導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇結構設計的優化，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著我國改革開發的進一步發展，全國人民的生活都步入了小康時代。越來越多的人對物質生活要求也越來越高了，許多人都住進了高樓大廈。人口的繼續增長，使得建筑物越來越多，而土地資源有限，這樣導致土地價格越來越高，從而導致了建筑商的建筑成本也越來越高。降低建筑成本是建筑商首先考慮的方法，那么如何控制建筑成本呢？結構優化設計思想是目前國內外比較有價值的一套理論系統。運用該理論方法，實現人民對于居住環境和生活環境的改善，提高建筑產品的質量與品味，滿足小康社會人們對新生活的需求，同時降低工程建筑的造價成本，實現建筑商利潤最大化的目標，這具有適用、經濟、實用的價值。

1優化的結構設計方法

社會上的建筑物都很令人賞心悅目給人以美的享受，這是結構設計與建筑實施技術相互協調、密切配合，從而達到美觀效果的結果

建筑結構設計我們都追求安全、適用、經濟、美觀、施工簡單等五種目標。文中的結構設計優化，能實現建筑設計技術優化的目的，能應用于實踐，它不但滿足了人們對建筑美觀、造型優美的要求，又能使房屋的結構設計合理、性能安全、建筑成本經濟，成為名副其實的“經濟適用”建筑。結構設計優化方法從建筑上來分析，它主要體現在優化設計的建筑工程結構和建筑工程結構的總體優化設計兩個方面。

第一個方面：建筑模型的優化結構設計方法。

一項大的建筑工程，先設計建筑模型，那么建筑模型的優化是十分必要的。建筑工程的結構優化設計主要包括：基礎結構方案的優化

設計、圍護結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。除此之外，還需要做選型、布置、受力分析、造價分析等內容的優化設計。所有這些設計，都按照一切從實際出發的原則來進行，根據工程的具體實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。在進行結構設計時，首先要滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣可以避免水平荷載與建筑物中太大的扭轉作用力。在豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。

房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。在設計中，我們要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。

第二個方面：建筑模型的優化結構設計的 計算方案。

完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。然而，結構設計的優化涉及到多個變量、多個約束條件，這是屬于一個非線性的優化問題，在設定計算方案時，需要將有約束條件轉變為無約束條件來進行計算。建筑工程設計中常用

的方法有Powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用這些方法來計算建筑模型的優化結構設計方案。

2優化的結構設計技術在實踐中的應用

在設計好了優化的結構設計方案后，就可以將該理論方法應用于實踐之中。結構設計的優化，是目前一個比較普遍的課題，要達到利

用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的，將結構設計優化方法應用于實踐之中，這是我們建筑工程設計

人員所追求的目標。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。

在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的三個方面的問題：參與結構設計優化的前期工作，將概念設計和細部結構設計進行優化，優化下部的地基基礎結構設計。下面就這三個方面進行詳細描述。

2.1參與結構設計優化的前期工作

因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。

2.2將概念設計和細部結構設計進行優化

概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效

果。

2.3優化下部的地基基礎結構設計

地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。

3優化的結構設計實際價值

結構設計優化在建筑設計中具有很重要的地位，首先使用結構優化的設計能降低建筑，其次進行優化結構的設計能提高建筑結構的經濟性。這些都具有實際價值。

3.1 通過結構優化設計來降低總造價

進行結構優化設計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數越多總建筑面積增大，單位建 筑面積占用的土地面積就越小，節約了用地成本，但建筑層數的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節約量就不與建筑層數增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數增加，傳給基礎的荷載將會增大，我們需要增大基礎，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

3.2 通過進行結構設計優化來提高建筑結構的經濟性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。

4 結論

利用結構設計優化的技術方法，能提高有限的空間、有限的資源，讓其最大化的效果發揮，實現了經濟化、實用性和適用性的良好目標。滿足了建筑產品的品質要求不斷提高的目的，實現了人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高的需求，同時，這也實現了建筑商不斷尋求新的手段來滿足顧客的需求，達到降低建筑工程造價成本的目標。

5 參考文獻

[1]談建筑結構的優化設計[J].建筑科學，2009

篇2

在房屋建筑結構設計過程中，在滿足建筑設計師設計意圖的基礎下，平面布置應當盡量保持對稱和規則，盡可能的縮小剛度中心和質量中心之間的差異，從而使建筑物在水平荷載下不至于發生太大扭轉。在豎向布置上，在滿足功能的前提下，應盡可能的使豎向承重構件上下保持貫通，可以不使用轉換層則盡量不使用，避免造成結構分析和設計上的困難。豎向剛度盡量不要突變，應采取漸變的方式，避免應水平荷載作用產生嚴重的應力集中現象。

在工程項目和結構設計時，除了考慮設計對象基本的使用功能和可靠性外，還要考慮把設計對象盡可能設計的更完善一些，這就是研究結構設計優化技術的主要目的。它用科學的計算選取更合適本項目滿意的結構方案。

一、房屋建筑結構優化設計模型與方案

房屋建筑工程分部結構優化設計包括以下幾個方面：房屋基礎結構優化設計、房屋屋蓋系統方案優化設計、圍護結構方案設計優化與結構細部設計優化。針對以上幾個方面的優化設計，還包括了選型、布置、造價、受力等內容進行分析。在實際實施中，還應該根據實際情況出發，再結合具體工程實施情況，圍繞房屋建筑綜合經濟效益目標進行結構優化設計。

