建筑结构的优化设计篇1
【关键词】结构优化；降低造价；精心设计；保证安全
【abstract】tomaximizetheefficiencyofinvestment，eachinvestoristhepursuitofinvestmentobjectives.throughtheoptimaldesignofthebuildingstructure，notonlytoimprovebuildingsafety，andcaneffectivelyreducetheconstructioncost，constructionproductswithahigherprice.Basedonthestructuraldesign，thechoiceofthestructureoftheprogrammed，structure，materialselection，andregulatetheuseofadesignerboutiquetocultivateawarenessofthestructuraloptimizationanddesignofthesystemon，elaboratedonthesignificanceofstructuraloptimization，optimizationmethodsandoptimizethewayforthedesignersofthestructuraloptimizationofthestructuredesignedtoprovideinformation.
【Keywords】structuraloptimization；lowercost；carefullydesigned；ensuresafety
在工程建设过程中，建筑功能的实现与工程投资的控制是工程建设的两大目标。而进行工程投资控制的关键在项目决策和设计阶段，在项目作出投资决策后，其关键就在于设计阶段。在建筑工程的设计阶段，当满足建筑的诸多功能后，工程造价的控制是每个投资者最为关注的主要内容，也自然成为投资者评价设计质量优劣、衡量设计水平、选择设计单位的重要标准。为了在日益激烈的设计市场竞争中求得生存与发展，为业主提供优质的设计产品，提高设计产品的经济性，已成为每一个设计单位努力追求的目标。由于在建筑产品中结构造价所占的比重很大，通过对建筑结构的优化设计，不仅能够提高建筑物的安全度，而且能够有效的降低工程造价，从而实现投资效益的最大化。在建筑结构设计中，当建筑方案产生后，结构从选型和布置开始就存在优化与否的问题，再加上后续每一道工序的精心设计、准确计算、合理选用等全过程的优化设计才能产生优化的结构。下面就结构设计优化的一些途径，谈一下笔者的一点看法，以期与广大结构设计人员共勉。
1.选择合理的结构方案
在建筑设计方案确定后，对于同一个建筑设计方案，结构设计方案往往不是唯一的。不同的结构方案会使工程造价和工程质量产生很大的差别，所以选择合理的结构方案便显得尤为重要，只有采用合理的结构设计方案才能实现“技术先进、安全适用、经济合理、确保质量”的设计目标。也只有采用合理的结构设计方案才能真正实现投资效益的最大化。在结构方案的选择上，应遵循以下的一些基本原则：
（1）要用整体的概念在特定的建筑空间中来完成结构总体方案的构思，处理好构件与结构、结构与结构的关系，充分利用和发挥整体结构和构件的最佳受力状态，使结构具备足够的承载力、刚度和良好延性的同时造价最低。
（2）尽可能使结构的受力与传力途径简单、直接、明确。传力途径复杂会出现多次转换的结构构件，这样会导致造价的提高，也容易出现计算错误产生安全问题。采用最简单、直接的传力途径，可以省去中间传递的结构构件，减少结构的安全风险，使结构受力更加明确，其造价也相对经济。
（3）保持整个结构安全可靠度的一致性。应通盘考虑整体结构的每一个构件，使结构构件能够同时发挥其最大效能，确保达到规范规定的设计目标水准，实现结构既经济又安全的目标。
（4）使结构平面布置的抗侧力刚度中心与建筑物的外力作用中心或质量重心尽量接近或重合，以避免或减小外力作用下结构的扭转效应，因为抵抗结构的扭转所需增加的材料用量是很大的，可以说结构平面布置的不规则既不经济又不安全。
（5）加强与建筑师的沟通与协调。一个设计精品是建筑师和结构工程师创造性合作的共同成果，在满足建筑物的功能和建筑师创意的前提下，结构工程师有责任对建筑方案提出建设性的意见，与建筑师一起构思最佳的结构体系。结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。并综合运用其掌握的结构概念，通过反复试算、反馈和优化，选择效果最好、造价最低的结构方案。
2.进行正确的结构计算
一体化计算机结构设计程序的不断完善和全面应用，使结构工程师从繁重复杂的结构计算中解脱出来。过去对一些复杂结构的设计完全依靠概念、经验和估算来完成，为保证结构安全，结构设计的安全度往往富余很多，造成不必要的浪费。现在工程师可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算，并通过对计算结果的分析，发现结构的薄弱部位和设计的不足之处，对结构体系以及结构构件的合理尺寸做出相应的调整，经过多次计算比较和调整，使结构设计更加合理和经济。在利用计算机结构设计程序进行结构计算时，要注意以下问题：（1）不能盲目的依赖计算机。因计算软件的缺陷和设计人员不加分析的盲从而导致设计错误的现象时有发生，所以对用于结构设计的计算程序的基本理论假定、应用范围和限制条件以及程序与规范的结合一定要搞清楚。
（2）对于输入的几何图形、构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误。避免因数据输入错误造成计算分析结果的错误或较大的误差。比如，高层建筑标准层荷载数据的输入出现错误，其累加后对结构计算所产生的影响是不容忽视的，将导致计算结果要么不安全、要么不经济。
（3）对计算参数的选取要正确合理。选取不同的计算参数会得出完全不同的计算结果，要根据实际结构的具体情况和计算程序的功能要求合理选取。比如，框架结构计算中，周期折减系数的取值，要根据实际工程中框架填充墙的材料和数量，选取恰当的数值对计算周期进行折减，若折减系数选取偏大，会使计算地震力小于实际的地震力，造成结构分析偏于不安全，反之则不经济。
（4）注意实际结构与计算模型的差异。所有的计算理论和设计程序都是建立在一些假定和理想的计算模型之上的，而实际结构的受力状态又是千差万别的，一味地依赖电脑或计算手册的计算结果进行结构设计会给结构留下较多的隐患，所以任何构件的计算都应根据实际情况确定结构的约束关系，并利用结构概念、工程经验对计算结果进行仔细的分析，判断其是否合理，以确保最终结构设计的正确。
3.提高材料的利用率
结构设计的目的便是花尽可能少的钱，做最安全、适用的建筑，这就要求结构设计时对材料的选用要合理，利用要充分。要根据结构构件的不同受力特点、工作环境和材料的力学性能特点，选用合适的建筑材料。在钢筋混凝土结构中，以受压为主的柱子，就要充分发挥钢筋混凝土材料中混凝土抗压性能好的特点，尽可能采用高标号混凝土，不但可以减小构件截面，增加使用空间，还能减轻结构自重。梁板以受弯为主，可采用高强度钢筋，以充分发挥钢筋的抗拉性能，减少钢筋用量，同时要注意钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土强度的匹配，最大限度地发挥出材料的性能。对于高层建筑的结构转换层和受力复杂的结点部位以及大跨度结构，可采用型钢混凝土和预应力混凝土或钢结构等，以达到适用、安全、经济的目的。实际工程中，因材料选择不当造成浪费的情况很多。比如，经常出现的钢筋混凝土现浇板中混凝土标号过高的现象，不仅高标号的混凝土不能充分发挥其强度作用，而且为抵抗高强混凝土较大的收缩变形和满足最小配筋率要求，板中钢筋的配筋量也随之增加，从而导致工程造价的提高。
4.正确理解运用《规范》
《规范》是我们在设计中必须遵循的“最低”标准，是国家的技术经济政策、科技水平和工程实践经验的总结。全面理解规范条文的概念、定义、前提条件和适用范围，是正确运用《规范》的前提和基础，盲目的照搬规范的具体条文会导致设计失误，造成质量安全隐患和经济损失。作为一个结构工程师，一方面必须熟悉、理解和吃透规范条文的真实含义，另一方面必须客观理性地正确对待规范。对《规范》中的“强制性条文”要不折不扣的执行，而对《规范》中的“非强制性条文”工程师可以运用自己的理论知识、结构概念和实践经验，在《规范》条文思想的指导下，针对具体的设计对象、环境和使用条件，以工程的安全性和经济性为目标，创造性地灵活选用规范中的数据。盲目照搬硬套不但会限制创新成果、影响设计创作，阻碍工程技术的进步，也会造成不必要的浪费。因为即使规范再详细，也不可能包罗实际工程中遇到的所有技术问题。对《规范》中的构造措施要给予足够的重视。在实际工程中，一些设计人员过分依赖结构计算分析结果，不同程度地存在忽视结构构造措施的问题。以抗震设计为例，我们都知道，地震是一种很复杂的自然现象，我们对地震发生时建筑物的破坏机理还不十分清楚，对地震的破坏现象也只是停留在感性认识阶段，建筑物抗震计算的原理也只是一种近似方法。建筑抗震设计是建立在对震害分析和总结的基础上，通过概念设计、结构计算和构造措施三部分来实现的。所以，我们在进行建筑抗震设计时，不但要遵循《规范》提出的抗震设计原则和抗震计算方法，同时还要重视抗震构造措施。
5.树立精品意识
建筑结构的优化设计篇2
关键词：工业与民用建筑；建筑结构设计；设计优化
中图分类号：F407.9文献标识码：a
