结构设计的优化范文

前言：我们精心挑选了数篇优质结构设计的优化文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

关键词： 建筑 结构设计 设计优化

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。

2.1参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。

2.2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。

2.3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，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。

3.1 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。

3.2 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。

5 参考文献

[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009

[2]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J]，陕西建筑，2008（1 1）.

第2篇

【关键词】结构设计；优化

结构设计的目标是“安全、适用、经济”，对结构设计进行优化的目的就是使有限的空间、资源效果最大化，结构设计的优化工作就显得非常的重要。结构设计优化的方法就是合理的利用材料的性能，合理的利用结构体系的受力特性，合理的结构布置，使结构内部各单元得到最好的协调，达到规范所规定的安全度，并使其使用功能得到最大的满足。下面将通过几个方面对结构设计的优化进行探讨，以期与广大结构设计人员共勉。

1　结构整体分析

在承载各种作用的时候，建（构）筑物总是以整个结构体系协同工作的，结构体系的优劣是这个建（构）筑物的先天基础。合理的结构体系可以在安全、经济、适用等方面做到更好的协调。

1.1　结构形式的选择及结构布置

同一建筑方案，可以采用多种结构体系进行设计。建筑工程常用的结构体系有框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。每一种结构形式的经济性都有所差别，且都有其相应的适应性、抗震性能。因此，设计人员在建筑结构体系的优化选择过程中，要根据建筑物使用功能的要求、建筑高度的不同、场地条件等因素，按照经济合理、安全可靠的设计原则，保证结构整体具有良好的抗震性能、足够的承载力和刚度的前提下，选择最合适的结构体系。

结构布置要求结构设计者具有化繁为简、了解各种结构特性并对其出现的各种状况采取相应措施的能力。在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则、对称，尽量缩小质心和刚心的距离；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置应在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通且竖向刚度最好不要突变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。

笔者设计的某值班宿舍楼，平面尺寸为7×38m，平面虽然很规则，但很狭长，结构布置的时候，做到了结构刚心与质心非常的接近，但计算后的结果却不能令人满意，第一周期是扭转周期，对于结构的抗震是非常不利的。究其原因就是结构平面过于狭长，平面刚度不足，造成两端振动不同步引起了扭转效应。在增大了两端柱截面之后，虽然第一、二周期变成了平动周期，但第一扭转周期与第一平动周期的比值大于0.9。虽然抗震规范对多层建筑的周期比并不做要求，但参考高层规范的规定，比值过大的情况下结构的抗震性能并不是很好。于是笔者在两端墙体交接处各增加了一根柱子，使得两端的刚度进一步增强，且柱的布置不影响使用，结构的周期比小于了0.9，而且由于结构布置的时候刚心和质心是非常接近的，因此结构的抗震性能是非常好的。

1.2　功能要求

每一个建（构）筑物都有其预定的功能要求，设计者甚至不能满足其无限扩大的功能要求，而功能要求往往也会与结构形式产生冲突。当为了更大满足功能要求而不能采取更优的结构形式使造价增加，或者采取更优的结构形式使造价降低却但限制了一些功能上的要求时，设计者应当与建设方协调，在功能要求和结构形式上互相做出让步，以确定双方都满意的结构方案。比如框架结构、框剪结构、剪力墙结构、简体结构等满足使用者自由布置空间的能力是不同的，一般情况下按上述排序该能力是越来越弱的，但结构体系的刚度却是越来越强的，适用的最大高度是越来越高的。当某建筑物的高度接近框架结构的适用最大高度时，其结构成本相对是比较高的，可以考虑采用框剪结构，如建设方认为框剪结构影响了其功能使用，且结构成本对其影响不大时亦可继续采用框架结构。但通过沟通，在采用框架结构的同时，在不影响其功能要求的某些位置设置少量的剪力墙以加强结构的抗侧刚度则不失为更优的结构方案。

2　改变约束条件

改变约束条件是进行结构设计优化的一种有效的手段。

某水厂水池，由于施工单位的失误，池壁钢筋产生严重的偏位，按偏位后的截面进行复核，池壁承载力已经不够。笔者采用增加约束的办法进行处理。将池壁上部的走道板强化设计，作为池壁的上部约束，经复核此情况下偏位后的钢筋满足要求。

某门式刚架厂房，笔者最初设计时对刚架的底部按固端约束进行计算，发现刚架的基础非常大，造价很高。后经优化，减掉部分约束，改为铰接，基础尺寸大为减小，柱脚构造施工难度变小，且上部构件截面增大不多，取得了良好的经济效益。

3　构件分析

每一种结构构件都有其最经济的使用范围，每一种截面尺寸均有其最经济的承载状况。通过构件分析进行结构优化的目标是使构件的截面尺寸更合理，充分发挥材料的结构性能。

笔者在设计水处理构筑物的时候，通过采用通用计算软件分析发现控制构件配筋的最不利弯矩衰减得非常的快，这些在普通的静力计算中是察觉不到的。根据这个特性，在大尺寸的池壁设计中，可以采取沿高度逐渐减小池壁厚度和逐渐减少配筋量的方法来更合理的发挥材料的性能，取得更好经济效益。

牺牲某些结构构件的部分经济性，达到更高的整体经济效益则是另一种结构优化的方向。例如，常规梁经济性最好，但严重影响建筑层高，尤其是在目前土地资源有限的情况下，其不一定能实现整体经济效益的最大化。宽扁梁能减少梁的截面高度，增加建筑物的净高。在建筑物总高度限制的情况下，可以增加层数，以获得更多的建筑面积。虽然宽扁梁在经济指标上与常规梁相比并非最优，但对比整体经济效益和结构增加的投资，整体经济效益大时，做宽扁梁设计是个值得考虑的结构设计优化方向。

4　材料选择的优化

结构承载能力的载体就是材料，工程实践证明，设计阶段合理选择建筑材料，控制材料单价或工程量，是控制工程造价的有效途径。建筑材料应尽量选用性价比高的高强度建筑材料。例如HPB300、HRB335和HRB400这三种钢材的价格比较接近，但它们的抗拉强度值是270：300：360=1：1.11：1.33，可见采用高强钢筋的性价比高。采用高强度钢筋减少了用钢量的同时，还减少了施工量，增加施工可操作性，减少了施工难度。当柱截面由轴压比控制导致尺寸过大时，可以采用更高等级的混凝土，以达到减小结构尺寸，增加使用空间的目的。结构设计者可以与建筑设计者协调采用轻质高效的建筑材料，如填充墙材料宜采用轻质墙体，屋面采用轻质防水材料等，这些材料的使用既可增加室内的使用空间，也能减轻结构自重，减小地震作用，进而减少结构主要受力构件的用钢量和混凝土用量，减少了结构部分的投资。

5　计算模型的优化

实际结构是很复杂的，完全按照结构的实际情况进行力学分析是不可能的，对工程设计而言也是没有必要的。因此结构设计时，都需要采用某个计算模型对结构实际状况进行简化模拟，计算出结构在各种工况下的效应。结构计算模型的准确性决定了计算结果的合理性及对工程设计的指导意义。

纵观结构设计软件的发展历史，就是结构计算模型提高准确性的发展历史。在计算机高度发达和通用计算逐渐普及的今天，结构设计者拥有了更多的选择对结构进行更为合理的模拟计算，设计者可以得到更为准确的结果，从而更为合理有效的进行材料配置，提高经济效益。

由于业主功能需求的变化，某已建成的建筑物空间布置发生了较大的改变，部分楼板荷载超出了原设计的规定。笔者在对此建筑物结构进行技术鉴定时，考虑到原结构设计是采用梁柱模型计算的，楼板并未直接参与计算，仅估计了对梁刚度的影响，可能实际结构承载能力还有一定的富余。笔者采用了梁柱与板壳元共同工作的计算模型进行复核，并对其局部荷载进行精确施加。最终验算的结果表明原结构基本能满足要求，仅需进行小的调整即可满足结构安全。

在水处理构筑物的设计中，水池底板的设计一直都沿用传统的倒楼盖法，整个底板的地基反力是按均布荷载布置的，这与实际的受力状况有很大的不同，造成了底板用钢量过大的结果。在使用通用计算已成为可能的今天，可以考虑采用更为接近实际状况的有限元模型进行受力分析，并以此结果指导配筋将会更为合理且更为经济。

第3篇

关键词：桥梁；结构；设计；措施

中图分类号：TU997文献标识码： A

1、桥梁结构设计的原则

1.1、结构安全

在桥梁设计中，最重要的一部分就是结构，结构的安全性直接关系到桥梁的正常使用、在设计结构时：要考虑结构自身的安全性，需要通过可靠的结构结算分析以及合理缜密的构造处理来保证；要将恒载、活载、自然荷载等其他荷载考虑在内；对于突然性的高强度的荷载。例如强风荷载、高强度的冻胀力、水力等因素也需要考虑在内。

1.2、耐久适用

桥梁结构设计常常受到地形条件的限制。因此，对于地形条件较复杂的地区，桥梁布设往往会出现高墩大跨结构，对于这类结构形式的桥梁，在下部结构进行刚度分配时，稳定性、耐久性等因素是结构设计时的关键点。对于难以采用标准跨径结构和互通式立交中弯曲半径较小的桥梁，可以采用钢筋混凝土现浇结构及预应力混凝土现浇结构。对结构形式的选择直接关系到结构的安全和使用。

1.3、经济合理性原则

在桥梁设计时，除了要考虑施工技术、结构形式等因素外，还要考虑桥梁造价问题，这是一个现实的问题，在考虑的时候应遵循基本达标、择优而取、最少污染的原则：必须要达到桥梁的最基本要求，且经济指标是否接近最佳范围；要和其他方案反复比较，确立最佳方案；所选方案要尽量减少对自然环境的破坏，尽量和自然环境相协调、相结合。

