Page 115 - 现代建筑的结构设计分析与理论研究

第四章 现代建筑砌体结构设计

应力不均衡，降低结构稳定性和可靠性。一般的砌体结构设计过程相对较为粗放，可
能存在冗余空间过大造成浪费的现象或者考虑因素不全面而出现设计缺陷的情况，设
计优化即对既有结构设计方案进行评估，以合理调整砌体结构的重量分布，科学控制
结构的承载方式与类别，以达到整体稳定的效果。

2. 砌体结构优化设计方法的要点和原则
基本的结构优化设计要点在于安全性、经济性、可靠性和适用性，必须确保结构
设计方案满足安全性的要求，合理确定设计的安全系数和承载能力，以此为基础，围
绕材料用量、结构冗余等通过优化算法寻求质量与成本间的最佳平衡，尽可能地减少

工程的成本，提高设计方案的效能，并综合考虑建筑结构的施工条件和地理、气候、
功能等因素，合理估计并配置工作条件下的长期荷载、极限荷载和如地震、风压等不
常见荷载，以进一步确保结构的可靠性。从结构设计优化的大方向上而言，可以依据

对象不同粗略分为两类：其一为对整体结构和布局的分析与优化，依托建筑平面设计
布局和整体结构按照施工现场实际进行必要的参数采样和分析，作为从全局视角推进
结构优化设计的基础；其二为将房屋结构设计的特定细节作为研究对象进行设计改造，
围绕施工细节、难度、构件预计质量、各个构件与影响因素之间的协调联动入手，从
细部寻找最优实现路径。在实际优化过程中，需要并重建筑的功能、美观，对整体建

筑结构全面分析并具体到每一个项目的改进与优化，也需要围绕施工现场具体状况，
摒除传统以经验为主、成本优先的设计模式，结合地质条件、地基承载能力、建筑结
构细节的把握，实现整体与细节的有效平衡、成本与质量的有效平衡，进而确定最优

的改进方案。
（三）砌体结构优化设计具体流程
1. 科学建立结构优化体系
首先，需要合理确定设计中的变量参数，例如目标或约束控制等参数。一般而言，

对于建筑结构的设计优化需要将所有能够对建筑结构安全性、有效性和稳定性产生影
响的参数都纳入设计变量的范畴之中，以此保障设计的有效性，比如砌体结构墙厚、
材料尺寸规格与强度等。但由于建筑结构往往同时受到多元因素影响，如果将全部可
能的影响因素都进行精细化的考量，将产生极大的工作量。故而对于部分对建筑结构

整体影响轻微、自身变化不大的参数，在设计过程中可以用预定参数的形式体现，以
此缩减设计优化所需要的整体时间和人力成本，提高工作效率。在定义好变量参数之
后，通过统筹考虑建筑设计方案与实际要求，以此为基础进一步明确如强度、尺寸、
应力、成本等约束条件，作为计算设计优化方案的基础。

2. 计算设计优化方案
砌体结构相对于钢材和混凝土等材料强度较低、构件截面尺寸较大、抗拉抗剪能

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