随着我国改革开发的进一步发展，全国人民的生活都步入了小康时代。越来越多的人对物质生活要求也越来越高了，许多人都住进了高楼大厦。人口的继续增长，使得建筑物越来越多，而土地资源有限，这样导致土地价格越来越高，从而导致了建筑商的建筑成本也越来越高。降低建筑成本是建筑商首先考虑的方法，那么如何控制建筑成本呢？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，实现人民对于居住环境和生活环境的改善，提高建筑产品的质量与品味，满足小康社会人们对新生活的需求，同时降低工程建筑的造价成本，实现建筑商利润最大化的目标，这具有适用、经济、实用的价值。
1优化的结构设计方法
社会上的建筑物都很令人赏心悦目给人以美的享受，这是结构设计与建筑实施技术相互协调、密切配合，从而达到美观效果的结果。建筑结构设计我们都追求安全、适用、经济、美观、施工简单等五种目标。文中的结构设计优化，能实现建筑设计技术优化的目的，能应用于实践，它不但满足了人们对建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋的结构设计合理、性能安全、建筑成本经济，成为名副其实的“经济适用”建筑。结构设计优化方法从建筑上来分析，它主要体现在优化设计的建筑工程结构和建筑工程结构的总体优化设计两个方面。
第一个方面：建筑模型的优化结构设计方法。
一项大的建筑工程，先设计建筑模型，那么建筑模型的优化是十分必要的。建筑工程的结构优化设计主要包括：基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。除此之外，还需要做选型、布置、受力分析、造价分析等内容的优化设计。所有这些设计，都按照一切从实际出发的原则来进行，根据工程的具体实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。在进行结构设计时，首先要满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样可以避免水平荷载与建筑物中太大的扭转作用力。在竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，我们要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
第二个方面：建筑模型的优化结构设计的计算方案。
完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。然而，结构设计的优化涉及到多个变量、多个约束条件，这是属于一个非线性的优化问题，在设定计算方案时，需要将有约束条件转变为无约束条件来进行计算。建筑工程设计中常用的方法有powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用这些方法来计算建筑模型的优化结构设计方案。
2优化的结构设计技术在实践中的应用
在设计好了优化的结构设计方案后，就可以将该理论方法应用于实践之中。结构设计的优化，是目前一个比较普遍的课题，要达到利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的，将结构设计优化方法应用于实践之中，这是我们建筑工程设计人员所追求的目标。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，旧房改造，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中，要注意下面的三个方面的问题：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设计。下面就这三个方面进行详细描述。
第一，参与结构设计优化的前期工作
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。
第二，将概念设计和细部结构设计进行优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。
第三，优化下部的地基基础结构设计
地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。
3优化的结构设计实际价值
结构设计优化在建筑设计中具有很重要的地位，首先使用结构优化的设计能降低建筑造价，其次进行优化结构的设计能提高建筑结构的经济性。这些都具有实际价值。
第一，通过结构优化设计来降低总造价
进行结构优化设计中，多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地成本，但建筑层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分，一栋楼只有一个屋盖，并不会因为层数的增加而有所改变，它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言，虽然也是各层共用的，但是层数增加，传给基础的荷载将会增大，我们需要增大基础，这样单位面积的造价有所降低，但是却没有屋盖的效果那样明显。
第二，通过进行结构设计优化来提高建筑结构的经济性
建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省材料，有利用抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能。
4结论
利用结构设计优化的技术方法，能提高有限的空间、有限的资源，让其最大化的效果发挥，实现了经济化、实用性和适用性的良好目标。满足了建筑产品的品质要求不断提高的目的，实现了人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高的需求，同时，这也实现了建筑商不断寻求新的手段来满足顾客的需求，达到降低建筑工程造价成本的目标。
参考文献
[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009(4).
[2]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008(11).
[3]马臣杰，张良平，范重.优化技术在深圳京基金融中心中的应用[J].建筑结构，2009(4).
建筑结构的优化设计篇3
【关键词】：房屋建筑结构设计优化设计方法
中图分类号：tU318文献标识码：a文章编号：
房屋工程建设中房屋结构优化设计对于整个工程的作用是不容忽视的。因为房屋建筑的目标就是用最少的资金达到提高整个工程结构的坚固性和可靠性，从而产生最大化的经济效益。优化设计方案是控制造价和节省工程开支最有效的方法之一，通过合理的建筑结构方案优化设计方法更佳合理进行工程资源配置，以期达到房屋建筑结构设计的安全性、适用性和经济性目标。在房屋建筑工程结构设计工作中，特别是常见的钢筋混凝土住宅结构体系进行优化时，要综合考虑从结构整体的布局以及具体构件两方面的因素，也是建筑结构优化设计的主要内容所在，因此，要达到结构优化设计的目标，对当前房屋建筑工程师就提出了更高的要求，要求工程师不仅能够对建筑结构和构件受力的特征有充分的把握，还要能够根据构件设计的经验提出对房屋结构设计更加合理有效的优化设计方法。
一、房屋建筑结构优化设计的措施
1、加强剪力墙的设计
影响压弯构件的延性或屈服后变形能力的因素有：截面尺寸、混凝土强度等级、纵向配筋、轴压比、箍筋量等，其主要因素是轴压比和配箍特征值。剪力墙墙肢的试验研究也表明，轴压比超过一定值，很难成为延性剪力墙。剪力墙构造边缘构件的配筋区分底部加强部位和其他部位，除应满足受弯承载力要求外。底部加强部位的构造边缘构件采用箍筋，其他部位采用拉筋，其拉筋水平间距不应大于纵向间距的2倍，转角处宜采用箍筋。当抗震墙的构造边缘构件的端柱承受集中荷载时，其端柱的纵向钢筋、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求。
连梁是对剪力墙结构抗震性能影响比较大的构件，采用斜交叉配筋方式，可以大大改善连梁的延性。剪力墙是平面构件，在其自身平面内有较大的承载力和刚度，平面外的承载力和刚度小，结构设计时一般不考虑剪力墙平面外承载力和刚度。抗震设计的剪力墙结构，应力求使两个方向的刚度接近。
框架一剪力墙结构设计的关键是剪力墙的数量和布置。在一榀很长的框架中（为纵向），剪力墙不宜集中布置在该榀框架的两尽端，以避免在温度变化、结构涨缩时由于两端的约束作用而造成楼盖梁板开裂。剪力墙的间距不宜过大。
2、加强设计中建筑结构形式的选用
不同的建筑类别和功能要求决定了户型的选择，当前越来越多的房屋建筑为高层建筑结构，除了要合理选择结构抗侧力体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。