2、桥梁结构设计的要点

2.1、桥梁结构的使用寿命

桥梁的使用寿命低需要综合性多方面因素考虑，首先，在主体结构设计标准上相对较低，设计标准应尽量向更为先进的世界级标准看齐，不应当只停留或满足于在现有的技术标准，要随着越发严苛的使用环境进而进一步制定满足当下或未来的技术规格标准。其次，在桥梁结构设计选型的合理性，也是决定桥梁使用寿命的重要问题，由于每座桥梁在建设的地点是不同的，桥梁所面临的是不同的气候，不同的地质，不同通行状况，所以综合多方面的因素考虑桥梁的结构设计适合符合当地的客观因素条件，来选择设计结构合理的桥梁。然后，在用结构设计和料选材上，设计者应当对于桥梁主体支撑部位的结构上采用坚实的用料和结构，如在保证混凝土保护层的厚度，保证钢筋。

2.2、桥梁结构设计的抗载荷能力

随着我国经济建设的大幅度提高，各个地区的运输能力也在不断发展，各种运输工具越来越多，而且在向着更大，更重，载重能力更强的方向发展，设想一下，在跨河桥梁上成群结队的车辆全部拥挤在桥面上行驶，这对于桥梁的结构坚实度是一项巨大的考验，所以在桥梁抗高负荷承载的情况下，就需要设计者对于桥梁目前和未来所要面临的载荷能力能高瞻远瞩，应用合理的结构来应对这一情况，而且可以再桥梁设计中的关键部位添加相应的减震装置，如粘滞阻尼器，可以通过气弹性部件可以有效的减少桥梁震动时产生的能量，以减少对桥梁主体的损害；铅芯橡胶支座，可以有效减少支座的硬性撞击，通过有着良好力学性能的铅芯和橡胶的配合，就可以达到这样的效果。总之，在抗重载荷情况下，桥梁的结构设计需要提前预估和计算出将要面对的负载情况，并且利用缓冲部件来直接降低重载荷所引起的桥梁压力过大。

2.3、桥梁结构的抗震性

有些桥梁会应用在经常发生地震的区域，地震会对桥梁产生严重的破坏，因为在桥梁结构设计中已经考虑到了动荷载的作用，所以要在巩固动荷载的基础上，加强桥梁结构的抗震性能，将动荷载和抗震性能合二为一的进行综合考虑。对桥梁结构的抗震性能一定要加强，保证桥梁的施工质量，每一个环节都要进行充分的考虑：在完善操作工艺的同时还要加强结构内部材料的整体连续性；强化桥梁支座的锚固，提高墩台与结构的连接强度；为了使结构具有更强的延性，可以适当的增加配筋；桥梁结构中存在不良土层时要强化或替换；桥梁结构中一些薄弱的地方要采取结构构造措施进行处理。加强桥梁结构中的抗震性能，一方面能够使桥梁的抵抗动荷载能力加强，另一方面还能够在地震发生时发挥出防护作用。

2.4、桥梁的疲劳损伤

桥梁结构根据使用的场所不同，能够分为风荷载和车辆负载两种因素，这两种因素统称为动荷载，动荷载会导致桥梁结构的内部产生循环应力，进而桥梁在反复的振动中产生疲劳损伤。桥梁结构会因为很多因素的影响，内部材料不能均匀的分布，这其中就会隐藏着很多微小的缺陷，而这些小缺陷在动荷载的作用下会演变成大的缺陷，当缺陷达到一定程度时就会出现裂缝，严重了就会发生结构的脆性断裂，产生的后果是非常严重的。因此为了更好的消除危险发生的可能性，一定要做好疲劳损伤的防范工作，要将这个问题重视起来，防患于未然。

2.5、桥梁的超载

桥梁的结构设计都要达到正常的使用标准，可是在实际的桥梁运行阶段，桥梁荷载并不能都达到在设计的允许范围之内，超载会导致动荷载的应力幅值增加，同时损伤出现的几率也会增加。因为超载所造成的损伤是巨大的，这些损伤是很难修复的，超载甚至会破坏桥梁的结构，导致事故的发生。设计人员要加强对桥梁超载问题的研究力度，保证桥梁结构的耐久性以及安全性。

2.6、环保问题以及可持续发展

桥梁结构设计时应该充分考虑环境保护以及可持续发展问题，主要包含生态情况、水、空气以及噪声等多方面的基本因素。另外还要从桥位选择、桥跨的布置、基础方案的制定、墩身外形等多个方面对环境要求进行考虑，这样才能针对施工期间出现的植被破坏现象、水土流失问题以及排渣污染等不良问题采取有效措施进行控制，与此同时还要建立一套完善的环境监测与保护体系，这样才便于将不利影响降到最低。

3、桥梁结构设计过程中的细节处理

3.1、要遵循实际

在桥梁设计过程中，为了避免使桥梁结构质量发生问题，相关的设计人员必须根据实际的情况来进行设计，避免桩基位置较低的现象发生，从而能够使桥梁的质量得到保证，在桥梁标高也能够准确。

3.2、地基上带基桩的钢筋混凝土

在对地基上带基桩的混凝土压力考虑过程时，要从深层方面进行考虑。但是值得我们注意的问题是，很多的普通橡胶支座都是设立在伸缩缝当中，这么做是十分危险的，而橡胶的支座是必须要设立在桥梁的结构上面，如果设立在伸缩缝中，那么在长久的车辆荷载作用之下就导致裂缝拉断的现象发生，由此可知，橡胶支座在桥梁当中的作用，将会直接影响着桥梁的结构安全以及长久性。所以，相关部门一旦发现此问题必须及时改正，保证桥梁结构不出现问题。

3.3、桥梁最好保持和与路线正交

在桥梁设计时，最好要保证桥梁的设计能够和线路形成正交的形式，这样能够有效的减少桥梁的长度，并且还要在桥梁的适当位置处设立伸缩缝，通过伸缩缝来使受拉区的长度有效的缩短，从而能够减小桥梁收缩变形现象，以此来控制桥梁的倾向裂缝发生。

总而言之，对于桥梁结构设计而言，需要设计人员有较为丰富扎实的理论知识，还需要有着一定的工程经验，在工作中不断优化技术，保证设计的准确性，以及桥梁的整体质量安全。

参考文献

[1]赵慧祥.桥梁结构设计基本原则及优化探析[J].西部交通科技，2014，08:59-61.

[2]杨舟.桥梁结构设计关键问题讨论[J].江西建材，2014，22:165.

[3]王运良.关于市政桥梁结构设计要点的探讨[J].科技传播，2014，03:56-57.

第4篇

【关键词】 建筑；结构设计；优化

随着业主对建筑物安全性、适用性提出越来越高的要求，建筑结构设计优化成为企业在激烈竞争中脱颖而出的关键。结构设计优化必须通过反复推敲，结合力学等多门学科知识一起分析，确保数据与规范要求相一致，最终确定最佳方案。尽管目前设计单位众多，而且多种设计软件可供选择，但是设计思想普遍保守，很难在结构设计中实现技术与经济并行的目标，为了有效控制造价，促进企业、国家发展，优化结构设计势在必行。

1 结构设计及其优化的含义

在结构设计中，主要从力学角度分析尺寸、刚度等是否符合构造需求，通过这种设计得到的方案可以通过变量或者参数的形式展现出来，变量或者参数最终构成目标函数。通过传统的结构设计得到的是可行性设计，基本是基于安全角度确定的，但是并不是最优设计方案。下面根据两个工程实例的数据分析，对房屋结构设计中设计优化方法的探讨。结构设计优化可以实现量的优劣取舍，得到最佳方案。

2 建筑结构设计优化实例分析

2.1 实例一

广东某化工有限公司-商业广场，工程等级二级（地下2层，地上9层，多塔框剪，65162.8O）。该工程地下室超长，长边约280米，短边约30米，成功用不设变形缝设计解决了混凝土开裂和防水难题，但是工程经济性及使用空间的合理性却遭受考验。地下室楼盖选型对于控制工程造价有直接影响。通常楼盖形式可以分为梁板式与无梁楼盖两大类，其中梁板式又分为双向和单向，无梁楼盖分为实习和空心。下面按柱距8.9mx8.9m的各种楼盖结构形式对比计算分析，并作出如下材料用量分析表：

最终本工程负一层楼盖采用无梁楼盖，主要考虑到地下室净高及减少基坑开挖深度；地下室顶板楼盖采用主次梁（单向板）楼盖，主要考虑到造价最低及本工程地下室顶板作为上部结构嵌固端，同时需满足规范相关规定要求应采用梁板式结构。

总结： 1、从以上《材料用量分析表》中可以看出梁板式楼盖中主次梁（单向板）结构形式的单位面积造价最低，井字梁结构形式的单位面积造价最高，十字梁结构形式单位面积造价介于两者之间； 2、主次梁楼盖与无梁楼盖单位面积用钢筋量比较接近，但无梁楼盖混凝土用量较多，使其单位面积造价高于主次梁楼盖； 3、主次梁结构形式由于其中一个方向框架梁梁高与次梁同高，设备管道可以垂直于次梁布置，这样可以提高地下室净高，无梁楼盖考虑150mm操作空间其地下室净高比主次梁结构提高了100～200mm，但比主次梁结构增加了近三分之一的重量，增加基础造价； 4、无梁楼盖施工简洁、施工速度较快，模板简单，能够有效满足工期要求，视觉美观，无梁楼盖由于自重较重，故对地下室抗浮有利； 5、当地下室层数较多（3层以上）地质条件较好时，结构抗浮要求较高，可采用无梁楼盖结构形式增加结构自重有效的抵抗水浮力以降低抗浮设计难度；当地下室层高受限制时采用无梁楼盖或空心楼盖结构形式可较好的达到地下室净高要求； 6、当地下室层数较少（2层）抗浮水位较低时建议采用主次梁结构形式，以减轻结构重量； 7、对于地下室顶板，当做为上部结构的嵌固端时，由《建筑抗震设计规范》6.1.14条：“地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板式结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构”，故根据规范要求，建议采用主次梁（单向板）结构或梁板加腋大板结构。

