建筑結構的優化設計精選(九篇)
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第1篇：建筑結構的優化設計范文
關鍵詞：房屋建筑；建筑結構；優化設計；設計研究
中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A
引言
隨著我國社會經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，對于自身的生活和居住環境也提出了更高的要求。房屋建筑的結構設計中，不僅需要考慮結構的合理性、可行性和安全性，還必須充分滿足舒適性、經濟性的要求。在市場經濟環境下，市場競爭的日益激烈，使得建筑企業為了保證自身的利益，在保證建筑使用質量的前提下盡可能的降低成本，展開了對于結構優化設計方法的有益探索，從而推動了建筑結構設計優化技術的發展，不僅可以使得房屋建筑的設計效果更佳，而且能夠取得最大的經濟效益，具有十分重要的現實意義。
一、建筑結構優化設計綜述
建筑工程包含的方面很多，所以建筑結構在設計過程中優化所涉及的內容也很豐富。從大的方面可以簡單分為兩大內容，即房屋總體結構優化和分部結構優化。細化可以進一步分為:房屋內部基本結構優化;房屋的維護方面、細節和總體結構的優化設計;屋頂結構優化設計;房屋造價優化控制設計等。建筑結構設計優化的目的是能夠對有限的空間和固定的資源進行合理分配，將建筑材料和設備達到最大使用率，還能使所要建成的房屋安全、舒適、美觀。經過優化設計的房屋比一般房屋在造價方面能夠節省很多，從長遠利益上看，建筑優化設計的理念對建筑工程是一種可持續發展的理論觀念，對資源實現充分利用起到了關鍵作用。
二、結構設計優化技術的作用
（一）提升建筑的安全性
通過對房屋建筑結構的優化設計，可以對原有設計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升建筑結構的合理性和安全性，在保證建筑整體質量的基礎上，節省建筑材料，提升建筑的穩定性和相應的受力性能，確保建筑的使用安全。
（二）減低工程造價
相關數據顯示，運用結構優化設計后，與原設計方案相比，建筑工程的成本可以節約10%－30%左右，成本大大降低。同時，通過結構優化設計，還可以充分發揮原材料的性能，確保建筑結構各個單元之間的緊密聯系，提升建筑工程的經濟性。
三、結構設計優化技術的方法
之前也提到，建筑結構設計所追求的最終效果，是實現結構的安全性、經濟性、美觀性、實用性以及施工的便利性。在房屋建筑中應用結構設計優化技術，主要體現在建筑結構總體的優化設計以及建筑的分部結構優化設計。在房屋結構設計中的結構優化設計，主要包括基礎結構、屋蓋系統、圍護結構、結構細部等多個方面，需要從結構受力情況、整體布局、結構造型以及成本造價等方面進行綜合分析。結構設計優化技術需要從房屋建筑的實際情況出發，以確保優化設計作用的充分發揮。
（一）建立相應的結構優化模型
結構優化設計的實質，是利用相應的數學知識，對就愛你住結構中的各種參數進行整理和分析，然后依據結構整體，構建相應的數學模型，尋求最優設計的過程實際上就是對最優解的求解過程。因此，在對房屋結構進行優化設計時，需要建立相應的優化模型。首先，對設計變量進行合理選擇，設計變量對于房屋結構設計的影響是十分巨大的，設計人員需要按照變量的重要性，對其設計的參數進行分類，將影響較小的變量作為預定參數，從而簡化計算流程。其次，要對目標函數進行確定。在這里的目標函數，就是滿足建筑實際需求的最優解。然后，明確約束條件。對于房屋結構優化設計而言，其約束條件主要包括強度約束、尺寸約束、應力約束、彈塑性約束時，可以按照現行的房屋建筑設計規范，對優化設計的約束條件進行明確。
（二）確定結構設計優化方案
對于房屋建筑而言，結構設計的優化方案，主要是指結構的布局以及細部的優化。結構布局的合理性直接影響著房屋結構的造價，因此要求其結構盡量簡單，傳力直接，避免多次傳力的情況。而細部優化是一個較為廣泛的概念，包含的內容相對較多，根據其對于房屋結構的影響程度分析，最為關鍵的部分，是對構件截面的合理選擇。例如，豎向構件應該在滿足實際需求的前提下適當選擇軸壓比，軸壓比過大或過小都會影響配筋的設置。梁的截面設置同樣如此，如果截面過大，會影響建筑內部的有效空間，而截面過小，則會導致配筋相對較大，影響造價。
四、探討房屋結構優化技術的實踐應用方式
（一）框剪設計的整體思路
框剪結構集框架結構布局靈活、剪力墻結構剛度較大的優點于一身，使得該種結構體系具有較好的延性和整體性。目前框剪結構已被廣泛的應用于公用建筑、住宅等高層建筑中。在這個結構的剪力墻可以單獨設置，也可以利用一些其他的墻體，比如電梯井、樓梯間等，此外，這個結構還可以有效的提高側向剛度。在實際的建筑施工中，主要有剛性、剛柔、柔性等不同的價值計算方法，一般來說選用哪種計算方法會根據抗震質量的不同來進行合理的選擇，比如為了改善結構的抗震性能，應該注意場地的土質類別，對不同土質采取不同的加剪力墻等。
（二）復合地基形成法的技術提升
通過對被加固土體填充相應的材料，改變土體的結構，使土體被增強或被置換形成一定的增強體，由增強體和周圍地基同承載荷載，形成復合地基的一些地基處理方法。在建筑施工中，根據特殊地質條件對地基承載力的要求，而選用不同的處理方法達到相應要求。比如通過填充砂和石料深入土體，被置換或擠密，從而達到提高承載力的目的等。
（三）多層鋼筋混凝土框剪結構設計
在多層鋼筋混凝土框剪結構的設計上，全面把握設計的主要點，分析梁柱以及剛接或者鉸接相連促成的承載重量體系，在依據設計圖紙和文件的前提下，全面把握設計圖紙的客觀需要，同時加強規范性施工和管理，讀懂并理解設計圖紙中的每一項內容，達到按圖紙施工、依據圖紙設計的目的，作好技術交底。根據建筑結構的實際需求，可以采用現澆式框剪設計，就是通過梁、柱、樓蓋的現澆鋼筋水泥混凝土結構，增強建筑結構的整體性能，提升抗震能力，在實際建筑設計中可以廣泛應用；同時，還可以采用預制裝配式設計，就是指梁、柱、樓板均為預制，這樣可以減少工程的難度，提高工程的速度，但是，整體建筑質量的性能不是很強，抗震效果、漏水系統等會有一定的偏差，可以結合地質條件進行考慮。
（四）框架梁、柱箍筋間距的優化
對不同抗震等級的框架梁，柱箍筋加密區的最小箍筋直徑和最大箍筋間距做了明確的規定。側重點就是關于質量，比如抗震等級、人防等級、地基處理、承載能力、材料使用等一些相關因素，同時還包括對設計圖紙的詳細了解和掌握，在鋼筋水泥的質量要求、地基基礎設計等級、砌體結構施工質量控制等級,基本雪壓和基本風壓,地面粗糙度等等一些基本建筑結構的類型需要，如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3、地下水類型及標高、防水設計水位和抗浮設計水位，地基液化，濕陷及其他不良地質作用，地基土凍結深度、設計活荷載值、混凝土結構的環境類別、材料等級、強度等級、材料性能、施工質量的特別要求等，是在建筑結構設計中要考慮的要素。
結束語
總之，在我國建筑行業飛速發展的帶動下，人們對于建筑工程提出了更高的要求，也使得結構設計優化技術在建筑工程領域發揮著日益重要的作用。對于設計人員而言，需要對房屋結構優化設計的復雜性和系統性有一個清晰而明確的認識，不斷提升自身的專業能力和設計水平，推動結構設計優化技術的發展，進而促進我國建筑行業的持續穩定發展。
參考文獻
[1]段佳琦.淺談對建筑結構設計的認識[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2010（11）.
[2]馬雪麗.淺析建筑結構設計[J].黑龍江科技信息，2011（10）.
