分析建筑結構設計的優化方法及應用

王 敬

（丹棱縣建筑工程質量安全監督站， 四川 丹棱 620200）

1 工程概況

本工程為我國北方B城市的一座建筑A。A建筑為商業大廈，位于B城市長江路以北，南四路以東。A建筑層數地上12層，地下1層，一共為13層，另外加一個造型層，建筑高度 88.6m。在 A建筑內，地下負一層為地下車庫，類別為二等人員掩蔽部分，A建筑地上各層為商店，地下車庫南北長 109.1m，東西長56.8m；A建筑的結構體系為鋼筋混凝土框架-抗震墻結構。

1.1 結構材料信息

A建筑的受力筋全部采用HRB400，分布筋、箍筋為HPB335。

②建筑混凝土等級

A建筑的地下負一層到三層板的混凝土等級為C30，建筑地上3層以上的混凝土等級為C25，建筑內的梁、柱、墻混凝土層級為C40，其他混凝土等級為C30。

2 建筑結構設計特點

結構設計在混凝土建筑中具有重要作用，A建筑由于樓層比較高，因此樓體的整體性、穩定性對結構更加依賴，并且建筑的抗震措施、剛度要求、變形控制、結構構成等許多方面都受到影響。

2.1 建筑結構設計原則

混凝土建筑結構的設計，在設計時應該注重建筑各個部分的協同配合，特別是在建筑的方案設計階段，在設計時應該將建筑的概念設計、安全性、功能性、經濟性、美觀性等融入到建筑的設計方案中。尤其是復雜布局的建筑結構設計，其建筑的結構選型和平面布局都對建筑的整體設計有重要影響。設計方案必須確保其有足夠的承載力、剛度、抗扭剛度、抗震能力等，同時還能夠合理建筑的成本投入，實現建筑的經濟性。

2.2 建筑結構體系

目前，建筑的結構體系主要是以混凝土結構為主，其中主要結構形式包括：①框架結構；②剪力墻結構；③框架—剪力墻結構；④筒體結構等。

3 建筑結構設計優化以及應用

3.1 樓蓋體系統優化

在A建筑建設的初級階段，設計人員從建筑的整體基本指標出發，為了使建筑在日后更加穩定、更多地調整余地，并且減小樓層剛度對建筑整體結構穩定性的影響。設計人員將建筑3層和4層之間的“井”字梁結構，更換成較為常見的普通梁板式，并且將樓體地上10層的梁更換為普通梁。在本次優化之前，工作人員經過全面的研究后，確定本次設計優化不會影響到A建筑的整體結構的整體性、剛度的均勻性。A建筑的樓蓋體系統經過優化后各個基本指標具體如下表所示。

A建筑的結構總體指標如下表表1所示：

部分井字梁 全體梁板式剛重比 水平方向上的剛重比為4.21，豎直方向上的剛重比為3.56水平方向上剛重比為4.36，豎直方向上剛重比為3.68周期與振型第一振型以豎直方向上的平動為主，周期長為1.822s，第二振型以水平方向上的平動為主，周期豎直方向上第一振型的周期為1.82s，水平方向上的第二振型的周期時長為1.662s，第三振型的周期

為1.432s。 為1.421s。位移角結構的位移角最大值出現在豎直方向上，其偶然偏心的地震作用點位于建筑的10層位置。位移角最大值出現在豎直方向上，其偶然偏心的地震作用點位于建筑的9層位置。

表1 A建筑樓蓋體優化后的基本指標對比

3.2 墻體調整優化

（1）結構整體指標

A建筑的結構整體指標優化后的具體數據如下表表 3所示。在本次結構優化中建筑兩個筒的洞口在水平方向為2200x3100，豎直方向上為2300x3100，經過本次優化后將其分別更改為3000x4000、3200x4000。詳細數據參見下表表2所示。

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表2 結構整體指標優化數據表

3.3 結構構成以及構件優化總結

在本次優化調整中，設計人員主要對A建筑的樓蓋體、洞口尺寸、剪力墻處理等多個方面進行了優化調整。在本次優化后，A建筑的結構設計方案節省了超過5%的費用，從建筑的剛性結構、穩定性、抗震性等方面都得到了相應的提高。

4 結束語

綜上所述，本文以我國某城市的商業建筑為案例，介紹了設計人員對建筑結構設計的優化方法和應用。文章重點從建筑的樓蓋體優化、墻體調整優化、結構構成以及構件優化等多個方面闡述了關于建筑結構設計的優化。為我國建筑的結構設計優化提供了借鑒思路。