（一）系統結構優化設計模型。結構設計優化是在各種影響變量中選取主要的參數建立函數模型，運用科學的計算方法得出最好的優化方案。結構優化建立模型大概分為以下幾個步驟：設計變量中主要參數的合理選擇，通常的變量選擇主要選擇對于總體結構影響較大的參數，將所有的參數按各自的影響屬性劃分分類，將影響不大的參數定為預定參數，這樣可以減少函數模型中大量的計算。目標函數一旦確定，使用函數找出符合條件的最優解。最后是約束條件的確定，房屋建筑結構可靠性優化設計的約束條件包括了應力約束、結構強度約束、裂縫寬度約束、尺寸約束。在優化設計中，確定各種約束條件務必符合現行規范要求。

（二）系統結構優化設計方案。在結構設計中應設計多個變量和多個約束條件，設定計算方案時，常常將由約束條件轉換為無約束條件計算，常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。在完成計算方案設定時只需要編制相適應的運算程序即可得到最優化的結果。

二、結構設計中優化技術應用所面臨的幾個問題

將結構優化設計應用到實踐中，是比較廣泛的一項措施，利用結構優化設計方法可以不改變使用性能下達到降低工程造價的目的，結構優化設計應用于整體設計、前期設計、抗震設計、舊房改造等各分部環節都能發揮巨大的效益。在時間應用中，應當注意幾個問題。

（一）前期參與。前期方案的確定將直接影響到整體建筑的總投資，前期方案階段結構設計并不參與是現在所面臨的一個問題，建筑設計師在建筑設計時對于建筑結構的合理性和可行性大多沒有考慮，但建筑設計結果會直接影響結構設計，有些方案有可能造成建筑總投資增加和結構設計的難度提升。假如我們在方案的初期，就選擇合理的結構優化設計，那么我們就可以根據不同的建筑類型，選擇合適的結構形式和合理的設計方案，打好一個良好的基礎。

（二）細部結構設計優化。概念設計運用于沒有具體化數值情況下，需要設計人員在設計過程中靈活運用結構設計優化方法，從而達到最好的效果。在細部結構設計優化中，注意各細節部分的設計，比如現澆板中異形板拐角處易出現裂縫，可把異形板劃分成矩形運用。

（三）地基基礎結構設計。地基基礎結構設計優化首先應選擇合理的方案，如果是樁基礎，則要根據現場的地質條件選擇合適的樁基類型，樁端持力層對灌注樁樁長選擇有很大影響，應多比較選擇合適方案。

三、結構設計優化的作用

（一）降低建筑總造價。在結構優化設計中，建筑層數越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用土地面積將越小，這樣節約了土地占用面積，但隨著建筑層數的提高，總建筑高端提升，樓與樓之間間距也在提升，傳給基礎結構的荷載也會增加，我們則要增大基礎，又會擴大土地占用面積。雖然這樣單位面積會有所降低，但是還是沒有屋蓋效果那么明顯。

（二）提高建筑結構經濟性。隨著建筑層數提高，墻體面積和柱體積也會增加，導致結構自重增加，基礎結構的承載力相應增加，水、電氣管線相應加長，如果層數降低，可節約材料、利于抗震等，當建筑高度減少，兩建筑間的日照距離也相應減少，間接節約了用地。如果建筑面積相同，選擇的不同的平面形狀，建筑外側外墻的周長也會不同，合理的平面模型使外墻周長減少，外墻砌體、基礎設施。內外表面裝修都會減少，與此同時還提高了受力性能，增強建筑經濟性。優化方法的運用，協調了建筑各部分單元，使建筑在更加美觀的同時增強了建筑的可實用性，還減少了總體建筑的工程造價，這符合了現建筑結構的效益需求。

當前，隨著我國經濟快速發展，人們對于居住條件和生活環境要求越來越高，利用結構設計優化技術對建筑房屋進行優化設計，使其結構和美觀相互協調，同時安全、經濟、適用和便利是改善人們居住環境的重要手段。房屋結構設計優化理念注重以實際情況為準則，根據工程建設的基本情況，以控制造價成本為中心來進行結構優化設計，其內容就是利用對建筑的基礎結構、屋蓋系統結構方案和圍護系統結構方案等環節，建立起一種關于結構優化設計模型，通過對各種不同的影響變量參數中的關鍵參數進行科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優化方案。房屋建筑結構優化設計意義重大，一方面是大大提高建筑結構經濟性，房屋建筑進行結構設計優化可節省材料，有利用抗震，減少內外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經濟性能。二是結構優化設計大大降低了建筑工程的成本造價。節約用地，大量資料表明，房屋建筑進行結構設計優化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內部各個不同單元之間更加充分互協調，提升了建筑工程結構設計的經濟性。

房屋建筑結構設計優化技術在現實的運用中，可以達到物美價廉的效果，不僅實現了房屋的美觀和實用性，而且突出的節約了工程造價。在每個投資者眼中，在保證建筑結構可靠性和科學性的前提下，同時在建筑長遠效益下，最大程度的節約工程成本，是首先考慮的因素，這樣才能實現可持續性發展，用最低的投資成本獲取最大的經濟效益。

五、結論

房屋建筑結構造價在工程中是考慮因素較大的一個方面，結構設計優化技術的運用產生了巨大的經濟效益。所以建筑部門和建筑設計人員應當遵守經濟性、適用性和合理性的設計原則，再運用現代高科技手段，選擇運用合適的建筑結構設計方案，用以實現降低建筑總工程造價并獲取更大的經濟效益。

參考文獻：

[1]饒遠文.結構設計優化技術及其在房屋結構設計中的應用[J].價值工程，2010，（09）：160.

篇3

Application of Building structural design structural design optimization design techniques

Pan Li

（Xinyang City， Henan Province Quality Supervision Station Xinyang Henan 464000）

【Abstract】People's material needs and making changes in market prices rising construction costs， the use of structural design optimization method to optimize the design of building structures is an important means to maximize resources， the paper established a model and calculation methods of structural design optimization method， while emphasizing its structural design considerations in housing applications， with a strong operational in architectural practice， but also to the development of structural design optimization of the construction market has brought far-reaching significance.

