结构选型与结构优化(设计院讲座).ppt

结构选型与结构优化设计

的工程应用***+++前言+++***曾经一批有志之士，在科学基金支持下，试图在城市规划、建筑设计、结构设计诸领域内，以人工智能及专家系统为基础，建立一套寻求最佳优化方案的数学模型，但最后由于问题的复杂性（多目标、多因素、多约束条件）而未能如愿。然而这愿望却始终是设计领域梦寐以求的理想。我们一直秉承先辈的光辉足迹，在继续探寻他们未竟的事业。在结构安全的大前提下，追求经济的合理性，使用的方便性，探索商业价值的最大化。优化设计是我们一直追寻的目标。扎实的专业知识是优化设计的前提；合理的结构选型、抗震概念设计、性能化设计是优化设计的重要手段；运筹优化学，蚂蚁算法，遗传算法、拓扑优化、齿行法、整数规划是设计优化的工具，责任心使命感是优化设计的保障。其他优化理论的适当应用也是画龙点睛之笔：米歇尔桁架理论，同步失效准则设计，适当富余的满应力设计法则。主要内容1*结构优化的主要依据2*结构选型与优化手段3*经济性对比分析4*建筑方案及设备专业合理性建议5*工程案例6*其他含钢量控制措施与手段7*居安思危-地震灾害图片8*结语及展望1*结构优化的主要依据1、国家规范：常用《荷规，抗规，混规，高规，地基，桩规，边坡》不常用《砌规，钢规，异形柱，加固，地基处理》《建筑抗震设防分类标准》等等2、建筑规范：《民用建筑设计通则》《建筑设计防火规范》3、地方规范：广东高规、贵州地基、重庆边坡，上海桩基4、各类国家图集：11G101、04G0085、全国民用建筑工程设计技术措施6、各省的抗震超限审查政府文件7、建设局《关于住宅工程质量通病控制的通知》8、各地市的验收标准9、大型设计院内部标准10、各核心刊论文、结构大师出版参考书，专业教材11、地勘资料（有些地勘水分较大，需要甄别）、安评报告（大师抵制）地规≥国规≥国家图集≥质量通病≥全国措施≥验收标准≥论文≥参考书≥设计院内标（各省的超限审查最严，建议多研究四川、重庆、贵州）2*结构选型与优化手段高层建筑常见的结构形式：框架结构：抗侧刚度小，侧向位移大；适合多层、小高层。框架-剪力墙结构：介于框架与剪力墙之间，布置灵活。剪力墙结构：刚度大，整体性好，抗震性能好；部分框支剪力墙结构：底部可形成大空间，转换结构成本高。筒体结构：主要适用超高层，抗侧力刚度强，成本很高。板柱-剪力墙结构：有效减低层高，可减少车库开挖、地铁等巨型结构：主要适用超限高层，复杂高层。带加强层复杂高层结构：可提高整体刚度，但易出现薄弱层。随着高度的增加，水平作用（地震与风荷载）对高层建筑结构安全的控制作用更加显著。而结构体系对承载力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量与造价高低等都有密切的关系。多层建筑常见的结构形式：框架结构：形式简单，施工方便，楼层高时刚度弱。短肢剪力墙结构：用于7~8层的花园洋房经济性好。异形柱结构：房间不显角，房子品质高。适用高端别墅砖混结构：结构成本低，施工简单，施工速度快。钢结构：成本较高，施工速度特快，重量轻，可撤卸重复用。底框结构：成本底，能满足底商业上住宅的城镇小居民要求。异形柱框剪结构：5~6层花园洋房经济性好。土石结构：落后地区社会底层居民无奈选择。素砼剪力墙结构：未来新兴结构形式，既低成本又高品质。在在不同地震烈度区要特殊分析选择，甲方的成本诉求与不同品质要求，结合施工速度等各种具体情况选择合理经济性数据记忆优化设计，节省资源优化设计不仅从本身概念出发提出了全新的经济设计理念，而且还要注重考虑施工的方便程度，考虑综合的效益。需要强调的是通过优化，使建筑更好用、更安全。概念设计是优化设计的一个部分。预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位；有意识设置构造措施，做到心中有数，那些部位可以屈服，那些部位不能屈服；通过截面设计实现；通过弹塑性计算校核，等等；充分利用结构材料的性能，在确保结构整体安全性不降低的前提下避免盲目浪费。方案设计阶段不能借助于计算机来实现，这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价合理的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己