建筑结构的优化设计精选(九篇)
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第1篇：建筑结构的优化设计范文
关键词：房屋建筑；建筑结构；优化设计；设计研究
中图分类号： TU3 文献标识码： A
引言
随着我国社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，对于自身的生活和居住环境也提出了更高的要求。房屋建筑的结构设计中，不仅需要考虑结构的合理性、可行性和安全性，还必须充分满足舒适性、经济性的要求。在市场经济环境下，市场竞争的日益激烈，使得建筑企业为了保证自身的利益，在保证建筑使用质量的前提下尽可能的降低成本，展开了对于结构优化设计方法的有益探索，从而推动了建筑结构设计优化技术的发展，不仅可以使得房屋建筑的设计效果更佳，而且能够取得最大的经济效益，具有十分重要的现实意义。
一、建筑结构优化设计综述
建筑工程包含的方面很多，所以建筑结构在设计过程中优化所涉及的内容也很丰富。从大的方面可以简单分为两大内容，即房屋总体结构优化和分部结构优化。细化可以进一步分为:房屋内部基本结构优化;房屋的维护方面、细节和总体结构的优化设计;屋顶结构优化设计;房屋造价优化控制设计等。建筑结构设计优化的目的是能够对有限的空间和固定的资源进行合理分配，将建筑材料和设备达到最大使用率，还能使所要建成的房屋安全、舒适、美观。经过优化设计的房屋比一般房屋在造价方面能够节省很多，从长远利益上看，建筑优化设计的理念对建筑工程是一种可持续发展的理论观念，对资源实现充分利用起到了关键作用。
二、结构设计优化技术的作用
（一）提升建筑的安全性
通过对房屋建筑结构的优化设计，可以对原有设计方案中的不足和缺陷进行弥补，从而提升建筑结构的合理性和安全性，在保证建筑整体质量的基础上，节省建筑材料，提升建筑的稳定性和相应的受力性能，确保建筑的使用安全。
（二）减低工程造价
相关数据显示，运用结构优化设计后，与原设计方案相比，建筑工程的成本可以节约10%－30%左右，成本大大降低。同时，通过结构优化设计，还可以充分发挥原材料的性能，确保建筑结构各个单元之间的紧密联系，提升建筑工程的经济性。
三、结构设计优化技术的方法
之前也提到，建筑结构设计所追求的最终效果，是实现结构的安全性、经济性、美观性、实用性以及施工的便利性。在房屋建筑中应用结构设计优化技术，主要体现在建筑结构总体的优化设计以及建筑的分部结构优化设计。在房屋结构设计中的结构优化设计，主要包括基础结构、屋盖系统、围护结构、结构细部等多个方面，需要从结构受力情况、整体布局、结构造型以及成本造价等方面进行综合分析。结构设计优化技术需要从房屋建筑的实际情况出发，以确保优化设计作用的充分发挥。
（一）建立相应的结构优化模型
结构优化设计的实质，是利用相应的数学知识，对就爱你住结构中的各种参数进行整理和分析，然后依据结构整体，构建相应的数学模型，寻求最优设计的过程实际上就是对最优解的求解过程。因此，在对房屋结构进行优化设计时，需要建立相应的优化模型。首先，对设计变量进行合理选择，设计变量对于房屋结构设计的影响是十分巨大的，设计人员需要按照变量的重要性，对其设计的参数进行分类，将影响较小的变量作为预定参数，从而简化计算流程。其次，要对目标函数进行确定。在这里的目标函数，就是满足建筑实际需求的最优解。然后，明确约束条件。对于房屋结构优化设计而言，其约束条件主要包括强度约束、尺寸约束、应力约束、弹塑性约束时，可以按照现行的房屋建筑设计规范，对优化设计的约束条件进行明确。
（二）确定结构设计优化方案
对于房屋建筑而言，结构设计的优化方案，主要是指结构的布局以及细部的优化。结构布局的合理性直接影响着房屋结构的造价，因此要求其结构尽量简单，传力直接，避免多次传力的情况。而细部优化是一个较为广泛的概念，包含的内容相对较多，根据其对于房屋结构的影响程度分析，最为关键的部分，是对构件截面的合理选择。例如，竖向构件应该在满足实际需求的前提下适当选择轴压比，轴压比过大或过小都会影响配筋的设置。梁的截面设置同样如此，如果截面过大，会影响建筑内部的有效空间，而截面过小，则会导致配筋相对较大，影响造价。
四、探讨房屋结构优化技术的实践应用方式
（一）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。
（二）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。
（三）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。
（四）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。
结束语
总之，在我国建筑行业飞速发展的带动下，人们对于建筑工程提出了更高的要求，也使得结构设计优化技术在建筑工程领域发挥着日益重要的作用。对于设计人员而言，需要对房屋结构优化设计的复杂性和系统性有一个清晰而明确的认识，不断提升自身的专业能力和设计水平，推动结构设计优化技术的发展，进而促进我国建筑行业的持续稳定发展。
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）.