第2篇：建筑結構的優化設計范文
中國經濟的大幅上漲，經濟渠道的拓寬，中國各行各業的發展勢頭可謂是百尺竿頭，更進一步。而近年來中國建筑業的發展也同樣是一路高歌猛進，各省各城市內建筑物更是雨后春筍，星羅密布一般的拔地而起。成為中國建設和經濟發展一項極具代表性的事業。與此同時，中國各個大型復雜建筑物的發展勢頭也是同樣驚人，大型復雜建筑物不僅是一個城市的重要代表，也是彰顯一個城市文化的精神支柱。因此，在大型復雜建筑物的建設上，所投資的人力，物力，財力是相當驚人的。而本文就復雜建筑結構時預應力的優化設計的使用來逐步逐條進行分析和講述。
關鍵詞：應力；優化設計；工程實例
一項大型，復雜建筑的拔地而起，必然與之相對應是這個城市對此投入的巨大經濟支持和人力資源。而且，大型復雜的建筑物相對來說各種設計應用繁蕪復雜。因此，稍微的疏忽，都會給建筑的建設和發展帶來不容忽視的影響和瑕疵。所以在大型復雜建筑物的建設，生產過程中，每一步都必須如履薄冰，小心謹慎。每一次材料的使用，工程結構的規劃，計算務必都有做到精益求精，宏大美觀的基礎上，做到堅固牢靠，才能真正的算的上是成功的建筑物。本文，筆者就對復雜建筑結構的預應力優化設計來做一個簡單的探討，從自己的認識和認知，以及多年的經驗著筆，希望大家可以閱讀和參考。
一、應力
中國經濟飛速發展的幾年來，跟隨著建筑設計形式多樣化和使用功能的多元化的日益增加，各種類型迥異的大型復雜的建筑物，例如歌劇院，體育館，圖書館，展覽館，等等應用而生，而且其結構主導體系也日益成熟，越發的復雜。
同時在這類復雜建筑結構中后張預應力超靜定結構也得到了廣泛的應用，這類復雜結構的預應力初步設計一般有兩種方法:一種方法是把結構進行簡化，然后應用現有專用軟件得到預應力配筋方案，但是這種簡化不能精確地考慮復雜結構的整體效應，其計算結果的誤差較大，而且這樣得到的預應力設計不一定是最優設計方案;另一種方法是應用大型有限元程序按結構的實際狀況建立空間計算模型，然后按經驗初設預應力鋼束位置和張拉力，把設計荷載和預應力等效施加在結構上，得到結構的各項計算結果，如位移、內力、應力等，檢驗是否符合規范要求，若不符合則調整預應力鋼束位置和張拉力重新進行計算，經過反復調整，最后可得到符合規范要求的預應力設計方案。
這種設計計算方法較真實地模擬了實際結構的受力狀態，但工作量較大，而且從理論上講，是一種設計方案的枚舉檢算法，得到的是可行設計方案，不會是最優的預應力設計。
本文就關于復雜建筑結構體系中各個組成構件之間互相受力較為復雜的特點，分析了預應力對建筑建構的作用方式和方法，把施加預應力作為對建筑結構不利受力狀態的一種重要的調整手段，并且把不同的預應力簡單明確的劃分為三種基本里的作用方式。提出把結構整體有限元計算與線性規劃優化二者相互結合，相互配合的方案，對影響預應力效果的設計變量進行明確的優化規劃和計算，只需要在有限元程序中做基礎最本質的受力計算，這樣就可以按設計要求得到最終的，最優的預應力設計方法和方案。
二、預應力優化設計方法分析
（一）預應力超靜定結構受力分析
后張預應力混凝土結構受到兩種力系的作用，一種是由結構功能所決定的設計荷載對結構的作用，我們稱這種作用為工作力系;另一種是通過預應力筋和錨具作為人為預加外力對結構的作用，我們稱這種作用為調整力系。工作力系有使結構發生破壞的趨勢，而調整力系是為了改善結構在工作力系下的受力狀態，人為地對結構施加的一種調整內力的手段，使結構受力狀態向有利的方面發展。
預應力對結構的作用效果是由兩方面的因素決定的，即預應力筋的張拉力和預應力筋的布束形式。在合理的預應力筋布束形式下，可以用最小的張拉力把結構中多個控制斷面的內力同時調整到所需的目標狀態。而在不合理的預應力筋布束形式下，不僅會增加預應力筋的用量，而且預應力對結構中各控制斷面的內力調整效果也是不一樣的。因此在常規設計中必須反復調整預應力筋的曲線幾何位置。另外，由于梁截面尺寸的限制，在梁端上部錨具布置不下時，有時考慮在梁下部布置直線預應力筋。在這種曲線筋與直線筋混合配筋的形式下，兩種預應力筋布束形式和張拉力比率都會對預應力的調整效果有很大影響。
一般來說，在設計荷載確定以后，結構的工作力系就不變了。由于建筑設計對結構的要求，梁高等設計參數也被限制在一定范圍之內，這樣，預應力設計的目標就是如何找到一個最優的調整力系(即確定這個調整力系的預應力張拉力的最小值)，使得在工作力系和調整力系共同作用下結構的各項檢算都符合規范要求。
（二）預應力設計變量分析
預應力超靜定結構的配筋設計必須滿足規范規定的承載能力極限狀態及正常使用極限狀態的要求，進行承載力、變形、抗裂以及施工階段應力的驗算。在實際設計中變形主要由結構的高跨比控制，抗裂主要由預應力筋的配筋來控制，當按抗裂要求配置的預應力筋量不能滿足承載力要求時，可通過增配非預應力鋼筋予以滿足。因此，在預應力初步設計中，可把結構抗裂性要求作為預應力配筋的控制條件。
在超靜定預應力梁設計中常采用曲線配筋或曲線與直線混合配筋的布束方式。在預應力初步設計中，可認為預應力沿力筋不變，暫時不考慮預應力損失。因此，按等效荷載法，可以把曲線預應力對結構的作用等效為調整力系的作用。
三、工程應用實例
（一）工程概況
杭州大劇院是杭州市的重要建筑工程，建成后將成為杭州市的標志性建筑之一，該工程總建筑面積5萬，總高度46.4m，地下四層，地上十層，從平面布局來看有大廳、多功能廳、左舞臺、主舞臺、右舞臺、音樂廳、后臺等，附屬結構較多。
第3篇：建筑結構的優化設計范文
關鍵詞：建筑結構；總體布局；概念設計；優化設計；質量管理
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：1673-0038（2015）48-0067-02
1結構的總體布局
1.1平面布局
通常情況下，我們會依據建筑工程的實際的情況來確定平面布局的選擇方面，如果是獨立單一的結構單元，則結合分析我們所采用的形狀就較為簡單，而且注意的是要根據相對應，相協調的原理，在剛度和承載力分布要展現比較均勻的形狀。除此以外，從抗震設計要求的角度出發，高層建筑單一的結構單元長度需要控制在一定的范圍之內，不能過長或過短，否則會在發生地震災害時，反相位的振動會出現在結構的兩端，這將會引起建筑被過早的破壞，與此同時會大大威脅到人民的人身安全。
