建筑结构优化设计案例分析

孙芳垂：中国工程设计大师

特许国家一级注册结构工程师

建学建筑与工程设计所有限公司总工程师、监事长

学历：1944年国立中央大学工学院土木工程系结构专业

1949年美国密歇根大学研究生院结构工程专业硕士

曾任职：建设部北京工业设计院主任工程师

广播电影电视总局设计院总工程师

大地建筑"para" label-module="para">

兼职：中英注册结构工程师资格互认补充考试中方主考官

建设部执业资格注册中心全国注册结构工程师考试

命题及评分专家组副组长

主要作品：中央电视塔(405m)

沈阳电视塔(3055m)

上海电视塔(450m)(顾问)

南京电视塔(302m)(顾问)

平壤牡丹峰电视塔(220m)

沈阳房地产交易中心

青岛裕泰大厦

厦门高崎国际机场

中国国际广播中心

中央电视台彩电中心

法门寺合十舍利塔等

第1章　地基基础

1.1 固执己见

1.2 两例建筑筏基设计分析

1.3 某高层塔楼工程两次地基基础选型分析

1.4 多选择优

1.5 回头是岸

1.6　低级错误，有错就改

1.7 沿袭传统与引进新技术

1.8 通过论证，确定优选

1.9 PHC管桩——>RC空心方桩——>PHC管桩

1.10 论证抗拔锚杆的必要性

1.11 抗拔桩

1.12 有用则留，多余则舍

1.13 仔细分析，优化潜力无处不在

1.14 条形基础与联合基础——10t/日长网纸机基础设计探讨

1.15 及时应变，求得成效

1.16 地基反力分布宜近不宜远

1.17 问题在哪里"para" label-module="para">

1.18 天然地基与桩基对比案例

第2章　楼盖选型

2.1 RC梁板楼盖与PC无梁楼盖

2.2 有梁体系与无梁体系

2.3 井字梁与主次梁

2.4 地下人防车库设计

2.5 物流仓库集卡车专用坡道优化设计

2.6 新型块体内模空心楼盖

2.7 因地制宜，质优取胜

2.8 节材——建筑绿色重要组成部分

2.9 一根连续次梁的计算启示

2.10 钢管混凝土柱与钢骨混凝土柱——青岛乾豪国际广场结构框架柱的优化过程

2.11 某钢结构工程加固

第3章 增层改造

3.1 迎难而上

3.2 上门审查

3.3 一份报告

3.4 3 2

第4章　特种结构

4.1 回避矛盾

4.2 好钢用在刀刃上

4.3 迎接挑战

4.4 PHC管桩抗剪

4.5 “不在其位，难谋其政”

第5章 结构面临建筑型式的挑战

5.1 建筑结构完美结合

5.2 体型复杂，难题较多

5.3 建筑结构结合，简化受力

5.4 力求概念设计完美

5.5 四边工程——传统的三边工程加边优化

第6章　结构构造

6.1 一个心病

6.2 箍筋优化潜"para" label-module="para">

6.3 构造细节影响材料节约

6.4 控制地下室混凝土外墙裂缝的几点意见

6.5 非正交梁支座配筋

第7章 其他

7.1 安全——优化重中之重(汶川地震的启示)

7.2 改造加固，细节尤为重要

第8章 补遗

8.1 第一节课

8.2　态度决定一切

第9章 专家点评

9.1 多一些优化思考

9.2 鼓励优化，不留遗憾2100433B

建筑结构优化设计案例分析这本书讲述了若干年前，一批有志之士，在某一基金会的支持下，试图在城市规划、建筑设计、工程设计诸领域内，以人工智能及专家系统为基础，建立一套寻求最佳方案的数学模型，但最后由于问题的高度复杂性(多目标、多因素、多约束条件……)而未能如愿。然而他们的这一良好愿望却始终是设计界梦寐以求的理想。