第2篇：建筑结构的优化设计范文
中国经济的大幅上涨，经济渠道的拓宽，中国各行各业的发展势头可谓是百尺竿头，更进一步。而近年来中国建筑业的发展也同样是一路高歌猛进，各省各城市内建筑物更是雨后春笋，星罗密布一般的拔地而起。成为中国建设和经济发展一项极具代表性的事业。与此同时，中国各个大型复杂建筑物的发展势头也是同样惊人，大型复杂建筑物不仅是一个城市的重要代表，也是彰显一个城市文化的精神支柱。因此，在大型复杂建筑物的建设上，所投资的人力，物力，财力是相当惊人的。而本文就复杂建筑结构时预应力的优化设计的使用来逐步逐条进行分析和讲述。
关键词：应力；优化设计；工程实例
一项大型，复杂建筑的拔地而起，必然与之相对应是这个城市对此投入的巨大经济支持和人力资源。而且，大型复杂的建筑物相对来说各种设计应用繁芜复杂。因此，稍微的疏忽，都会给建筑的建设和发展带来不容忽视的影响和瑕疵。所以在大型复杂建筑物的建设，生产过程中，每一步都必须如履薄冰，小心谨慎。每一次材料的使用，工程结构的规划，计算务必都有做到精益求精，宏大美观的基础上，做到坚固牢靠，才能真正的算的上是成功的建筑物。本文，笔者就对复杂建筑结构的预应力优化设计来做一个简单的探讨，从自己的认识和认知，以及多年的经验着笔，希望大家可以阅读和参考。
一、应力
中国经济飞速发展的几年来，跟随着建筑设计形式多样化和使用功能的多元化的日益增加，各种类型迥异的大型复杂的建筑物，例如歌剧院，体育馆，图书馆，展览馆，等等应用而生，而且其结构主导体系也日益成熟，越发的复杂。
同时在这类复杂建筑结构中后张预应力超静定结构也得到了广泛的应用，这类复杂结构的预应力初步设计一般有两种方法:一种方法是把结构进行简化，然后应用现有专用软件得到预应力配筋方案，但是这种简化不能精确地考虑复杂结构的整体效应，其计算结果的误差较大，而且这样得到的预应力设计不一定是最优设计方案;另一种方法是应用大型有限元程序按结构的实际状况建立空间计算模型，然后按经验初设预应力钢束位置和张拉力，把设计荷载和预应力等效施加在结构上，得到结构的各项计算结果，如位移、内力、应力等，检验是否符合规范要求，若不符合则调整预应力钢束位置和张拉力重新进行计算，经过反复调整，最后可得到符合规范要求的预应力设计方案。
这种设计计算方法较真实地模拟了实际结构的受力状态，但工作量较大，而且从理论上讲，是一种设计方案的枚举检算法，得到的是可行设计方案，不会是最优的预应力设计。
本文就关于复杂建筑结构体系中各个组成构件之间互相受力较为复杂的特点，分析了预应力对建筑建构的作用方式和方法，把施加预应力作为对建筑结构不利受力状态的一种重要的调整手段，并且把不同的预应力简单明确的划分为三种基本里的作用方式。提出把结构整体有限元计算与线性规划优化二者相互结合，相互配合的方案，对影响预应力效果的设计变量进行明确的优化规划和计算，只需要在有限元程序中做基础最本质的受力计算，这样就可以按设计要求得到最终的，最优的预应力设计方法和方案。
二、预应力优化设计方法分析
（一）预应力超静定结构受力分析
后张预应力混凝土结构受到两种力系的作用，一种是由结构功能所决定的设计荷载对结构的作用，我们称这种作用为工作力系;另一种是通过预应力筋和锚具作为人为预加外力对结构的作用，我们称这种作用为调整力系。工作力系有使结构发生破坏的趋势，而调整力系是为了改善结构在工作力系下的受力状态，人为地对结构施加的一种调整内力的手段，使结构受力状态向有利的方面发展。
预应力对结构的作用效果是由两方面的因素决定的，即预应力筋的张拉力和预应力筋的布束形式。在合理的预应力筋布束形式下，可以用最小的张拉力把结构中多个控制断面的内力同时调整到所需的目标状态。而在不合理的预应力筋布束形式下，不仅会增加预应力筋的用量，而且预应力对结构中各控制断面的内力调整效果也是不一样的。因此在常规设计中必须反复调整预应力筋的曲线几何位置。另外，由于梁截面尺寸的限制，在梁端上部锚具布置不下时，有时考虑在梁下部布置直线预应力筋。在这种曲线筋与直线筋混合配筋的形式下，两种预应力筋布束形式和张拉力比率都会对预应力的调整效果有很大影响。
一般来说，在设计荷载确定以后，结构的工作力系就不变了。由于建筑设计对结构的要求，梁高等设计参数也被限制在一定范围之内，这样，预应力设计的目标就是如何找到一个最优的调整力系(即确定这个调整力系的预应力张拉力的最小值)，使得在工作力系和调整力系共同作用下结构的各项检算都符合规范要求。
（二）预应力设计变量分析
预应力超静定结构的配筋设计必须满足规范规定的承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，进行承载力、变形、抗裂以及施工阶段应力的验算。在实际设计中变形主要由结构的高跨比控制，抗裂主要由预应力筋的配筋来控制，当按抗裂要求配置的预应力筋量不能满足承载力要求时，可通过增配非预应力钢筋予以满足。因此，在预应力初步设计中，可把结构抗裂性要求作为预应力配筋的控制条件。
在超静定预应力梁设计中常采用曲线配筋或曲线与直线混合配筋的布束方式。在预应力初步设计中，可认为预应力沿力筋不变，暂时不考虑预应力损失。因此，按等效荷载法，可以把曲线预应力对结构的作用等效为调整力系的作用。
三、工程应用实例
（一）工程概况
杭州大剧院是杭州市的重要建筑工程，建成后将成为杭州市的标志性建筑之一，该工程总建筑面积5万，总高度46.4m，地下四层，地上十层，从平面布局来看有大厅、多功能厅、左舞台、主舞台、右舞台、音乐厅、后台等，附属结构较多。
第3篇：建筑结构的优化设计范文
关键词：建筑结构；总体布局；概念设计；优化设计；质量管理
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）48-0067-02
1结构的总体布局
1.1平面布局
通常情况下，我们会依据建筑工程的实际的情况来确定平面布局的选择方面，如果是独立单一的结构单元，则结合分析我们所采用的形状就较为简单，而且注意的是要根据相对应，相协调的原理，在刚度和承载力分布要展现比较均匀的形状。除此以外，从抗震设计要求的角度出发，高层建筑单一的结构单元长度需要控制在一定的范围之内，不能过长或过短，否则会在发生地震灾害时，反相位的振动会出现在结构的两端，这将会引起建筑被过早的破坏，与此同时会大大威胁到人民的人身安全。
1.2竖向布局
为了防止过大的外挑和内收的发生，结构的竖向布局就应该遵循形体规则，刚度和强度沿高度均匀分布的原则，并且值得注意的是，在同一层的楼面，要设在统一的标高处以此防止错层和局部夹层的出现。在面对高层的建筑时，还应当注意及时对结构刚度和强度发生变化的情况的问题的解决，最好的办法就是逐渐变化。