1.2豎向布局
為了防止過大的外挑和內收的發生，結構的豎向布局就應該遵循形體規則，剛度和強度沿高度均勻分布的原則，并且值得注意的是，在同一層的樓面，要設在統一的標高處以此防止錯層和局部夾層的出現。在面對高層的建筑時，還應當注意及時對結構剛度和強度發生變化的情況的問題的解決，最好的辦法就是逐漸變化。
1.3控制結構的側向變形
建筑的結構在一般情況下都會同時承受豎向荷載和水平荷載。其中水平荷載會使得側移跟隨結構的高度的增加而變大，因此，在水平荷載的作用下，假設建筑高度超出一定的范圍后，這將會導致結構發生大側移和相對位移，在某些時候，最為嚴重的是會破壞非結構的構件，所以，控制側向位移是高層建筑結構設計的重點和難點，我們應該高度重視，通常的情況下，控制手段要從限制結構的高度和高度比為切入點。
1.4縫的設置和構成
在建筑設計結構的總體布局中沉降，溫度收縮和形體復雜會對結構帶來不好的因素，這些都是需要我們考慮在內的。我們可以通過沉降縫，伸縮縫或者是防震縫來把結構分成許多個獨立的單一的單元，因此來降低沉降差，溫度應力和形體結構對結構的有害因素。但是從另一方面來說，假如設縫，這將會對建筑的使用要求。立體效果，防水處理等方面帶來諸多的不便。由此這就需要我們在設縫上要嚴格對待，謹慎處理，盡最大的可能從總體的設置布局上或者構造上采取其他的有效方法來解決沉降，溫度收縮和形體復雜等所引起的許多問題。
2結構分析
2.1計算模型
結構分析的核心環節就是計算模型，這種模型包含選擇合理的計算簡圖和計算理論，這在結構分析中是難點，更是重點。通常的情況下，在做結構建立分析模型時，都會以假定為基礎。例如：假設結構材料是均勻連續的，這種假設不會對結構的宏觀力學性能產生較大的誤差，僅僅是主要結構構件參與整體性能的效應。
2.2計算理論
眾所周知，建模的重要組成部分就是計算理論。計算理論會在建筑結構分析中得到應用，主要分為線性理論和非線性理論。這其中線性理論已趨于穩定成熟，在中國建筑結構分析中這種計算理論的使用極為廣泛普遍，在常用結構的承載力極限狀態和正常使用極限狀態的分析中最為常見；而非線性理論又由材料非線性和幾何非線性組成。材料，截面或者構件的本構關系就是材料非線性。
3構件的優化設計
（1）應該對豎向構件的具體情況進行判斷分析。在剪力墻和混凝土框架以及框架-剪力墻結構等構件中，首先注意到的就是軸壓之比，在豎向構件中對其影響最大的就是軸壓之比，如果一旦軸壓之比不符合規范的相應要求，就應該采取一定的補救辦法，如：加大截面或者適當提高混凝土的強度等級，或者有效的采用配附加箍筋的措施。
（2）取決于梁和柱的配筋。在考慮到延性的要求的前提下，梁和柱的配筋就應該按照《抗震規范》或者《高規》中的最大配筋要求去嚴格執行。
（3）剪力墻的配筋，超筋分為以下幾種情況：①剪力墻的暗柱超筋，剪力墻結構以及框架-剪力墻結構中，暗柱就等同于框架結構的柱，是最重要的部分，所以它的配筋主要是體積配箍率，而且在考慮到相應的抗震構造措施與辦法的前提下，其配筋就應該按照《抗震規范》或者《高規》中的標準的配筋要求去嚴格執行。②從剪力墻的水平筋超筋來看，得出墻的抗剪能力薄弱，所采取的辦法就是適當對截面進行調整。③剪力墻的連梁超筋，在剪力墻的結構中的第一道防線就是連梁，它自身就允許在地震來臨時先釋放一部分的地震熱能。
4質量管理
（1）工程建設中最為重要的內容就是設計質量，它將會直接影響到工程的周期，預算成本。從業主的角度考慮，在同一個行業中時間和預算成本在他們的眼中就是金錢，在千變萬化，錯綜復雜的市場中，要想搶得先機，立于不敗之地的方法就是有效地縮短工程周期和節約成本，這樣才能將利益最大化，獲得最大的效益，通常這就是業主對設計方的基本要求。一旦達到業主的滿意程度，在以業主為中心的設計單位的競爭力在無形之中不斷增強。正是因為這種原因，設計單位必須嚴格執行全面質量管理，這是一種行之有效的管理辦法，適用于諸多設計單位。
（2）依據《建筑工程設計招標投標管理辦法》中的規定：設計單位應該組建項目組，并且安排對應的人員如設計人員，核對人員，專業負責人，審核人員等在設計階段合理的安排時間共同協作完成，形成設計的進度計劃表。（3）在設計合同的簽訂前，設計人員就應當對業主的明確要求與隱含要求完全掌握，和業主達到良好的溝通，向業主指定的或者有一定協作的業主代表收集，整理相關資料（包括：委托書，立項文件，地質勘察報告，環評報告，規劃書等）同時設計單位提供的資料要由業主本人親自確定簽字。（4）建筑設計中，大多數的建筑工程都為不同的類型，對于不同類型的建筑工程來說，設計單位所提供的專業的負責人應該對該項設計擬定一個投入建筑之前的指導表，這其中包含對人員的職責的確認以及設計人員等的指導。最為重要的是負責人應當統一起草該設計項目的應急措施和方案，一經總工程師同一認可后，便保證所有人員人手一份，以應對緊急情況。
5結束語
在新的設計相關文獻執行后，這些文獻提出了在結構屬性能力方面提出了更高的設計要求，我們必須做到的是要完全掌握了解建筑結構設計，在此基礎上進行大量創新，保證設計質量。在節約建筑預算成本，不能影響建筑品質的條件下，實施有效的優化方法是我們最好的選擇。而熟練地利用相關優化技術，不單單會使得建筑的內部更加一致完美，成為一個完整的賞心悅目的個體，而且可以使得建筑更加經濟化、人性化，達到建筑結構設計的最大目標。只要完成這些目標，城市的建筑達到市場利益最大的要求，滿足了施工方的效益需要，更達到了業主最終的需求。建筑結構的優化設計與質量管理在生活中有著舉足輕重的作用。
參考文獻
[1]葉金鵬，王子戡，王麗紅，等.論出口注冊肉類加工企業的專業化設計[A].中國農業機械學會2006年學術年會論文集[C].2006.
[2]黃立勝.現代房屋建筑結構的優化設計研究[J].中國新技術新產品，2014，09，061.
