来了发展的黄金时期，并形成了一套系统化、综合性的设计模式和工作流程。在其设计的过程中主要需要注意的原则有以下方面：
2.1在建筑结构设计中，由于建筑结构中各个部分的功能有所不同，并且各个部分的实用价值也有所差异所以必须要注意两个概念，即强柱弱梁和强剪弱弯。这两个概念强调了抓大放小和分清主次的重要作用，通过加强对建筑核心部分的研究设计，可以避免当建筑受到来自外界破坏的时候，出现构件性能不稳定的情况，从而保持建筑物核心构件完好，在很大程度上保全整体的稳固，避免垮塌，保障人们的生命财产安全。
2.2在设计建筑结构时要注意刚柔有度。建筑物的刚性是指建筑结构设计要考虑到建筑物本身以及其内部所要承受的各方面力的荷载作用，只有具备一定的刚性才能支撑整个建筑的正常使用。然而如果建筑结构太刚，则相应的变形能力就会降低，难以抵御较大的破坏力，一旦出现大面积坍塌，则会造成重大损失；如果建筑结构没计过柔，稳定性又会降低，一旦遭遇较大的变形，则会使得整个建筑物软体倾覆。由此就需要设计人员在建筑结构设计的过程中，能够准备把握工程的设计力度，确保建筑结构设计的合理性。
2.3指建筑结构设计人员在进行结构设计时，要利用好每一个建筑环节，从建筑结构的整体出发，设计出多道防线，提高建筑物在遭遇危险或灾害时的自身抵抗能力。当建筑物遭遇危险或者灾害时，要充分发挥建筑物的每一个部位的作用，形成统一的抗击整体，最大程度降低灾难造成的损失。
2.4目前我国的建筑事故中，有很多情况都是因为节点破坏引发的。避免这种情况出现的有效的措施就是打通建筑结构中的节点，最大程度地减弱外力。一个没有节点的建筑结构，既可以提高建筑的质量，而且有利于保障生命财产安全。应当依据整个工程的平衡状况，打通节点，尽力避免发生不合理的现象，防止影响建筑物质量。
2.5建筑物最终目的是为人类提供服务的，能够满足人们的各项需求并且具有健康特质。随着人们生活质量的逐渐提高，对居住空间的要求也不断提高。然而我国的城市现代化不断发展，城镇人口大增，建筑面积的扩大致使绿化面积逐年减少，生态环境遭到很大破坏，严重威胁着人们的健康。所以设计建筑时应当以绿色为基础，涵盖环保、可持续发展的理念，全面统筹规划建筑的内、外部环境，把握以人为主的原则。
3建筑结构的合理设计方案
3.1建筑结构计算设计方案
结构设计师在设计具有薄弱层的底层框架混合结构时，需要考虑塑性变形给建筑带来的影响。另外对于刚度均匀的层结构，应采用底部剪刀法。在计算楼板时中，应当避免简单地计算连续班。因为计算荷载的过程中很容易出现计算误差，所以必须保持谨慎、细心的态度，严禁荷载计算错误。
3.2建筑设计方案应满足抗震要求
无论是框架剪力墙结构还是多层砖混结构，合理科学的建筑结构都必须具备一定的抗震能力。所以对建筑结构进行抗震设计也是不可或缺的。不同结构功能的建筑物因为使用性能的区别，要采取不同的抗震设计。使用大量混凝土的高层建筑应当双向布置抗震墙与框架结构。而高级住宅则应采用双向布置的设计方法。对于多层砌体住宅结构，可以通过加强纵横墙或横墙等承受重力的结构来抗震。应该尽可能使用规则的建筑结构来设置防震缝，保证抗震能力的同时不影响其正常的使用性能。
3.3建筑地基基础结构的设计方案
建筑地基基础应该使用桩箱或者桩筏来避免出现沉降问题。在使用耐久性混凝土材料的同时，还应当确保上部的结构重心和群桩的形心一致。而对于覆盖着较厚软土层的地区可以通过处理地基的方式防止建筑物的沉降。而对于起伏较大的土层，应当确保同一建筑结构下的桩端在同一个土层中。地基的处理范围也应综合考虑到实际工程的设计需求。要想处理好的地基，就必须合理分析上部结构以及地基的实际情况，才能保证建筑物的强度和抗变形能力