1.3控制结构的侧向变形
建筑的结构在一般情况下都会同时承受竖向荷载和水平荷载。其中水平荷载会使得侧移跟随结构的高度的增加而变大，因此，在水平荷载的作用下，假设建筑高度超出一定的范围后，这将会导致结构发生大侧移和相对位移，在某些时候，最为严重的是会破坏非结构的构件，所以，控制侧向位移是高层建筑结构设计的重点和难点，我们应该高度重视，通常的情况下，控制手段要从限制结构的高度和高度比为切入点。
1.4缝的设置和构成
在建筑设计结构的总体布局中沉降，温度收缩和形体复杂会对结构带来不好的因素，这些都是需要我们考虑在内的。我们可以通过沉降缝，伸缩缝或者是防震缝来把结构分成许多个独立的单一的单元，因此来降低沉降差，温度应力和形体结构对结构的有害因素。但是从另一方面来说，假如设缝，这将会对建筑的使用要求。立体效果，防水处理等方面带来诸多的不便。由此这就需要我们在设缝上要严格对待，谨慎处理，尽最大的可能从总体的设置布局上或者构造上采取其他的有效方法来解决沉降，温度收缩和形体复杂等所引起的许多问题。
2结构分析
2.1计算模型
结构分析的核心环节就是计算模型，这种模型包含选择合理的计算简图和计算理论，这在结构分析中是难点，更是重点。通常的情况下，在做结构建立分析模型时，都会以假定为基础。例如：假设结构材料是均匀连续的，这种假设不会对结构的宏观力学性能产生较大的误差，仅仅是主要结构构件参与整体性能的效应。
2.2计算理论
众所周知，建模的重要组成部分就是计算理论。计算理论会在建筑结构分析中得到应用，主要分为线性理论和非线性理论。这其中线性理论已趋于稳定成熟，在中国建筑结构分析中这种计算理论的使用极为广泛普遍，在常用结构的承载力极限状态和正常使用极限状态的分析中最为常见；而非线性理论又由材料非线性和几何非线性组成。材料，截面或者构件的本构关系就是材料非线性。
3构件的优化设计
（1）应该对竖向构件的具体情况进行判断分析。在剪力墙和混凝土框架以及框架-剪力墙结构等构件中，首先注意到的就是轴压之比，在竖向构件中对其影响最大的就是轴压之比，如果一旦轴压之比不符合规范的相应要求，就应该采取一定的补救办法，如：加大截面或者适当提高混凝土的强度等级，或者有效的采用配附加箍筋的措施。
（2）取决于梁和柱的配筋。在考虑到延性的要求的前提下，梁和柱的配筋就应该按照《抗震规范》或者《高规》中的最大配筋要求去严格执行。
（3）剪力墙的配筋，超筋分为以下几种情况：①剪力墙的暗柱超筋，剪力墙结构以及框架-剪力墙结构中，暗柱就等同于框架结构的柱，是最重要的部分，所以它的配筋主要是体积配箍率，而且在考虑到相应的抗震构造措施与办法的前提下，其配筋就应该按照《抗震规范》或者《高规》中的标准的配筋要求去严格执行。②从剪力墙的水平筋超筋来看，得出墙的抗剪能力薄弱，所采取的办法就是适当对截面进行调整。③剪力墙的连梁超筋，在剪力墙的结构中的第一道防线就是连梁，它自身就允许在地震来临时先释放一部分的地震热能。
4质量管理
（1）工程建设中最为重要的内容就是设计质量，它将会直接影响到工程的周期，预算成本。从业主的角度考虑，在同一个行业中时间和预算成本在他们的眼中就是金钱，在千变万化，错综复杂的市场中，要想抢得先机，立于不败之地的方法就是有效地缩短工程周期和节约成本，这样才能将利益最大化，获得最大的效益，通常这就是业主对设计方的基本要求。一旦达到业主的满意程度，在以业主为中心的设计单位的竞争力在无形之中不断增强。正是因为这种原因，设计单位必须严格执行全面质量管理，这是一种行之有效的管理办法，适用于诸多设计单位。
（2）依据《建筑工程设计招标投标管理办法》中的规定：设计单位应该组建项目组，并且安排对应的人员如设计人员，核对人员，专业负责人，审核人员等在设计阶段合理的安排时间共同协作完成，形成设计的进度计划表。（3）在设计合同的签订前，设计人员就应当对业主的明确要求与隐含要求完全掌握，和业主达到良好的沟通，向业主指定的或者有一定协作的业主代表收集，整理相关资料（包括：委托书，立项文件，地质勘察报告，环评报告，规划书等）同时设计单位提供的资料要由业主本人亲自确定签字。（4）建筑设计中，大多数的建筑工程都为不同的类型，对于不同类型的建筑工程来说，设计单位所提供的专业的负责人应该对该项设计拟定一个投入建筑之前的指导表，这其中包含对人员的职责的确认以及设计人员等的指导。最为重要的是负责人应当统一起草该设计项目的应急措施和方案，一经总工程师同一认可后，便保证所有人员人手一份，以应对紧急情况。
5结束语
在新的设计相关文献执行后，这些文献提出了在结构属性能力方面提出了更高的设计要求，我们必须做到的是要完全掌握了解建筑结构设计，在此基础上进行大量创新，保证设计质量。在节约建筑预算成本，不能影响建筑品质的条件下，实施有效的优化方法是我们最好的选择。而熟练地利用相关优化技术，不单单会使得建筑的内部更加一致完美，成为一个完整的赏心悦目的个体，而且可以使得建筑更加经济化、人性化，达到建筑结构设计的最大目标。只要完成这些目标，城市的建筑达到市场利益最大的要求，满足了施工方的效益需要，更达到了业主最终的需求。建筑结构的优化设计与质量管理在生活中有着举足轻重的作用。
参考文献
[1]叶金鹏，王子戡，王丽红，等.论出口注册肉类加工企业的专业化设计[A].中国农业机械学会2006年学术年会论文集[C].2006.
[2]黄立胜.现代房屋建筑结构的优化设计研究[J].中国新技术新产品，2014，09，061.
第4篇：建筑结构的优化设计范文
关键词：建筑 结构 设计 剪力墙 设计
中图分类号：TU3文献标识码： A
剪力墙结构自身所具有的抗侧刚度性能强、抗震性能好、侧移幅度小等优点，所以，该技术已经被广泛的使用到了各种不同建设的结构设计之中，尤其是在大量的高层建筑结构设计之中，绝大部分墙体结构都是应用的剪力墙结构。但必须要加以重视的是，就目前来说，剪力墙位置、尺寸等方面的设计都还没有形成相应的规范，这方面的因素直接使得剪力墙结构极易存在一定的安全隐患，仅仅只是靠设计师的经验，并没有办法来避免这类情况。
1 建筑结构设计中剪力墙结构设计的主要原则