以上结构经济性对比仅限于平面结构构件的对比，实际上整个地下室工程的经济性应充分考虑地下室层高、埋深、基坑的开挖、支护结构等各项工程的综合造价。

2.2 实例二

广东省韶关市某镇政府办公楼工程，建筑层数为四层，砌体结构，并选用条形基础，工程钢筋用量如下表如示：

通过上表可以发现该工程总含钢量为30.977kg/m2，该值偏高，因此可以通过结构设计优化在此环节控制造价。

工程中采用了钢筋混凝土构造柱，构造柱能满足抗震与抗剪要求，但不用承受竖向荷载。构造柱大多设置于横纵墙交线，也设置在墙转角等处，为了使房屋稳定性得到提升，构造柱的尺寸较大。本工程位于六度区，构造柱按照规定应当设置在电梯间四角、外墙四角和对应转角处、隔12m或单元横墙与外纵墙交接处、楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处。本工程在规范中要求设置构造柱以外的多个部位设置了构造柱，为了控制造价可以将规范要求外的构造柱去除。根据抗震规范，砌体结构建筑的构造柱截面不得小于180mm×240mm。箍筋间距不超过250mm，并加大四角处布置构造柱的截面。在本工程采用的构造柱规格为360mm×240mm、240×480mm等，钢筋直径均为14mm。将钢筋直径改为12mm，并统一构造柱规格为240mm×240mm，可以使钢筋用量得到控制。

该工程使用现浇板，在设计初期，多由经验公式确定板厚，该板厚只作为暂定值，为了精确确定板厚，还需进行裂缝和挠度验算，并逐渐降低板厚后反复验算，如果板厚降低后仍满足设计要求，则优化是可行的。本工程中4.1米开间房间板厚设计是130毫米，经过挠度图分析和裂缝分析，板厚设计偏保守，经两次降低板厚与验算，最终确定110毫米符合设计需求。本工程采用的现浇梁也有优化空间，内廊处的梁是多余的，而且主梁为跨度取值的1/10。该比例相对保守，根据本工程开间不大，结合考虑梁的经济配筋率主梁梁高取跨度1/12～1/15也可以满足设计要求。降低部分圈梁高度，原圈梁高度为了配合建筑门窗统一为600mm，现降低东西向无窗及小窗墙体圈梁梁高。

基础造价在工程总造价中比重大，埋深、尺寸等都直接影响总造价。由于基础的影响因素众多，所以基础设计优化的途径更多，潜力更大。在以往的结构设计优化尝试中，盲目增加基础宽度及埋深都未取得良好效果，有时还适得其反。一般层数较低的工程条形基础、灰土基础与砖基础应用都比较广泛，本工程选择钢筋混凝土基础，基础埋深1.70米。通过分析土层较为理想，基础高度具有优化空间。基础埋深偏高，而且施工现场地质情况良好，基础埋深设置为1.40米即可满足设计需要，后经地基土浅层平板载荷试验，承载力满足要求。

经过上述优化，钢筋使用量降低约21t。仅从钢筋角度就已减少大量成本，因此可以说明建筑结构设计优化在控制造价方面有突出作用。总结上述优化措施如下：合理确定构造尺寸与钢筋直径；简化梁板柱受力体系，省去不必要的梁设置；降低圈梁高度；合理选择基础形式及埋深。

3 结构设计优化的注意事项

结构设计优化确实可以有效控制工程造价，提高企业经济效益，但是具体实施过程中却必须克服一些困难：施工单位为了加快工程进度，没有严格按照设计进行，从而无法实现设计效果；部分设计人员工作经验不够丰富，从而在设计时顾此失彼；将过多的精力与时间放在建筑局部的设计上，缺乏大局观，对整体造价考虑过少；一味追求控制工程造价，使建筑物的安全性和耐久性得不到保证，实际施工过程中偷工减料现象严重。以上几点都是影响建筑结构设计优化实际效果的重要因素，在设计过程中必须杜绝这些现象的发生。

4 小结

人类的资源不断被消耗，如何提高资源利用率是每位建筑结构设计人员必须面对的问题。建筑结构设计优化是控制工程造价的重要手段，但是也不能在追求效率的同时忽略质量，既省材又实用是进行结构设计优化时遵循的重要原则。

【参考文献】

[1]张阅荣.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].建筑工程技术与设计，2014，（20）：734-734.

[2]许宗雨.探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].江西建材，2014，（16）：36-37.

第5篇

【关键词】房屋结构设计；优化方案；应用；优化技术

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

近年来，由于经济体制和市场环境的变化，土地价格也在不断上涨，使得建筑工程在成本控制上面临的压力也随之增大。同时，随着人们生活水平的提高，人们对居住环境和居住条件的要求也较之以往有很大的提高，这就要求建筑产品要有更优秀的品质才能满足人们的需要。为了实现开发商和居住者的共同利益，那么就要在降低建筑工程造价的同时还要优化房屋的结构，因此，设计部门和人员就要在房屋结构设计中运用结构设计优化技术方法，在有限的空间里对有限资源进行合理利用，使其能够发挥出最优效果，实现房屋建筑安全性、经济性和适用性的最大化。

一、房屋结构设计中的结构设计优化方法

安全、美观、经济、适用且便于施工是建筑结构设计的五项基本原则，将结构设计和建筑美观密切配合起来，在各自发挥作用的同时相互协调，能够打造出赏心悦目的建筑。在房屋结构设计中应用建设结构设计优化技术，既能够使建筑的造型更加美观，又能够满足房屋结构的安全性、经济性和适用性原则。它是从优化设计房屋工程的分部结构和优化设计房屋工程结构的总体这两个方面来体现的。房屋工程分部结构优化设计方案有这几方面的内容：优化设计房屋的基础结构、优化设计房屋的屋顶系统、优化设计房屋的围护结构和优化设计房屋结构的细部。在这些优化设计方案中包含着多方面的内容，主要有工程的造价分析、结构选型、结构布置和结构的受力分析等方面。在具体的实施过程中，要从实际出发，结合房屋建筑工程的自身实际情况，将提高房屋建筑的综合效益为目标，来进行房屋结构的优化设计。

二、房屋结构设计中结构设计优化方案的应用

1、房屋结构设计中的抗震性优化设计方案

在进行房屋建筑工程图纸的设计时，按照抗震的等级来对房屋结构的设防进行分类，这是在国家《抗震规范》等相关规定的基础上，根据房屋的高度、烈度和结构类型来确定的。具体的优化方案如下：

对高层房屋建筑来说，在计算地震震力的振型组合数据时不必考虑耦联扭转的情况。如果房屋振型数大于3，那么在计算时要取3的整数倍，并且这个数据应该小于建筑物的总层数，如果房屋是1层或者是2层时，那么可以将房屋层数作为振型数。如果房屋结构并不规则，那么就应该考虑扭耦联转，同样拿高层建筑来说，房屋的振型数不应该小于9而应该大于或等于9；如果该项建筑房屋结构的层数较大，或者它的刚性突变系数大的情况下，那么在选取该房屋的振型数时应该多一些，例如在房屋结构中有转换层的情况，或者房屋顶部有小塔楼，又或者房屋内部是多塔结构，这时应该选取大于或等于12的数作为该房屋的振型数，但是需要注意的是，振型数仍然不能超过该房屋总层数的3倍。除非存在特殊情况，才可以选取更大的振型数，例如在房屋结构中含有弹性定义楼板，并且在刚性分析时采取的是总刚性分析的方法。

2、房屋结构设计中周期性折减系数的优化设计方案

在建筑房屋结构的设计中，对于房屋框架和顶盖来说，它实际表现的刚度往往会大于设计时计算的刚度，而实际的周期又会小于设计计算的周期，这是由于存在填充墙体的原因引起的。如果计算出来的房屋结构剪力偏小时，会引起房屋某些结构的安全隐患，为了避免这种情况而使房屋结构达到更好的效果，那么在房屋结构优化设计时就要适当折减它的计算周期。但是房屋的框架结构除外，在设计时不宜折减它的计算周期，必要时就取最小的折减系数。对于房屋的框架结构来说，它通常是采用砌填充墙的方式，因此应根据砌块和墙体的情况来决定折减系数。如果采用轻质砌块来填充或者墙体较少的情况下，折减系数应为0.7～0.8之间；如果完全是采用轻质墙体板时，折减系数可以取为0.9。

3、房屋结构设计中框架梁、柱箍筋间距的优化设计方案

房屋柱箍筋、框架梁等的设计中，要在符合国家相关规定的前提下来设定最大箍筋和最小箍筋的直径间距，通常将加密区的最大间距设为100mm左右，而将非加密区的最大间距设为200mm左右，然后来计算房屋结构的箍筋面积。设计人员在确定肢数和箍筋的直径时，要依据相关规范的规定来进行。如果有其他较大载荷存在于房屋框架梁跨中部时，或者存在次梁且箍筋仅为两肢时，而程序又为内定的条件下，就应该取200mm左右作为非加密区的箍筋间距。这样既能够提高间距为100mm的梁箍筋加密区的抗剪切能力，又使梁非加密区抗剪承载能力适当增强了。通过这样的优化设计方案，更能够充分体现出梁的强抗剪性能。

4、房屋结构设计中地下室的优化设计方案

在房屋结构设计中，如果是多层性的框架结构，一般都会设置地下室，而通常会采用板筏基础来建造，这是因为地下室的隔墙较少。在设计时应该综合考虑房屋的上部结构和地下室的层数，在图纸中的计算时应以地下室的实际层数为依据，这样可以一次性设计完成基础

底板和地基的纵向荷载。同时，通过比较和分析侧层移刚度性系数，可以对房屋的嵌固位置做出正确的判断和调整。为了保证楼板有必要的厚度且配筋率最小，可以采取适当的加固措施来进行构造；如果房屋的纵向结构不规则时，要加强最房屋结构中最薄弱层的验算。

三、在房屋结构设计中应用结构设计优化方案的意义

在房屋的结构设计中应用结构设计优化方案具有着重要的现实价值和实践意义。在满足房屋结构长远效益的基础上，应该尽可能的减少房屋结构的投资成本，并使房屋结构更为可靠和合理，以实现这样的目标为目的来进行房屋结构的设计。与传统房屋结构设计比较，运用建设结构设计的优化方案能有效降低房屋工程的造价，大约为10%～35%。运用现代化的设计理念来合理运用结构设计优化方案，可以将建筑材料的性能最大限度的发挥出来，充分协调房屋结构内部各单元之间的关系，其安全性也能达到国家的规定范围。同时，在房屋建筑设计中应用结构设计的优化方案还能提高房屋整体方案设计的合理性，从而实现房屋整体结构的美观、安全、经济和适用。