(1)加强结构抗震设计。结构抗震设计有许多不确定因素（地震特性、结构扭转等），进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外，要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中，结构工程师运用“概念”进行分析，做出判断，并采取相应措施。根据概念设计，抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则：采用规则结构，不采用严重不规则结构；确的计算简图和合理的传力路径；具有必要的刚度和承载力，具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力；部分结构或构件破坏不应导致结构倒塌，增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则：即：“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”；置多道抗震防线，形成两道或多道的抗震防线，增强结构抗倒塌能力。第一道防线是地震时先屈服的结构单元和构件，应是延性大、耗能力好的结构单元或构件，如剪立墙结构的连梁等。第二道防线的结构单元也有足够的抗震能力，如框架-剪力墙结构的框架。
(2)加强底部框架剪力墙的设计。高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构中的剪力墙为第一道防线的主要抗侧力构件。为了提高其变形和耗能能力，对框架—剪力墙结构中的剪力墙墙厚、墙体最小配筋率和端柱设计等做出了较严格的规定：剪力墙的厚度不应小于160mm且不应小于层高的1/20，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200mm且不应小于层高的1/16。剪力墙的周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成的边框。端柱截面宜与同层框架柱相同，并应符合有关框架构造配筋规定；剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。剪力墙的横向和竖向分布钢筋，配筋率均不应小于0.25%，并应双排布置，拉筋间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。框架—剪力墙结构的其他抗震构造措施，应符合对框架及剪力墙的有关要求。
二、结构设计优化技术在房屋建筑结构设计中的应用
1、房屋建筑结构设计中的概念设计方法
在房屋建筑工程中，对于同一个建筑方案可以有不同的实现途径和结构设计；这是由于房屋建筑结构的参数、荷载、所用的建筑材料的不同和差异都会导致各项的取值不尽相同的，因此，对于房屋建筑结构设计的细节处理方法也不是唯一的，而是需要工程师们根据多年设计经验和实际操作理论和工程进展情况自行判断，计算机无法解决诸多不确定问题。工程师们的判断根据房屋结构设计规律的指导下进行主观的概念设计，而这种概念设计是工程师在多种备选方案中的必要的选择过程。
2、概念设计处理的实际建筑设计问题
概念设计帮助工程师使房屋建筑工程结构不受来自自然和人为不确定因素影响和破坏，即使产生破坏概念设计也可将这种破坏程度降至到最低点。因此，概念设计为了达到这一目的。就要首先考虑如何使房屋建筑不受这些不确定的外力因素的影响作为设计的主要内容。而综合所有不确定的因素中，地震是最为常见的，因为一旦发生地震其由于没有活动规律其破坏力是极大的，所以在房屋建筑结构设计过程中应该充分的考虑到地震的破坏作用，要尽可能采取有效的抗震措施，通常房屋高层建筑的外形分为板式和塔式两大类：板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大，塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。
三、总结
近年来，随着我国高层建筑的发展，在其房屋建筑结构设计中会经常遇到一些问题，这就需要我们建筑结构设计人员通过自身经验进行自主创新，要不断通过正确的概念方法进行房屋建筑结构的优化设计。
【参考文献】：
[1]史曼柏.住宅建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新导报，2009，(21)：36-36.
建筑结构的优化设计篇4
[关键词]房屋结构设计；建筑结构；优化设计
中图分类号：tU318文献标识码：a文章编号：1009-914X（2017）13-0261-01
1结构设计优化理论内容
房屋建筑结构的优化实际上就是通过设计实现房屋最大化利用率，促使其功能充分发挥，在保证建筑稳定的前提下，将建筑结构进行有机结合，使其既独立，又能够相互联系成为一个整体，这也就是说明优化建筑结构，也就是整体结构的优化，它与以往的结果设计相比具有一定的显像优势，它不仅能够保证促使建筑结构更加稳固，更能在满足社会实际需求的同时，体现设计美感，将设计中的现代元素融入建筑结构中，这样房屋建筑就既能保证质量，又能体现美观性。
2结构设计优化的主要作用
2.1降低建筑成本
将结构优化技术和传统结构设计对比发现，前者不仅在成本方面取得显著改善，还在质量层面获得显著效果。对于高楼层和多层楼层，在实际建设过程，其中楼层越高，则层数也越多，且楼层面积越大所对应的占地面积却不太大，显著缩减了工程成本，但所面临的难度下述较高，除应权衡楼层距离，也应思量房屋承重。而多楼层用户无需考量这一问题，占地面积相对偏广。同时，建筑成本的提升表明建筑面积出现了不必要的浪费。从这两者进行考量，建筑商一般价位倾向高楼层方案，既节约成本还提高利益，进而对房屋结构提出了全新的要求。
2.2结构设计优化的呈现
着手房屋结构设计活动时，除应思量房屋的主要作用和基本安全，也应保证房屋外观理想和美观。在房屋设计优化中，最主要的问题便在这里，借助最直观方案美化房屋，且安全可靠。而这对房屋设计师也提出较高的要求，在确保建筑可靠的基础上，从视觉上呈现出一种美感，为此，在具体的设计工作中，设计师需积极创新，依托平面设计图融入一些新颖的想法，让平面尽可能做到整齐与可靠性，全面缩小质量中心和刚度中心之间的差异，以此来让建筑基于高承压作用也不会出现扭曲形。
3建筑结构设计优化方法需遵循的原则
3.1舒适性原则
建筑房屋本来就是人们的生活和居住的重要场所，其最终的目的就是满足用户的各种需要。因此在房屋结构设计中应用建筑结构优化方法，应遵循舒适性的原则。将用户的需求放在房屋设计的第一位，广泛的收集和总结各种用户对房屋设计的不同的功能需求，尽可能提高房屋建筑的服务功能。比如采用大开间的剪力墙结构设置，以方便用户日后对房屋进行分隔和改造。
3.2经济性原则
房屋结构设计要根据建设场地和用户的需求，确定房屋的层数、房屋设计的外观形状以及内部结构构造，并在满足安全性和舒适性的前提下，采用最佳的结构体系设计方案，严格规范房屋设计的相关标准，最大程度的降低材料损失，提高资源的利用率，以实现节约成本的目的。
3.3绿色环保性原则
现代社会追求经济建设与环境保护的和谐统一，在工程建设中引入了绿色建筑理念，并以绿色环保性原则作为各个行业生产发展的重要约束和规范条件。因此，在房屋结构设计中应用建筑结构设计优化方法，应始终遵循绿色环保的原则，选择环保型设计和建设材料，将保护环境纳入房屋结构设计方案中，提高设计人员的环保意识，突出环保设计的重点，最终实现房屋结构设计的绿色环保目标，以促进房屋结构设计的可持续发展。
4建筑结构设计优化方法的应用
4.1房屋设计中的应用
在进行房屋建设之前，需要根据建设的需要对相关要素和内容进行优化，比如对设计工程造价的优化，房屋建设需要耗费大量的材料和资金，利用建筑结构设计优化方案，综合考虑房屋建设的各种影响因素，并确定相对标准的设计要素指标，严格控制房屋设计中的成本，最大程度的降低房屋建设投资，为建设企业赢得更丰厚的经济和社会效益。
4.2在房屋细部结构设计中的应用
在房屋细部结构设计中引入建筑结构设计优化理念，对各种数据指标进行计算核对，降低或者是避免误差的存在，提高房屋结构细部设计的有效性。利用建筑结构设计优化方法对房屋结构细部设计进行指导和规范，以降低房屋细部结构出现裂缝以及断裂情况的发生几率，全面提升房屋细部结构设计的稳定性和安全性，切实保障整个房屋结构的质量。
4.3在房屋基础结构设计中的应用
桩基是房屋基础结构设计中的重要组成部分，对于提高房屋结构稳定性具有重要的作用。将建筑结构设计优化方法应用于桩基结构设计，可以合理选择桩基的类型、长度以及施工技术工艺等内容。对房屋基础结构设计中的各种影响因素和内容进行全面的控制，切实保证房屋基础结构设计的科学性。
4.4在房屋上部结构优化设计中的应用
房屋的上部结构进行优化设计，尤其是以剪力墙为主体结构的房屋的上部结构进行设计优化时，需要合理的布设剪力墙，确保剪力墙的质量。因此需将对称楼层的平面刚度中心点与楼层的结构重心相重合，以此来削弱地震及风力等外界作用对房屋上部结构的影响。并且为了满足用户日后的房屋内部空间改造的需求，尽可能应用大开间的剪力墙构造，增加剪力墙的强肢长度，以达到减少剪力墙数量和混凝土使用量的目的。
4.5房屋结构阶段性优化设计中的应用
房屋结构设计是一项系统性的工作，在不同的阶段其结构设计具有不同的特点。因此，在应用建筑结构设计优化方法时，应切实考虑到房屋结构设计阶段的差异性，正确处理技术与经济的对立统一，结合当下的情况对房屋结构设计进行优化，以实现延长房屋寿命、提高经济效益的目的。
5结语
总结全文可以得知，其对于房屋结构设计的作用是无法取代的。因此，选择合理的优化方案能够保证房屋建设在达到相关建设标准要求的基础上实现经济最大化。建筑结构的设计优化是一个相对复杂的概念，只有不断的加强研究和分析才能够更好的实现其在现实生活中的运用。文章在对建筑结构优化设计过程以及问题等多方面分析角度下，希望能够给相关的设计人员带来一定思考和启发，从而提高建筑结构的优化方案设计，实现房屋建造的安全性以及稳定性。
参考文献
[1]周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2014，01：117.