首先，因为剪力墙通常情况下都是高和宽要比厚度大很多，再加之是几何特征向板，所以剪力墙的受力形态和柱子几乎相同，但是两者之间还是有差别的，之所以会产生这种差别主要是由于肢长和厚度的比值范围，如果肢长和厚度的比值不超过 3 时，设计者就可以按照柱子看设计剪力墙，但是如果比值超过 3,但小于 5，那么设计者就可以把剪力墙当作异形柱处理。其次，剪力墙结构中的墙属于平面构件，它不仅要承受水平方向的水平剪力以及弯矩，还要承受来自纵向的竖向压力，如果剪力墙结构要满足抗震的要求，那么，在设计时除了要考虑刚度，还要考虑延性，这种延性能承受住非弹性变形反复循环。再次，剪力墙最重要也是最需要注意的特点是，如果剪力墙在同一平面内，那么它的刚度和承载力就会相对很大，但是平面外这两者就相对要很小。所以如果与剪力墙连接的是平面外的梁，就非常容易使墙肢在平面外出现弯矩的现象，所以在实际设计时，应该尽可能的不与平面外的梁连接，如果必须要与平面外的梁连接，设计人员必须要做好保护措施，避免出现剪力墙平面外出现意外事故。最后，在对剪力墙的设计进行计算时，不仅要考虑到竖向作用下的结构分析，好要考虑到水平作用下结构分析，在计算出内力结果之后，就要根据偏压或者偏拉来验算。在计算剪力墙承载力时，如果是带翼墙，那么，计算宽度通常情况下都是取最小值。
2 剪力墙的特征及其种类
剪力墙的特征总的来说，可以总结为以下几点：抗侧刚度很强大，而且侧移也相对要小很多；发生地震时，能够吸收更多的地震能力；运用剪力墙结构可以说使室内墙面非常平坦；但是剪力墙结构在施工时需要很多的环节，这样造价也就相对要高很多。如果按照剪力墙结构是否开洞可以将其划分为以下几种：整体小开口剪力墙、实体墙、壁式框架以及双肢或者多肢剪力墙等。这几种剪力墙它们各自都有不同的受力特点，设计人员应该建筑结构的具体需要来选择合适的剪力墙结构类型。
3.剪力墙结构的计算和配筋
3.1剪力墙的墙身
剪力墙中包括的有竖向钢筋和水平向钢筋，在对其进行构造和计算时，要对其用量进行确定，主要对正截面中的抗弯承载力、斜截面中的抗剪承载力进行验算。剪力墙中的钢筋配置要求为:在一级、二级、三级的抗震设计中，竖向配筋率与水平配筋率不能低于0.25%;在四级、一级非抗震设计中，其配筋率不能低于0.2%。另外，剪力墙的竖向钢筋与水平钢筋之间的距离适宜在300m m左右，直径不能低于8mm。
3.2对结构参数进行控制
为了有效的保证结构布置的科学合理性，需要对位移比、刚重比、侧向刚度比、层间位移角以及周期比等参数进行控制。其中，位移比指的是在高层建筑中，其竖向构件自身的层间位移、水平位移和本楼层平均值之间的比值。主要对结构布置自身具有的不规则性进行限值，能够防止出现大的偏心力，进而导致结构出现扭转效应。另外，位移比限制主要是将刚性楼板基础进行确定的，在对偏心力因素进行考虑的前提下，高楼建筑中竖向构件中的位移比小能高于1.2 。
3.3楼层之间最小剪力系数的调整原则
在建筑工程项目中，为了有效的减轻结构自重、避免因为地震而引发建筑结构垮塌问题，在设计中应当考虑少布置剪力墙，但是这一前提必须是在剪力墙满足建筑结构竖向、水平荷载的要求下，从而合理、科学的布置剪力墙，这样不仅能减少工程施工和投入，而且能大大的提高建设效益。
3.4楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
对于常规建筑工程施工建设而言，设计工作的重点主要是置放在两主节点的扭曲和施工建设中，是通过科学控制扭转变形和抗剪切能力来达到预计设计标准的一个工作模式，但是在剪力墙建筑结构的设计工作中，竖向荷载的多少是整个设计工作的重点，如果竖向构件的数量过多，必然会导致剪力墙比重大，给水平荷载造成威协，如果设计过少却又无法满足工程施工建设要求，导致整个结构时久性、功能性不佳，给施工效益造成威胁。
4 剪力墙结构设计在建筑结构中的应用
4.1 剪力墙的布置
剪力墙是高层建筑结构的核心主体框架，其在平面布置时应该尽可能地保持均匀与对称，同时墙面结构的刚度中心与质量重心保持吻合，减少因为两侧受力不均导致的扭矩问题。剪力墙布置不均，造成的建筑主体出现沉降不均的问题也时有发生。内外剪力墙要拉通、对直。
在剪力墙的结构设计时要充分计算应力，同时也要考虑施工的难以程度，在同样满足业主需求的同时，降低整个项目的成本也是结构设计要考虑的一项因素之一。最后剪力墙的肢截面要尽可能地简单、规则，适应性更强，也更容易得到业主的认可。
4.2剪力墙大墙肢处理应用
剪力墙本身的刚度非常大，同时也存在着一定的延伸性，这主要是因为施工材料无可避免的形成的。正因为如此，在进行剪力墙结构设计时同样需要考虑到延展特性，从实际出发，结构设计对整体性的作用将会更加科学。在剪力墙的结构设计中，极易出现弯曲破坏形式，容易在投入使用后经过一段时间的应力积累，造成脆性破坏。所以在设计过程中，要对剪力墙在满足承载要求的基础上，进行分层间隔设计，均匀独立的剪力墙对于提高墙体的结构承载力非常有效。长度较小的剪力墙在受弯时造成的裂缝宽度较小，可以发挥配筋的作用。一般而言，对于超过八米的墙肢长度，要采用开施工钎与开计算洞的方式进行处理。前者是在施工墙上留洞，在完成后进行砌填，对墙肢进行分解，而第二种是在计算时就设有孔洞，不过在施工阶段却为混凝土墙，从而加强其他的墙脚的配筋能力。
4.3 结构设计中的墙体配筋
剪力墙的面积非常大，整个建筑规模都需要使用到剪力墙。剪力墙的配筋多把竖向钢筋置于内侧，而把横向的钢筋置于外介。剪力墙的配筋需要满足最小配筋率要求，如果采用双向钢筋网片可以有效节省墙体配筋。墙体配盘减少，将对规模庞大的高层建筑工程造价有着积极的作用，得到了建设单位的认可。
4.4 连梁设计
当剪力墙受到水平荷载的时候，墙肢可能会出现扭曲情况，连梁装置则能够均衡墙肢的水平负荷力，改善墙肢受力状态，对墙肢起到了一定的约束和稳定作用。可见，墙肢之间的连梁对整个剪力墙结构都具有重要作用，在剪力墙结构设计中是不可或缺的环节，一旦设计失误或是不合理，必然会对剪力墙结构的设计带来不良影响。所以，在进行连梁结构设计的时候，设计师应按照相关规定适当折减连梁结构刚度和高度，适当增加其跨度，从而降低结构刚度，完善抗震结构的设计，缓解地震作用的对剪力墙结构的影响。另外，为了进一步提高结构的承载力和抗震性能，设计师也可适当增加剪力墙结构厚度，增加连梁截面，使连梁装置的作用得到最大限度发挥。
5.结束语
综上所述，剪力墙结构无论是在多层建筑结构之中还是其他不同类型的建筑结构中，都有着极其广泛的应用前景。同时，在剪力墙结构进行设计和计算的过程中，务必要和相关的工程情况进行结合，以此来制定出能够满足剪力墙结构施工的建筑施工设计，最大限度的提升建筑结构无论是在水平方向，还是在竖向之中所呈现出来的作用力，最大限度的提升建筑自身所拥有的安全性。
参考文献
[1]祁瑞.剪力墙设计的几个问题[J].中小企业管理与科技，2012（02）：11~12.