四、结语

在房屋结构设计中采用建筑结构设计优化方案，能够使房屋变得更加美观、适用、经济、安全。要使房屋结构优化设计在实际应用中发挥最大的功效，既要注重建设初期优化方案的制定，又要在施工过程中合理运用。在保证质量和安全的基础上，坚持房屋结构优化设计的新理念，合理选择结构设计优化方案并充分利用，对于建筑工程成本的控制和人们居住条件的提高都有着重要意义。

【参考文献】

[1] 饶远文. 结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J]. 价值工程. 2010(09):95

[2] 隋国龙. 优化技术及在房屋结构设计中的应用[J]. 中国新技术新产品. 2011(03):76

[3] 孙晓玲. 浅析房屋结构设计中应注意的问题[J]. 现代装饰(理论). 2011(02):125

[4] 卢建勇. 如何搞好房屋建筑结构的优化设计[J]. 中国房地产业. 2011(03):236

第6篇

【关键词】结构设计优化设计技术；房屋结构设计；应用

人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求，而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥，实现经济化、实用性和适用性的良好目标。

1 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。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。

1.1 结构优化设计模型

结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。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。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。

1.2 结构优化计算方案

结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。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。

2 结构设计优化技术的实践应用

结构设计优化方法应用于实践之中，是目前一个比较广泛的课题，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。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，要注意下面的几个问题。

2.1 结构设计优化应注意前期参与

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。

2.2 概念设计结合细部结构设计优化

概念设计应用于没有具体数值量化的情况，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。

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。在做里面设计的时候，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。

2.3 下部地基基础结构设计优化

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 结构设计优化的现实意义

3.1 结构优化设计降低总造价

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。

3.2 进行结构设计优化提高建筑结构经济性

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。

与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低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。通过使用优化设计手段，达到这5个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

参考文献

[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009(4).

第7篇

【关键词】房屋结构设计；建筑结构设计优化方法；实际应用

一、前言

近年来，人们对生活质量的要求不断的提高，对房屋建筑的要求逐渐的从实用性向功能性、安全性、可靠性方向转变，这给房屋建筑结构设计提出了更高的要求，如何提高房屋建筑结构设计质量，已经成为房屋建筑企业亟待解决的问题，同时也是社会各界广泛关注的焦点。通过将建筑结构设计优化方法应用在房屋结构设计中，能够有效的保证房屋建筑的功能性、经济性以及实用性。因此，文章针对房屋结构设计中建筑结构设计优化方法实际应用的研究具有非常重要的现实意义。

二、建筑结构设计优化方法的概念以及重要性分析

1建筑结构设计优化方法的概念。建筑结构设计优化方法是从理论、经验上对进驻结构设计进行优化，以建筑结构优化设计理论为依据，同时凭借经验对建筑结构进行分析与认知，以此对建筑结构的整体进行优化，是对建筑设计以及工程部分的设计优化与完善。在进行建筑结构设计时，为了保证建筑结构设计的经济性，以及降低结构设计分析的难度，应该严格的控制建筑结构设计的所有环节，进而保证建筑结构设计能够满足实际需求。

2建筑结构设计优化方法的重要性。建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用，能够实现对房屋建筑结构的优化设计，不仅能够有效的控制房屋建筑工程的造价，还能够满足建筑的实用性与美观性。对于建筑企业来说，希望以最少的投资获得最大的利益，因此必须保证房屋建筑结构设计的安全性、可靠性以及科学性，这就要求对房屋结构设计进行优化。与传统房屋结构设计相比，结构优化设计方法的优点在于：保证房屋建筑结构的安全性；合理协调房屋建筑结构内部的所有单位；合理的利用材料的性能；降低工程造价6%-35%。由此可见，通过将建筑结构优化设计方法应用在房屋结构设计中，能够有效的提高房屋建筑结构的安全性、实用性以及经济性。

三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析

1建筑结构设计优化方法分析。建筑结构优化设计方法主要包括以下几种：（1）拓扑优化方法，拓扑优化方法的主要内容是寻找建筑结构刚度最理想的传力模式或者分布方式，以此优化结构的性能或者降低建筑结构的自重，拓扑优化方法是结构设计初始阶段提出的概念性设计，通过整数变量的形式或者逻辑变量的形式来表现建筑结构的实际分部形式，以此或者最佳的布局设计方案，该种建筑结构设计优化方法与其他方法相比，其经济效益更高，更容易被广大工程设计人员所接受；（2）外形优化方法，外形优化方法的研究时间相对较短，指的是在结构拓扑结构一定的基础上，调整结构内部形状与框架，以此对建筑结构进行改进与优化，以对象为标准将外形优化方法分为两种，即杆系结构与连续体结构，对于杆系结构外形优化方法，应该以节点作为为设计变量，然后进行截面优化，通常采用分布优化与综合优化进行求解；对于连续体结构，通常采用数值、解析两种方法进行结构外形优化；（3）截面优化方法，截面优化方法是采用有限元方法计算设计变量的所受应力与结构位移，通过科学的数学规划方法以及灵敏度分析，实现对房屋建筑结构的优化。

2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析。文章以某房屋建筑工程为例，该房屋建筑工程采用钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积为6408平方米，由于施工现场条件有限，建筑平面长度设计为58.1米，宽度设计为15.6米。该建筑工程总共7层，层高设计为3.6米，走廊宽度为2.4米，房间开间进深为6.6米，地基承载力控制在120kN/O-140kN/O之间，由于冬季气温相对较低，并且地下水深度为7m左右，地下水、降水会对混凝土造成侵蚀，为了保证该房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑结构设计优化方法对房屋结构设计进行优化和完善，具体表现为：

2.1创建房屋建筑结构优化设计模型。想要实现对房屋建筑结构的整体优化，应该创建完善的房屋建筑结构优化设计模型，具体步骤表现为：第一步，合理的选择设计变量，在选择设计变量时，应该将影响建筑结构的主要参数作为设计变量，例如约束控制参数、目标控制参数等，同时还存在一些影响相对较小、变化范围也相对较小，能够满足相关设计要求的一些参数，通常采用预定参数表示，这样能够有效的降低编制程序工作量、计算量以及设计量；第二步，确定目标函数，在进行结构优化设计时，应该寻找一组可以满足预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋截面积等的函数，以此降低工程造价；第三步，确定约束条件，为了保证房屋建筑结构的可靠性，在进行房屋建筑结构设计优化时，应该确定优化设计的相关约束条件，房屋建筑结构设计优化的约束条件主要包括结构体系约束、应力约束、构件单元约束、尺寸约束、结构强度约束、裂缝宽度约束等，同时在进行房屋建构设计过程中，还应该对实际的约束条件与目标约束条件进行比较分析，以此保证所有的约束条件都能够满足相关的设计要求，实现对房屋建筑结构的最佳设计。

2.2设计计算方案与程序。在进行房屋建筑结构优化设计时，设计人员应该对设计方案进行合理的优化，在此过程中会涉及到众多的变量与约束条件，设计人员在进行设计与计算的过程中，应该充分、全面的了解这些变量与约束条件，并进行科学的分析，采用数学计算方式，实现对房屋建筑结构的优化设计。当创建了模型以及确定设计方案之后，设计人员还应该根据设计方案制定相应的程序，把相关变量录入计算机，当出现设计变动时，应该改写基础结构，然后进行重新录入，由计算机根据相关的编程数据得出相应的结果。

2.3结果分析。当计算机计算出结果之后，应该对结果进行分析，以此判断设计方案的科学性与合理性。在进行房屋建筑结构设计时，应该保证房屋建筑结构设计满足结构规范标准，这就要求设计人员从多个方面考虑，综合分析之后更好的完善结构设计，降低建筑结构设计难度，在不影响整体施工质量的前提下，降低施工企业的施工成本。因此，在进行房屋建筑结构设计时，设计人员应该正视经济与技术之间的矛盾，通过优化设计，有效的的解决经济与技术之间的矛盾，尽可能的降低施工成本消耗。

四、结束语

总而言之，房屋结构设计是一项复杂的系统工程，通过将建筑结构设计优化方法应用在房屋结构设计中，能够保证房屋建筑的安全性，降低投入成本，为人们建造安全、美观、舒适、实惠、耐用的房屋建筑工程。

参考文献：

[1]胡天水.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].中华民居，2013，（4）：45-46.

[2]陈俊.浅谈结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].科技向导，2013，（2）：172.

[3]白华.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].江西建材，2015，（13）：29.

第8篇

关键词：建筑结构；设计；优化设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。如何在满足建筑功能的前提下，保证结构安全并控制含钢量成为摆在结构设计工程师面前的现实课题。本文总结了以往的设计经验，给出了结构优化设计的步骤和一些具体措施，希望对于结构优化技术的应用带来一定的意义。

一、结构优化设计的步骤

    笔者认为，结构优化设计的合理步骤应该是：①在方案阶段，通过与建筑专业的充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求，使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内，避免抗震审查，为降低含钢量争取主动权；②在初步设计阶段，通过对结构体系、结构布置、建筑材料、设计参数、基础型式等内容的多方案技术经济性比较，选出最优方案，整体控制含钢量；③在具体计算过程中，通过精确的荷载计算、细致的模型调整，使结构达到最优受力状态，进一步降低用钢量；④在施工图阶段通过精细的配筋设计抠出多余钢筋，彻底降低含钢量。

二、结构体系与布置优化

结构体系和布置对造价影响很大，应予重视。

1)应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系。比如，异形柱框架比普通框架用钢量大，在可能的情况下尽量采用前者；短肢剪力墙比普通剪力墙含钢量高，在可能的情况下尽量采用后者。

2)应选择比较规则的平面方案和立面方案。尽量避免平面凸凹不规则或楼板开大洞，控制平面长宽比，合理设缝，使结构刚度中心与质量中心尽量靠近。竖向应避免有过大的外挑或内收，同时注意限制薄弱层、跃层、转换层等不利因素，使侧向刚度和水平承载力沿高度尽量均匀平缓变化。

    3)应选择合理、均匀的柱网尺寸，使板、梁、柱、墙的受力合理，从而降低构件的用钢量。柱网大则楼盖用钢量大，柱网小则柱子用钢量增大，应根据建筑实际情况和经验合理布置。例如，住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥，过多的墙柱还会导致较大的地震作用，可考虑采用大开间结构体系，既节约造价，又便于建筑灵活布置。