3.4构造角度设计原则
在构造角度的设计过程中，必须将最小配筋率与最大配筋率的限值纳入考虑范围，确保使用符合规范要求的钢筋，即钢筋的各个部位保证搭接长度、锚固长度与延伸长度足够。为了避免因为建筑屋面温度不适宜而发生屋内墙体裂开的情况，必须保证建筑内通风融热。而具备抗震功能的构造柱，可以上下贯通整个建筑物，保证楼板与构造柱的连接、圈梁与构造柱的连接都符合相关方面的要求。
4结语
建筑结构设计在建筑工程建设中是一项非常重要的工作内容，是关系着建筑施工质量的关键因素，对于建筑物的使用性能和使用寿命的影响都有着不可忽视的重要作用。因此，在对建筑结构进行方案设计时，一定要以结构设计的基本原则为指导，采用科学合理的方法进行设计，在此过程中，要求设计人员一定要具备扎实全面的建筑专业知识，严谨负责的工作态度以及灵活创新的头脑，保证建筑结构的合理性、科学性、可行性与经济性。
参考文献
结构设计方案篇8
【关键词】建筑；设计原则；合理方案
前言
随着国内经济的迅速发展，建筑领域也随之进行高速的发展。而人们生活水平的不断提高，对建筑结构也提出了较高的需求。只有通过改进原有的设计理念，运用科学的设计技术，加大对新型建筑原材料的研发力度，才能使得建筑结构设计向着更为安全舒适、绿色节能的方向发展，从而满足时代以及人们对建筑的新要求。
1建筑结构设计综述
作为建筑领域的基础组成部分，建筑结构设计是在符合建筑设计的同时，结合工程建设的实际情况，对建筑物的结构进行确认，并对结构进行相关的评价工作，再根据对结构分析的结果以及国家规定和行业的相关规定，对施工图纸进行设计工作。
进行建筑结构设计的目的是运用现今的科学技术，以最低的经济成本实现在规定条件下达到设计图纸对建筑性能的要求，其中主要包括建筑的安全性能方面、适用性能方面以及耐久性能方面。
所谓建筑结构的安全性能，其实质是建筑交付使用之后，能够抵御承担所能预期到的多种负荷以及变形，即使在遭遇自然灾害冲击的情况下，也能够保持建筑结构的完整性以及稳定性，在自然灾害冲击程度较大的情况下，建筑物可出现一定程度的损坏但不会发生倒塌现象。建筑结构的适用性能，其实质是在建筑物交付使用之后，能够满足人们对建筑的要求。
2建筑结构设计原则
在进行建筑结构设计的工作时，要遵循以下几个原则：
第一，合理安排主次的原则。在进行建筑结构设计的过程中，要注意两个重要方面，其一是加大建筑支撑的柱、剪力墙的强度，梁的强度可以适当的减弱；其二是注重建筑结构的抗剪切能力，适当减小建筑结构抵抗弯曲的能力。而合理安排主次的原则，其实质是当建筑结构遭受到意外灾害的冲击时，建筑中的结构能够发挥出理想的作用，可以牺牲建筑结构中局部位置的完整性以保证建筑的主要结构不受到较大的破坏。因此作为建筑结构设计的从业人员，在进行设计工作时要充分注意这两方面的内容。
第二，科学安排建筑结构刚性以及柔性的原则。在进行建筑结构设计的过程中，要充分考虑到建筑结构各个部分的刚性以及柔性情况。如果建筑结构的刚度过大时，则会使得建筑结构抵抗弯曲变形的能力大幅下降，当建筑遭遇到较大的意外冲击时，建筑物就有可能出现大面积的破坏，甚至建筑整体都会出现坍塌现象；如果建筑结构的柔性过大时，则会很大程度上制约着建筑物的稳定性，当建筑出现过大的变形时，就很有可能使得建筑物出现倾倒现象。所以，建筑结构的设计人员在进行设计时要“刚柔并济”，保证建筑结构的质量。
第三，对建筑结构进行多重保护原则。对建筑结构进行多重保护原则的实质是建筑结构设计的从业人员在工作过程中，要充分对建筑结构中的各个部位进行运用，以建筑结构的全面性能为出发点，设计多个保护环节，最大限度的确保建筑结构的质量。如果建筑在使用过程中受到较大的破坏力时，建筑结构中各个位置能够充分发挥出应有的功能，使得建筑结构形成一个较为强劲的整体，从而将建筑的损坏程度降低到最低。