【Key words】Structural design optimization；Design technology；Building structure design；Application

近年來，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。

1. 結構設計優化方法

1.1 賞心悅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。

1.2 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。

（1）結構優化設計模型

結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟如下：一是設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。二、目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后，約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中，要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。

（2）結構優化計算方案

結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。

2. 結構設計優化技術的實踐應用

結構設計優化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。

2.1 結構設計優化應注意前期參與。

因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。

2.2 概念設計結合細部結構設計優化。

（1）概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效果。

（2）與宏觀把握相對應的，設計的過程同時要注意對于細部的結構設計優化，比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規范要求即可，達到既安全又經濟的目的。

2.3 下部地基基礎結構設計優化。

地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。

3. 結構設計優化的現實意義

（1）結構優化設計降低總造價。

進行結構優化設計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節約了用地成本，但建筑層數的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節約量就不與建筑層數增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數增加，傳給基礎的荷載將會增大，我們需要增大基礎，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

（2）進行結構設計優化提高建筑結構經濟性。

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。

與傳統的結構設計相比，采用結構設計優化方法可以使建筑工程造價降低6%～34%。優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料性能，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，達到這5個方面的最佳結合，符合現今建筑商對于建筑結構的效益的需求，也符合市場可持續發展的需求。

參考文獻

[1] 談建筑結構的優化設計[J].建筑科學，2009（4）.

[2] 張紅友.優化結構設計減少建筑投資成本[J]. 陜西建筑，2008（11）.

篇4

隨著業主對建筑物安全性、適用性提出越來越高的要求，建筑結構設計優化成為企業在激烈競爭中脫穎而出的關鍵。結構設計優化必須通過反復推敲，結合力學等多門學科知識一起分析，確保數據與規范要求相一致，最終確定最佳方案。盡管目前設計單位眾多，而且多種設計軟件可供選擇，但是設計思想普遍保守，很難在結構設計中實現技術與經濟并行的目標，為了有效控制造價，促進企業、國家發展，優化結構設計勢在必行。

1 結構設計及其優化的含義

在結構設計中，主要從力學角度分析尺寸、剛度等是否符合構造需求，通過這種設計得到的方案可以通過變量或者參數的形式展現出來，變量或者參數最終構成目標函數。通過傳統的結構設計得到的是可行性設計，基本是基于安全角度確定的，但是并不是最優設計方案。下面根據兩個工程實例的數據分析，對房屋結構設計中設計優化方法的探討。結構設計優化可以實現量的優劣取舍，得到最佳方案。

2 建筑結構設計優化實例分析

2.1 實例一

廣東某化工有限公司-商業廣場，工程等級二級（地下2層，地上9層，多塔框剪，65162.8O）。該工程地下室超長，長邊約280米，短邊約30米，成功用不設變形縫設計解決了混凝土開裂和防水難題，但是工程經濟性及使用空間的合理性卻遭受考驗。地下室樓蓋選型對于控制工程造價有直接影響。通常樓蓋形式可以分為梁板式與無梁樓蓋兩大類，其中梁板式又分為雙向和單向，無梁樓蓋分為實習和空心。下面按柱距8.9mx8.9m的各種樓蓋結構形式對比計算分析，并作出如下材料用量分析表：

最終本工程負一層樓蓋采用無梁樓蓋，主要考慮到地下室凈高及減少基坑開挖深度；地下室頂板樓蓋采用主次梁（單向板）樓蓋，主要考慮到造價最低及本工程地下室頂板作為上部結構嵌固端，同時需滿足規范相關規定要求應采用梁板式結構。

總結： 1、從以上《材料用量分析表》中可以看出梁板式樓蓋中主次梁（單向板）結構形式的單位面積造價最低，井字梁結構形式的單位面積造價最高，十字梁結構形式單位面積造價介于兩者之間； 2、主次梁樓蓋與無梁樓蓋單位面積用鋼筋量比較接近，但無梁樓蓋混凝土用量較多，使其單位面積造價高于主次梁樓蓋； 3、主次梁結構形式由于其中一個方向框架梁梁高與次梁同高，設備管道可以垂直于次梁布置，這樣可以提高地下室凈高，無梁樓蓋考慮150mm操作空間其地下室凈高比主次梁結構提高了100～200mm，但比主次梁結構增加了近三分之一的重量，增加基礎造價； 4、無梁樓蓋施工簡潔、施工速度較快，模板簡單，能夠有效滿足工期要求，視覺美觀，無梁樓蓋由于自重較重，故對地下室抗浮有利； 5、當地下室層數較多（3層以上）地質條件較好時，結構抗浮要求較高，可采用無梁樓蓋結構形式增加結構自重有效的抵抗水浮力以降低抗浮設計難度；當地下室層高受限制時采用無梁樓蓋或空心樓蓋結構形式可較好的達到地下室凈高要求； 6、當地下室層數較少（2層）抗浮水位較低時建議采用主次梁結構形式，以減輕結構重量； 7、對于地下室頂板，當做為上部結構的嵌固端時，由《建筑抗震設計規范》6.1.14條：“地下室在地上結構相關范圍的頂板應采用現澆梁板式結構，相關范圍以外的地下室頂板宜采用現澆梁板結構”，故根據規范要求，建議采用主次梁（單向板）結構或梁板加腋大板結構。