4)应选择经济合理的楼盖体系。楼盖质量大，层数多，占整体造价比重高，对楼盖的类型、构件的尺寸、数量、间距等应进行对比分析，选择最优的方案。一般住宅宜采用现浇梁板楼盖，预应力楼盖的预应力钢筋容易被二次装修破坏，井字梁楼盖影响室内美观，均不推荐。办公楼等大空间结构宜采用十字梁、井字梁、预应力梁板方案。双向板比单向板经济，应多做双向板。板的厚度，双向板宜控制在短跨的1／35，单向板宜控制在短跨的1／30，此时板易满足强度和变形要求，经济性好。

5)剪力墙结构的优化空间很大，应下大力气优化。剪力墙的布置宜规则、均匀、对称，以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量，限制墙肢长度，控制连梁刚度，剪力墙能落地的就全部落地不做框支转换层，平面能布置成大开问的尽量布置成大开间，墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大时可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。尽量少用短肢剪力墙，限制“一”字墙，少做转换。

三、材料优化

材料自重对结构受力影响较大，应尽量选用轻型材料。如填充墙、隔墙采用轻质材料，可显著减轻自重，降低含钢量。

混凝土价格相对便宜，可适当提高混凝土强度等级以减少钢筋用量，但混凝土强度等级越高越容易开裂，所以也不能太高。一般建议梁板混凝土等级取C30，墙柱混凝土等级取C25—C40(断面与标号间取最优值)，转换层水平构件取C40，非承重构件取C20，基础取C30-C35，垫层取C15。一般楼层越高受力越小，故混凝土强度等级宜从下到上逐渐减小。为便于施工，同一楼层各构件最好采用同一等级混凝土。

四、荷载优化

荷载输入值的计算是否准确，关系到整个工程的含钢量是否正常。荷载的计算应尽量精确，做到不漏算、不重算、不多算、不错算。荷载取值应严格按照最新版荷载规范取用，不要擅自放人。对于一些特殊功能的建筑，应会同甲方共同测算荷载的取值。

填充墙上门窗开洞面积较大时，应扣洞口部分的重量。地面、楼面、屋面、填充墙、隔墙、构架、线条等恒载取值应按建筑做法和大样详细计算。对于相关规范中所列可折减的项目，应严格按所列系数折减，尤其是消防车活载。

    通过检查PKPM总信息中单位面积质量数值可以判断出荷载输入是否正常。一般设计较合理的住宅结构，单位面积的荷载标准值为：框架结构1 lkN／m2-13 kN／m2，框剪结构13 kN／m2-16 kN／m2，剪力墙结构14kN／m2~18kN／m2。

五、地下室设计优化

地下室结构在结构成本中所占的比重很大，而且地下室的结构离散性比较大，对其他部分的影响和关联不明显，做好地下室结构的优化设计对于控制整个结构成本至关重要。首先，要注意公共大地下室的面积的充分利用，做好单层地下室和多层地下室的方案较。

其次，要把握好支护成本的降低，尽量抬高整个±0.000的标高，因为这不仅降低了支护的成本还节约了土方的开挖和外运，减少了地下水丰富区域的水压力的影响，对地下室的底板和抗拔桩的设计都起到了有利影响。对地下室的结构成本控制还要把握好地下室顶部覆土厚度的控制和顶部活荷载的控制，地下室顶部覆土的厚度一般与景观布置和地下管线的埋设要求有关系，这就要求在设计管理过程中把景观设计和管网设计提前介入，做好精细化设计和专业配合工作，严格控制好地下室顶部覆土的厚度。最后，要把握好地下室顶板和底板的布置方案，对这些结构布置方案要做好多方案成本比较，要全方位的把握方案的可行性，对方案的取舍要慎之又慎。

六、构件配筋设计优化

    在施工图设计阶段，主要通过对构件的精细化配筋设计降低含钢量。包括两方面工作，一是合理选择钢筋级别，二是合理控制钢筋用量。

    由于新三级钢筋比二级钢筋强度提高20％，价格约高6％，受力钢筋采用三级钢筋比采用二级钢筋约可节约钢材12％。但是对于抗裂配筋，由于裂缝宽度与钢筋应力有关，与钢筋级别关系不大，采用高强度钢筋并不能充分发挥作用，此时宜采用低强度钢筋。对于构造配筋，哪个级别更经济与最小配筋(箍)率的计算方式有关。如梁式构件的最小配筋率为0．2％和(4瓢黝％中的较大值，当混凝土强度≥C30时三级钢较经济，当混凝土强度小于C30时二级钢筋较经济。

    需要注意的是，二级钢筋和三级钢筋外观上相似，容易混淆。为防止工地用错钢筋，建议直径≥16ram的钢筋用三级，直径10mm～14mm的钢筋用二级，直径6mm～8mm的用一级和三级。

可以看出，通过结构设计人员的细致工作是可以降低结构工程的钢筋用钢量的。这就要求结构设计师在平时工作中注意培养沟通说服的能力，注意结构设计的细节，并及时总结经验，为了降低结构含钢量。同时必须指出，文中虽然提出了一些降低含钢量的措施，但并不提倡含钢量越少越好。只有深刻理解规范条文和结构受力原理、合理的进行结构布置、正确的选用荷载、慎重的选择计算参数、选择适度的构造措施，才能做出既安全又经济的结构。

结束语

结构优化设计不仅能够提高建筑结构安全度和稳定性，同时能够有效降低建筑工程建设成本，使建筑工程效益得到有效的提高。结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。

参考文献：

[1]何湘.多层框架结构设计降低含钢量的一些措施〔J].建筑技术,2007(11):863·565.

[2]北京市建筑设计院.建筑结构专业技术措施IM.北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3]杜明干. 谈结构优化设计的一些经验[J]. [J]. 2009-05-20

第9篇

关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化

一、房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的理论体现

在房屋结构设计中建筑结构设计的过程中，需要考虑的东西很多。不仅要考虑到建筑整体安全性和使用功能，还要尽可能完善设计，这就是我们通常所说的设计优化。通过设计优化，保证利用最为科学的方法，选择出最佳设计方案，从而更好地完成预期目标。从建筑理论上分析主要表现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程总体结构的优化设计两个部分。房屋工程结构总体的优化设计包括三部分，分别是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。在分析的过程中还会涉及到受力分析、造价分析等。在设计的过程中，我们必须以实事求是，结合工程开展的实际情况，按照房屋建筑的经济效益目标进行合理的优化设计。

建筑工程师在设计的过程中，必须将安全放在第一位，在保证安全的基础上进行结构形式的创新。在设计的过程中，尽量保证平面布置的规则和对称，减少质量中心和刚度中心之间的差别，建筑物在水平荷载的作用下不会发生强烈的扭转。我们在满足房屋基本功能的情况下，还要保证竖向承重构件向下是连通的，尽量避免使用转换层从而减少设计上的难度。转换层在使用的过程中容易导致应力集中，不利于建筑整体的稳定性。同时我们要掌握好竖向刚度的变化，尽量避免出现突变的情况，因为这样容易导致用力集中，不利于建筑结构抵抗水平动力的荷d。

二、结构设计优化的现实意义

首先能够实现对设计的优化，保证建筑结构整体功能的实现。我们在优化结构设计的过程中需要对结构造型、受力性能和结构材料等方面进行优化。可以选择那些圆形和方形的结构从而保证结构的受力性。通过使用优化技术，保证工程开展的安全和经济。

其次还能够节约建造的成本。控制好建筑工程的造价能够实现企业经济利益的最大化。事实表明，通过优化结构设计能够降低15%-30%的造价成本。随着高层建筑的越来越多，这就对房屋结构承载能力提出更高的要求，需要保证墙、梁和柱的承载能力和抗震能力。通过科学合理的设计，能够确保结构各项功能的实现，并且减少结构所需材料，真正实现经济安全的目标。

三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施

（一）设计结构模型

房屋结构设计中建筑结构设计优化方法基本可以分成三个阶段：第一阶段就是要选择变量。一般情况下，设计人员是需要根据一些较为关键的数字来决定最后设计方案。比如工程的目标参数包括房屋价格参数和预期产生的损失参数。当设计工作者将那些有小幅度变动的参数作为参考指标，就会降低设计和计算工作的难度，设计工作者能够迅速准确找到信息。第二阶段是确定函数。设计工作者需要在很多相似程度很高的函数中选择出与房屋横截面和钢筋尺寸匹配的函数，并对函数的各项性质进行简单分析，从而降低房屋建造的成本。第三阶段是衡量条件。我们在建造房屋的过程中，必须考虑到房屋的稳定性和功能性，考虑房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性以及变形限度等指标，结合房屋建造的具体实际，对施工中的约束条件进行仔细分析，保证各项条件都符合最优的要求。

（二）决定计算方法

房屋结构设计中不可避免的会遇到很多计算问题，建筑结构设计优化是个复杂的过程，需要考虑到多个变量和多种设计条件。在计算的过程中，需要考虑到各种附加的约束条件。只有经过合理的转化，才能更好地得到计算结果，设计人员需要根据实际的情况选择出最佳计算方法，节约人力和物力。

（三）选择最优程序

在选择完房屋结构模型和计算方法之后，设计工作者就要选择最优程序。最优程序的功能齐全，并且工作效率高，这种最优程序在结构设计的过程中发挥着关键性作用。

（四）分析统计结论

在统计完相关的数据之后，就要对数据进行认真分析，找到设计方案之间的异同，从而选择出最佳的设计方案。设计工作者必须总览全局，对一些细节问题更要引起足够的重视。房屋建造需要耗费大量的人力、物力和财力，只有纵观全局，了解到各个环节的利弊关系，才能真正衡量好各个环节的利益，才能选择出最优方案。因此，设计工作者需要将节约成本和改进技术结合起来，在选择方案的过程中，兼顾二者，才能真正发挥出房屋建筑的功能。

