分析建筑结构设计的优化方法及应用

王 敬

（丹棱县建筑工程质量安全监督站， 四川 丹棱 620200）

1 工程概况

本工程为我国北方B城市的一座建筑A。A建筑为商业大厦，位于B城市长江路以北，南四路以东。A建筑层数地上12层，地下1层，一共为13层，另外加一个造型层，建筑高度 88.6m。在 A建筑内，地下负一层为地下车库，类别为二等人员掩蔽部分，A建筑地上各层为商店，地下车库南北长 109.1m，东西长56.8m；A建筑的结构体系为钢筋混凝土框架-抗震墙结构。

1.1 结构材料信息

A建筑的受力筋全部采用HRB400，分布筋、箍筋为HPB335。

②建筑混凝土等级

A建筑的地下负一层到三层板的混凝土等级为C30，建筑地上3层以上的混凝土等级为C25，建筑内的梁、柱、墙混凝土层级为C40，其他混凝土等级为C30。

2 建筑结构设计特点

结构设计在混凝土建筑中具有重要作用，A建筑由于楼层比较高，因此楼体的整体性、稳定性对结构更加依赖，并且建筑的抗震措施、刚度要求、变形控制、结构构成等许多方面都受到影响。

2.1 建筑结构设计原则

混凝土建筑结构的设计，在设计时应该注重建筑各个部分的协同配合，特别是在建筑的方案设计阶段，在设计时应该将建筑的概念设计、安全性、功能性、经济性、美观性等融入到建筑的设计方案中。尤其是复杂布局的建筑结构设计，其建筑的结构选型和平面布局都对建筑的整体设计有重要影响。设计方案必须确保其有足够的承载力、刚度、抗扭刚度、抗震能力等，同时还能够合理建筑的成本投入，实现建筑的经济性。

2.2 建筑结构体系

目前，建筑的结构体系主要是以混凝土结构为主，其中主要结构形式包括：①框架结构；②剪力墙结构；③框架—剪力墙结构；④筒体结构等。

3 建筑结构设计优化以及应用

3.1 楼盖体系统优化

在A建筑建设的初级阶段，设计人员从建筑的整体基本指标出发，为了使建筑在日后更加稳定、更多地调整余地，并且减小楼层刚度对建筑整体结构稳定性的影响。设计人员将建筑3层和4层之间的“井”字梁结构，更换成较为常见的普通梁板式，并且将楼体地上10层的梁更换为普通梁。在本次优化之前，工作人员经过全面的研究后，确定本次设计优化不会影响到A建筑的整体结构的整体性、刚度的均匀性。A建筑的楼盖体系统经过优化后各个基本指标具体如下表所示。

A建筑的结构总体指标如下表表1所示：

部分井字梁 全体梁板式刚重比 水平方向上的刚重比为4.21，竖直方向上的刚重比为3.56水平方向上刚重比为4.36，竖直方向上刚重比为3.68周期与振型第一振型以竖直方向上的平动为主，周期长为1.822s，第二振型以水平方向上的平动为主，周期竖直方向上第一振型的周期为1.82s，水平方向上的第二振型的周期时长为1.662s，第三振型的周期

为1.432s。 为1.421s。位移角结构的位移角最大值出现在竖直方向上，其偶然偏心的地震作用点位于建筑的10层位置。位移角最大值出现在竖直方向上，其偶然偏心的地震作用点位于建筑的9层位置。

表1 A建筑楼盖体优化后的基本指标对比

3.2 墙体调整优化

（1）结构整体指标

A建筑的结构整体指标优化后的具体数据如下表表 3所示。在本次结构优化中建筑两个筒的洞口在水平方向为2200x3100，竖直方向上为2300x3100，经过本次优化后将其分别更改为3000x4000、3200x4000。详细数据参见下表表2所示。

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表2 结构整体指标优化数据表

3.3 结构构成以及构件优化总结

在本次优化调整中，设计人员主要对A建筑的楼盖体、洞口尺寸、剪力墙处理等多个方面进行了优化调整。在本次优化后，A建筑的结构设计方案节省了超过5%的费用，从建筑的刚性结构、稳定性、抗震性等方面都得到了相应的提高。

4 结束语

综上所述，本文以我国某城市的商业建筑为案例，介绍了设计人员对建筑结构设计的优化方法和应用。文章重点从建筑的楼盖体优化、墙体调整优化、结构构成以及构件优化等多个方面阐述了关于建筑结构设计的优化。为我国建筑的结构设计优化提供了借鉴思路。