以上結構經濟性對比僅限于平面結構構件的對比，實際上整個地下室工程的經濟性應充分考慮地下室層高、埋深、基坑的開挖、支護結構等各項工程的綜合造價。

2.2 實例二

廣東省韶關市某鎮政府辦公樓工程，建筑層數為四層，砌體結構，并選用條形基礎，工程鋼筋用量如下表如示：

通過上表可以發現該工程總含鋼量為30.977kg/m2，該值偏高，因此可以通過結構設計優化在此環節控制造價。

工程中采用了鋼筋混凝土構造柱，構造柱能滿足抗震與抗剪要求，但不用承受豎向荷載。構造柱大多設置于橫縱墻交線，也設置在墻轉角等處，為了使房屋穩定性得到提升，構造柱的尺寸較大。本工程位于六度區，構造柱按照規定應當設置在電梯間四角、外墻四角和對應轉角處、隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處、樓梯間對應的另一側內橫墻與外縱墻交接處。本工程在規范中要求設置構造柱以外的多個部位設置了構造柱，為了控制造價可以將規范要求外的構造柱去除。根據抗震規范，砌體結構建筑的構造柱截面不得小于180mm×240mm。箍筋間距不超過250mm，并加大四角處布置構造柱的截面。在本工程采用的構造柱規格為360mm×240mm、240×480mm等，鋼筋直徑均為14mm。將鋼筋直徑改為12mm，并統一構造柱規格為240mm×240mm，可以使鋼筋用量得到控制。

該工程使用現澆板，在設計初期，多由經驗公式確定板厚，該板厚只作為暫定值，為了精確確定板厚，還需進行裂縫和撓度驗算，并逐漸降低板厚后反復驗算，如果板厚降低后仍滿足設計要求，則優化是可行的。本工程中4.1米開間房間板厚設計是130毫米，經過撓度圖分析和裂縫分析，板厚設計偏保守，經兩次降低板厚與驗算，最終確定110毫米符合設計需求。本工程采用的現澆梁也有優化空間，內廊處的梁是多余的，而且主梁為跨度取值的1/10。該比例相對保守，根據本工程開間不大，結合考慮梁的經濟配筋率主梁梁高取跨度1/12～1/15也可以滿足設計要求。降低部分圈梁高度，原圈梁高度為了配合建筑門窗統一為600mm，現降低東西向無窗及小窗墻體圈梁梁高。

基礎造價在工程總造價中比重大，埋深、尺寸等都直接影響總造價。由于基礎的影響因素眾多，所以基礎設計優化的途徑更多，潛力更大。在以往的結構設計優化嘗試中，盲目增加基礎寬度及埋深都未取得良好效果，有時還適得其反。一般層數較低的工程條形基礎、灰土基礎與磚基礎應用都比較廣泛，本工程選擇鋼筋混凝土基礎，基礎埋深1.70米。通過分析土層較為理想，基礎高度具有優化空間。基礎埋深偏高，而且施工現場地質情況良好，基礎埋深設置為1.40米即可滿足設計需要，后經地基土淺層平板載荷試驗，承載力滿足要求。

經過上述優化，鋼筋使用量降低約21t。僅從鋼筋角度就已減少大量成本，因此可以說明建筑結構設計優化在控制造價方面有突出作用。總結上述優化措施如下：合理確定構造尺寸與鋼筋直徑；簡化梁板柱受力體系，省去不必要的梁設置；降低圈梁高度；合理選擇基礎形式及埋深。

3 結構設計優化的注意事項

結構設計優化確實可以有效控制工程造價，提高企業經濟效益，但是具體實施過程中卻必須克服一些困難：施工單位為了加快工程進度，沒有嚴格按照設計進行，從而無法實現設計效果；部分設計人員工作經驗不夠豐富，從而在設計時顧此失彼；將過多的精力與時間放在建筑局部的設計上，缺乏大局觀，對整體造價考慮過少；一味追求控制工程造價，使建筑物的安全性和耐久性得不到保證，實際施工過程中偷工減料現象嚴重。以上幾點都是影響建筑結構設計優化實際效果的重要因素，在設計過程中必須杜絕這些現象的發生。

4 小結

人類的資源不斷被消耗，如何提高資源利用率是每位建筑結構設計人員必須面對的問題。建筑結構設計優化是控制工程造價的重要手段，但是也不能在追求效率的同時忽略質量，既省材又實用是進行結構設計優化時遵循的重要原則。

【參考文獻】

[1]張閱榮.房屋結構設計中的建筑結構設計優化[J].建筑工程技術與設計，2014，（20）：734-734.

篇5

中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A

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

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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

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一、前言

近年來，人們對生活質量的要求不斷的提高，對房屋建筑的要求逐漸的從實用性向功能性、安全性、可靠性方向轉變，這給房屋建筑結構設計提出了更高的要求，如何提高房屋建筑結構設計質量，已經成為房屋建筑企業亟待解決的問題，同時也是社會各界廣泛關注的焦點。通過將建筑結構設計優化方法應用在房屋結構設計中，能夠有效的保證房屋建筑的功能性、經濟性以及實用性。因此，文章針對房屋結構設計中建筑結構設計優化方法實際應用的研究具有非常重要的現實意義。

二、建筑結構設計優化方法的概念以及重要性分析

1建筑結構設計優化方法的概念。建筑結構設計優化方法是從理論、經驗上對進駐結構設計進行優化，以建筑結構優化設計理論為依據，同時憑借經驗對建筑結構進行分析與認知，以此對建筑結構的整體進行優化，是對建筑設計以及工程部分的設計優化與完善。在進行建筑結構設計時，為了保證建筑結構設計的經濟性，以及降低結構設計分析的難度，應該嚴格的控制建筑結構設計的所有環節，進而保證建筑結構設計能夠滿足實際需求。