第4篇：建筑結構的優化設計范文
關鍵詞：建筑 結構 設計 剪力墻 設計
中圖分類號：TU3文獻標識碼： A
剪力墻結構自身所具有的抗側剛度性能強、抗震性能好、側移幅度小等優點，所以，該技術已經被廣泛的使用到了各種不同建設的結構設計之中，尤其是在大量的高層建筑結構設計之中，絕大部分墻體結構都是應用的剪力墻結構。但必須要加以重視的是，就目前來說，剪力墻位置、尺寸等方面的設計都還沒有形成相應的規范，這方面的因素直接使得剪力墻結構極易存在一定的安全隱患，僅僅只是靠設計師的經驗，并沒有辦法來避免這類情況。
1 建筑結構設計中剪力墻結構設計的主要原則
首先，因為剪力墻通常情況下都是高和寬要比厚度大很多，再加之是幾何特征向板，所以剪力墻的受力形態和柱子幾乎相同，但是兩者之間還是有差別的，之所以會產生這種差別主要是由于肢長和厚度的比值范圍，如果肢長和厚度的比值不超過 3 時，設計者就可以按照柱子看設計剪力墻，但是如果比值超過 3,但小于 5，那么設計者就可以把剪力墻當作異形柱處理。其次，剪力墻結構中的墻屬于平面構件，它不僅要承受水平方向的水平剪力以及彎矩，還要承受來自縱向的豎向壓力，如果剪力墻結構要滿足抗震的要求，那么，在設計時除了要考慮剛度，還要考慮延性，這種延性能承受住非彈性變形反復循環。再次，剪力墻最重要也是最需要注意的特點是，如果剪力墻在同一平面內，那么它的剛度和承載力就會相對很大，但是平面外這兩者就相對要很小。所以如果與剪力墻連接的是平面外的梁，就非常容易使墻肢在平面外出現彎矩的現象，所以在實際設計時，應該盡可能的不與平面外的梁連接，如果必須要與平面外的梁連接，設計人員必須要做好保護措施，避免出現剪力墻平面外出現意外事故。最后，在對剪力墻的設計進行計算時，不僅要考慮到豎向作用下的結構分析，好要考慮到水平作用下結構分析，在計算出內力結果之后，就要根據偏壓或者偏拉來驗算。在計算剪力墻承載力時，如果是帶翼墻，那么，計算寬度通常情況下都是取最小值。
2 剪力墻的特征及其種類
剪力墻的特征總的來說，可以總結為以下幾點：抗側剛度很強大，而且側移也相對要小很多；發生地震時，能夠吸收更多的地震能力；運用剪力墻結構可以說使室內墻面非常平坦；但是剪力墻結構在施工時需要很多的環節，這樣造價也就相對要高很多。如果按照剪力墻結構是否開洞可以將其劃分為以下幾種：整體小開口剪力墻、實體墻、壁式框架以及雙肢或者多肢剪力墻等。這幾種剪力墻它們各自都有不同的受力特點，設計人員應該建筑結構的具體需要來選擇合適的剪力墻結構類型。
3.剪力墻結構的計算和配筋
3.1剪力墻的墻身
剪力墻中包括的有豎向鋼筋和水平向鋼筋，在對其進行構造和計算時，要對其用量進行確定，主要對正截面中的抗彎承載力、斜截面中的抗剪承載力進行驗算。剪力墻中的鋼筋配置要求為:在一級、二級、三級的抗震設計中，豎向配筋率與水平配筋率不能低于0.25%;在四級、一級非抗震設計中，其配筋率不能低于0.2%。另外，剪力墻的豎向鋼筋與水平鋼筋之間的距離適宜在300m m左右，直徑不能低于8mm。
3.2對結構參數進行控制
為了有效的保證結構布置的科學合理性，需要對位移比、剛重比、側向剛度比、層間位移角以及周期比等參數進行控制。其中，位移比指的是在高層建筑中，其豎向構件自身的層間位移、水平位移和本樓層平均值之間的比值。主要對結構布置自身具有的不規則性進行限值，能夠防止出現大的偏心力，進而導致結構出現扭轉效應。另外，位移比限制主要是將剛性樓板基礎進行確定的，在對偏心力因素進行考慮的前提下，高樓建筑中豎向構件中的位移比小能高于1.2 。
3.3樓層之間最小剪力系數的調整原則
在建筑工程項目中，為了有效的減輕結構自重、避免因為地震而引發建筑結構垮塌問題，在設計中應當考慮少布置剪力墻，但是這一前提必須是在剪力墻滿足建筑結構豎向、水平荷載的要求下，從而合理、科學的布置剪力墻，這樣不僅能減少工程施工和投入，而且能大大的提高建設效益。
3.4樓層層間最大位移與層高之比的調整原則
對于常規建筑工程施工建設而言，設計工作的重點主要是置放在兩主節點的扭曲和施工建設中，是通過科學控制扭轉變形和抗剪切能力來達到預計設計標準的一個工作模式，但是在剪力墻建筑結構的設計工作中，豎向荷載的多少是整個設計工作的重點，如果豎向構件的數量過多，必然會導致剪力墻比重大，給水平荷載造成威協，如果設計過少卻又無法滿足工程施工建設要求，導致整個結構時久性、功能性不佳，給施工效益造成威脅。
4 剪力墻結構設計在建筑結構中的應用
4.1 剪力墻的布置
剪力墻是高層建筑結構的核心主體框架，其在平面布置時應該盡可能地保持均勻與對稱，同時墻面結構的剛度中心與質量重心保持吻合，減少因為兩側受力不均導致的扭矩問題。剪力墻布置不均，造成的建筑主體出現沉降不均的問題也時有發生。內外剪力墻要拉通、對直。
在剪力墻的結構設計時要充分計算應力，同時也要考慮施工的難以程度，在同樣滿足業主需求的同時，降低整個項目的成本也是結構設計要考慮的一項因素之一。最后剪力墻的肢截面要盡可能地簡單、規則，適應性更強，也更容易得到業主的認可。
4.2剪力墻大墻肢處理應用
剪力墻本身的剛度非常大，同時也存在著一定的延伸性，這主要是因為施工材料無可避免的形成的。正因為如此，在進行剪力墻結構設計時同樣需要考慮到延展特性，從實際出發，結構設計對整體性的作用將會更加科學。在剪力墻的結構設計中，極易出現彎曲破壞形式，容易在投入使用后經過一段時間的應力積累，造成脆性破壞。所以在設計過程中，要對剪力墻在滿足承載要求的基礎上，進行分層間隔設計，均勻獨立的剪力墻對于提高墻體的結構承載力非常有效。長度較小的剪力墻在受彎時造成的裂縫寬度較小，可以發揮配筋的作用。一般而言，對于超過八米的墻肢長度，要采用開施工釬與開計算洞的方式進行處理。前者是在施工墻上留洞，在完成后進行砌填，對墻肢進行分解，而第二種是在計算時就設有孔洞，不過在施工階段卻為混凝土墻，從而加強其他的墻腳的配筋能力。
4.3 結構設計中的墻體配筋
剪力墻的面積非常大，整個建筑規模都需要使用到剪力墻。剪力墻的配筋多把豎向鋼筋置于內側，而把橫向的鋼筋置于外介。剪力墻的配筋需要滿足最小配筋率要求，如果采用雙向鋼筋網片可以有效節省墻體配筋。墻體配盤減少，將對規模龐大的高層建筑工程造價有著積極的作用，得到了建設單位的認可。
4.4 連梁設計
當剪力墻受到水平荷載的時候，墻肢可能會出現扭曲情況，連梁裝置則能夠均衡墻肢的水平負荷力，改善墻肢受力狀態，對墻肢起到了一定的約束和穩定作用。可見，墻肢之間的連梁對整個剪力墻結構都具有重要作用，在剪力墻結構設計中是不可或缺的環節，一旦設計失誤或是不合理，必然會對剪力墻結構的設計帶來不良影響。所以，在進行連梁結構設計的時候，設計師應按照相關規定適當折減連梁結構剛度和高度，適當增加其跨度，從而降低結構剛度，完善抗震結構的設計，緩解地震作用的對剪力墻結構的影響。另外，為了進一步提高結構的承載力和抗震性能，設計師也可適當增加剪力墻結構厚度，增加連梁截面，使連梁裝置的作用得到最大限度發揮。
5.結束語
綜上所述，剪力墻結構無論是在多層建筑結構之中還是其他不同類型的建筑結構中，都有著極其廣泛的應用前景。同時，在剪力墻結構進行設計和計算的過程中，務必要和相關的工程情況進行結合，以此來制定出能夠滿足剪力墻結構施工的建筑施工設計，最大限度的提升建筑結構無論是在水平方向，還是在豎向之中所呈現出來的作用力，最大限度的提升建筑自身所擁有的安全性。
參考文獻
[1]祁瑞.剪力墻設計的幾個問題[J].中小企業管理與科技，2012（02）：11~12.