[2]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报，2014，08：23-25.
建筑结构的优化设计篇5
关键词：建筑结构；剪力墙结构；优化设计
中图分类号：tU3文献标识码：a
就目前我国建筑工程现状而言，剪力墙结构由于造价高、施工困难、材料耗费大的特点而往往被建设单位所限制，为此在其设计中需要认真地进行归纳和总结。经济的发展在一定程度上促进了社会整体的发展和人们生活水平的提高，建筑业的兴起也给社会发展注入了新的生命和活力，在土地资源日益紧张的背景下，剪力墙结构在建筑结构中占有越来越重要的成分，随着高层化建筑应用的普遍性，剪力墙在建筑业中的要求也越来越迫切，对质量和性能方面提出了更高的要求。剪力墙结构通过用钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁柱，来承担各类荷载的内力，有效地控制结构的水平力，在抗震方面起到了良好的作用。
一、剪力墙结构的基本原则
剪力墙又被称为抗风墙、抗震墙、结构墙，既能够承担水平构件传来的竖向荷载，又能够承担风力或地震作用传来的水平地震作用，可以节约层高，空间利用比较好。剪力墙结构主要分为:实体墙或者截面剪力墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙和壁式框架等，每一种剪力墙结构都有不同的形式和作用。由于剪力墙平面外承载力和刚度很小，而平面内承载力和刚度则相对较大，要尽量避免平面外的搭接，因为在梁与剪力墙进行连接时，会产生平面外弯矩的现象，使剪力墙平面外的安全性受到威胁。在剪力墙结构设计中，连梁跨高比小于2．5或者大于5的时候，会出现弯矩，剪力也会超过规定的限值，对工程造价产生重大的影响。剪力墙的布置主要是双向和多向的，应该从整体出发，贯穿整个建筑物，在较长的剪力墙设计过程中，要将剪力墙平均分成若干段，每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8米，充分地发挥墙体配筋的作用。采用增加与沿梁轴线垂直的墙肢或者壁柱，减少弯矩对墙体的影响，控制剪力墙的平面外弯矩，把剪力墙拉通对直，避免叠合错洞墙和错洞剪力墙的出现，避免小墙肢在洞口与墙边的出现，增强抗震的能力。
二、剪力墙结构的科学设计方法
1.加强基础方案的设计
基础方案是剪力墙结构设计的基础，非常关键和重要，相关设计者要想把好这一关就要积极深入实际、展开考察、调查和而研究，特别是要积极预防和处理可能会发生的质量问题。具体的考察项目应该包括工程所在地的地质条件、水文状况等等，同时要对设计技术标准、临近工程项目的布局状况等实行妥善、科学的规划，只有这样才能确保所设计出的基础方案能够积极发挥有效作用。相关设计工作者要本着不断修改、更新与完善的原则，在已制定设计的基础方案上进行完善，这样才能确保其质量。
2.完善承重构件的科学设计
在高质量的基础方案已经得到了优化设计和确定以后，相关设计者就需要根据有关的制度、指标以及规范等来加强对承重构件的优选，这样才能有效保证建筑主体结构质量，确保其稳定性、安全度。例如:要重点加强剪力墙承重构件的优化设计，集中把握剪力墙墙体自身的配筋率，根据我国当前制定并实施的一些指标中已经明确规定:通常的剪力墙抗震有四个等级，水平横向、竖直方向的配筋率一二三级至少要在0.25%以上，四级和非抗震设计时均不小于0.20%，同以往对比起来，当前的配筋率安排水平得到了显著提高，甚至正在接近国际化水平，因此，要想确保剪力墙设计质量，相关设计者就需要重点把握基础方案设计，承重构件的设计等等，要在遵循国家相关法律法规的基础上注重一些科学指标以及工艺参数的正确选择与完美结合。
三、结构构件的设计优化
构件优化首先考虑的是基础优化:譬如平板式筏板基础厚度应依照上部结构层数和纵横向剪力墙间距刚开始估算，经反复验算筏板强度、变形进行变更优化。在初估筏板厚度时，在规范要求平板式筏板基础最小厚度400mm的理论基础上，每增加一层，板厚增加50mm的规律进行受力分析逐步改进。当然，剪力墙间距较小时按左右经验初估筏板厚度一般偏大。筏板基础的设计中，应重视基床系数的合理选用，基床系数取值过小会使得筏板变形过大，配筋增大，浪费；取值过大会使得筏板配筋不够，留下安全隐患。所以，在筏板基础的设计中，依照土层特性合理确定基床系数并且是结构优化设计的十分主要内容；其次是剪力墙:在合理的结构布置墙体后，经过计算截面内配筋应满足规范要求，确保剪力墙的受力合理。根据剪力墙结构的受力要求，使得所有结构剪力墙尽可能采用构造配筋。而且，剪力墙数量越少，边缘构件数量越少，总体混凝土用量及配筋就越小；最后是梁板及一些小构件:梁的配筋普遍由内力来控制，对梁宽度较小的构件来说，当配筋量大时常常需配2～3排筋，这毫无疑问将减小梁截面的可行高度，所以当不涉及应用或空间观感时，可适当增加截面宽度和高度，力求放置成单排主筋；有条件允许时可增加梁截面高度以达到节约钢筋的目的。
四、剪力墙在建筑设计施工中的应用
1.剪力墙平面结构布置
剪力墙的平面布置首先要做到的就是保证均匀，并保证质量中心和刚度中心处在重合的状态下，减少力矩对墙体的作用力。剪力墙在施工中应当沿主轴方向布置，并保证剪力墙的抗侧力刚度保持在合理范围内，如果有必要可适当增加可利用空间，并保证适当的高度。另外，剪力墙还应当保持合理的间距，通常采用经验公式进行设计，公式为t=(0.05-0.06)n，其中n为建筑结构层数。实际剪力墙的数量应当与计算结果接近。剪力墙处理要具备较强的承重能力与刚度，还应当保证良好的延伸性和弹性，从而保证其在因外力作用产生裂缝时，剪力墙还能够不发生倒塌。
2.剪力墙约束边缘构件处理
约束边缘构件能够促使剪力墙的承载能力得以显著提高，并减少层间位移，同时提高抗震能力，而且对于墙板也能提供稳定作用。剪力墙抗震设计应当满足第一振型的抵抗力矩大于承受力矩的一半以上。约束边缘构件的确定应当以剪力墙相关轴压比为依据。一般来说，抗震等级较高的剪力墙，应当采取层数较多的约束边缘构件，并有效控制剪力墙的均匀性，以从根本上提高墙肢的承重能力。
3.剪力墙的布置
对其布置应遵循竖直方向上从下往上布置的顺序，从而防止刚度突变情况的发生。在高层建筑中，剪力墙的墙肢截面应当尽量简易，并保证剪力墙在竖直方向上的高度的均匀性，另外还应当在剪力墙的洞口或者门窗处形成明确的墙肢和连接梁。
综上所述，通过对剪力墙结构在建筑结构中的优化设计进行分析，我们知道，剪力墙结构施工工艺比较复杂，需要设计人员和施工人员在进行结构设计与施工时，综合考虑各方面的因素，以保证剪力墙能够真正发挥其应有的作用，从而对建筑物的功能和安全形成可靠保障。
参考文献：
[1]黄小燕.框剪结构中剪力墙的优化设计研究[D].海南大学,2012.