第四，注重节点的质量原则。根据对近些年建筑事故进行总结分析之后不难发现，大部分安全事故的发生是由于建筑结构中的节点出现较大程度的破坏引起的。因此如果想提高建筑结构的整体质量，则需要尽量将建筑结构中的节点进行疏通工作，从而能够有效的缓解来自建筑外部的负荷。当建筑结构中没有节点存在，则会将建筑结构的质量提高到一个全新的层面上，同时也对群众生命财产的安全提供有力的保障。在进行建筑结构中节点的疏通工作时，要充分的考虑到建筑结构的整体性能，杜绝不合理的情况出现，确保在节点疏通之后建筑结构依然保持良好的质量。
3建筑结构设计合理方案探讨
第一，为了避免因地基出现不均匀下沉导致建筑结构遭到破坏，在建筑结构设计的过程中要充分考虑对地基进行处理，按照建筑楼层的数量不同，对地基的设计也不尽相同。针对高层建筑，因其在地下埋深较大，再加上成本方面的因素，通常运用桩和承台结合或者桩和筏板结合的方式构筑地基的基础。在此过程中，要充分注意桩体的强度，当地的表土层出现较大的波动时，应将桩体放置于同一层的岩土中，并注意液化对桩体的影响；对于多层建筑而言，从建筑成本方面的考虑，同时考虑当地的地质情况，尽量避免使用长桩的设计，一般常采用独立基础、条形基础等浅基础形式。如果当地的表土层较为松软时，要将地基进行相关处理，防止因地基下降导致建筑物出现下沉现象。在进行相关设计工作时，要对当地地质条件进行充分勘察，明确需要处理的地基的范围以及处理后应达到的标准，同时也需要将建筑单位的成本、建筑的应用范围涵盖在内，并结合建筑结构自身的实际情况，选择经济、合理、科学、安全的处理方案进行地基的处理，并保证处理结果符合国家规范以及行业的相关标准。
第二，根据相关文件对建筑物高宽比的要求，对建筑结构进行合理的设计。但是在该文件当中，并没有明确的对建筑的高宽比的计算方式作出规定，因此对于建筑结构设计的从业人员来说，在这方面进行设计时没有严格的依据，这就需要设计人员对建筑工程以及施工场地的实际情况进行详细的了解，结合自身的实际经验，确定相对较为合理的计算方式。
第三，在对建筑结构的框支梁的支放位置进行确定时，要按照以下几个方面进行：其一，根据建筑高度的十二分之一，并按照相关技术规范中的要求，对框支柱的截面高度进行确定，并对框支梁中处于水平位置的钢筋需要的初锚力进行确认，按照这两个结果，对剪力墙体的厚度进行最终的确定；其二，当剪力墙体的宽度大于或者等于框支梁的宽度时，要在墙体中加设暗柱，并按照相关规定在暗柱之内加设钢筋；其三，对框支梁所承载的荷载进行计算，验证其强度。
第四，当现代建筑遭遇到地震灾害时，要保证建筑在等级较低的地震中不发生明显的损坏；在中等等级的地震中，保证对建筑所产生的破坏在通过维修之后恢复其正常使用的功能；当等级较大的地震中，保证建筑不会发生倒塌现象。当建筑物中的柱结构遭到破坏之后，建筑物整体的质量都会受到很大程度的影响，甚至发生倒塌现象，而当梁结构遭到损坏之后，则仅仅会对建筑结构中局部位置产生影响，由此可知，柱结构受到破坏所造成的影响要远大于梁结构破坏所造成的影响，因此建筑结构的设计人员要始终认清这一点。在进行设计的过程中要密切注意柱的轴压比，要将其控制在一个合理的范围之内。
4结束语
总而言之，建筑结构的设计工作是一项集合多个领域、多种复杂技术在内的、具有系统化性能的工作。作为建筑结构设计的从业人员，应充分丰富自身的专业知识，拓宽自身的知识面，时刻关注当下的先进技术，培养自身发散性思维，养成科学严谨的工作态度，对建筑结构中的问题进行深入分析，切实提高自身的设计能力，使得建筑结构的质量能够被持续提高。