第5篇：建筑結構的優化設計范文
關鍵詞:結構設計;設計優化;實踐
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：
1 結構設計優化方法的理論體現
當我們進行結構設計以及工程項目的相關設計的時候，不僅要對設計對象的安全性可靠性以及其基本使用功能進行必要的考慮外，設計還要盡可能的突出建筑的美感，這些便是結構以及工程項目的最優化的相關問題。也就是說利用相應的數學上的方法，對所有設計方案進行必要的分析比較，得出最滿意的設計方案，以滿足預期的目標。
從理論上對結構設計優化方法進行相關的分析可知，房屋工程結構總體的優化設計以及房屋工程分部結構的優化設計是結構設計優化方法在實際應用中具體的表現。房屋工程結構總體的優化設計主要是對圍護結構、屋蓋系統以及結構細部等進行相應的設計方案的優化設計。在設計的時候還必須考慮到相應的布置、選型、造價以及受力等方面的問題，然后根據工程的實際情況以及結合房屋建筑相應的經濟性，對建筑結構進行相應的優化設計。
為了適應時展的要求，建筑的結構形式必須不斷的進行必要的創新。對于建筑結構的設計師來說，要確保建筑結構具有一定的安全保證，在此基本上考慮設計出新的結構形式。
對于建筑結構的設計，我們要求盡量縮小質量中心和剛度中心的差異以及建筑的平面結構盡量對稱與規則，不過這些必須滿足設計師的基本設計意圖。還要要求在水平荷載作用下建筑物不會產生很大的扭轉效應。必須在滿足建筑相應的功能條件下，在豎直方向布置盡量讓豎直方向的相應的承重構件上下貫通。在結構設計中，為了減少結構設計與分析上的難度以及經濟性，我們應該盡量避免使用轉換層結構。對豎直方向的剛度也有著相應的要求，要求剛度的變化必須是漸變的而不是突變的，否則在剛度突變的地方會出現嚴重的應力集中，這不利于建筑結構抵抗水平方向的動力載荷作用。
2 結構設計優化技術的現實意義
對建筑結構的設計進行必要的優化，在對于房屋結構相關的設計中的應用意義重大，不僅能夠滿足了建筑的實用與美觀，而且還可以有效地對工程造價進行控制。對于建筑商來說，其當然希望用最少的投資，而獲得最大的收益，然而又必須對建筑結構的科學性、可靠性以及安全性做出保證，這必然要求對結構設計進行優化。
結構設計優化和傳統房屋結構設計進行比較我們可以發現：運用設計優化的技術能夠降低建筑的工程造價（6～35％）。結構設計優化技術能夠使得建筑結構內部的每個單元都得到最佳的協調，并可以對材料的性能進行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關規定的安全系數，還能夠實現對建筑結構設計的經濟性與實用性。
3 結構設計優化技術在建筑結構設計中的步驟
3.1 建立結構優化的模型
在我們對房屋結構整體進行必要的優化設計時候，可以分成三步進行建筑結構的設計優化。下面將對每一步驟進行詳細的介紹：
3.1.1 要對設計變量進行合理的選擇
通常在對設計變量進行選擇時，我們把對建筑結構影響的主要參數作為設計變量。如目標控制的相關參數（損失的期望C2 和結構的造價C1）和約束控制相關參數（結構的可靠度PS）等；然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結構的相關要求就能夠滿足相應的設計要求的一些參數，我們可以用預定參數來表示，這樣能夠使得我們的設計量、計算量以及編制程序的工作量均大大減小。
3.1.2 對目標函數進行確定
在進行結構設計優化的時候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關的預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應的失效的概率的函數，使得工程造價最少。
3.1.3 對約束條件進行確定
對于房屋的結構的設計優化來說，必須確保結構的可靠度，來對優化設計相關的約束條件進行相應的確定，設計優化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、構件單元約束、應力約束、結構體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態下的彈性約束到最終極限狀態的彈塑性約束等約束條件。在進行結構設計的時候，我們必須對目標約束條件與實際的約束條件進行相應的比較與分析，再確保每個約束條件都必須滿足相關要求，以實現最佳的設計。
3.2 對優化設計的計算方案進行設定
根據可靠度進行的房屋結構的優化設計具有多約束且非線性的優化問題以及復雜的多變量，在進行相應的分析計算中，一般把有約束的優化問題轉換成無約束優化問題的求解。常用的優化設計的計算方法有拉氏乘子法、復合形法、Powell 法等。
3.3 進行程序的相關設計
根據可靠度進行的房屋結構的優化設計的基本模型以及所使用的優化設計的計算方法，可以編寫一個具有運算速度快以及功能齊全的綜合應用程序。
3.4 結果分析
我們必須對相應的計算結果進行必要的分析比較，然后選擇出最佳的設計方案。在這個過程中，我們考慮問題必須全面，并且要對問題進行多角度的考慮。這一步驟在建筑結構設計優化中尤其重要，合理的選擇設計方案，不僅能夠確保結構的美觀、安全性、合理性以及實用性，還能夠對施工中的資金的投入有著重大的影響。在結構設計優化中只強調經濟上的節約，而忽略技術上的相關要求，是不正確的；同樣只考慮技術上的要求，而不考慮經濟的要求，也是不合理的。我們必須對兩者進行合理的配置，才能達到相關要求。
4 結構設計優化技術的實踐應用
對于項目的前期設計、整體設計、舊房改造以及抗震設計方面均能夠采用結構設計優化設計的方法。下面對實踐應用中的問題進行必要的說明：
4.1 結構設計優化應注意前期參與
前期方案直接會影響到工程的造價，然而很多結構設計忽略了這一點，所以我們應該注意。前期參與能夠讓我選擇合理的結構形式以及合理的設計方案。
4.2 概念設計結合細部結構設計優化
在沒有具體數值量化的情況下，我們可以使用概念設計。例如，對地震的烈度進行設防時，由于它存在這不確定的因素，所以我們無法找到與實際相符合的計算式，所以在進行設計優化的時候我們可以使用概念設計的方法，把相應的數值作為參考與輔助相關的依據。同時在設計過程中，相關結構設計人員必須合理并靈活的使用結構設計優化的方法，從而達到最佳的效果。
在設計過程中必須對細部的結構進行相應的設計優化，例如，在現澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結構的基本要求條件下，達到既安全又經濟的目的。
4.3 下部地基基礎結構的設計優化
在地基基礎的結構設計優化中，我們必須選取合適的方案，如可以根據工地的地質條件選擇相應的樁基類型，并盡量減少相應的工程造價。并根據樁端的持力層的厚度合理的選擇灌注樁的樁長度，通過對多種設計方案進行必要的分析比較，然后選取最佳的設計方案。
第6篇：建筑結構的優化設計范文
【關鍵詞】建筑空間 結構優化 優化設計
在建筑工程中空間結構始終是其重要的組成部分，而空間結構的合理應用需要對其進行優化的設計，因此在這一前提下對于建筑空間結構的優化設計進行研究和分析就具有極為重要的設計意義和現實意義。
1建筑空間結構特性
建筑空間結構自身具備諸多特性，這主要體現在具備功能性、安全性較強、經濟性合理、注重環保性等環節。以下從幾個方面出發，對建筑空間結構特性進行了分析。
1.1 具備功能性
具備功能性主要是指每一個建筑空間結構都具有相似或者是不同的功能。眾所周知建筑是人類的基礎物質生存環境，而建筑空間結構的優化本身也就是為了能夠更好地滿足人類對于物質生存環境的最大化需求。除此之外，其具有功能性的另一個明證既是我國居民對于功
能性的滿足也不再單純的僅僅局限于傳統的實用，并且在這一過程中許多建筑也通過不斷的增添了舒適性、美觀性、協調性等多種的新特性來有效的滿足人們對于生存環境所提出的更高要求。另外，其具備的功能性還是為了能夠有效的確定結構優化設計所要達到的總體目標，既這一功能是為整體目標所存在的。
1.2 安全性較強
安全性較強是當今建筑空間結構發展的重要結果。通常來說建筑作為人類生存的基礎生存環境之一，其安全性與其使用價值始終是息息相關的。因此這也意味著較強的安全性能夠使得建筑空間結構看起來更加可靠并且具有更高的價值。除此之外，由于建筑與人們的生產、