建筑结构的优化设计篇6
对于建筑结构设计工作来说，其重要性也就决定着提升其设计水平和设计效果的必要性，而为了最大程度上提升其设计的效果，针对具体的建筑结构设计工作进行必要的优化是必不可少的，这种建筑结构设计工作的优化已经成为当前建筑结构设计过程中极为关键的一环，其在建筑结构设计中所发挥的作用是至关重要的。具体来说，建筑结构设计优化主要分为两个层次上的优化和完善，一方面是针对整个建筑结构整体设计效果进行优化，这是首要优化前提，也是确保其最终建筑结构设计水平的关键所在，必须要作为建筑结构设计优化的一个重要内容进行把关和控制；另一方面则是应该针对建筑结构设计的一些细节内容进行必要的优化和完善，这是建筑结构设计优化工作最为复杂，也是最为困难的一个方面，因为其相应的优化内容比较多，需要注意的要点内容也比较多，进而就会给相应的设计工作人员带来较大的优化设计难度，一旦任何一个方面存在缺陷或者遗漏的话，都必然会造成较大的不良影响。而从建筑结构设计优化的具体内容上来看，只要是建筑结构设计的目标和任务，都应该作为其优化的重要内容，比如基础结构、屋顶结构、楼板结构、砌体结构等，都应该进行详细全面地优化，而针对建筑结构设计的要求来说，在具体的优化过程中，还应该针对其安全性、经济性、美观性等关键指标进行充分地优化设计，最大程度上提升其设计的价值。
二、优化建筑结构设计的措施
1.详细分析建筑结构设计的整体效果
针对建筑结构设计进行优化应该首先从整体入手，把握好建筑结构设计的整体效果，详细分析其整体效果是否符合相应的结构设计要求，尤其是对于一些比较关键的指标来说，这种整体效果的分析更是极为关键的一个方面，比如对于建筑结构的安全性和稳定性来说，就需要从这种整体结构上入手，只有保障其整体结构在较大程度上具备较好的稳定性，才能够符合相应的设计需求，因此，必须要针对其建筑结构设计的整体效果进行全面细致地分析，了解其各个方面所表现出来的性能是否符合相应的要求，在此过程中，还可以充分运用概念设计理念进行优化，进而提升其建筑结构设计的整体效果，这种概念结构设计理念的应用对于抗震性能得设计优化来说更是具备着极强的效果和应用价值。
2.优化建筑结构材料的选择
对于具体的建筑结构设计工作来说，其相应的建筑结构材料选择是比较重要的一个方面，因此，针对这种建筑结构材料的选择进行相应的优化也就显得极为必要，一般来说，在当前建筑结构设计过程中，常用的材料主要就是钢材料、混凝土材料、砖体材料以及其他的一些辅助施工材料，而对于建筑结构影响比较重要的就是对于主体结构材料的选择，即在建筑结构的构件中，采用何种材料进行施工建设，当然，这种施工材料的选择必须要结合具体的建筑结构类型及其相应的功能特点进行恰当的选取，比如对于一些大规模的工业厂房结构来说，其比较适合的就是选择钢材料来构建相应的钢结构，相对于混凝土结构以及砖材料的使用来说，钢结构在这种工业厂房中是最为适用的。
3.优化基础结构的设计
在整个的建筑结构设计过程中，基础结构必然是极为关键的一个组成部分，而对于相应的优化过程来说，也应该把这种基础结构的优化设计作为一个核心任务来执行。具体来说，这种基础结构的优化设计主要应该涉及到以下几点内容：（1）结合建筑工程项目施工现场的一些实际地质状况以及地下水位状况来分析其具体的基础结构设计内容是否具备着较强的适应性和可行性，尽可能地提升基础结构设计结果的可靠性，避免和当地地质基础出现冲突。（2）针对基础结构的类型进行充分分析，进而在最大程度上提升其基础结构类型的可靠性，尤其是对于该类型使用的稳定性和强度进行准确的预估，判断其是否能够满足建筑工程项目的基本需求，进而较好地保障其应有价值的呈现。（3）针对基础结构设计的具体施工方案进行详细的分析审查，尤其是对于这些设计方案的可行性进行全面分析，确保其能够在后续的施工中顺利执行。
4.优化结构形式的选择
建筑结构形式的选择必然也是整个建筑结构设计中极为关键的一个方面，选择一个恰当的建筑结构形式能够在较大程度上保障其稳定性和承载力状况符合相应的要求，进而最大程度上提升建筑结构的安全性。一般来说，在当前的建筑结构设计中，其基本形式的选择和建筑物的高度存在着较为密切的关系，根据其相应的高度来选择最为恰当的结构形式才能够达到最为理想的效果。一般来说，当前比较常用的建筑结构形式就是框架结构形式，对于这种框架结构的使用来说，有时候还需要构建一些承重剪力墙来促使其更好地分担一些作用力，提升其整体结构的稳定性。
5.充分考虑建筑结构设计指标
针对建筑结构设计进行优化，还应该重点针对其相应的设计指标进行全面审查和对比，确保其最终的建筑结构设计结果符合各个方面的设计指标，尤其是对于经济性方面的指标来说，更是应该加强控制和优化，避免其建筑结构的设计结果较大程度上超出了原有的预算值，影响其后续的使用，而随着当前建筑结构设计的不断发展，对于美观性指标进行相应的优化也已经成为了极为重要的一个方面。
三、结语
建筑结构的优化设计篇7
【关键词】建筑结构结构设计优化技术
前言
在房屋建造的过程中，建造结构成本的花费占了一个比较大的比例，通过结构设计的优化技术可以很有效的解决建筑成本造价方面的压力。因此，从事结构设计的工作人员应当充分考虑房屋建造过程中地合理性、经济性和适用性，从而在满足建造要求的前提下降低房屋建造工程的总体造价。
1、房屋结构设计优化技术的现实价值及应用
1.1房屋结构设计优化技术的现实价值
在进行房屋结构设计时，首先要做的就是要满足房屋结构效益的长远化，在这个基础上，尽量使房屋在投资上降低，结构上科学合理。与传统的房屋结构设计理念相比，现代房屋结构设计优化技术在房屋结构建造中的应用，能够有效的降低工程成本，大约可以维持在10%――35%之间。结构设计优化技术的运用，能够将建材的利用率和性能发挥到最大值，使房屋内部的各个空间之间形成协调的整体，并符合我国相关的安全质量规定。此外，房屋结构设计优化技术的运用还能够对房屋的最初设计提供帮助，因此，优化技术对房屋整体设计的安全、合理、舒适起着重要的作用。
1.2房屋结构设计技术方案和理论的应用
房屋结构设计方案和理论在现实中的应用主要表现在两个方面，即房屋总体工程结构设计的优化和房屋各个组成部分的设计优化。在这其中，房屋各个组成部分的设计优化包括很多方面，如：相关细节结构部分的优化设计、相关基础结构方面的优化设计、房屋屋顶方面的设计优化等，对于这些方面的设计优化还包含很多更加细化的设计，如布置、选型、造价、受力等方面的设计优化。相关的设计工作者应该在满足房屋建造的相关规定前提下，而后充分考虑造价方面的因素进行相关的结构设计优化。
2.建筑结构设计优化方法
2.1结构设计优化方法的应用
结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容，并应在满足设计规范和使用要求的前提下，结合具体工程的实际情况，围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。
2.2结构设计优化方法的实践价值
在满足建筑结构长远效益的前提下，应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比，采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%～30%。优化技术的实现，可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，并具有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策，优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。
3.房屋建筑结构优化设计
3.1结构设计优化技术的原则
结构设计优化要求我们从工程的设计和价值角度去思考方案。结构设计优化是追求最合理地利用材料的性能，使各构件或各设计专业得到最好的协调。它不仅具备了传统设计方案所要求的规范以及规范所要求的安全度，而且也具备了现今价值学和审美学的成分。结构设计优化是对结构设计进行深化、调整、改善与提高，也就是对结构进行高质量再加工的过程。结构设计优化不是以牺牲结构安全度与抗震性能为代价，而是经过结构设计优化的过程，使建筑功能更协调，成本更低，结构更安全。