第5篇：建筑结构的优化设计范文
关键词:结构设计;设计优化;实践
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
1 结构设计优化方法的理论体现
当我们进行结构设计以及工程项目的相关设计的时候，不仅要对设计对象的安全性可靠性以及其基本使用功能进行必要的考虑外，设计还要尽可能的突出建筑的美感，这些便是结构以及工程项目的最优化的相关问题。也就是说利用相应的数学上的方法，对所有设计方案进行必要的分析比较，得出最满意的设计方案，以满足预期的目标。
从理论上对结构设计优化方法进行相关的分析可知，房屋工程结构总体的优化设计以及房屋工程分部结构的优化设计是结构设计优化方法在实际应用中具体的表现。房屋工程结构总体的优化设计主要是对围护结构、屋盖系统以及结构细部等进行相应的设计方案的优化设计。在设计的时候还必须考虑到相应的布置、选型、造价以及受力等方面的问题，然后根据工程的实际情况以及结合房屋建筑相应的经济性，对建筑结构进行相应的优化设计。
为了适应时展的要求，建筑的结构形式必须不断的进行必要的创新。对于建筑结构的设计师来说，要确保建筑结构具有一定的安全保证，在此基本上考虑设计出新的结构形式。
对于建筑结构的设计，我们要求尽量缩小质量中心和刚度中心的差异以及建筑的平面结构尽量对称与规则，不过这些必须满足设计师的基本设计意图。还要要求在水平荷载作用下建筑物不会产生很大的扭转效应。必须在满足建筑相应的功能条件下，在竖直方向布置尽量让竖直方向的相应的承重构件上下贯通。在结构设计中，为了减少结构设计与分析上的难度以及经济性，我们应该尽量避免使用转换层结构。对竖直方向的刚度也有着相应的要求，要求刚度的变化必须是渐变的而不是突变的，否则在刚度突变的地方会出现严重的应力集中，这不利于建筑结构抵抗水平方向的动力载荷作用。
2 结构设计优化技术的现实意义
对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对结构设计进行优化。
结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现：运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价（6～35％）。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数，还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性。
3 结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤
3.1 建立结构优化的模型
在我们对房屋结构整体进行必要的优化设计时候，可以分成三步进行建筑结构的设计优化。下面将对每一步骤进行详细的介绍：
3.1.1 要对设计变量进行合理的选择
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。
3.1.2 对目标函数进行确定
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。
3.1.3 对约束条件进行确定
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，我们必须对目标约束条件与实际的约束条件进行相应的比较与分析，再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。
3.2 对优化设计的计算方案进行设定
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计具有多约束且非线性的优化问题以及复杂的多变量，在进行相应的分析计算中，一般把有约束的优化问题转换成无约束优化问题的求解。常用的优化设计的计算方法有拉氏乘子法、复合形法、Powell 法等。
3.3 进行程序的相关设计
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计的基本模型以及所使用的优化设计的计算方法，可以编写一个具有运算速度快以及功能齐全的综合应用程序。
3.4 结果分析
我们必须对相应的计算结果进行必要的分析比较，然后选择出最佳的设计方案。在这个过程中，我们考虑问题必须全面，并且要对问题进行多角度的考虑。这一步骤在建筑结构设计优化中尤其重要，合理的选择设计方案，不仅能够确保结构的美观、安全性、合理性以及实用性，还能够对施工中的资金的投入有着重大的影响。在结构设计优化中只强调经济上的节约，而忽略技术上的相关要求，是不正确的；同样只考虑技术上的要求，而不考虑经济的要求，也是不合理的。我们必须对两者进行合理的配置，才能达到相关要求。
4 结构设计优化技术的实践应用
对于项目的前期设计、整体设计、旧房改造以及抗震设计方面均能够采用结构设计优化设计的方法。下面对实践应用中的问题进行必要的说明：
4.1 结构设计优化应注意前期参与
前期方案直接会影响到工程的造价，然而很多结构设计忽略了这一点，所以我们应该注意。前期参与能够让我选择合理的结构形式以及合理的设计方案。
4.2 概念设计结合细部结构设计优化
在没有具体数值量化的情况下，我们可以使用概念设计。例如，对地震的烈度进行设防时，由于它存在这不确定的因素，所以我们无法找到与实际相符合的计算式，所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法，把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。
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。
4.3 下部地基基础结构的设计优化
在地基基础的结构设计优化中，我们必须选取合适的方案，如可以根据工地的地质条件选择相应的桩基类型，并尽量减少相应的工程造价。并根据桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度，通过对多种设计方案进行必要的分析比较，然后选取最佳的设计方案。
第6篇：建筑结构的优化设计范文
【关键词】建筑空间 结构优化 优化设计
在建筑工程中空间结构始终是其重要的组成部分，而空间结构的合理应用需要对其进行优化的设计，因此在这一前提下对于建筑空间结构的优化设计进行研究和分析就具有极为重要的设计意义和现实意义。
1建筑空间结构特性
建筑空间结构自身具备诸多特性，这主要体现在具备功能性、安全性较强、经济性合理、注重环保性等环节。以下从几个方面出发，对建筑空间结构特性进行了分析。
1.1 具备功能性
具备功能性主要是指每一个建筑空间结构都具有相似或者是不同的功能。众所周知建筑是人类的基础物质生存环境，而建筑空间结构的优化本身也就是为了能够更好地满足人类对于物质生存环境的最大化需求。除此之外，其具有功能性的另一个明证既是我国居民对于功
能性的满足也不再单纯的仅仅局限于传统的实用，并且在这一过程中许多建筑也通过不断的增添了舒适性、美观性、协调性等多种的新特性来有效的满足人们对于生存环境所提出的更高要求。另外，其具备的功能性还是为了能够有效的确定结构优化设计所要达到的总体目标，既这一功能是为整体目标所存在的。
1.2 安全性较强
安全性较强是当今建筑空间结构发展的重要结果。通常来说建筑作为人类生存的基础生存环境之一，其安全性与其使用价值始终是息息相关的。因此这也意味着较强的安全性能够使得建筑空间结构看起来更加可靠并且具有更高的价值。除此之外，由于建筑与人们的生产、