生活緊密相關，因此安全性必然會成為建筑結構優化設計的必然考慮因素。另外，安全性是結構優化設計中的必然考慮因素，因此最大程度保障安全性則是在建筑空間結構設計過程中設計人員所必須考慮到。
1.3 經濟性合理
經濟性合理主要是指建筑結構優化設計也需要對于工程的經濟性和實際的投入進行考慮。除此之外，在對于經濟性進行考慮的過程中工作人員通過建筑結構的優化設計來最大化的節約各種材料資源并且達到減少建設成本的目標。另外，在確保經濟性合理的過程中針對各項材料和資源都存在一定的稀缺特性，因此在建筑結構的優化設計過程中施工人員應當合理的減少材料的使用量，并且有效的節省建設材料使用成本，從而能夠使得設計帶來的經濟效益與社會效益都能夠得到同步的提升。
1.4 注重環保性
注重環保性主要是指近年來隨著工程污染的不斷增加，而一個環保型的建筑空間結構能夠為其帶來重大的促進效果。除此之外，在注重環保性的過程中建筑結構優化設計過程通過材料選用品種的環保、整體布局的環保來體現可持續的發展理念。另外，在注重環保性的過程中工作人員應當注重在保證建筑本體功能性、安全性的前提下，盡可能的選擇節能環保型材料，因此在這一前提下進行建筑空間結構的優化設計就有著很高的必要性了。
2 建筑空間結構的優化設計
建筑空間結構的優化設計包括了諸多內容，其主要內容包括了合理選擇材料、優化構件布置、提升整體布局、合理減少成本等內容。以下從幾個方面出發，對建筑空間結構的優化設計進行了分析。
2.1 合理選擇材料
合理選擇材料是建筑空間結構的優化設計的基礎和前提。在合理選擇材料的過程中工作人員應當注重確保建筑結構各個點、線、面都呈現出一定的力學承載力特征，從而能夠使得其結構具有更好地的強度。除此之外，在合理選擇材料的過程中設計人員可以通過優化各種材料的配置來進一步的加強構件的強度、剛性與延展性。另外，在合理選擇材料的過程中設計人員可以通過采用高標號的鋼筋混凝土并且可以減少梁柱等構件的橫截面來有效的減輕結構本體的重量與此同時也能夠有效的擴大了使用空間，從而能夠在此基礎上促進建筑空間結構設計水平的有效提升。
2.2 優化構件布置
優化構件布置對于建筑空間結構的優化設計的重要性是不言而喻的。在優化構件布置的過程中工作人員應當注重對于框架 - 剪力墻結構體系進行合理的應用。除此之外，在優化構件布置的過程中由于框架與剪力墻既可能為剛接與此同時也可為鉸接，因此針對建筑空間結構日趨復雜的特性，工作人員可以通過將各種不同功能的建筑用房綜合在一起來構成更加優化的布置模式。另外，在優化構件布置的過程中工作人員應當注重結構體系有較高的承載力，較好的延伸性和整體性，并且具備很強的吸收地震力的能力，從而能夠在此基礎上促進建筑
空間結構設計效率的持續提升。
2.3 提升整體布局
提升整體布局是建筑空間結構的優化設計的核心內容之一。在提升整體布局的過程中工作人員為了能夠有效的實現施工目標則應當注重從全局觀念出發來進行設計。除此之外，在提升整體布局的過程中設計人員應當注重利用結構設計中的點、線、面，確定建筑結構設計的
總體布局，并且在這一過程中合理的處理好點、線、面之間的架構關系。另外，在提升整體布局的過程中設計人員應當注重借助于材料的選用、構件的布置來更加充分的發揮出現單個構件與整體結構的配合與協調并且能夠使其成為最佳的受力狀況，既能夠實現整體結構良好的承重力、剛性與延展性，也實現單個構件的最大化與最佳化利用，從而能夠在此基礎上促進建筑空間結構設計可靠性的不斷進步。
2.4 合理減少成本
合理減少成本是建筑空間結構的優化設計的核心內容之一。在合理減少成本的過程中設計人員可以通過簡捷、準確地確定框剪結構中剪力墻最優數量來有效的避免重復問題的出現。除此之外，在合理減少成本的過程中設計人員應當注重通過對于結構剛度調整計算來有效的達到減少經濟成本的目標。除此之外，在合理減少成本的過程中設計人們用可以通過梁的選用與布置來做到結構整體經濟效益的最大化。另外，在合理減少成本的過程中通過建筑結構的優化設計。設計人員能夠有效的實現建筑本體功能與控制，在這一過程中設計人員應當注重避免走進減少材料、降低技術、放低質量標準來追求經濟性的誤區，從而能夠在此基礎上促進建筑空間結構設計精確性的日益進步。
3 結束語
隨著我國國民經濟整體水平的持續發展和建筑結構的快速進步，建筑空間結構的優化設計得到了越來越多的重視。因此工作人員應當對于建筑空間結構具有的特性有著清晰的了解，從而能夠在此基礎上通過優化設計的進行來促進我國建筑工程整體水平的有效提升。
參考文獻：
[1]高新艷. 鋼筋混凝土框架結構的整體分析與優化設計[D]. 太原： 太原理工大學，
[2]江歡成. 優化設計的探索和實踐[J]. 建筑結構，2012，36（ 6） ： 1
第7篇：建筑結構的優化設計范文
關鍵詞：建筑結構；結構優化；實際運用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.119
0 引言
建筑是一種藝術， 人們都是帶著審美的眼光去審查一棟建筑，建筑是從美觀的外形和結構功能設計來審判的，適用、經濟、便于施工是建筑結構設計的追求，建筑的藝術性是追求建筑的美觀、力度的美學、外型的總體效果、建筑的結構設計和建筑的藝術性完美的融合，只有這樣才能把建筑有限的空間無限擴大、有限的資源的最大發揮，實現建筑整體性的完美，建筑結構設計優化方法要遵循滿足建筑外型美觀要求、滿足建筑結構安全、合理的原則。
1 建筑結構優化設計的現實意義
隨著社會經濟的迅速發展，城市里突現的是鋼筋水泥的建筑，住宅越來越多，層數越來越高，成本明顯增高，要設法降低單位面積的成本，整體降低總成本，因此建筑結構的優化設計可以降低成本的總造價；由于建筑的層數增加，樓體結構自重相應增加，接踵而來的是水衛和點氣管線增長等一系列問題，因此建筑結構的優化可以提高建筑結構的經濟性。經過考證，結構優化之后要比傳統結構的工程造價低7%-35%左右，達到經濟高效的效果，又可實現建筑物美觀實用，在實際運用中，最合理的利用材料的性能，可以使建筑內部各單元得到最好的利用，在建筑整體造價和建設施工工期方面也有較為良好的貢獻，建筑結構優化的最終目的是實現適用、經濟和安全，實現經濟效益的最大化。
2 建筑結構優化設計應用的理論
建筑結構優化應用有兩方面的作用，一是在建筑分部結構的優化設計方面的作用，二是在房屋工程結構總體的優化設計方面的作用，兩者都有細分，例如結構總體的優化設計囊括了總體方案優化設計和細部結構方案的優化設計等，從另一方面講包含了形體結構選型、布置、機構體的受力分析、建筑整體造價分析等項目。在建筑結構優化的實際應用中，可以根據使用簡單、應用方便的原則，對建筑工程進行結構優化設計，在建筑結構設計過程中，要滿足設計意圖、平面布置規則、整體形態對稱原則、質量中心和剛度中心整體布局原則、建筑物水平荷載作用等一系列問題[1]，做到在理論上為實踐提供前提、提供理論基礎，做好準備工作。
3 建筑結構優化設計應用的方法簡介
3.1 做好建筑結構優化設計的函數模型
建筑結構優化要選擇主要參數，建立數學模型（函數模型），根據科學合理的方法，得出最優的答案，從而得出最合理的優化方案，結合建筑結構的規律和自身的實踐經驗，對各方面的影響因素進行全面的綜合考慮，找出行之有效的結構方案設計，模型的建立有兩個步驟[2]，一是選擇變量，即選擇影響較大的參數，減少計算編程的工作量；二是確定目標函數，例如房屋結構，確定房屋結構的約束條件，在既定的條件下得出最優解，這種設計方法具有一定的準確性，在實際的房屋建造中具有重要的參考作用。
3.2 做好建筑結構優化的方案設計
建筑結構優化方案設計是做好優化的前提，做好方案設計，設計多個變量、多個條件，編制相應的運算程序，得到最優結果。
4 建筑結構優化設計的實際應用
4.1 建筑場地的合理選擇
建筑的拔地而起需要選擇合理的建筑場地，在進行建筑場地選擇中要考慮很多因素，如防護距離、建筑退界、日照間距、抗震、地段選址等因素[3]，必要時選擇合理相應的抗震措施。
4.2 建筑主體結構的選擇
建筑結構的設計要遵循規則結構效應的原則，有利于降低造價，通過對墻、柱、梁的調節使不規則的建筑體型產生規則結構效應，例如剪力墻結構布置。需要進行優化設計的主要部分有很多，如基礎、墻、柱、梁、樓板、屋面板等，這些是建筑的主要構成部分，在基礎的優化設計中，選擇合理的基礎形式、控制好基礎的截面尺寸，相對減少基礎結構的造價費用，柱子的截面對工程的造價也有直接的影響；對于柱網布局和柱子截面的優化設計，確定好柱子的行間距，而柱網布局確定著竹子的行間距，因此柱網布局對工程的造價起著至關重要的作用；梁的設計，為了提高材料的利用率，在實際應用中一般都采用平面架來替代矩形梁，減輕了自身重量，經濟又實用；鋼筋的優化設計，在建筑結構的優化設計中，要對鋼筋的型號進行選擇，施工過程中鋼筋的型號不同，會造成施工的結果不同，如鋼管砼結構和鋼結構在自重和承載力相近時，前者比后者節約將近45%的鋼材，大大節約了工程成本。