3.2实施结构设计优化技术所遵循的要点
（1）科学地遵循结构设计规范
建筑结构设计工作要求结构设计工程师们不仅要具备丰富的设计经验，也要对结构规范的条文熟知，即在结构设计规范的要求下，将自身的结构设计方案贯穿于项目设计中。规范更多的是针对量大面广的工程，因而某些条文的规定会偏于保守；此外，用于一些特殊、复杂工程的设计时，有些条文则不够安全。所以，结构工程师在设计中应运用良好的专业知识与正确的判断力把握设计，做到设计成果不断优化与创新。
（2）结构工程师前期参与和主动参与的重要性
强调结构工程前期参与和主动参与是实施结构优化技术的重中之重。在实际施工期间，建筑师很难对结构体系的受力做到正确的分析，既建筑师的结构思想不能完全替代结构工程师的设计理念、经验和判断，也无法弥补结构与建筑专业技术共识的空白与隔阂。既具有扎实的结构设计理论功底，又具有丰富工程实践经验的结构工程师，积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与创新，才能创作出优秀的设计作品，更好使整个建筑的功能得到彻底的体现。
（3）加强各专业之间的协调与合作
结构优化是一个系统的工作，需其它专业的协调与配合。从建筑学发展角度分析，现代建筑是建筑、结构、设备三大要素构成的综合产品，所以在实施中要强化分工与合作，强化专业之间的协调与合作，这样才能创作出各构成要素有机结合的完美作品。在整个项目开展中，建筑设计与结构设计是整个设计过程中最重要的两个环节，二者的结合不仅能够达到实用美观大方的效果，而且可以使结构受力更趋于合理进而降低成本和简化施工。在建筑设计中，许多建筑设计人员只强调方案创作的新奇，不遵循建筑的基本力学规律，这样的方案往往会造成结构设计困难。还有一些建筑师在设计过程中往往忽视力学的基本规律，如将抗震设防区的高层建筑电梯或楼梯偏置在建筑一侧，使得刚度中心与质量中心之间的偏心距过大，在水平荷载作用下产生大的扭转效应。从以上的例子可以分析出，加强专业的合作与协调是实现结构合理、成本降低的重要途径。
4.总结语
综上所述，可以说对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的研究是一项非常复杂的综合性问题。我前边曾提到“经济、适用、合理”是房屋设计优化的原则，但是这三种效果之间又相互独立、相互矛盾。所以尽管在结构优化技术已经广泛应用的今天，如何使这三种因素更好的融合仍然需要我们在以后的应用实践中多探索、多积累，达到一种用最低造价实现最佳效益，既美观又合理的设计效果。
参考文献：
[1]范小平.高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J].福建建材.2008.
建筑结构的优化设计篇8
关键词：建筑结构；优化设计；细部；地基；抗震
中图分类号：tU3文献标识码：a
一、建筑结构设计优化的内容及其意义
当前，我国经济快速发展，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是改善人们居住环境方面的重要手段。建筑结构设计优化理念注重以实际为准则，根据工程建设的基本状况，以计划成本控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化结果方案。
建筑结构优化设计意义重大，一是大大提高建筑结构经济性，建筑进行结构设计优化可节省材料，有利于抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。节约用地，大量资料表明，建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。
二、建筑结构优化设计中的问题
现代的建筑结构设计优化工作是一个复杂的过程，关系着建筑的安全与否，是否经济和适用，在结构优化设计中也会遇到一些问题。
(一)缺少详细的勘察地质资料
从现在的建筑结构设计工作来看，普遍缺少详细的勘察地质资料，只是简单的依据相临建筑的情况进行图纸设计。勘察施工场地的作用是保证科学的进行地基基础工作，并且达到最基本的安全保障。往往房屋设计工作人员只是把耐力数值控制到最小，就简单认为房屋建筑结构没有问题了，这种技术问题为房屋埋下了安全隐患。在对较软地基进行处理时，忽略了垫层换土设计，只是根据经验判断处理。房屋结构设计过程中，对于较软地基存在的安全隐患没有足够认识，单纯依据个人经验使用砂垫层强化承载力，对于其宽厚度缺乏精确计算，也造成了费用的浪费。
(二)构造柱设计存在的问题
建筑结构设计中的构造柱可以设计为单一的受力柱，其横截面与配筋必须达到规范砼的规格，如果房屋结构包含抗震功能，必须要满足以上要求。当构造柱体被当做承重的柱体应用时，这就会使构造柱体的受力提前了，从而限制了构造柱体对建筑结构的拉束功能的完全发挥，使整体房屋结构设计暗藏了安全危机。地圈梁通常会植入构造柱体，这种情况下是不需要另外设置地基的，可是当构造柱体充当了承重柱体时，柱底部基础抗压能力必然会出现超负荷现象，裂缝也就产生了。在实际施工当中，处于承重梁下的柱体应当达到承重柱体的标准，假如承重梁的负载与跨度呈现最小状态时，梁下也可以使用构造柱体。这时候就要对构造柱体的功能忽略不计，重新检测墙体下半部分的抗压强度，达到要求才能设计施工。
(三)抗震设计中存在的问题
在抗震建筑结构设计中，施工设计人员普遍认为六度设防可以看成是没有设防。为了方便受力分析，施工设计人员往往把柱体横截面较小设计，增加梁线的刚度，将梁设计成为铰支梁，柱体的抗压能力设计成轴心抗压。这种操作方法能够方便分析房屋结构的受力，但是针对整体的房屋结构安全带来了危险。忽视了梁与柱之间的弯矩约束，还有柱体的截面积较小，整个建筑结构一旦受力，抗弯能力明显不足，造成了梁底显现裂缝。
(四)承重墙设计中存在的问题
建筑结构设计承重能力时主要是通过楼板设计完成的，在房屋建筑时经常将一些隔墙放置在楼板上，之后还会将这部分算在同等效果的荷载力范围内，楼板的配筋也会依据这个数据进行计算。除此之外，隔墙顶部采用立砖斜砌，造成楼板顶部出现裂缝。两个方向同时产生弯矩的双向板中的钢筋是要叠放并且要保持纵横方向，计算时应该依据双方向的高度。
三、建筑结构设计优化的基本步骤
通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数(损失的期望C2和结构的造价C1)和约束控制相关参数(结构的可靠度pS)等;然而还有一些影响不是太大，其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示，这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数，使得工程造价最少。
对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候，确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如，在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂，我们可以简化成矩形板，然后再合理的选择钢筋，在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。
四、建筑结构优化设计的要点
（一）结构优化设计的规范
在对房屋建筑结构进行结构优化设计时，设计工作者应遵循相关的结构设计规范。房屋结构优化设计的追求决定了房屋结构优化设计对设计工作者提出了较高的要求，要求工作者不仅详细了解房屋结构设计规范的条文，同时也要能够根据房屋结构设计的实际情况，把房屋结构设计的结构优化设计方案科学合理的运用到实际的房屋工程中。
对于一些结构较为简单的房屋工程，某些结构设计规范可能过于保守，而对于一些结构复杂的，或者有特殊用途的房屋工程，某些结构设计规范又可能过于宽松，安全性不足，这就要求房屋结构设计结构设计优化工作者能够根据具体的工程情况，对结构设计条文进行适当的取舍，争取使设计成果达到最优化。