四、房屋结构设计中建筑结构设计优化的注意事项

我们需要根据不同的建筑工程类型选择合理的结构形式，通常包括剪力墙结构、框架结构和框架―剪力墙结构三种类型。这三种不同的类型各具特点，因此在选择的过程中需要考虑到房屋的实际使用功能以及工程中可利用的资产，在确保质量的前提下选择合理的投资方案，保证建筑工程利益的最大化。在高层建筑结构中通常会使用剪力墙结构，优化时注意多遇地震下剪力墙结构弹性层间位移角限值（1/1000）、轴压比等限值。框架结构优化时多遇地震下结构弹性层间位移角限值（1/550），柱轴压比限值、最小配筋率，注意这种方式不仅但是柱截面较大，注意柱角可能会对家具的摆放产生影响。框架―剪力墙结构优化注意0.2V0调整、位移比控制、轴压比控制等等。

五、小结

总之，建筑结构优化设计方法的研究是一项综合复杂的工作，我们需要在今后的工作中多加摸索，争取用最少的资源实现最大的经济效益。建筑结构设计优化方法的运用能够更好的实现房屋的使用功能，能够更好满足人们的多样化需要，极大改变了人们的生活，有着非常重要的现实意义。

第10篇

【关键词】房屋结构设计；建筑结构设计优化方法；重要性；应用

房屋建筑企业应该应用合理的建筑结构优化设计，实现公司利润的最大化，从而提高公司的综合竞争力。总而言之，房屋建筑设计师充分做好房屋建筑结构优化设计能够实现企业与客户的双赢。

1.房屋结构设计中建筑结构优化方法的重要性及其作用

1.1房屋结构设计中建筑结构优化方法的重要性

对房屋建筑的结构进行优化，施工人员应在确保房屋建筑质量安全的前提下，对设计方案进行细致分析，应用先进的设计观念及技术，从而对工程造价进行控制。根据相关数据分析，房屋的结构如果经过设计优化，同未经设计优化的房屋建筑相比可以缩减10%―20%的费用。但是，在现实的施工设计优化中，因为受到多方面条件的限制，实施起来十分困难，无法充分发挥其优越性。例如：一些施工企业过于追赶工程进度，从而导致对房屋的设计效果造成影响；很多年轻的项目设计人员因为缺少工作经验，无法进行设计优化；还有的设计人员因为对房屋建筑部分的过分关注，从而对整体房屋建筑的设计预案造成忽略，影响了整体造价。从中可以看出，房屋建筑项目的设计人员应把施工技术同经济收益紧密的联系起来，唯有规划出切实可行、效果良好的设计预案才可以保证企业获取最大收益。

1.2建筑结构设计优化方法的作用

（1）对房屋建筑的结构进行设计优化可以全面发挥机械设备及建材的性能，同以往的结构设计相比，更具优势。对房屋建筑的结构进行设计优化可以降低工程造价的资金投入，为企业赢取更高的收益。同时，还能够把房屋结构中的各个单元进行有机整合，提高房屋建筑的质量，保证人们的居住安全。所以，对房屋的结构进行设计优化是保证民用房屋经济性更好、适用性更强的重要方法之一。（2）提升房屋建筑的安全性。通过对房屋结构的优化设计，可以对原有设计方案中的不足和缺陷进行弥补，从而提升房屋结构的合理性和安全性，在保证房屋建筑整体质量的基础上，节省房屋建筑材料，提升房屋建筑的稳定性和相应的受力性能，确保房屋建筑的使用安全。（3）减低工程造价。据相关数据显示，运用建筑结构优化设计后，与原设计方案相比，房屋建筑工程的成本可以节约10%-30%左右，成本大大降低。同时，通过建筑结构优化设计，还可以充分发挥原材料的性能，确保房屋结构各个单元之间的紧密联系，提升房屋建筑工程的经济性。

2.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析

2.1结构同房屋建筑的协调优化

在进行设计时，应尽可能保证房屋建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行房屋建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。房屋建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体房屋建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。

2.2整体优化和局部优化

任一项目房屋建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含房屋建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含房屋建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。

2.3优化设计规范

在对房屋建筑工程进行建筑结构优化设计的过程中，设计人员严格遵循了相应的结构设计规范，不仅充分了解了结构设计规范中的相关条例，而且结合房屋结构设计的实际情况，对建筑结构优化设计的方案进行了合理应用。同时，针对结构设计规范中存在的不足，如安全性较差、要求过于宽松等，设计人员结合实际情况进行了适当的取舍，从而切实保证了设计成果的最优化。

2.4概念设计优化

技术与房屋结构设计对于同一房屋建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的房屋建筑物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的：房屋建筑物细部的处理更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，都需要设计人员自己作出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。此外，分析如何应付房屋建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的重要内容。其中，地震作用最为难以琢磨，破坏性也最大。故而，房屋建筑设计过程中就应该未雨绸缪，从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法则应尽量避免。刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏；多道设防思想能使房屋建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏，消耗一部分地震能量。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。

2.5桩基础优化

桩基础可以划分为灌注桩及预制桩两种桩型。因为灌注桩在施工时质量较难控制，并且操作复杂，时间较长。所以，如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。另外，因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，所以，应尽量选取长度较大的预制桩。

2.6框架梁、柱箍筋间距的优化

对不同抗震等级的框架梁，柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。侧重点就是关于质量，比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素，同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握，在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等等一些基本房屋结构的类型需要，如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等，是在房屋结构设计中要考虑的要素。

3.结束语

建筑结构优化设计技术在房屋结构设计中有着极其重要的作用，推动着城市化的建设与发展。房屋结构设计在确保安全性与合理性的基础之上，应该加强整个结构的设计美观性，以及对方案进行不断的优化，促进工作的改进。现代化的房屋建筑设计不仅需要确保其基本的使用价值和功能性，同时针对外观的设计还应当具有一定的美观性，以进一步的增强整个房屋结构和设计方案的价值。

参考文献：

第11篇

【关键词】建筑结构；房屋结构；应用方法

随着我国居民生活水平的不断提高，人们对居住环境和住房要求也越来越高，尤其是对房屋的结构设计、外观设计、功能设计都要求其既有美观性又有舒适性。目前我国房屋的构建过程比较固定化，由于不能依赖工厂或机器对结构部件进行设计和加工，因此只能依赖于现场施工，从而对工期的计划、房屋的设计存在一定的限制性。按照如此现状，在进行房屋结构设计准备时期时，应优先考虑到建筑结构的优化方法，便于提高现场施工的效率性，并且增强结构设计的稳定性和经济性。对此，笔者认为建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用不容小觑。

1建筑结构优化方法在房屋结构设计中应用的必要性

全面优化建筑结构设计理念，有效实现对房屋建筑构造的优化作用，这一举措不仅能灵活的把控好建筑成本，还能增强房屋的实际使用价值以及美观度。从另一方面而言，建筑企业通常会以最小的投资换取最大的经济效益，这就要求了房屋建设时对结构设计需要做到合理性、安全性、实效性，把建筑结构优化法的优势体现的淋漓尽致。相比传统的旧房结构设计，建筑结构优化方法的优势主要体现在：第一，对房屋结构的稳定性和安全性起到首要保障；第二，对房屋内部所有的结构组织能够科学性的调整；第三，使材料的功能运用更加科学性；第四，使项目成本比起以往能够降低三分之一左右。

2建筑结构优化的具体实施

2.1提升建筑结构整体性的优化方法房屋结构设计优化的突破点首先是对房屋设计整体性的把握以及对房屋细节结构的优化设计。针对目前房屋的细节结构优化设计到多个方面，其中包括围栏、屋顶、门架等各个地方，这些地方不仅需要设计师颇心观察和巧妙设计，还要同时注重它们的实用价值和经济花费的平衡性。在优化设计过程中，对项目工程的实地勘察是必不可少的，依据实际情况酌情分析得出优化设计方案。当具有整体性的结构优化方法灵活应用到房屋结构设计中时，既保障了房屋的整体牢固性和安全性，在某些突况下，又可以预制安全事故的发生，把具体损失较低到最低。就算没有突况，建筑结构整体性的优化也应事先思量出各种情况，例如地震自然现象，那么对房屋钢筋结构的要求就十分重要，因此，在钢筋的选材和施工必须依照工程标准，如此一来才能使建筑实施设计做到整体性的优化。2.2提升建筑结构节能性的优化方法。节能性的结构优化方法是国家提出的构建健康绿色家园的口号，以经济效应性、优化环境性等条件作为设计理念，灵活优化房屋设计结构。优化方法主要有：第一，房屋的采光是非常重要的，为了使房屋的结构设计全面吸收到阳光和采暖，首先要做到对实际地理环境、气候条件、城市规划进行核查，在了解其现状情况后对其决定房屋的朝向，既保障了房屋能得到优质的采光，还形成了良好的通风系统；第二，为保持房屋外形设计的美观度，尽量避免房屋与寒风形成直角的对立状态，这样一来便能有效的减低热能量的散却速度，间接性的达到高效节能的效果；第三，后期对房屋的维护都应提前周详考虑，尤其是屋顶、门窗等结构就是关键表现，例如朝阳方向的窗户设计一定要区域够大，最大限度的保证阳光的充足性，背对阳光的一面要把控好窗户的数量设计，预防屋内热量的散发。对于房屋屋顶结构的要求一定要加装循环水管的设计，营造出冬暖夏凉的舒适感。2.3提升建筑结构选材的优化设计。从控制工程成本的研究调查中发现，高强度、高韧性的建筑选材对降低工程成本是非常有效的。因为高强度、高韧性的建筑材料对结构构建的截面可以最大限度的降低，为其它结构的设计余留出更充足的空间。2.4提升建筑结构基础设计的优化。在建筑结构的房屋设计优化过程中，基础建筑结构是房屋建设的主要单元，对其重视优化设计是尤为关键的。在房屋基础结构设计方案中，按构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础；按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础；按埋置深度可分为：浅基础、深基础。在满足设计理念和相关标准的前提下，根据不同类型的排查，因地制宜选取不同的基础结构优化，这样既维护了建筑结构的合理性和安全性，又有效的减短了项目预期工期，从而降低人工成本和时间成本。

3总结

综上所述，建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用有拙见的成效，不仅对建筑企业的可持续发展带来了稳定的经济效益，还对建筑结构设计的优化研究起到了推动作用，使更多的研究者、开发商、企业家重视房屋建筑结构实施设计优化的重要性，促进社会经济的全面发展。