2建筑結構設計優化方法的重要性。建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用，能夠實現對房屋建筑結構的優化設計，不僅能夠有效的控制房屋建筑工程的造價，還能夠滿足建筑的實用性與美觀性。對于建筑企業來說，希望以最少的投資獲得最大的利益，因此必須保證房屋建筑結構設計的安全性、可靠性以及科學性，這就要求對房屋結構設計進行優化。與傳統房屋結構設計相比，結構優化設計方法的優點在于：保證房屋建筑結構的安全性；合理協調房屋建筑結構內部的所有單位；合理的利用材料的性能；降低工程造價6%-35%。由此可見，通過將建筑結構優化設計方法應用在房屋結構設計中，能夠有效的提高房屋建筑結構的安全性、實用性以及經濟性。

三、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用分析

1建筑結構設計優化方法分析。建筑結構優化設計方法主要包括以下幾種：（1）拓撲優化方法，拓撲優化方法的主要內容是尋找建筑結構剛度最理想的傳力模式或者分布方式，以此優化結構的性能或者降低建筑結構的自重，拓撲優化方法是結構設計初始階段提出的概念性設計，通過整數變量的形式或者邏輯變量的形式來表現建筑結構的實際分部形式，以此或者最佳的布局設計方案，該種建筑結構設計優化方法與其他方法相比，其經濟效益更高，更容易被廣大工程設計人員所接受；（2）外形優化方法，外形優化方法的研究時間相對較短，指的是在結構拓撲結構一定的基礎上，調整結構內部形狀與框架，以此對建筑結構進行改進與優化，以對象為標準將外形優化方法分為兩種，即桿系結構與連續體結構，對于桿系結構外形優化方法，應該以節點作為為設計變量，然后進行截面優化，通常采用分布優化與綜合優化進行求解；對于連續體結構，通常采用數值、解析兩種方法進行結構外形優化；（3）截面優化方法，截面優化方法是采用有限元方法計算設計變量的所受應力與結構位移，通過科學的數學規劃方法以及靈敏度分析，實現對房屋建筑結構的優化。

2建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用分析。文章以某房屋建筑工程為例，該房屋建筑工程采用鋼筋混凝土框架結構體系，建筑面積為6408平方米，由于施工現場條件有限，建筑平面長度設計為58.1米，寬度設計為15.6米。該建筑工程總共7層，層高設計為3.6米，走廊寬度為2.4米，房間開間進深為6.6米，地基承載力控制在120kN/O-140kN/O之間，由于冬季氣溫相對較低，并且地下水深度為7m左右，地下水、降水會對混凝土造成侵蝕，為了保證該房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑結構設計優化方法對房屋結構設計進行優化和完善，具體表現為：

2.1創建房屋建筑結構優化設計模型。想要實現對房屋建筑結構的整體優化，應該創建完善的房屋建筑結構優化設計模型，具體步驟表現為：第一步，合理的選擇設計變量，在選擇設計變量時，應該將影響建筑結構的主要參數作為設計變量，例如約束控制參數、目標控制參數等，同時還存在一些影響相對較小、變化范圍也相對較小，能夠滿足相關設計要求的一些參數，通常采用預定參數表示，這樣能夠有效的降低編制程序工作量、計算量以及設計量；第二步，確定目標函數，在進行結構優化設計時，應該尋找一組可以滿足預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋截面積等的函數，以此降低工程造價；第三步，確定約束條件，為了保證房屋建筑結構的可靠性，在進行房屋建筑結構設計優化時，應該確定優化設計的相關約束條件，房屋建筑結構設計優化的約束條件主要包括結構體系約束、應力約束、構件單元約束、尺寸約束、結構強度約束、裂縫寬度約束等，同時在進行房屋建構設計過程中，還應該對實際的約束條件與目標約束條件進行比較分析，以此保證所有的約束條件都能夠滿足相關的設計要求，實現對房屋建筑結構的最佳設計。

2.2設計計算方案與程序。在進行房屋建筑結構優化設計時，設計人員應該對設計方案進行合理的優化，在此過程中會涉及到眾多的變量與約束條件，設計人員在進行設計與計算的過程中，應該充分、全面的了解這些變量與約束條件，并進行科學的分析，采用數學計算方式，實現對房屋建筑結構的優化設計。當創建了模型以及確定設計方案之后，設計人員還應該根據設計方案制定相應的程序，把相關變量錄入計算機，當出現設計變動時，應該改寫基礎結構，然后進行重新錄入，由計算機根據相關的編程數據得出相應的結果。

2.3結果分析。當計算機計算出結果之后，應該對結果進行分析，以此判斷設計方案的科學性與合理性。在進行房屋建筑結構設計時，應該保證房屋建筑結構設計滿足結構規范標準，這就要求設計人員從多個方面考慮，綜合分析之后更好的完善結構設計，降低建筑結構設計難度，在不影響整體施工質量的前提下，降低施工企業的施工成本。因此，在進行房屋建筑結構設計時，設計人員應該正視經濟與技術之間的矛盾，通過優化設計，有效的的解決經濟與技術之間的矛盾，盡可能的降低施工成本消耗。

四、結束語

總而言之，房屋結構設計是一項復雜的系統工程，通過將建筑結構設計優化方法應用在房屋結構設計中，能夠保證房屋建筑的安全性，降低投入成本，為人們建造安全、美觀、舒適、實惠、耐用的房屋建筑工程。

參考文獻：

[1]胡天水.房屋結構設計中的建筑結構設計優化[J].中華民居，2013，（4）：45-46.

[2]陳俊.淺談結構設計優化設計技術與其在房屋結構設計中的應用[J].科技向導，2013，（2）：172.