（二）前期方案设计期间将结构设计优化参与其中
建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案，并参与结构设计优化，就会争取到非常优秀的开端。但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多，如果能对建筑类别有所针对，并进行合理选择结构设计优化方案，将降低建筑的总投资成本，因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计，考虑结构的合理及可行性。
（三）细部结构设计优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况，设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。注意钢筋的选择，i级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力却相差很大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做立面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，满足基本的规范要求即可，达到既安全又经济的目的。
（四）地基基础结构设计
地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。
（五）概念设计处理的实际建筑设计问题
在建筑结构设计中，很多外在因素是难以控制的，尤其是地震这种破坏力极强的自然灾害，对于建筑结构来说，破坏性是不可估计的。故此，在进行实际建筑设计时，必须充分考虑其建筑结构的地质特征，采用概念处理的原则进行合理的规划设计，将其存在的危险因素降至最低。在进行建筑结构设计时，要充分考虑抗震性能的重要性，分析其建筑阶段所受到的各种危险因素，采取合理的技术
手段，在建筑施工中注意刚度均匀、对称的重要性，同时还可以采取延性的设计原则，它可以有效的防止建筑结构在地震发生时所产生的突发性破坏，消耗一定的能量，减少破坏。
参考文献
建筑结构的优化设计篇9
【关键词】优化设计；建筑结构；方案
0.引言
建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段，同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。在进行建筑结构设计时，要考虑多方面因素，比如结构要有足够的强度，要有适宜的刚度，建筑结构有合理的自振频率等。另外，为了避免大震建筑出现问题，在进行建筑结构的优化时要保证建筑结构的强度满足要求，这是一个前提条件。建筑结构优化设计的突出表现和最终目的，是为了降低工程的造价，这是比较狭义上的说法，但是在现实中对建设结构设计的优化，主要指的是广义的说法，在降低工程造价的同时，保证其建筑的安全性，在利益最大化和质量保证中找到一个最优的平衡点，这就是目前建筑结构优化设计的意义所在。
1.建筑结构优化设计的概述
建筑结构优化设计的基本理论建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，三个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求：功能性建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。
2.建筑结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的""经济适用""房。
2.1建筑结构优化计算方案
在设计模型已经优化后，工程师可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算，经过多次计算比较和调整，使结构设计更加合理和经济。在进行建筑结构设计时，要进行内力、位移等多方面计算，计算的过程也要从不同的角度进行，以保证最大限度地获取准确的数据。在利用计算机结构设计程序进行结构计算时，要注意以下问题：不能盲目的依赖计算机，对于输入的几何图形、构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误，对计算参数的选取要正确合理，注意实际结构与计算模型的差异。最后可以利用程序的工程量统计功能进行不同结构形式的对比，以找出最优方案。
2.2进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
2.3结果分析
对计算结果进行分析，确定最优设计方案。在执行以上步骤的过程中，必须要全方位、多角度考虑方方面面的问题。这主要是因为建设投资是一项耗资巨大的工程，涉及到的方面比较复杂，因此必须进行总法规和考虑，不能仅仅为了节约资金投入而忽视了设计的优化作用。要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。
3.建筑结构设计优化经济性
建筑结构优化设计的经济性是市场经济条件下对资源配置提出的新要求。经济性是指通过建筑结构的优化设计，最大化的节约各种材料资源，达到减少建设成本的目标。另外，各种材料资源都存在一定的稀缺特性，建筑结构的优化设计能科学合理的减少材料的使用量，节省建设材料使用成本。
建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省材料，有利于抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。
4.工程概况及应用实例
某住宅小区建筑面积约57674.79m2，由5层裙楼及32层塔楼组成，裙房平面尺寸为76.65m×63.62m，塔楼平面尺寸为37.65m×32.6m，将地下二层按规范要求的嵌固构造处理，使其作为上部的嵌固端，嵌固以下埋深7m，以上99.8m（结构计算高度）。建筑总高度为106.8m（未包括出屋面的电梯，楼梯间的高度）。该结构平面布置不规则，在裙楼五层处进行高位转换。
结构设计中裙房部分主要考虑由恒载及使用活荷载等竖向荷载引起的荷载效应，主楼部分结构设计不仅考虑竖向荷载效应，还要考虑水平地震作用及风荷载作用下产生的荷载效应的组合。综合考虑裙楼部分大空间的设计使用要求以及主楼部分的抗侧移设计要求，裙房结构承重体系采用钢筋混凝土框架结构形式，主楼采用剪力墙承重结构体系。本建筑结构在主楼抗侧力构件设计中，剪力墙主要承担水平作用，框架承担少部分水平荷载作用和大部分竖向荷载作用。主楼平面形状不规则，因楼梯、电梯间均设置在核心筒内，为提高主楼结构的抗扭能力，剪力墙结合楼电梯间在主楼范围内采取了加强处理，具体厚度根据高层建筑结构设计的变形限值，由刚度、承载力和延性三者间的最佳匹配决定。在主楼剪力墙的布置中，尽量按照下部转换柱的所在位置来设置，以避免二次转换及尽量减少需要转换的剪力墙，经过多轮的调整后，将原来方案中需要转换的剪力墙减少了四条，使转换结构大为减少，在保证结构安全的前提下，对经济性亦有提高。
5.结语
综上所述，通过结构优化设计来降低工程造价是控制工程投资的一个有效途径，而正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键。对建筑工程进行优化设计一直是我们共同的目标，建筑结构的优化设计是一个比较科学系统的设计过程，不能片面强调节约投资，而降低技术和质量标准，又要反对重技术、轻经济，设计保守浪费的现象。因为影响工程造价和建筑质量的因素有很多，所以在实际的建筑机构设计中，一定要充分的考虑各方面的因素，在每个细节上都力求优化，只有这样才能实现建筑结构优化设计的最终目的，以更好的服务于我国建筑业的发展。
参考文献：
1.谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009（4）.