参考文献：
[1]王俊宏，赵宇.建筑结构设计原则及要点分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012（11）.
结构设计方案篇9
关键词：优化设计;建造成本;限额设计
abstract:withthedevelopmentofourconstructionindustry,competitionisintense,therealestatesituationhappenedaseriesofchange,enterprisepaysmoreattentiontotheconstructioncost,therebythedesignindustryappearednewchange--thequotadesign,thepaperdiscussesthestructuredesignershowtotakeeffectivemeasurestosolveinthepremiseofqualityassurancetocontrolcost.
Keywords:optimizationdesign;constructioncost;quotadesign
中图分类号：tB482.2文献标识码：文章编号：
1、引言
古罗马时期维特鲁威就提出“对自然的模仿和研究应为建筑师最重要的追求……，自然法则可导致建筑专业基本的美感。”所以，要充分利用自然的资源进行设计。在保证质量的前提下尽量控制成本这一问题，已成为当下的焦点之一。
2、行业趋势分析
近几年来，房地产市场显见的高额利润，吸引大量新企业不断涌入房地产行业进行淘金，与房地产相关的建筑设计行业也欣欣向荣。随着房地产市场的蓬勃发展，建筑用地成本以及配套开发成本的不断增加，加上近年来政府对房产市场的强力调控，房地产业尤其是住宅的利润空间逐步下降甚至逼近了总体的成本价。
因此，如何减少建造成本，现在及以后很长时间都将是开发商关注的焦点和重点。近段时间，有少数开发商拿着设计单位已经设计好的结构施工图纸，通过私人关系找一些设计经验比较丰富的结构设计师对图纸进行“优化设计”。这里所谓的优化设计，其实就是对结构施工图中的钢筋用量或混凝土用量（也有少数是结构布置不合理导致的）进行压缩，从而严格控制前期直接建造成本。
那么随着行业趋势的变化，作为服务行业的设计单位，如何去适应、顺应这个趋势，在图纸设计中替开发商及业主节省建造成本，在竞争激烈的设计市场中占领制高点，取得长足的发展，是我们不得不思考的问题。
3、建造成本构成及限额设计
我们知道，建筑物的建造成本由主体结构及配套的水、电、通风等设备设施构成。由于水、电、通风等设备是相对固定的支出，那么影响建造成本的主要因素显然是主体结构。在建筑材料的可变性不大的前提下，组成主体结构的两大主材，即钢筋和混凝土材料，就是影响主体成本的关键所在。考虑到耗费混凝土材料的梁、板、柱，在结构设计规范中都有大致合理的截面尺寸范围，因此，在钢筋和混凝土两种主材中，最关键的还是钢筋的用量。
另外，考虑到公共建筑及办公楼等由于条件、功能及很多因素的影响，使之不具有代表性和一般性，因此，本文所讨论的建筑仅在住宅范围内。这里，我们以“用钢量”这一指标表示建筑物每平方米所用钢筋的重量。我们可以设想，对于一个10万平米的住宅小区，如果用钢量可以较少5～10（公斤/每平方米）的话，那么就可以节约500～1000吨的钢材，按照目前钢筋的市场较低价5500元/吨计算，可以节约投资275～550万，这笔数目对于开发商来说相当可观，对于开发商来说成本控制也就非常有意义。