篇8

近年來，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

一是結構設計優化方法的應用：通常情況下，主要是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中應用結構設計優化方法和技術。具體來講，房屋工程分部結構的優化設計包括優化設計基礎結構方案、屋蓋系統方案以及圍護結構方案和結構細部設計等等。這些方面又包括很多細小方面的內容，如選型、布置、受力分析、造價分析等。要嚴格依據相關的設計規范和使用要求，結合工程具體情況，來進行結構的優化設計，促使綜合經濟效益得到顯著提升。

二是結構設計優化方法的實踐價值：要充分考慮建筑結構長遠效益，來對建筑結構的近期投資進行減少，并且促使建筑結構的可靠性和合理性得到顯著提升。通過實踐研究表明，相較于傳統的設計方法，將設計優化技術應用過來，可以在較大程度上降低建筑工程造價。通過優化技術的應用，可以將材料性能給最合理的利用起來，有效協調建筑結構內部各個單元，并且安全度也符合建筑規范的規定。

二、民用建筑結構設計與經濟性的關系

一是結構設計與用地的關系：具體來講，在多層或者高層住宅建筑中，各層建筑面積的總和就是總建筑面積，有著越多的層數，那么單位建筑面積所分攤的房屋就有著越少的占地面積。但是在增加建筑層數的過程中，也會增加房屋的總高度，那么就需要增大房屋之間的間距。因此，隨著建筑層數的增加，并不會按照同一比例來增加用地的節約量。

二是結構設計與造價的關系：單位建筑面積造價會直接受到建筑層數的影響，但是對于各個分部結構，有著不同的影響程度。對于屋蓋部分，如果有多少層，只需要對一個屋蓋共用即可，在增加層數的過程中，不會增加屋蓋的投資。因此，隨著層數的增加，會明顯降低屋蓋部分的單位面積造價。基礎部分，基礎被各層所共用，在增加層數的過程中，也會增大基礎結構的荷載，那么就需要對基礎的承載力進行加大，雖然在增加層數的過程中，會降低基礎部分的單位面積造價，但是并不是十分顯著。對于承重結構，在增加層數的過程中，需要對其承載能力和抗震能力進行強化，那么就會在一定程度上提升分部結構的單位建筑造價。

三是高層住宅結構設計與經濟性的關系：通過調查研究我們可以發現，住宅的造價會直接受到住宅層高的影響，在增加層高的過程中，會增加墻體面積和柱面積，結構自重遭到增加，基礎和柱的承載力也會得到增加，并且會加長水衛和電氣的管線。對層高進行降低，那么材料和能源就可以得到有效節約，建筑抗震性能得到提升，造價成本得到節約。同時，層高的降低，還可以促使住宅建筑的總高度得到降低，建筑之間的日照距離得到縮小，因此，層高的降低，也可以促使土地資源得到有效節約。即使建筑面積相同，如果住宅建筑有著不同的平面形狀，那么住宅也會有不同的外墻周長系數。如果采用的是接近方形或者圓形的平面形狀，那么就會降低外墻周長系數，這樣就可以在較大程度上減少外墻、砌體、基礎以及內外表面的裝修，并且有著較好的受力性能，自然會在較大程度上降低成本造價。

三、結構設計優化技術的實踐應用

結構設計優化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。

1.結構設計優化應注意前期參與。因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。

2.下部地基基礎結構設計優化。地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。

四、房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的意義

1.優化設計，保證結構功能性。結構優化設計能夠根據工程的需求對結構造型、受力性能、結構材料等進行優化配置。比如選擇圓形、方形的結構進行方面平面設計能夠增加結構的受力性能。因此，工程透，達到更好的效果；其次是拓展學生的思維，讓學生可以根據具體的情況，用不同的思維和方式進行探討，深入的分析問題，找出關鍵所在，打破慣性思維，練習用發散思維和多種方法解決問題，讓兩門課程可以更好地發揮實效性。

結束語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著時代的進步和社會經濟的發展，在時代飛速發展的今天，企業在發展過程中面臨著日趨激烈的市場競爭，要想在激烈的市場競爭中獲得發展和壯大，除了要保證建筑工程結構設計的質量和安全之外，還需要將經濟性原則給貫徹過來，最大限度的擴大建筑工程的經濟效益。

篇9

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

引言

民用建筑結構設計和優化是一項龐大的系統工程，需要相關人員不斷進行探索和改革，不斷促進民用建筑結構設計的科學性和合理性，使其更符合設計要求、

更符合當今社會的環保理念。

一、房屋結構設計中建筑結構設計優化概述

根據工程建設的基本狀況，以計劃成本控制為中心來進行結構優化設計，其內容就是利用對建筑基礎的結構、屋蓋系統的結構方案以及圍護系統結構方案等環節，建立起一種關于結構優化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數中的若干關鍵參數的科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優化結果方案。

房屋建筑結構優化設計意義主要有兩點：一是大大提高建筑結構經濟性，房屋建筑進行結構設計優化可節省材料，有利于抗震，減少內外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經濟性能；二是結構優化設計大大降低了建筑工程的總成本造價。節約用地，大量資料表明，房屋建筑進行結構設計優化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內部各個不同單元之間更加充分互協調，提升了建筑工程結構設計的經濟性。

二、房屋建筑結構優化設計的原則

1、經濟適用原則

在進行建筑結構設計時，要根據建筑的環境對建筑結構的施工工藝和要求進行選擇，保證在施工時盡量選擇難度低的施工工藝，使各項施工流程都能符合施工環境的需求。同時還要考慮到經濟原則，盡量選擇性價比高的建筑材料，最大程度地節省工程成本，降低施工單位的投入。