2.张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008（11）.
3.高立人，方鄂华，钱稼茹.高层建筑结构概念设计[m].北京：中国计划出版社，2005.
建筑结构的优化设计篇10
关键词：建筑结构；设计优化；基本理论；手段和意义
随着社会经济的不断发展，人民的生活水平显著提高，越来越多的人对物质生存的环境提出了更高的要求，其中建筑是人类物质生存环境的重要载体。近年来兴起的节能环保型社会的建设理念越来越得到人们的共识。本文分析了建筑结构优化的基本理论，并提出了建筑结构优化设计应采取的手段。
一、建筑结构优化设计的基本理论
结构设计优化方法的理论是指在从事结构的设计师时，除了考虑设计对象的基本使用功能及安全可靠性，还应该把它的设计对象设计得尽可能的完美。这就是我们所说的结构设计的最优化问题。用科学的语言表述出来就是，利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，找到能够满足预定目标的最满意的答案。建筑结构的优化设计体现在建设工程的各个阶段，包括决策阶段、设计阶段、建设阶段。在决策阶段，我们要确定建筑结构优化设计所要达到的整体目标，满足其本体功能，最大程度的保障安全性，降低投资成本；在设计阶段，我们要确定每个字系统的优化方案；在建设阶段，应以结构的设计优化为基本原则，组建好没一个子系统，从而实现整体结构的优化布局。在决策阶段的优化选择是关键，设计阶段的优化设计是核心，建设阶段的结构优化建设是基础，只有三个阶段紧密配合，才能实现建筑结构优化设计的总体目标。
二、建筑结构设计的基本要求
1、功能性
建筑作为人类基础的物质生存环境，其结构优化的终极目标就是满足人类对物质生存环境的最大化地需求。与传统的实用相比，增加了舒适性、协调性和美观性等多种要求，从而满足人类对基础物质生存环境的更高要求。
2、安全性
我们在追求建筑结构的功能性的同时，不能忽略建筑结构的安全性要求，任何东西如果没有了安全保障都会失去价值，与生命相比，任何东西都要让位。如果建筑商一味地追求建筑结构的优化设计而忽略了决策阶段、设计阶段和建设阶段的任何一个环节的安全方面的一个小小的问题，都会给人类的正常的生产和生活带来致命的危害。因此，安全性是结构优化设计中的必然要考虑的因素。
3、经济型
市场经济条件下要求对资源进行合理的配置，建筑结构优化设计的经济性适应了这一要求。经济性是指经过建筑结构的优化设计后，能够最大化的节约资源，达到减省建设成本的作用。此外，资源是有限的，很长时期才能再生，存在一定程度的稀缺性，所以建筑结构的优化设计能科学合理的减少材料的使用，从而节省建设成本。
4、环保性
建筑选材必须选用各种环保材料，人们生活水平的提高对生活质量提出了更高的要求，不仅仅是住的上房子，还要住好的房子。不再把钱看得像以前那样重要，与之相反的是更加强调健康的重要性。筑结构整体布局当中，不仅要求建筑结够主体内部结构的统一与环保，还强调，建筑过程中的废料的处理方面的环保。同时，建筑在未来的使用过程中也必须是环保的。
三、建筑结构优化设计的手段
1、结构优化设计中的材料选用
物理学和建筑学的基本原理要求我们，建筑结构的各个点、线、面都应体现出力学承载力的特征，其中力学承载力的载体本身就是材料。为此，我们在选材是必须要慎重。通过各种材料的配置，加强构件的强度、任性和延展性，钢筋混凝土材料的打造适应了这一趋势，工程实践表明，钢筋混凝土的结构设计，把梁柱作为主要得力的承受载体，钢筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的压力。因此，在工程的设计实践中，采用高标号的钢筋混凝土能够减少梁柱等构件的横截面，减轻结构本体的重量，同时也能扩大其使用空间；梁板以受弯为特性，采用高标号的钢筋混凝土能够减少钢筋的使用数量。结构的构建者应该科学合理的配比钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土的投放比例，以使其达到最优性能。近年来，自然灾害不断增多，强度也成提高的趋势，对建筑材料的抗震性、抗水性、抗土性等提出了新的要求，为此，建筑结构优化设计应在决策阶段、设计阶段和假设阶段全面考虑材料的品种、质量、价格和对周围环境的适应程度，在最小化牺牲经济性的同时，最大化的保证建筑结构的功能性、安全性以及环保性。
2、结构优化设计中的构建布置
建筑结构优化设计中的构建布置是指梁、柱子和剪力墙的布置与设计。高层建筑的结构设置大都采用框架―力墙的结构体系，这种体系主要有钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成，框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可以为铰接。框架―力墙的结构体系具有较高的承载力，较好的延展性和整体性的优点，并且具备了很强的吸收地震力的能力，在建筑结构优化设计中，剪力墙的刚度的确定出了满足强度条件外，还必须是结构具有一定的侧向刚度，基于此原因，剪力墙的刚度的大小将直接影响到结构的安全性和工程造价的成本的大小。在梁的选用方面，常规梁的经济型最好，但会严重影响到建筑层的高度，在目前的土地资源有限的情况下依然无法实现社会整体经济效益的最大化；宽扁梁能够减少梁的截面高度，从而可以增加建筑物的净高，在建筑物的总高度有限制的情况下，可以增加建筑物的层数，从而获得更多的建筑面积。但是宽扁梁也不是经济指标最优的梁。我们的目标只有一个，最大化程度保证功能性和安全性。
3、结构优化设计中的整体布局
建筑结构的决策者和设计者应从全局观念出发，利用结构设计中的点、线、面，确定建筑结构设计的总体布局，处理好点、线、面之间的框架结构关系，并借助材料的选用和构建的布置，是单个构件与整体的结构相配合，使之能够实现最佳的受力状况。即实现整体结构的良好的承重力、刚性和延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，保证达到建筑结构设计的国家质量标准。
四、建筑设计优化的意义
1、通过结构优化设计来降低总造价
进行结构优化设计过程中，我们知道多层住宅和高层住宅相比较，层数越其总建筑面积就越大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地资源。但与此同时，随着建筑层数的增多，建筑总高度也会增加，楼间距就得加大，这是占用的土地节约量就与建筑曾数的增加比例不相同了。此外，一栋楼不管有多少层只有一个屋盖，它的成本下降会比较的明显。就基础部分而言，虽然也只是各层公用的，当层数增加时会加大基础部分的负荷量，为此要加大基础部分的建设，这样造价虽有降低，但并不如屋盖的效果那样明显。
2、通过建筑结构优化来提高建筑结构的经济性
随着建筑层数的增加，墙体的面积和主体的体积会随之增加，结构的自重也会增加，基础合住的承受力相应也会增加，水卫和电器管线会增长；相反降低层高，可以节省材料，有利于抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离会减少，间接的节约了用地，建筑面积相同的情况下，如果选用不同的楼形时，它的外墙的周长会减少。基于此，当选用越接近圆形或方形的的平面形状时，外墙周长的系数就会越小，基础，外墙砌体以及内外表面的装修都会随之减少，同时，受利性能也能得到加强，增加了建筑的经济性能。
结语：
利用结构设计优化的技术方法，能够提高有限空间、有限资源的利用效率，实现效果的最大化，从而实现经济化、实用性和适用性的良好目标。同时，能满足人们对居住条件及生活环境的要求不断提高的需求，满足对建筑产品的品质要求不断提高的目的。此外，还能实现建筑商不断寻求新的手段满足顾客要求的想法，达到降低建筑工程造价成本的目的。
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