4.3 初期方案階段和抗震設計的應用
對于建筑結構來說，前期方案的確定直接影響到最終建筑的成本投資，而目前的市場情況是前期的方案設計部分不參與結構優化設計，而且在前期的建筑方案設計中，很多沒有考慮到主體結構的分析或者對于部分分析不到位、不精準，作為一個合格的結構設計人，應該依靠自身所基本的結構概念去布置結構方案，結合建筑空間結構和結構模型概念以及函數模型來進行方案設計。因為運用概念設計方法，在初期方案的設計中，可以根據簡單的函數模型，估算出構件的截面面積[4]。建筑結構優化還要考慮最為重要的一點，就是建筑的抗震性，在建筑抗震設計過程中，大多數建筑結構的優化設計主要按照概念設計進行工作，而軟件計算并不是建筑結構優化的主要依據，建筑的使用過程中，抗震效果是居民考慮的一個重要問題，尤其在地震多發地帶，由此看來，建筑物的耐久性、安全性、功能性是建筑結構設計的三個重點內容，在節約成本以及達到規定年限的前提下，滿足抗震功能是重中之重。
5 總結
長期以來，建筑行業發展迅速尤其是近年來，從建筑資源的整合、低投入、高產出、體現建筑自身整體工藝性、美觀性、合理性綜合考慮，我們應充分做好建筑結構設計應用工作，結合實際抓到實現自我提升，從優化技術中進行技術分析，使各種建筑材料得到充分利用，節省工程造價，達到建筑工程設計標準，，滿足消費者的需求，采用科學創新的方法，研制出更多的優化設計方案，通過科學的方法使建筑結構更適合市場的可持續發展，響應國家綠色環保的政策。
參考文獻：
第8篇：建筑結構的優化設計范文
【關鍵詞】建筑結構；設計；優化；方法
在建筑結構設計中，優化設計不僅可以規范結構要求、將產品的質量和結構安全得到保證，還可以通過科學的結構設計、合理的構造方式、正確的計算方法來達到節約造價成本、將材料的性能得到充分發揮的效果。隨著建筑市場競爭力的越來越大，提升建筑結構設計中的優化設計成了當今時代的主題。
1.建筑結構設計優化的基本要求
1.1滿足優化設計的整體功能
在現階段，實行建筑結構優化設計的根本原因是給人們帶來更舒服、優質的生活住所，為住戶追求更高的生活質量提供便利條件。隨著國家經濟的快速前進，人們的整體生活水平也得到了大幅度的提升，在這種條件下，人們對建筑的整體外觀造型、舒適度和實用性提出了更高的要求，滿足大眾的需求是建筑結構優化設計的最終目標。
1.2建筑結構優化設計的整體效益需得到提升
對于建筑結構優化設計而言，在保證質量的基礎上，還要注重經濟效益的提升。建筑企業首先應對工程項目的成本進行有效的控制，選擇新型、標準的施工材料，施工所用原料要合理預估，避免浪費；其次要提高施工人員的施工技術和能力，減少成本的投入，避免出現工程原料和人力資源浪費情況的出現，緊跟國家號召力，節約減排。真正實現從建筑結構選材方面實現優化設計，達到客戶的滿意，其實現利益的最大化。
1.3提倡環保設計理念
隨著我國環保、節能理念的推廣和普及，建筑企業的發展也應適應時代的發展，將綠色、環保的理念應用到實際的優化設計中，為社會的可持續發展出分力。在建筑結構的優化設計中，實現綠色設計主要表現在：第一，在對材料的選擇應采用節能型、環保型的；第二，對于設備應用方面，應進行合理優化；第三，門窗等一系列硬件材料的選擇上，應注重環保；第四，合理利用原料，采用循環利用原則，避免二次污染的產生。
1.4對于建筑結構的安全要素要進行綜合、科學的考核
對于建筑結構的優化設計而言，不僅要考慮經濟效益和功能，更要重視結構的安全性能和使用性能，沒有安全優化的建筑結構，其他都是空談。所以，在進行建筑結構設計時應采取優化方案，綜合考核，將防患措施做到位，避免故障的出現。在保證質量和安全的基礎上再進行經濟效益的提升。
2.進行建筑結構優化設計的方法、思路
2.1重視優化設計理念的可行性和科學性
對于建筑結構的優化設計而言，它的最終設計效果的質量一直影響著整體的優化方案，所以，在進行優化設計方案的制定時，必須注重其可行性和科學性，避免質量問題的出現。在實際中，進行優化方案的制定時，應注重以下原則：第一，樹立全局意識，從全面出發，對設計結構和各個節點之間的關系應充分考慮，將結構的承載能力得到提高，發揮其性能作用，增加利用率；第二，對于建筑配件的選擇和運用方面，應采用合理科學的方法，確保配件的利用率得到最大程度的發揮，優化設計結構，降低成本投入，加大收益；第三，再進行優化設計時，應做到簡易性和安全性并存，以降低在施工過程中因計算誤差造成的損失和故障；第四，對于外力的影響應該充分考慮在設計范圍中，應明確細節構件的不當就會帶來不必要的損失，在設計過程中應考慮全面，否則就會造成原料的浪費、降級效益的低下，還會給以后的建筑工程埋下隱患。
2.2從方案制定和施工圖設計兩方面進行優化設計
方案制定階段是建筑結構的理念設計，應該從各個方面進行優化。首先應該注重對建筑結構體系的抉擇，對于多層辦公樓的建筑工程而言，結構的可選擇性較多，比如框架結構、砌體結構或者框剪結構等等，這就要根據設計師的整體四維、建筑功能的需求和經濟利益綜合考慮，選擇最優的符合現狀的結構體系。其次是建構的形體設計和控制，要注重抗震理念，在現階段進行建筑的施工時，結構設計方面必須有安全保障，應進行全方位的考量。在形體進行選擇時，應以規則為主，測力構件布置要對稱，截面尺寸應自下而上向小的趨勢轉變，來避免承載能力不夠發生的突變。例如，在對一棟居民樓進行結構設計時，抗震防裂能力應為8度，結構設計應為剪力墻形態，每個建筑單元之間都應該留有消防通道，把上方墻體用填充墻代替，這樣就降低了由結構轉換造成的構件不聯系現狀，所以規則性的結構形態可以帶來更大的經濟效益。施工圖設計方面的優化，是指對水平構件和豎向構件的整體優化。在對結構設計進行操作時，墻柱截面不應該過大，可以很大程度上減少用鋼量，降低成本的同時也保證了質量。墻柱在進行配筋時，應考慮結構的韌性，以達到控制截面的效果。
2.3設計工作人員應提升自身的綜合素質和設計水平
在建筑行業里，設計人員的整體設計水平和素質能力對建筑結構優化設計的整體結構有很大的決定作用。隨意設計人員應該大大的提升業務素養和設計能力，以確保設計工作的完美完成，提升措施主要為：第一，建筑企業的設計人員應加強自己藝術學、美術學、建筑學等各個領域知識的學習，結合實際工作融會貫通。把它們緊密結合，已實現優化設計的完美方案，設計出來的成果可滿足人們的要求，符合大眾眼光。第二，設計人員應該具備全局控制能力和意識，充分理解和考慮住戶的需求，從實際情況出發，展開多方位的設計，達到建筑結構優化設計的整體質量和造型全面的掌握；第三，設計工作必須加強自身的責任感和任務感，發揮自身的最大潛能，實現小投入大回報的效果，最終實現節約成本，經濟效益的最大化。第四，設計工作人員對于施工的流程必須正確把握，確保設計可以在施工中順利開展。第五，設計工作人員應對工作經驗進行及時總結，并將設計特長得到有效利用。第六，是設計人工作員對建筑結構的各節點的抗震能力和和承受力度明確清晰，對施工材料懂得如何進行合理選擇，準確把握各種結構的不同尺寸。第七，是設計人員在進行設計中應該具備創新精神，通過以往的工作不斷總結經驗，努力創新優化模式，實現建筑設計結果的完美呈現。
因此，通過建筑結構的優化設計來實現工程的低投入、高收入是明智之舉，正確處理好施工技術與經濟效益的完美統一是成本控制的關鍵。對建筑工程進行優化設計是工程師和設計師的共同目標，它是系統的、全面的、科學個過程，不能只片面的強調降低投資，而應注重技術、投資和效益綜合考慮。在建筑工程中影響成本投入建筑質量條件有很多，必須充分考慮各個環節，力求優化每個節點，才能實現結構優化設計完美結果，促進我國建筑企業的可持續發展。
3.結語
綜上所述，建筑結構優化設計的現實意義，必須通過對設計的環保、安全、可使用性的綜合考慮來實現，設計人員應該有全局觀念，時刻把握設計的動態和發展趨勢，以提高優化設計的利用性，需要設計人員擁有較高的業務素養和設計能力。提高原料的利用率、優化配置，提高建筑企業的經濟效益，在確保建筑結構質量的基礎上，實現企業發展的小投入高回報。
參考文獻
[1]任維杰.有關建筑結構設計的優化設計的分析[J].建筑設計，2014（25）.