2、安全堅固原則

在進行建筑結構設計時，為了保證建筑工程質量和人員財產安全的問題，必須考慮建筑結構的安全性，在進行設計時要考慮到結構的合理性，運用各種先進的建筑結構技術，保證建筑在使用過程中的安全穩定。同時還要兼顧施工現場的安全，減少施工事故的發生。

3、美觀實用原則

隨著人們生活水平的提高，人們的居住觀念也在一定程度上得到了相應的改變，人們對于建筑的美觀舒適有了較高要求。因此在建筑結構設計時要考慮美觀原則，使民用建筑的美觀程度增加，符合人們的審美需求。

三、建筑結構設計方法的應用

1、鋼結構設計

1.1選擇合適的鋼材

在鋼結構建筑中，鋼材的選擇非常關鍵，直接關系到整個結構的各項性能標準，所以鋼材要具有較好的延伸性，在抗拉強度、屈服強度方面符合標準。為了保證焊接的質量，要符合含碳量指標。如果在地震區的鋼結構建筑，還要充分考慮抗震性的需求，要對鋼材進行沖擊實驗，保證具有良好的韌性。為保證鋼材的各項性能都符合標準，一定要進行相關的實驗，檢測合格后準予使用。對于有其他性能需求的，要按照建筑的規范標準操作，確保鋼材的質量符合標準要求。

1.2樓面結構設計

在樓面結構設計中，比較常見的問題是裂縫，如果設計不當將直接影響樓面的施工質量。在樓面設計中，應該根據施工材料的不同設計不同的方案，因為材料的性質不同，伸縮縫的設計長度也不相同。所以在鋼結構建筑中，對于樓面的設計可以使用現澆混凝土的方法，伸縮縫的長度可以按照混凝土結構預留，以避免施工中樓面出現裂縫。

1.3網架結構的計算

在實際的建筑工作中，建筑設計人員通常會將網架同下部結構分開進行計算。在計算當中，設定網架支座的剛度是無限大的，并且各個支座剛度相等，將支座反力與下部結構相加就可以得出網架結構的設計值。下部結構可能為梁，也可能是其他的形式，其剛度差異很大。

2、地基結構設計

2.1基礎設計

地基是整個建筑的基礎，地基的結構設計水平直接影響到上層建筑的質量。因為地基的基礎不僅要承受來自上層建筑的荷載，同時還會受到地下各種應力的影響。基礎的結構設計需要考慮的因素較多，在設計之前，需要對基礎的地質條件、水文狀況、荷載的分布情況、周圍建筑的基礎、抗震等級等各項要素進行詳細的調查分析，然后根據建筑的整體需求，設計出高水平的結構方案。在砌體結構設計中，條形基礎較為常見，基礎的結構形式主要取決于地基的荷載力、防水要求等因素，有針對性的選擇基礎類型。

2.2樁基深度

在樁基設計方面，要選擇硬巖石為樁端的持力層。在樁端進入到持力層時，應對其深度進行控制：以樁徑（d）為標準，如果是粘性土，應大于2d；如果是強風化軟質巖或砂土，應大于1.5d；如果是強風化硬質巖和碎石土，應大于1d，且應大于0.5m。在樁基進入到持力層時，樁斷面進入到巖層的深度應大于0.5m，如果持力層為未風化的硬質巖或灰巖時，可適當減少其嵌巖深度，但也應在0.2m以上。

四、民用建筑結構優化措施

1、提升民用建筑結構設計質量

針對民用建筑結構設計中存在標注不全、設計粗糙和違反規范條文等問題，應在出施工力之前予以解決，這就要求建筑結構設計人員具有一定的專業知識和職業素養。定期對設計人員進行專業培訓學習，不斷提升設計人員的業務水平和責任心，端正設計人員的態度，提升建筑結構設計的水平和質量。在選擇設計方時，要對設計方的相關證書和資質進行審查，保證民用建筑結構的設計質量，從源頭上提升建筑結構設計的安全性和整個建筑工程的質量。

2、優化民用建筑結構模型

民用建筑涉及國計民生，是與人民群眾利益聯系最緊密的建筑工程，因此在設計前必須對民用建筑結構模型進行合理優化設計，對房屋的結構體系、圍護結構、房屋的各個細節結構進行合理優化設計，保證建筑結構的承重、受力符合相關規范和要求。在進行建筑結構設計時還要充分考慮經濟原則，保證建筑結構安全的同時還要盡可能降低建筑結構的成本，實現經濟效益的最大化。

3、提高民用建筑結構設計的安全性

現階段的民用設計普遍存在著抗震設計不足，結構設計不合理等現象。因此，為了保證建筑結構的安全性和使用壽命，必須對民用建筑結構進行合理設計。在民用建筑結構設計時，要盡可能選擇合理的結構類型。比如現階段運用廣泛鋼結構，鋼結構與傳統的鋼筋混凝土結構相比，具有強度高、質量輕、工期短等特點，適應現階段民用建筑結構的設計要求。與此同時，鋼結構的大空間布置，能更好地保證了民用建筑空間設置的靈活性，為施工和業主的裝修設計提供了便利。此外，使用鋼結構進行設計施工時能有限地減少水泥、砂石等建筑原料的使用，能大大減少施工成本，降低工程造價。同時還能降低環境污染，實現建筑的可持續發展，提高民用建筑的社會效益。

為了更好地保障民用建筑的安全性，建筑物地基基礎部分的設計不容忽視，在進行民用建筑結構設計時，要充分考慮場地條件及地基承載力特征值，根據建筑本身的結構特點選擇合適的基礎結構形式，保證地基基礎部分受力均勻，滿足整個建筑的設計要求。當施工過程中出現問題時能夠及時與設計人員溝通，共同商議處理方法，保證施工進度和施工質量，使地基基礎部分符合建筑設計的要求。