因此，现在一些大型房地产开发商以及一些头脑精明的小型开发商，想方设法进行成本控制，减少前期建造成本。因为如果很好的控制了建造成本（其他成本相对是固定的），他们就占据了先发优势和竞争优势。
第一，市场行情较好时，在预售价格不变的情况下，如果降低建造成本，那么就可以提高利润；
第二，市场行情不好，竞争激烈时，那么他们可以降低售价，仍然获得合理的利润。
甚至有房地长开发商设置了成本控制中心，通过计算其他成本（除了直接建造成本外的管理费、勘测费、鉴定费等）及拟开发楼盘的预售价格，来反推建造成本大致需要控制的范围，然后再要求设计单位进行“限额设计”。所谓“限额设计”，就是要求设计图纸的用钢量和混凝土量不能超过某个限值。现在，某些地方设计院已经开始进行限额设计。不论是被动还是主动，随着房地产市场竞争的加剧以及行业利润的逐步下降，限额设计这个趋势，可能不久会在住宅建筑设计中推广开来。如果真是这样，那么结构设计将会裸的暴露在开发商的面前。在已有许多限制因素的条件下，再加上一个“限额设计”，无疑会使得结构设计师的工作愈来愈艰难，一方面我们要保证主体结构的安全，另一方面，我们又要经济以降低建造成本。那么，我们为此做好准备了吗？
4、用钢量指标统计及意义
作为一个合格的结构设计人员，应该迅速改变思维惯性及设计习惯，走在趋势的前面，顺应、适应趋势，这样才能在设计市场中保持自己的竞争优势。否则，必将被市场淘汰。由于设计中制约因素很多，而且由于每个设计人员平时的设计习惯并不相同，再加上以前设计也从没有过限额设计的意识，如果真如我们所料，限额设计逐步在全国推广开的话，那么不少设计单位及设计人员将会在市场竞争中被淘汰。
因此，我们就应该及早建立成本控制方面的意识，注意收集资料，通过比较和分析，得出一个具有一般性和统计意义的用钢量指标，在平时的设计中做到心中有数，以期指导我们今后的设计，并在今后的设计中立于不败之地。前面我们提过，由于公共建筑设计中条件千变万化以及建筑功能、使用功能等等因素的限制，对于公共建筑中的用钢量指标没有实际指导意义。
我们在此，仅讨论住宅建筑的用钢量指标。对于住宅，又分为地上部分和地下部分，考虑到地质条件的千变万化及基础形式变化的影响，本文暂不考虑地下部分的基础的用钢量，只考虑地上部分的用钢量。这样做的目的，主要是为了使用钢量指标具有一般性和统计意义，为我们今后的设计做参考和指导，以免实际中一旦真正碰到，因准备不足，仓促应战，在设计中留下败笔，从而造成不良影响。考虑到各个地区的设防烈度的差异会相应影响到结构构件的构造配筋，从而影响用钢量，因此本文对设防烈度为六度的地区做了一个简单的初步统计如下表（未考虑基础中的用钢量），对于设防烈度为七度的地区，多层砖混住宅用钢量与六度区差不多，小高层及高层住宅的用钢量要明显增加。
表中只是对纯住宅而言，对于下部带有转换层结构的复杂高层住宅，表中数据没有反映。
由于样本数量的有限性及设计人员的偏好等，文中用钢量指标仅供理论参考，不作为具有统计意义的指导性指标。
5、结语
诚然，从设计行业本身而言，我们并不倡导在全行业开展“限额设计”。否则，在激烈的市场竞争中，过度的限额设计，行业内各设计单位将不可避免陷入恶性竞争，弄得人人自危，这恐怕并非设计单位和结构设计人员所愿看见的。但是，有时候行业发展的趋势并不是由行业本身主导。当然，限额设计也有较大的弊端，过多的考虑造价，会影响建筑方案的表达，限制建筑功能的拓展。我们希望，结构设计人员能在平时的设计中，多留意市场行情及准确把握发展趋势，注意收集资料，设计时做到心中有数，不致于使设计图纸中的用钢量偏离太大。一旦实际中碰到限额设计的开发商和业主，能够胸有成竹，坦然应对。
参考文献：
[1]侯力更主编.砌体结构设计[m].中国计划出版社.2006.8.