生活紧密相关，因此安全性必然会成为建筑结构优化设计的必然考虑因素。另外，安全性是结构优化设计中的必然考虑因素，因此最大程度保障安全性则是在建筑空间结构设计过程中设计人员所必须考虑到。
1.3 经济性合理
经济性合理主要是指建筑结构优化设计也需要对于工程的经济性和实际的投入进行考虑。除此之外，在对于经济性进行考虑的过程中工作人员通过建筑结构的优化设计来最大化的节约各种材料资源并且达到减少建设成本的目标。另外，在确保经济性合理的过程中针对各项材料和资源都存在一定的稀缺特性，因此在建筑结构的优化设计过程中施工人员应当合理的减少材料的使用量，并且有效的节省建设材料使用成本，从而能够使得设计带来的经济效益与社会效益都能够得到同步的提升。
1.4 注重环保性
注重环保性主要是指近年来随着工程污染的不断增加，而一个环保型的建筑空间结构能够为其带来重大的促进效果。除此之外，在注重环保性的过程中建筑结构优化设计过程通过材料选用品种的环保、整体布局的环保来体现可持续的发展理念。另外，在注重环保性的过程中工作人员应当注重在保证建筑本体功能性、安全性的前提下，尽可能的选择节能环保型材料，因此在这一前提下进行建筑空间结构的优化设计就有着很高的必要性了。
2 建筑空间结构的优化设计
建筑空间结构的优化设计包括了诸多内容，其主要内容包括了合理选择材料、优化构件布置、提升整体布局、合理减少成本等内容。以下从几个方面出发，对建筑空间结构的优化设计进行了分析。
2.1 合理选择材料
合理选择材料是建筑空间结构的优化设计的基础和前提。在合理选择材料的过程中工作人员应当注重确保建筑结构各个点、线、面都呈现出一定的力学承载力特征，从而能够使得其结构具有更好地的强度。除此之外，在合理选择材料的过程中设计人员可以通过优化各种材料的配置来进一步的加强构件的强度、刚性与延展性。另外，在合理选择材料的过程中设计人员可以通过采用高标号的钢筋混凝土并且可以减少梁柱等构件的横截面来有效的减轻结构本体的重量与此同时也能够有效的扩大了使用空间，从而能够在此基础上促进建筑空间结构设计水平的有效提升。
2.2 优化构件布置
优化构件布置对于建筑空间结构的优化设计的重要性是不言而喻的。在优化构件布置的过程中工作人员应当注重对于框架 - 剪力墙结构体系进行合理的应用。除此之外，在优化构件布置的过程中由于框架与剪力墙既可能为刚接与此同时也可为铰接，因此针对建筑空间结构日趋复杂的特性，工作人员可以通过将各种不同功能的建筑用房综合在一起来构成更加优化的布置模式。另外，在优化构件布置的过程中工作人员应当注重结构体系有较高的承载力，较好的延伸性和整体性，并且具备很强的吸收地震力的能力，从而能够在此基础上促进建筑
空间结构设计效率的持续提升。
2.3 提升整体布局
提升整体布局是建筑空间结构的优化设计的核心内容之一。在提升整体布局的过程中工作人员为了能够有效的实现施工目标则应当注重从全局观念出发来进行设计。除此之外，在提升整体布局的过程中设计人员应当注重利用结构设计中的点、线、面，确定建筑结构设计的
总体布局，并且在这一过程中合理的处理好点、线、面之间的架构关系。另外，在提升整体布局的过程中设计人员应当注重借助于材料的选用、构件的布置来更加充分的发挥出现单个构件与整体结构的配合与协调并且能够使其成为最佳的受力状况，既能够实现整体结构良好的承重力、刚性与延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，从而能够在此基础上促进建筑空间结构设计可靠性的不断进步。
2.4 合理减少成本
合理减少成本是建筑空间结构的优化设计的核心内容之一。在合理减少成本的过程中设计人员可以通过简捷、准确地确定框剪结构中剪力墙最优数量来有效的避免重复问题的出现。除此之外，在合理减少成本的过程中设计人员应当注重通过对于结构刚度调整计算来有效的达到减少经济成本的目标。除此之外，在合理减少成本的过程中设计人们用可以通过梁的选用与布置来做到结构整体经济效益的最大化。另外，在合理减少成本的过程中通过建筑结构的优化设计。设计人员能够有效的实现建筑本体功能与控制，在这一过程中设计人员应当注重避免走进减少材料、降低技术、放低质量标准来追求经济性的误区，从而能够在此基础上促进建筑空间结构设计精确性的日益进步。
3 结束语
随着我国国民经济整体水平的持续发展和建筑结构的快速进步，建筑空间结构的优化设计得到了越来越多的重视。因此工作人员应当对于建筑空间结构具有的特性有着清晰的了解，从而能够在此基础上通过优化设计的进行来促进我国建筑工程整体水平的有效提升。
参考文献：
[1]高新艳. 钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D]. 太原： 太原理工大学，
[2]江欢成. 优化设计的探索和实践[J]. 建筑结构，2012，36（ 6） ： 1
第7篇：建筑结构的优化设计范文
关键词：建筑结构；结构优化；实际运用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.119
0 引言
建筑是一种艺术， 人们都是带着审美的眼光去审查一栋建筑，建筑是从美观的外形和结构功能设计来审判的，适用、经济、便于施工是建筑结构设计的追求，建筑的艺术性是追求建筑的美观、力度的美学、外型的总体效果、建筑的结构设计和建筑的艺术性完美的融合，只有这样才能把建筑有限的空间无限扩大、有限的资源的最大发挥，实现建筑整体性的完美，建筑结构设计优化方法要遵循满足建筑外型美观要求、满足建筑结构安全、合理的原则。
1 建筑结构优化设计的现实意义
随着社会经济的迅速发展，城市里突现的是钢筋水泥的建筑，住宅越来越多，层数越来越高，成本明显增高，要设法降低单位面积的成本，整体降低总成本，因此建筑结构的优化设计可以降低成本的总造价；由于建筑的层数增加，楼体结构自重相应增加，接踵而来的是水卫和点气管线增长等一系列问题，因此建筑结构的优化可以提高建筑结构的经济性。经过考证，结构优化之后要比传统结构的工程造价低7%-35%左右，达到经济高效的效果，又可实现建筑物美观实用，在实际运用中，最合理的利用材料的性能，可以使建筑内部各单元得到最好的利用，在建筑整体造价和建设施工工期方面也有较为良好的贡献，建筑结构优化的最终目的是实现适用、经济和安全，实现经济效益的最大化。
2 建筑结构优化设计应用的理论
建筑结构优化应用有两方面的作用，一是在建筑分部结构的优化设计方面的作用，二是在房屋工程结构总体的优化设计方面的作用，两者都有细分，例如结构总体的优化设计囊括了总体方案优化设计和细部结构方案的优化设计等，从另一方面讲包含了形体结构选型、布置、机构体的受力分析、建筑整体造价分析等项目。在建筑结构优化的实际应用中，可以根据使用简单、应用方便的原则，对建筑工程进行结构优化设计，在建筑结构设计过程中，要满足设计意图、平面布置规则、整体形态对称原则、质量中心和刚度中心整体布局原则、建筑物水平荷载作用等一系列问题[1]，做到在理论上为实践提供前提、提供理论基础，做好准备工作。
3 建筑结构优化设计应用的方法简介
3.1 做好建筑结构优化设计的函数模型
建筑结构优化要选择主要参数，建立数学模型（函数模型），根据科学合理的方法，得出最优的答案，从而得出最合理的优化方案，结合建筑结构的规律和自身的实践经验，对各方面的影响因素进行全面的综合考虑，找出行之有效的结构方案设计，模型的建立有两个步骤[2]，一是选择变量，即选择影响较大的参数，减少计算编程的工作量；二是确定目标函数，例如房屋结构，确定房屋结构的约束条件，在既定的条件下得出最优解，这种设计方法具有一定的准确性，在实际的房屋建造中具有重要的参考作用。