結束語

總而言之，只有不斷提升民用建筑結構設計人員的能力和素質，使設計出的方案更加合理有效，促進我國建筑產業的可持續發展，使建筑結構設計向安全、合理、科學的方向轉變。

參考文獻

篇10

房屋建筑企業應該應用合理的建筑結構優化設計，實現公司利潤的最大化，從而提高公司的綜合競爭力。總而言之，房屋建筑設計師充分做好房屋建筑結構優化設計能夠實現企業與客戶的雙贏。

1.房屋結構設計中建筑結構優化方法的重要性及其作用

1.1房屋結構設計中建筑結構優化方法的重要性

對房屋建筑的結構進行優化，施工人員應在確保房屋建筑質量安全的前提下，對設計方案進行細致分析，應用先進的設計觀念及技術，從而對工程造價進行控制。根據相關數據分析，房屋的結構如果經過設計優化，同未經設計優化的房屋建筑相比可以縮減10%―20%的費用。但是，在現實的施工設計優化中，因為受到多方面條件的限制，實施起來十分困難，無法充分發揮其優越性。例如：一些施工企業過于追趕工程進度，從而導致對房屋的設計效果造成影響；很多年輕的項目設計人員因為缺少工作經驗，無法進行設計優化；還有的設計人員因為對房屋建筑部分的過分關注，從而對整體房屋建筑的設計預案造成忽略，影響了整體造價。從中可以看出，房屋建筑項目的設計人員應把施工技術同經濟收益緊密的聯系起來，唯有規劃出切實可行、效果良好的設計預案才可以保證企業獲取最大收益。

1.2建筑結構設計優化方法的作用

（1）對房屋建筑的結構進行設計優化可以全面發揮機械設備及建材的性能，同以往的結構設計相比，更具優勢。對房屋建筑的結構進行設計優化可以降低工程造價的資金投入，為企業贏取更高的收益。同時，還能夠把房屋結構中的各個單元進行有機整合，提高房屋建筑的質量，保證人們的居住安全。所以，對房屋的結構進行設計優化是保證民用房屋經濟性更好、適用性更強的重要方法之一。（2）提升房屋建筑的安全性。通過對房屋結構的優化設計，可以對原有設計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升房屋結構的合理性和安全性，在保證房屋建筑整體質量的基礎上，節省房屋建筑材料，提升房屋建筑的穩定性和相應的受力性能，確保房屋建筑的使用安全。（3）減低工程造價。據相關數據顯示，運用建筑結構優化設計后，與原設計方案相比，房屋建筑工程的成本可以節約10%-30%左右，成本大大降低。同時，通過建筑結構優化設計，還可以充分發揮原材料的性能，確保房屋結構各個單元之間的緊密聯系，提升房屋建筑工程的經濟性。

2.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用分析

2.1結構同房屋建筑的協調優化

在進行設計時，應盡可能保證房屋建筑的結構同整體平面的配合緊密，從而實現造型美觀、結構合理的效果。在進行房屋建筑柱及墻的布設時，應同房建平面的功能需求相一致，每個房間的進深、開間都應保持統一。房屋建筑系統盡可能簡潔，墻與柱不可以出現錯位情況，每一層的高度及截面面積應相同。進行樓體或電梯的設計時，其應力集中或受力方向較多的轉角區域，承重構件應盡可能選取高強建材，從而降低自重，而非承重的構建應選用質量較輕的建材。整體房屋建筑在布局方面應保證重心、剛心及質心交疊，預防出現扭轉情況。

2.2整體優化和局部優化

任一項目房屋建筑的設計都具備層次性及復雜性兩方面的特點。以層次性看來，其一般包含房屋建筑的設計體系、結構體系及安裝設計體系等，每一個體系內又囊括了多個下屬體系。進行房屋建筑設計時，設計人員應對各個下屬系統進行優化，將各個布局間的橫向關聯沖破，疊加工程；以復雜性看來，其一般包含房屋建筑原料選取、零部件選取、結構類型選取等內容。所以，對于任一房屋建筑來講，就應從整體進行優化，方可真正實現設計優化。

2.3優化設計規范

在對房屋建筑工程進行建筑結構優化設計的過程中，設計人員嚴格遵循了相應的結構設計規范，不僅充分了解了結構設計規范中的相關條例，而且結合房屋結構設計的實際情況，對建筑結構優化設計的方案進行了合理應用。同時，針對結構設計規范中存在的不足，如安全性較差、要求過于寬松等，設計人員結合實際情況進行了適當的取舍，從而切實保證了設計成果的最優化。

2.4概念設計優化

技術與房屋結構設計對于同一房屋建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的房屋建筑物，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：房屋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。此外，分析如何應付房屋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，房屋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；多道設防思想能使房屋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。

2.5樁基礎優化

樁基礎可以劃分為灌注樁及預制樁兩種樁型。因為灌注樁在施工時質量較難控制，并且操作復雜，時間較長。所以，如果在沉降符合相關標準的基礎上，應利用預制樁進行施工。另外，因為在普通狀況下，伴隨著樁基的不斷深入，土壤對樁身的作用及摩擦也隨之增大，所以，應盡量選取長度較大的預制樁。

2.6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房屋結構的類型需要，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，是在房屋結構設計中要考慮的要素。

3.結束語

建筑結構優化設計技術在房屋結構設計中有著極其重要的作用，推動著城市化的建設與發展。房屋結構設計在確保安全性與合理性的基礎之上，應該加強整個結構的設計美觀性，以及對方案進行不斷的優化，促進工作的改進。現代化的房屋建筑設計不僅需要確保其基本的使用價值和功能性，同時針對外觀的設計還應當具有一定的美觀性，以進一步的增強整個房屋結構和設計方案的價值。