结构设计方案篇10
关键词：建筑结构优化设计；原理；方案优化
中图分类号：S611文献标识码：a文章编号：
建筑结构优化设计原则和原理
1.优化设计原则
（1）整体安全原则。建筑的整体安全主要是在抗震设计上，因此需要符合国家规定的标准，保证每个部件的承载能力没有问题，最终达到整体结构安全。
（2）提高建筑的舒适度。建筑优化设计应把居住的舒适度作为首要考虑的因素，影响舒适度的方面有很多，如装饰装修、建筑的形体结构、电气安装等等，所以应对这些方面进行优化设计。
（3）适宜原则。由于每个部件不可能都相同，其承重能力也不一样，应根据其实际的承载力去设计相适宜的安全系数。
（4）降低造价原则。在保证建筑的综合性能符合标准的基础上，还要考虑其经济性。
（5）使不规则的布置产生规则效应的原则。在优化过程中，为保障建筑结构既经济又安全，需要根据不同的功能，对墙柱的布局进行调节。
2.优化设计原理
（1）结构选型
在某些地下室，尤其是覆土较厚的地下一层顶板，荷载往往很大，综合考虑下，无梁楼盖是比较经济的。同时无梁楼盖结构（板柱结构）的地下室层高在满足建筑使用净高的情况下得以大大降低。既节省了用钢量，也减少了土方开挖量；
综合多种荷载情况来看，如果仅从单方配筋量比较，8.4X8.4的双向主次梁结构和大板梁板的用钢量最大，单向密肋楼盖次之，无梁楼盖的配筋量最小；
当荷载较大时，无梁楼盖配筋量最小，单向密肋楼盖次之，再次是单向主次梁结构，双向主次梁结构和双向密肋结构用钢量较大；
究其原因是梁过密，箍筋用量大，而板配筋由于构造要求，虽然跨度小，但配筋量不小！
（2）柱网选择
在结构设计中，柱网的好坏直接影响着建筑造价。一般来说，结构有两种，水平承重结构体系和竖向承重结构体系，前者主要有梁、板，后者主是指墙柱基础，这两个结构体系存在着基本矛盾：竖向结构越省，水平结构越贵，因为此时梁的跨度加大，截面尺寸也相应地增加。反之亦然。所以要使两个结构体系的总价最低，就要找到最合理的柱距。
（3）基础的优化设计
当地基较好时，如果基础的埋深不大，宜选择浅基础，如果地基的持力层很深，宜选择桩基础。如果持力层不深也不浅，则要经过分析比较，选择最经济的。
当地基较差，软土较深时，需用桩基础，桩的造型对造价也有较大影响。人工挖孔桩承载能力大，质量可靠也能节省费用，一般适用于单桩承载力要求较大的建筑物。
方案优化分析
1.建筑结构方案优化问题的提出
在建筑结构设计中，最常用的优化方法是在分析比较方案时，采用不同的布置和结构选型，使获得的方案更为理想，而事实证明，这种方法选出的方案也确实较经济合理。另外，设计人员对相关方案比较熟悉，确定结构方案和布置后也能运用各种成熟的分析软件进行计算，因此这种方法较容易可行。但在确定合理的布置和结构方案后，如何优化所选截面，还没受到太多重视，主要有两方面原因：首先，部分设计人员认为只要布置和结构方案合理，又有成熟的软件进行分析，构件截面只需要通过计算的结果符合规范就行了，认为上部结构对下部结构的意义不大。其次，由于技术条件有限，当前还没有比较实用的优化分析软件，而现有的各种分析软件在短期又达不到预期效果，因此这套方案难以实施。通过设计实践发现，有些项目的布置和结构方案较为合理，构件截面的尺寸也是常用尺寸，但计算结果不太理想，为改进此状况，增大结构截面反而加大了材料耗量，相反的，若从减轻结构自重，调整截面尺寸来分析，反而能改善此状况。