3.2 做好建筑结构优化的方案设计
建筑结构优化方案设计是做好优化的前提，做好方案设计，设计多个变量、多个条件，编制相应的运算程序，得到最优结果。
4 建筑结构优化设计的实际应用
4.1 建筑场地的合理选择
建筑的拔地而起需要选择合理的建筑场地，在进行建筑场地选择中要考虑很多因素，如防护距离、建筑退界、日照间距、抗震、地段选址等因素[3]，必要时选择合理相应的抗震措施。
4.2 建筑主体结构的选择
建筑结构的设计要遵循规则结构效应的原则，有利于降低造价，通过对墙、柱、梁的调节使不规则的建筑体型产生规则结构效应，例如剪力墙结构布置。需要进行优化设计的主要部分有很多，如基础、墙、柱、梁、楼板、屋面板等，这些是建筑的主要构成部分，在基础的优化设计中，选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸，相对减少基础结构的造价费用，柱子的截面对工程的造价也有直接的影响；对于柱网布局和柱子截面的优化设计，确定好柱子的行间距，而柱网布局确定着竹子的行间距，因此柱网布局对工程的造价起着至关重要的作用；梁的设计，为了提高材料的利用率，在实际应用中一般都采用平面架来替代矩形梁，减轻了自身重量，经济又实用；钢筋的优化设计，在建筑结构的优化设计中，要对钢筋的型号进行选择，施工过程中钢筋的型号不同，会造成施工的结果不同，如钢管砼结构和钢结构在自重和承载力相近时，前者比后者节约将近45%的钢材，大大节约了工程成本。
4.3 初期方案阶段和抗震设计的应用
对于建筑结构来说，前期方案的确定直接影响到最终建筑的成本投资，而目前的市场情况是前期的方案设计部分不参与结构优化设计，而且在前期的建筑方案设计中，很多没有考虑到主体结构的分析或者对于部分分析不到位、不精准，作为一个合格的结构设计人，应该依靠自身所基本的结构概念去布置结构方案，结合建筑空间结构和结构模型概念以及函数模型来进行方案设计。因为运用概念设计方法，在初期方案的设计中，可以根据简单的函数模型，估算出构件的截面面积[4]。建筑结构优化还要考虑最为重要的一点，就是建筑的抗震性，在建筑抗震设计过程中，大多数建筑结构的优化设计主要按照概念设计进行工作，而软件计算并不是建筑结构优化的主要依据，建筑的使用过程中，抗震效果是居民考虑的一个重要问题，尤其在地震多发地带，由此看来，建筑物的耐久性、安全性、功能性是建筑结构设计的三个重点内容，在节约成本以及达到规定年限的前提下，满足抗震功能是重中之重。
5 总结
长期以来，建筑行业发展迅速尤其是近年来，从建筑资源的整合、低投入、高产出、体现建筑自身整体工艺性、美观性、合理性综合考虑，我们应充分做好建筑结构设计应用工作，结合实际抓到实现自我提升，从优化技术中进行技术分析，使各种建筑材料得到充分利用，节省工程造价，达到建筑工程设计标准，，满足消费者的需求，采用科学创新的方法，研制出更多的优化设计方案，通过科学的方法使建筑结构更适合市场的可持续发展，响应国家绿色环保的政策。
参考文献：
第8篇：建筑结构的优化设计范文
【关键词】建筑结构；设计；优化；方法
在建筑结构设计中，优化设计不仅可以规范结构要求、将产品的质量和结构安全得到保证，还可以通过科学的结构设计、合理的构造方式、正确的计算方法来达到节约造价成本、将材料的性能得到充分发挥的效果。随着建筑市场竞争力的越来越大，提升建筑结构设计中的优化设计成了当今时代的主题。
1.建筑结构设计优化的基本要求
1.1满足优化设计的整体功能
在现阶段，实行建筑结构优化设计的根本原因是给人们带来更舒服、优质的生活住所，为住户追求更高的生活质量提供便利条件。随着国家经济的快速前进，人们的整体生活水平也得到了大幅度的提升，在这种条件下，人们对建筑的整体外观造型、舒适度和实用性提出了更高的要求，满足大众的需求是建筑结构优化设计的最终目标。
1.2建筑结构优化设计的整体效益需得到提升
对于建筑结构优化设计而言，在保证质量的基础上，还要注重经济效益的提升。建筑企业首先应对工程项目的成本进行有效的控制，选择新型、标准的施工材料，施工所用原料要合理预估，避免浪费；其次要提高施工人员的施工技术和能力，减少成本的投入，避免出现工程原料和人力资源浪费情况的出现，紧跟国家号召力，节约减排。真正实现从建筑结构选材方面实现优化设计，达到客户的满意，其实现利益的最大化。
1.3提倡环保设计理念
随着我国环保、节能理念的推广和普及，建筑企业的发展也应适应时代的发展，将绿色、环保的理念应用到实际的优化设计中，为社会的可持续发展出分力。在建筑结构的优化设计中，实现绿色设计主要表现在：第一，在对材料的选择应采用节能型、环保型的；第二，对于设备应用方面，应进行合理优化；第三，门窗等一系列硬件材料的选择上，应注重环保；第四，合理利用原料，采用循环利用原则，避免二次污染的产生。
1.4对于建筑结构的安全要素要进行综合、科学的考核
对于建筑结构的优化设计而言，不仅要考虑经济效益和功能，更要重视结构的安全性能和使用性能，没有安全优化的建筑结构，其他都是空谈。所以，在进行建筑结构设计时应采取优化方案，综合考核，将防患措施做到位，避免故障的出现。在保证质量和安全的基础上再进行经济效益的提升。
2.进行建筑结构优化设计的方法、思路
2.1重视优化设计理念的可行性和科学性
对于建筑结构的优化设计而言，它的最终设计效果的质量一直影响着整体的优化方案，所以，在进行优化设计方案的制定时，必须注重其可行性和科学性，避免质量问题的出现。在实际中，进行优化方案的制定时，应注重以下原则：第一，树立全局意识，从全面出发，对设计结构和各个节点之间的关系应充分考虑，将结构的承载能力得到提高，发挥其性能作用，增加利用率；第二，对于建筑配件的选择和运用方面，应采用合理科学的方法，确保配件的利用率得到最大程度的发挥，优化设计结构，降低成本投入，加大收益；第三，再进行优化设计时，应做到简易性和安全性并存，以降低在施工过程中因计算误差造成的损失和故障；第四，对于外力的影响应该充分考虑在设计范围中，应明确细节构件的不当就会带来不必要的损失，在设计过程中应考虑全面，否则就会造成原料的浪费、降级效益的低下，还会给以后的建筑工程埋下隐患。
2.2从方案制定和施工图设计两方面进行优化设计
方案制定阶段是建筑结构的理念设计，应该从各个方面进行优化。首先应该注重对建筑结构体系的抉择，对于多层办公楼的建筑工程而言，结构的可选择性较多，比如框架结构、砌体结构或者框剪结构等等，这就要根据设计师的整体四维、建筑功能的需求和经济利益综合考虑，选择最优的符合现状的结构体系。其次是建构的形体设计和控制，要注重抗震理念，在现阶段进行建筑的施工时，结构设计方面必须有安全保障，应进行全方位的考量。在形体进行选择时，应以规则为主，测力构件布置要对称，截面尺寸应自下而上向小的趋势转变，来避免承载能力不够发生的突变。例如，在对一栋居民楼进行结构设计时，抗震防裂能力应为8度，结构设计应为剪力墙形态，每个建筑单元之间都应该留有消防通道，把上方墙体用填充墙代替，这样就降低了由结构转换造成的构件不联系现状，所以规则性的结构形态可以带来更大的经济效益。施工图设计方面的优化，是指对水平构件和竖向构件的整体优化。在对结构设计进行操作时，墙柱截面不应该过大，可以很大程度上减少用钢量，降低成本的同时也保证了质量。墙柱在进行配筋时，应考虑结构的韧性，以达到控制截面的效果。
2.3设计工作人员应提升自身的综合素质和设计水平