作者:高太勇 单位:山东省曲阜师范大学后勤管理处工程管理科

第12篇

关键词 ：建筑结构 设计 基本内容

前言：高层建筑是一个竖向悬臂结构，竖向荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系;水平荷载使结构产生弯矩从受力特性看，竖向荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加而水平荷载可来自任何方向。当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。由此可以看出，在高层结构中水平荷载的影响要远远大于竖向荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素。

1、结构设计的基本内容

1.1 结构平面图

在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下， 就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时（建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外）， 根据建筑抗震设计规范， 是可以不用进行截面抗震验算的但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的， 直接设计即可， 但要注意受压和局部受压的问题。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施建议还是输入建模较好， 可以利用软件来进行荷载导算。绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了， 利用软件的图层功能， 直接冻结相关的层，然后再建立新的结构图层： 圈梁层、构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层等等。

1.2 屋顶（面）结构图

当建筑是坡屋面时， 结构的处理方式有两种： 梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整， 板跨度较大， 屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之， 则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120 厚。至于坡屋面板的平面画法， 建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法（实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸）。

1.3 大样详图

大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制， 前提是建筑详图的准确无误。也可以在以前做过的详图基础上来局部改进绘制。要注意的是在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。

2、概念设计及其重要性

所谓的概念设计一般指不经数值计算， 尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中， 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想， 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法， 可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择， 易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确， 避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算， 具有较好的经济可靠性能，同时， 也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

概念设计的重要性：概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，随着社会分工的细化，大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新，更不愿（不敢）创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳（害怕承担创新的责任）。 大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果的明显不合理、甚至错误不能及时发现。随着年龄的增长，导致他们在大学学的那些孤立的概念都被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。

3、建筑结构设计中常见的几个问题

3.1 地基与基础方面

（1） 现阶段还有很多现代的房屋建筑无地质勘察报告，而只用以前建设单位在建筑工程项目上的参考数据和设计图纸，或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。

（2） 在地基处理上就简单的采用换土垫层进行软弱地基处理，而不是进行新的换土垫层设计和计算，只凭以往的设计经验处置。

（3） 在我国的民用建筑物中柱、梁及基础的负荷未能按着设计规范乘以折减系数。

3.2 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用

（1） 构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对墙体的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。

（2） 构造柱一般生根于地圈梁中，没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压会出现裂缝。

3.3 承重柱截面高度设计过小

这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计者误认为六度设防就是不设防，贪图受力分析方便，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大。

3.4 楼板设计常见问题

楼板是建筑工程中的主要承重构件，是它将楼面和屋面的载荷传给了周围的墙和梁上，楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周，很容易出现设计质量问题，有的还可能存在严重的质量隐患。

4、结构设计优化技术所存在的现实意义

建筑结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用，可以达到“物美价廉”的效果，不但实现了房屋的美观、实用，而且在节省造价方面也有突出的效果。每一个建筑商都希望，在满足建筑结构长远效益的前提下，最大程度地减少建筑结构的近期投资，同时保证建筑物结构的可靠度和科学合理性。与传统房屋结构设计相比，采用设计优化方法则可以使建筑工程造价降低6%～35 %。优化方法的技术性实现，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。

5、选择合理的结构布置，协调好建筑与结构的关系

在高层建筑的设计中结构布置一般应考虑以下几点：

5.1应满足建筑功能要求，做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外。还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。

5.2高层建筑控制位移是主要矛盾，除应从平面体型和立面变化等方面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用。加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响，同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。

结束语：在建筑施工中，工作人员需要有扎实的知识功底与灵活的思维创新能力，更要本着认真的工作态度进行设计，深刻理解规范和规程所含的内容，密切配合其他专业来进行设计。在工作中应当善于总结经验、发现错误并且吸取教训，这样建筑结构设计才会健康向上的发展。

参考文献：

第13篇

Abstract： Under the comprehensive analysis of demands and present situation of building structural design， this paper outlines the basic principles and specific measures of structural design， carries on analysis and summary combined with examples， forms a full range of building structural design application mode for involving modern technology application skills， such as concrete structural application of double-reinforced cement， the combination design of public space， the floor without beam structural characteristics， the foundation process of the basis construction and so on to solve the key and difficulty practical problems design applications. Through optimizing the design process for the structures of construction to better achieve the overall optimization of building structural design as well as achieve economic， scientific and rational design requirements.

关键词： 房屋；结构设计；优化；实践应用

Key words： house；structural design；optimization；practical application

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0108-02

0 引言

随着经济多元化趋势的不断深入，在房屋建筑领域的发展空间中，对房屋建筑造型和建筑的整体功能有了全面的要求提升，不管是工业建筑还是民用的私人住宅建设等，建筑结构设计的艺术应用和质量把握成为了当前着重考虑的因素，在全面构建建筑结构设计的整体性能的基础上，寻求结构设计的实际应用模式，对于建筑结构的本身设计有着重要的实际意义。

1 概述房屋建筑结构设计的整体观念

1.1 精心选定设计方案 随着建筑结构形式的多样化，在实际的建筑施工中，为了最大程度的满足施工的需要，结构设计开始向着越来越装拆简单、移动方便、承载性能强、使用安全可靠、适用经济的方向发展。以建筑结构设计中常见的脚手架为例，有落地脚手架、挑架、爬架等之分。其中使用最普遍的脚手架是落地脚手架，它具有装拆方便，搭设灵活，能适应建筑平、立面变化等优点，但是它的搭设高度受到一定的限制，并且因为它具有周转材料用量大，占用周期长的缺点，很难满足高层建筑施工的需求。

1.2 建筑结构设计的类型应用 在建筑结构设计的主要依据点上，侧重点就是关于质量，比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素，同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握，在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等等一些基本建筑结构的类型需要，如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等，是在建筑结构设计中要考虑的要素。

2 分析建筑结构设计的整体原则

2.1 经济性建设原则 优化技术是指在满足建筑结构长远利益的同时，最大程度的减少建筑结构的近期投资，最大限度的提高建筑结构的可靠度和合理性。通过采用优化技术，材料的性能价值会得到最大化，建筑结构内部各单元也会得到很好的协调，并且建筑规范所规定的安全度也会大大提高。

2.2 结构设计优化方法应用 一般来说在设计房屋建筑结构时会从以下五方面来考虑：适用、安全、经济、美观、便于施工，而建筑优化设计技术方法的应用不仅可以满足建筑美观、造型优美的要求，也能够有效增强房屋结构的安全性、经济性和合理性，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量等方面。其中房屋工程分部结构优化设计又包括基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计等方面，可以说优化设计涉及建筑结构的很多方面。

在实际的结构设计中，应该注意很多的问题，比如为了使建筑物不被水平荷载作用发生太大的扭转，应该在满足设计意图的同时，尽可能的使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异等。

3 探讨房屋结构优化技术的实践应用方式

3.1 框剪设计的整体思路 框剪结构集框架结构布局灵活、剪力墙结构刚度较大的优点于一身，使得该种结构体系具有较好的延性和整体性。目前框剪结构已被广泛的应用于公用建筑、住宅等高层建筑中。在这个结构的剪力墙可以单独设置，也可以利用一些其他的墙体，比如电梯井、楼梯间等，此外，这个结构还可以有效的提高侧向刚度。在实际的建筑施工中，主要有刚性、刚柔、柔性等不同的价值计算方法，一般来说选用哪种计算方法会根据抗震质量的不同来进行合理的选择，比如为了改善结构的抗震性能，应该注意场地的土质类别，对不同土质采取不同的加剪力墙等。

3.2 复合地基形成法的技术提升 通过对被加固土体填充相应的材料，改变土体的结构，使土体被增强或被置换形成一定的增强体，由增强体和周围地基同承载荷载，形成复合地基的一些地基处理方法。在建筑施工中，根据特殊地质条件对地基承载力的要求，而选用不同的处理方法达到相应要求。比如通过填充砂和石料深入土体，被置换或挤密，从而达到提高承载力的目的等。

3.3 多层钢筋混凝土框剪结构设计 在多层钢筋混凝土框剪结构的设计上，全面把握设计的主要点，分析梁柱以及刚接或者铰接相连促成的承载重量体系，在依据设计图纸和文件的前提下，全面把握设计图纸的客观需要，同时加强规范性施工和管理，读懂并理解设计图纸中的每一项内容，达到按图纸施工、依据图纸设计的目的，作好技术交底。根据建筑结构的实际需求，可以采用现浇式框剪设计，就是通过梁、柱、楼盖的现浇钢筋水泥混凝土结构，增强建筑结构的整体性能，提升抗震能力，在实际建筑设计中可以广泛应用；同时，还可以采用预制装配式设计，就是指梁、柱、楼板均为预制，这样可以减少工程的难度，提高工程的速度，但是，整体建筑质量的性能不是很强，抗震效果、漏水系统等会有一定的偏差，可以结合地质条件进行考虑。

3.4 框架梁、柱箍筋间距的优化 对不同抗震等级的框架梁，柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。侧重点就是关于质量，比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素，同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握，在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等等一些基本建筑结构的类型需要，如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等，是在建筑结构设计中要考虑的要素。

4 结语

房屋建筑结构设计是一个综合性很强的技术活，无论是从建筑结构的实际需求出发还是建筑本身的特点出发，在充分考虑地质条件、施工手段、技术应用、质量管理等综合因素的基础上，力求结构设计与实际发展相融合，形成和谐性的发展模式，整体推进建筑结构设计与实际施工的方法应用相结合，更好的提升工程设计的质量。

参考文献：

[1]段佳琦.浅谈对建筑结构设计的认识[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（11）.

[2]马雪丽.浅析建筑结构设计[J].黑龙江科技信息，2011（10）.

[3]万石兵.结合实例谈旧水泥混凝土路面改造方案设计[J].中国新技术新产品，2011（16）.

第14篇

关键词：建筑；结构设计；优化技术

Abstract: The optimum design of building structures is a complex process, which belongs to the comprehensive decision problems. Need factors to consider practical, safe, economy and the overall effect in the process of optimization. The optimization technology and practical application of building structure and practical level and overall effect was improved ways of building structure, and for the building structure space utilization optimization was analyzed.