2.建筑结构方案优化方法---满应力法
至于采用何种方法，首先应考虑这一问题的目标函数以及其中的各种变量和变量之间的关系，还要考虑分析之后，是直接优化还是间接优化。建筑结构方案进行优化的目标就是材料耗量，而材料耗量由构件截面的尺寸所决定，截面尺寸还要符合构件的位移变形和强度计算等条件，因此，目标函数难以采用间接优化法，只能选用直接优化法，目标函数中的变量需为已知值，经试算求得目标值，并找出其逐步变小趋向最佳值的方向。
下面是满应力法的计算方法：
1.建筑结构优化的目标函数，
合理的设计设计出来的构件配筋率绝不超过经济含钢率，因此建筑结构的材料耗量主要由构件截面决定。目标函数的表达式如下：
Y=Y(X）（1）式
其中，Y为材料损耗目标值；X为墙、梁、柱的截面尺寸。X与位移、荷载之间的关系宜采用直接刚度法，满足下列要求：
[K]•[r]=[R]（2）式
其中，[R]为结构荷载向量；[K]为结构总刚度矩阵；[r]为结构的位移向量。
由（2）式求出结构位移，各层构件端节点的位移也为已知，则各构件的杆端内力：
S=k•r（3）式
其中，S为构件的杆端内力向量，k为构件的刚度矩阵向量，r为构件的杆端位移向量。
由（3）式求出杆端内力，再根据相关规范求出杆件长度值。
2.目标函数的约束条件
（1）承载力：结构截面符合相关规范验算的抗剪抗弯等承载力。
（2）变形条件：在风荷载或地震荷载的影响下，结构顶点最大位移与结构总高度的比，以及楼层层间位移和层高之比都要满足规定的其他要求。
（3）截面控制条件：除承载力，墙、梁、柱等截面都应该满足其他控制条件。
3.优化步骤
（1）按照常规的经验明确结构截面的最初截面尺寸，对墙、梁、柱等构件各自的截面尺寸数据库。
（2）用力学分析结构，计算各状况下结构的内力及位移。
（3）进行结构构件的承载力
（4）参照计算结果，调整截面尺寸，在符合位移条件下，尽量使构件材料的性能得到最大发挥。
（5）依据修改截面的性质和数量，指定一个限值自动决定是否重新计算，返回到第二步计算，如此反复计算，直到达到要求。
（6）输出最终的截面尺寸和计算结果
遵照以上步骤，可编制一套完整的优化分析软件，但需在如何加快速度、较少内存上花大量时间。结合目前情况。采用不成熟的分析软件，人工调整截面尺寸，反复运算，也可以达到优化效果，但费工费时，且对设计人员要求较高。
三、结束语
结构的优化设计内容很广，建筑结构设计主要分为结构方案阶段、结构计算阶段与施工图设计阶段三个阶段，可知方案设计是基础，为使建筑结构优化设计更好地向智能化、自动化、系统化发展，必须要进行优化结构设计。
参考文献：
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