在建筑行业里，设计人员的整体设计水平和素质能力对建筑结构优化设计的整体结构有很大的决定作用。随意设计人员应该大大的提升业务素养和设计能力，以确保设计工作的完美完成，提升措施主要为：第一，建筑企业的设计人员应加强自己艺术学、美术学、建筑学等各个领域知识的学习，结合实际工作融会贯通。把它们紧密结合，已实现优化设计的完美方案，设计出来的成果可满足人们的要求，符合大众眼光。第二，设计人员应该具备全局控制能力和意识，充分理解和考虑住户的需求，从实际情况出发，展开多方位的设计，达到建筑结构优化设计的整体质量和造型全面的掌握；第三，设计工作必须加强自身的责任感和任务感，发挥自身的最大潜能，实现小投入大回报的效果，最终实现节约成本，经济效益的最大化。第四，设计工作人员对于施工的流程必须正确把握，确保设计可以在施工中顺利开展。第五，设计工作人员应对工作经验进行及时总结，并将设计特长得到有效利用。第六，是设计人工作员对建筑结构的各节点的抗震能力和和承受力度明确清晰，对施工材料懂得如何进行合理选择，准确把握各种结构的不同尺寸。第七，是设计人员在进行设计中应该具备创新精神，通过以往的工作不断总结经验，努力创新优化模式，实现建筑设计结果的完美呈现。
因此，通过建筑结构的优化设计来实现工程的低投入、高收入是明智之举，正确处理好施工技术与经济效益的完美统一是成本控制的关键。对建筑工程进行优化设计是工程师和设计师的共同目标，它是系统的、全面的、科学个过程，不能只片面的强调降低投资，而应注重技术、投资和效益综合考虑。在建筑工程中影响成本投入建筑质量条件有很多，必须充分考虑各个环节，力求优化每个节点，才能实现结构优化设计完美结果，促进我国建筑企业的可持续发展。
3.结语
综上所述，建筑结构优化设计的现实意义，必须通过对设计的环保、安全、可使用性的综合考虑来实现，设计人员应该有全局观念，时刻把握设计的动态和发展趋势，以提高优化设计的利用性，需要设计人员拥有较高的业务素养和设计能力。提高原料的利用率、优化配置，提高建筑企业的经济效益，在确保建筑结构质量的基础上，实现企业发展的小投入高回报。
参考文献
[1]任维杰.有关建筑结构设计的优化设计的分析[J].建筑设计，2014（25）.
第9篇：建筑结构的优化设计范文
关键词：建筑结构 优化设计探讨
引言：
由于土地价格市场的变化，不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力，同时，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。
一、建筑结构设计优化方法的应用及实践价值
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、充分体现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。
二、结构设计优化的方法
1、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。
2、房屋工程分部结构优化设计包括：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括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，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。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用
1 直觉优化(概念设计优化)技术与建筑结构设计对于同一建筑方案,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: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。
2、概念设计处理的实际建筑设计问题概念设计所要处理的问题多种多样。但可以肯定的是希望通过概念设计,建筑结构能在各种不期而遇的外部作用下不受破坏,或将破坏程度降至最低。因此,分析如何应付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,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。
四、建筑结构优化的一些补充
1、桩基础与地下室设计研究与优化
1.1、桩基础承载力取值
目前，国内设计单位对桩基础承载力取值是参考地勘单位提出的建议值，再根据土壤物理指标进行理论计算而确定。多数情况下，设计单位确定桩承载力设计值比较保守，取值偏低，普遍存在桩基承载力强度没有得到充分利用、桩基础工程设计成本偏高现象。近两年来，在地产公司项目的桩基设计中，推广以试桩的方法来确定单桩承载力设计值，从结果来看，这种设计值普遍比以理论计算确定的设计值高出20％以上，相应减少桩基础工程成本支出20％以上。
1.2、地下室
由于地下室面积较大、工程成本较高，对地下室设计进行了重点技术管理跟踪。在柱距布置、层高、半地下室或全地下室比较、消防车荷载取值等方面实现了有效控制。社区地下室顶板上普遍放置1～1．5米厚覆土以便绿化。对处于覆土上的消防通道的消防车荷载取值，经过受力分析，建议在进行地下室结构设计时考虑消防车荷载在覆土竖向扩散作用，消防车荷载取值比“规范”值小于覆土厚度的倍数，一般在1～1．5倍，从而减少地下室和基础工程设计成本，此建议已在许多项目的地下室结构设计得以应用。由于消防车荷载比较大，对此折减后可取得比较好经济效益。
1.3、抗浮（拔）基础设计研究与优化
抗浮（拔）基础作用是抵抗水浮力，目前国内抗浮（拔）基础根据具体情况，常用抗浮桩基础和锚杆（minipile）抗浮基础。
2、优化结构设计也就是对结构设计进行再加工的过程。结构设计的优化，不是以牺牲结构安全度和抗震性能来求得经济效益的，相反经过设计优化的工程，结构布置更为合理、差错更少、用料更省、结构更安全。某高层写字楼，结构高度90.30米，地上24层，地下二层，抗震设防类别丙类，七度抗震设防，结构形式为框架核心筒体系，基础形式为平板式筏基，建筑面积约2万平米。结构设计优化的主要内容是以下三个方面：一是楼层楼盖体系的结构设计，二是核心筒的尺寸及墙厚，三是平板式筏基的板厚和有关构造。设计优化时对其它一些结构设计细节也给与了一定关注。经优化结构设计后，仅前述三个主要方面，可比原设计节约混凝土在2000m3以上,钢筋约70吨。通过结构设计优化，在节约结构造价的同时，使结构自重减小了约40000KN，相当于40KN/m2，约为两层半楼房的重量。从而大大增加了竖向结构构件和基础的安全度，减小了地震力，提高了整个结构的抗震性能。结构设计优化达到了提高项目技术和经济双重效益的目的。
3、结构设计的优化工作不会影响设计、施工进度
可与设计同步进行。设计优化工作也可以按工程进度要求分阶段进行。某工程由共六幢高层建筑组成，建筑面积13万平方米。结构设计优化的主要内容是：桩基、剪力墙的布置和墙厚、楼层现浇板、地下车库的底板与顶板、地下室外墙、框架柱梁等。
工程结构设计优化后的经济效益：省去人工挖孔扩底灌注桩计 360棵。基础筏板厚度减少，共计节约混凝土用量570m3，钢筋用量减少约220吨。地下室外墙、基础抗水板、顶板共节省混凝土用量约计2000m3，节约钢筋70吨。主楼现浇板节约混凝土超过1000m3。住宅楼减少剪力墙布置后，节约混凝土约400m3，钢筋约45吨。
五、结束语
总之，企业应加强对结构设计优化管理，提高设计管理工作的系统性，使技术管理更加全面、专业、精细，从整体上增强了竞争力，减少浪费。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5个方面的最佳结合。
参考文献：
谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009(4).