早在1968年，后来荣获诺贝尔经济学奖的美国H·A·Simon教授在麻省理工学院作了题为《人工科学》的系列报告，后来以同名书籍出版。在书中，他指出：

近300年来，自然科学有了很大的发展，它的作用是解释客观世界，然而，“我们如今生活的世界，与其说是自然界，还不如说是人造界或人工界”。他认为应当建立一种人工科学，也就是”创造人工物的设计科学”。这是一种”在智力上硬性的、分析性的、可形式化的、可教授的”科学。Simon本人，就因为在经济组织中，提出了一套“有限理性”的决策过程而在1978年获得诺贝尔经济学奖。

新中国成立60多年来，我们进行了规模宏大的经济与社会建设，取得了巨大的成就也同时耗费了巨大的资源。这些耗费有的是必要的，但也不可否认，其中存在着巨大的浪费，这种浪费的存在，有的是出自缺乏经验和相关的知识；也有的是由于政策上的片面与失误；更有的是出自对豪华与虚荣的追求。撇开那些在主观动机和政策上的因素，我们仍必须承认在建设实践中，我们面前还存在一个巨大的未知领域，需要我们通过总结建设经验、集中专家智慧、建立相应的人工科学来取得相对优化的效果。

孙芳垂大师从事建筑与工程设计的时间与我们共和国的年龄相近。在多年的设计实践中，他依靠崇高的职业道德精神，始终追求设计的优化，不"para" label-module="para">

衷心希望孙大师的经验能得到"sup--normal" data-sup="1" data-ctrmap=":1,"> [1]

《建筑结构优化及应用》介绍了建筑结构优化设计的基本概念，着重介绍了常用的两大类优化方法——工程方法和数学方法，最后两章给出了与实际工程紧密相关的结构优化解决方法。《建筑结构优化及应用》主要内容：结构优化准则法、无约束最优化方法、线性及非线性规划、几何规划和动态规划、拓扑优化、钢筋混凝土框架优化设计和高层建筑结构抗侧刚度的优化。

《建筑结构优化及应用》尽可能地将优化理论与实际工程相结合，通过《建筑结构优化及应用》的学习，读者能够更好地进行实际工程的优化设计。优化设计必须借助计算机完成，因此优化设计的程序必不可少，编者将研究多年完成的空间钢筋混凝土框架结构优化设计的程序作为《建筑结构优化及应用》附录供读者参考。

第一篇 建筑结构优化的意义与必要性

第一章 建筑结构优化的本质

第二章 建筑结构优化的意义与必要性

第三章 聘请专业优化咨询单位的必要性

第四章 对建筑结构优化的常见误解与担心

第五章 建筑结构优化的时机选择

第二篇 建筑结构优化方法综述

第六章 建筑结构总体方案的优化

第七章 岩土、结构方案对成本的影响

第八章 模拟、分析及设计方法的合理性与设计优化

第九章 结构细部精细化设计

第十章 外部设计条件对岩土结构成本的影响及优化策略

第三篇 典型工程建筑结构优化设计案例分析

第十一章 哈尔滨某综合体项目建筑结构优化

第十二章 河北邢台某商业住宅项目建筑结构优化

第十三章 北京顺义某独栋办公项目建筑结构优化

第十四章 河北保定某住宅项目建筑结构优化

参考文献 2100433B

建筑结构优化设计方法是以满足建筑物的整体功能为目标，对建筑物结构的性能进行优化设计并从数个方案比较中选取最佳设计方案的方法。为了充分发挥各种材料的力学性能，可通过优化结构的设计，使其受力合理、质量可靠，既安全又经济。人们多采用极限强度设计方法，即结构在极限荷载的作用下达到极限强度时，采用非弹性应变的计算方法设计构件截面。

系统工程方法也是进行建筑结构优化设计的科学方法之一，它对功能、环境、费用、效益等进行系统分析研究，通过建立模型、模拟计算和验证、改进模型，可达到结构优化设计的目的。随着电子计算机在建筑结构优化设计中的广泛应用，加快了设计的步伐，已创造出比古代拱䃠、穹隆、砖石结构更为有效的新的大跨度或超大跨度的结构类型，如钢或钢筋混凝土框架结构体系，拱形、壳体、悬索和网架等新型薄壁结构体系，为工程结构体系的优化设计展现了更广阔的前景。 2100433B