土木工程文献综述

毕业设计（论文）

文献综述

（包括国内外现状、研究方向、进展情况、存在问题、参考依据等）

关于建筑结构优化设计的文献综述

1. 国内外研究现状

建筑是凝固的艺术，精美的建筑是建筑师把建筑的美观设计与结构设计相互密切配合的结果。随着我国经济的发展，城市化进程的加快，房屋建筑设计水平也在不断的提高，综合性建筑的发展使平面布置和体型变的日益复杂化。建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。近年来由于全国各地土地、人工和材料价格的大幅上涨，开发商的建筑成本不断地增加，然而为了追求经济利益与生存空间，促使开发商充分利用结构设计的优化方法，使有限的空间得到最充分的利用，有限资源发挥最大的利用价值。

建筑结构优化，是工程结构能够满足约束的条件时按照预定的方案找到最优的设计方案。就是结合原来的设计方案、新的工艺和设备、新材料的投入，对局部的设计进行改变，不仅要满足技术和功能可行性的要求，还要节约材料使工程造价明显降低。要想结构做到优化，应该选择最优的最合适的结构设计方案，能够影响整个设计的成败。高层建筑结构设计在满足我国政策标准的前提下，在经过精确的计算以及分析后进行优化，必须遵循三个原则：①建筑结构必须能够正常的适用以及具有安全性；②建筑结构刚度要合理，特殊的位置要进行局部加强；

③结构构件若是能够减小，应该合理进行核减。

1.1 国外相关研究概况

世界人口的持续增长，使得建筑物越来越多，由此导致了建筑商的建筑成本也越来越高，所以，降低建筑的成本是建筑商最首先考虑的方法，那么到底如何控制建筑成本？建筑的结构优化设计思想是目前国内外比较有价值的一套理论系统。运用该理论方法，实现了人民对居住环境和生活环境的改善，提高建筑产品的质量与品位，满足人民对新生活的需求，同时降低建筑工程的造价成本，实现建筑商利润最大化的目标，有很大的适用、经济、实用的价值。

自从六十年代以来，世界各国对建筑结构设计的优化进行了大量的工作，对象涉及土木工程的各个方面，例如房屋结构、桥梁结构，以及一些特殊的建筑物，如搭架、烟囱等等。1979年Krishnamoorthy等人曾综述土建结构系统优化设计的情况[1]，引用的文献多达216篇，还是不完全的统计，实际的数量还要更多，在优化理论及最优化计算方法的研究方面已经有了很大的发展[2]，例如初期的数学规划方法以及后来崛起的最优性准则，近来两者又有结合的趋势。Goble等曾对钢梁优化进行了系统的研究，还编制了公路钢桥的优化设计程序。Vachajitpan对钢梁最轻重采用了两阶段的优化方法[3]。

1.2 国内相关研究概况

随着中国经济的进步和可持续发展的各种要求，结构的优化设计慢慢地被设计人员所重视，工程投资者也更加注重用较少的投资来换取更大的经济效益。

邹俊[4]利用优化设计计算方法有复合型法、拉氏乘子法、Powell法等，在复杂的计算过程中，将有约束优化问题转化为无约束问题求解。

唐京华[5]在基于实用与效果的建筑结构设计优化方法应用中对建筑优化是一个复杂的过程，从使用、安全、经济和整体效果等因素综合考虑，针对建筑部分结构的空间利用优化部分做出了具体分析。

云传锋[6]通过对设计优化原则与高层住宅结构优化设计措施的分析，阐述了结构工程师不过过分的依赖计算机程序和盲目的照搬规范，要用自己的结构设计的经验、设计概念和为业主与社会设计出更好的建筑。

李玉兰，崔振库[7]通过对设计方案优化、基础及地基处理优化与材料的优化几个方向的分析，在符合国家规范的前提下，减少混凝土和钢筋等材料的用量，以取得较好的经济指标，从而达到最佳的设计效果。

刘利峰[8]通过对钢筋混凝土的材料、结构体系选型、建筑结构设计、建筑结构基础设计与建筑结构的抗争等方面的分析，阐述了钢筋混凝土设计是一个循环往复的复杂过程，对于高层钢筋混凝土结构的优化设计更为重要。

曾继荣[9]通过分析：1.钢筋混凝土框架结构的优化设计；2.结构最优设防的选择；3.框架与剪力墙协同工作，承载力、刚度、延性能力的最佳匹配设计；4.框架-剪力墙结构的设计优化；5.基础设计优化；6.强化“强柱弱梁，强减弱弯”设计理

念。阐述了高层建筑结构设计的优化是一个亟待解决与非常复杂的工程难题，结构设计优化带来的利益也是巨大的。

王伟[10]指出了：1.直接支撑大型设备的构件以及连接应计入大型设备产生的附加地震作用，此时附加地震水平作对其支撑构件产生很大的附加内力（弯矩、扭矩等等），结构设计师应引起足够的重视，并采取相应的措施，优化结构设计；2.对于动力机器可采用隔振措施，通过采用弹簧的隔振系统吸收振源的振动能量，达到减少和阻隔振动的目的；3.当使用SAP2000程序进行工业建筑结构分析计算时，可以利用其桥梁建筑模块，将吊车竖向荷载按车辆荷载的方式加载到结构当中。

唐纯能，熊源洲，刘孟良，余永华，谢芬芬，邓方荣，周阳等[11]从多方面多层次分析了结构设计优化是结构工程师与其他多种工程师人员紧密配合的系统工程，要正确的运用结构软件，选择最佳的结构设计体系，运用科学的方法手段利用新兴技术，才能充分体现结构设计优化的价值。

柯砾[12]阐述了使结构刚度适中、结构布置均衡、降低地震反应、减小结构或者构件在荷载与非荷载作用下的影响以及形变，才是结构设计优化所着重要考虑的目标。

刘伟[13]简述了优化设计在实践中的应用，进行参与结构设计优化的前期工作，将概念设计和细部结构设计进行优化，优化下部的地基基础结构等步骤，从而实现建筑结构设计的优化，最终实现了建筑产品的经济化、实用性和适用性的良好目标。

2．研究方向及进展情况

2.1研究方向

（1）小高层短肢剪力墙结构设计优化研究：主要研究结构优化之后对于造成刚度过大且不均匀，重量增加导致地震反应增强，并使上部结构与基础造价提高的等方面的影响。

（2）高层框剪结构设计优化措施研究：主要研究墙肢厚度、连梁高度等要求，连梁与墙连接的框架梁对整体结构受力的协调作用，墙肢应力分配不均与扭转等