Key words: building; structure design; optimization technique

中图分类号：TS958.1+7文献标识码：A 文章编号：

1、建筑结构的人性化特点与优化内容

建筑的人性化是体现建筑实用性的一个重要方面，尤其是随着社会经济的不断发展和进步，人们对于自身居住条件提出了更高的要求。在居住环境方面，不但要求有房可居，同时还要求住得方便、住得舒适。这时，以实用性为基础的“人性化”就成为了人们对建筑设计追求的一个重要概念。而在现代建筑结构设计优化的过程中，现代建筑设计就需要以“人性化”这个特点为基础，采用“以人为本”的设计理念，对建筑的整体结构进行优化。人性化建筑结构的特点具有这样的几个特点：

（1）合理的空间布局，通常而言在人少地多的地方选择独立的小高层以及别墅，而在人多地少的地区则尽量建设高层，而且在建筑整体结构之内具有明确的用地分工，能够提高对土地空间的利用率。

（2）整体建筑结构极具艺术效果，通常在进行结构设计是在充分考虑通风以及采光等因素的基础上，一般尽可能的将客厅和卧室布置在建筑整体结构的南面，而将厨房、餐厅以及卫生间设置在建筑的北面。阳台直接与阳客厅相通，这样就使得穿过阳台时不需要穿过卧室，将私人空间和公共空间相分离，有效的保证了住宅类建筑使用过程中的私密性。而通过采用建筑结构优化设计的方法，不但可以实现建筑的上述特点，还可以有效的降低建筑结构设计的成本。其中，在进行结构优化的过程中，主要的优化对象和优化内容包括：建筑基础结构的优化、建筑屋盖系统的优化、建筑围护结构的优化以及细部结构的优化等内容。而针对上述结构具体方面的优化还包括具体的选型、结构的布置、结构整体受力分析以及结构造价分析等，在确保达到实用要求以及建筑标准的同时，通过与具体的工程实际情况相结合，达到优化设计的目的。

2、结构设计优化方法的理论体现

在从事工程项目和结构的设计时，除了要考虑设计对象的基本使用功能及安全可靠性外，还应该考虑到把它设计对象设计得尽可能完美。这就是工程和结构的最优化问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，搜索到能够满足预定目标的、最令人满意的方案。结构设计优化方法从建筑理论上分析，具体体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计两方面。后者的优化设计包括：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。穿插其中的，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。建筑师在保证设计安全的前提下，应该敢于挑战新的结构形式。在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通；能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中；竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。

3、建筑结构设计优化技术的步骤

3.1 结构优化模型

房屋结构整体优化设计方法分以按三个步骤进行：

3.1.1选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数（结构造价C1 和损失期望C2）和约束控制参数（结构的可靠度PS）；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量。

3.1.2确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小。

3.1.3确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、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、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。

3.2 设定优化设计计算方案

房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。

3.3 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。

3.4 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。总之，建筑结构优化设计方法的研究是一个非常复杂的综合决策问题。适用、安全、经济、美观和便于施工是进行建筑工程设计的一般原则，而这5 个方面各有所重，又互为矛盾，一个优秀的设计往往是这5 个方面的最佳结合。我们需在实践过程中多实践、多探索，以最低的造价实现最佳的经济效益，实现经济、合理和美观的设计要求。

4、结构设计优化技术的实践应用

4.1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。

4.2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。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。在做里面设计的时候，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。

4.3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。

第15篇

【关键词】房屋建筑；结构设计；常见问题；措施

前言：在房屋结构设计中，选择最为合理、科学的建筑材料，在前期设计、下部地基基础设计中应用最优设计方法，不仅能够使建筑物实现审美价值与功能性的统一，同时能够从整体上节省房屋工程建造成本，实现良好的经济、社会效益，较好地迎合了当前科学发展观、可持续发展理念的要求。

一、当前房屋建筑结构设计中的常见问题

1 桩间距过小桩间距过小，不满足规范对桩的最小中心距的规定。特别是试桩、锚桩之间的间距，往往被设计人员忽视，这直接影响了试桩结果的正确性。

2 桩身钢筋笼长度不足对挤土灌注桩，桩身钢筋笼长度没有穿越软弱土层的层底深度，不能满足桩基规范第4.1.1.2 条“对于沉管灌注桩，配筋长度不应小于软弱土层层底深度”的规定，这也是工程设计中常见的问题。

3. 承重砖基础采用多孔砖砌筑根据多孔砖墙体结构构造，地面以下或室内防潮层以下的基础不得采用多孔砖砌筑。

4. 房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值，甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。在结构设计过程中，对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑，应按超限高层建筑进行设计。

二.结构设计优化技术的实践应用的注意点

1. 抗震设计时，当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，箍筋的最小直径要求增大2mm。而不少设计人员容易遗忘。框架梁梁端上部负筋配筋量通常较大，需注意核算配筋率。当配筋率大于2%时，箍筋的最小直径对抗震等级为一级的框架梁为12mm；对二、三级框架梁为10mm；对四级框架梁为8mm。

2. 在抗震设防地区，应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则，以形成延性框架。在满足承载能力极限状态和正常使用极限状态下考虑混凝土用量、主要钢筋用量；梁钢筋综合考虑正、负钢筋用量；合理的采用强柱弱梁的原则将有利于节约工程的费用；此外在有净空高度要求的工程，柱加强了以后，梁高也可以相应的降低，楼层的净空高度将得到加大；建筑的整体刚度也得到加强因此强柱弱梁在框架跨度较大结构中的经济性与合理性是显而易见的。

3.框架梁柱截面设计的注意点：柱的截面高度h=1/6H～1/12H，截面宽度b=1h～1.5h，其中H为房屋层高，也可按轴心受压柱估算，考虑弯矩的影响，将轴力乘以1.2～1.4 的放大系数。框架主梁截面高度h=1/10L～1/14L，截面宽度b=1/2h～1/3h，其中L 为梁的计算跨度。可根据跨数、荷载、承重、非承重选取大者或小者， 一般可取h=1/12L，b 不宜小于200mm，也不宜小于1/4h。次梁的截面高度h=1/12L～1/16L，应比框架主梁高度至少小50mm， 次梁的截面最好比主梁宽度小50mm，一般可取200mm 或250mm，但不应小于150mm。

4.分阶段优化与寿命优化。在限定时间内，每一个项目工程都有使用的期限，而且在每一个环节中，都可以设计出多种方案以供参考与挑选。也就是说，在每个阶段，都可以对方案进行优化。因此，房屋建筑结构的设计人员可在确定优化方法的时候，可以将各个阶段的性质作为依据，从而优化整体工程的寿命，并对建筑的施工质量予以保障，使得企业的经济收益能够有所增加。

5.局部优化与整体优化。复杂性与层次性是任何一个项目建筑设计都具备的两大特点。从复杂性方面来看，其主要包括零部件的选取、建筑原材料的选取以及结构类型的选取等内容。从层次性方面来看，其主要包括建筑的结构体系、设计体系以及安装设计体系等，而在每一个体系之内又包括了很多个下属体系。在设计房屋建筑的时候，设计人员应该优化各个下属的系统，冲破各个布局间的横向关联，对工程进行叠加。

6.选择节能指标较高的结构类型。房屋结构形式的选择，意味着选择不同工程造价的建设模式，常见的结构设计模式有如下三种。（1）剪力墙结构，这种结构形式常见于高层建筑，以混凝土结构技术规程为依托，这种结构形式相对于框架结构安全等级要高。（2）框架结构，具有大开间、布局灵活性强和造价成本低的优点，但这种结构抗震能力弱，柱截面较大，形成的柱角凸出部位会妨碍家具的布置。（3）框架―剪力墙结构，即在框架结构中合理进行一定数量剪力墙的布置，这种结构合理，适用能力强，而且能够应对各种不同的变形压力，是一种抗侧力较好的结构。以上的三种结构模式各具优缺点，但我们在选择结构模式的时候，不能片面认为造价最低的方案就是最科学合理的方案，而是我们要结合房屋业主的功能需求，以及建设单位的投资水平和施工能力等方面的因素进行结构类型的综合分析，将投资与收益进行平衡优化，根据工程条件的客观实际情况选择最为合适的结构模式。

7 结构优化设计模型

有关于结构设计上的优化方法，主要从在各种影响因素中，找出主要的变量参数，并以此建立函数模型，结合科学的方法，得出最优的答案。其模型的建立主要遵循以下步骤：一是对主要变量的选择。在通常环境下，对变量的选择，都是基于影响较大的因素。对工程中涉及到的所有参数，按照其重要性划分出各个等级，先进性预定参数的制定，那些影响力小的都划到预定参数中，以便减少编程中的工作量。二是确定其目标函数。运用函数计算，找出符合条件的答案。按照条件来确定最优方案。对于房屋结构设计优化中，在约束条件的选择上，包含了很多的内容，比如要考虑应力的影响、裂缝宽度、尺寸和一级强度等，在正常条件下，极限状态到最后的终极状态，其弹性的约束力以及约束条件等，都要符合工程项目的设计以及施工的整体要求。

三 结构设计优化的现实意义

（1）优化设计，对于高层建筑以及多层建筑，多层相对于高层来说，在造价上以及占地面积上都有所降低。比如，屋盖部分，一栋楼仅需要一个，和层数没有关系。对于基础，虽说是公用的，会因为层数的增加会因为承受力的加重而增加投资，但是，相对于整体造价，远没有房屋整体效果那么明显。

（2）降低层数，不但可以节省物料，其抗震性能也会大大增强。此外，在对房屋平面形状进行设计时，选择圆形或者接近于方形的设计，其的周长也会相应减少，在其基础以及表面装修上，都会相应减少。而同时，其受力性及其经济性上，也会明显增加。

结语：

随着我国人口的不断增长，一寸土地一寸金的情况在我国也一直持续着。土地价格的飞涨要求建设单位更加严格的控制建设成本，这也导致建筑行业的竞争越来越激烈，而优化房屋的结构设计是建设单位实现低投入高回报的有效途径之一。此外，随着对国民经济实行的一系列宏观调控，国家要求建筑设计单位进一步响应国家的四节一环保要求，在保证建筑外形美观合理的情况下，提高建筑的使用舒适度。优化建筑设计结构，是每个建筑设计单位均需要面临的问题之一，它是建筑企业实现与时俱进的重要体现。

参考文献：