第9篇：建筑結構的優化設計范文
關鍵詞：建筑結構 優化設計探討
引言：
由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高，相應建筑產品的品質要求也就不斷提高，這就讓開發商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發商追求的直接目標，這就需要我們利用結構設計優化設計技術方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發揮，實現經濟化、實用性和適用性的良好目標。
一、建筑結構設計優化方法的應用及實踐價值
1、 結構設計優化方法的應用結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括:基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內容,并應在滿足設計規范和使用要求的前提下,結合具體工程的實際情況,圍繞其綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。
2、充分體現結構設計優化方法的實踐價值,在滿足建筑結構長遠效益的前提下,應盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度和合理性。與傳統設計相比,采用設計優化技術可以使建筑工程造價降低5%～30%。優化技術的實現,可以最合理的利用材料的性能,使建筑結構內部各單元得到最好的協調,并具有建筑規范所規定的安全度。同時,它還可為建筑整體性方案設計進行合理的決策,優化技術是實現建筑設計的“適用、安全和經濟”目標的有效途徑。
二、結構設計優化的方法
1、目的建筑是建筑的美觀與結構設計相互協調密切配合的結果。建筑結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果，而建筑設計優化設計技術方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優美的要求又能使房屋結構安全、經濟、合理，成為實際意義上的"經濟適用"房。從建筑上分析結構設計優化方法，它主要體現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程結構總體的優化設計量方面。
2、房屋工程分部結構優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容，在實施過程中，還應該按照一切從實際出發的原則，結合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。進行結構設計時，應在滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
三、結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用
1 直覺優化(概念設計優化)技術與建筑結構設計對于同一建筑方案,可以有許多不同的結構布置設計;確定了結構布置的建筑物,即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的:建筑物細部的處理更是不盡相同,這些問題是計算機無法完全解決的,都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下,根據工程實踐經驗進行,這便是前面所說的概念設計。因此,概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
2、概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計,建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞,或將破壞程度降至最低。因此,分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中,地震作用最為難以琢磨,破壞性也最大。故而,建筑設計過程中就應該未雨綢繆,從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施,不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段;延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞;多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞,消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
四、建筑結構優化的一些補充
1、樁基礎與地下室設計研究與優化
1.1、樁基礎承載力取值
目前，國內設計單位對樁基礎承載力取值是參考地勘單位提出的建議值，再根據土壤物理指標進行理論計算而確定。多數情況下，設計單位確定樁承載力設計值比較保守，取值偏低，普遍存在樁基承載力強度沒有得到充分利用、樁基礎工程設計成本偏高現象。近兩年來，在地產公司項目的樁基設計中，推廣以試樁的方法來確定單樁承載力設計值，從結果來看，這種設計值普遍比以理論計算確定的設計值高出20％以上，相應減少樁基礎工程成本支出20％以上。
1.2、地下室
由于地下室面積較大、工程成本較高，對地下室設計進行了重點技術管理跟蹤。在柱距布置、層高、半地下室或全地下室比較、消防車荷載取值等方面實現了有效控制。社區地下室頂板上普遍放置1～1．5米厚覆土以便綠化。對處于覆土上的消防通道的消防車荷載取值，經過受力分析，建議在進行地下室結構設計時考慮消防車荷載在覆土豎向擴散作用，消防車荷載取值比“規范”值小于覆土厚度的倍數，一般在1～1．5倍，從而減少地下室和基礎工程設計成本，此建議已在許多項目的地下室結構設計得以應用。由于消防車荷載比較大，對此折減后可取得比較好經濟效益。
1.3、抗浮（拔）基礎設計研究與優化
抗浮（拔）基礎作用是抵抗水浮力，目前國內抗浮（拔）基礎根據具體情況，常用抗浮樁基礎和錨桿（minipile）抗浮基礎。
2、優化結構設計也就是對結構設計進行再加工的過程。結構設計的優化，不是以犧牲結構安全度和抗震性能來求得經濟效益的，相反經過設計優化的工程，結構布置更為合理、差錯更少、用料更省、結構更安全。某高層寫字樓，結構高度90.30米，地上24層，地下二層，抗震設防類別丙類，七度抗震設防，結構形式為框架核心筒體系，基礎形式為平板式筏基，建筑面積約2萬平米。結構設計優化的主要內容是以下三個方面：一是樓層樓蓋體系的結構設計，二是核心筒的尺寸及墻厚，三是平板式筏基的板厚和有關構造。設計優化時對其它一些結構設計細節也給與了一定關注。經優化結構設計后，僅前述三個主要方面，可比原設計節約混凝土在2000m3以上,鋼筋約70噸。通過結構設計優化，在節約結構造價的同時，使結構自重減小了約40000KN，相當于40KN/m2，約為兩層半樓房的重量。從而大大增加了豎向結構構件和基礎的安全度，減小了地震力，提高了整個結構的抗震性能。結構設計優化達到了提高項目技術和經濟雙重效益的目的。
3、結構設計的優化工作不會影響設計、施工進度
可與設計同步進行。設計優化工作也可以按工程進度要求分階段進行。某工程由共六幢高層建筑組成，建筑面積13萬平方米。結構設計優化的主要內容是：樁基、剪力墻的布置和墻厚、樓層現澆板、地下車庫的底板與頂板、地下室外墻、框架柱梁等。
工程結構設計優化后的經濟效益：省去人工挖孔擴底灌注樁計 360棵。基礎筏板厚度減少，共計節約混凝土用量570m3，鋼筋用量減少約220噸。地下室外墻、基礎抗水板、頂板共節省混凝土用量約計2000m3，節約鋼筋70噸。主樓現澆板節約混凝土超過1000m3。住宅樓減少剪力墻布置后，節約混凝土約400m3，鋼筋約45噸。
五、結束語
總之，企業應加強對結構設計優化管理，提高設計管理工作的系統性，使技術管理更加全面、專業、精細，從整體上增強了競爭力，減少浪費。使建筑結構內部各單元得到最好的協調，不僅可以實現建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節省，達到了建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優化設計手段，達到5個方面的最佳結合。
參考文獻：
談建筑結構的優化設計[J].建筑科學，2009(4).
