结构设计优化范文

结构设计优化范文第1篇

【关键词】房屋结构 设计优化技术 意义 问题 应用

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

0 前言

眼下，我国正处于科技和经济飞速发展的时期，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是提高人们生活环境的关键因素。房屋结构设计优化技术注重实际，以工程建设的基本状况为出发点，以计划成本为控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学计算，来制定建筑工程结构设计方案。

1 房屋结构设计优化的意义

1.1结构优化设计可以降低总造价。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。

1.2结构优化设计可以提高建筑结构经济性。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，达到上述五个方面的最佳结合，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。

2 房屋结构设计中结构设计优化技术的问题2.1从现在的建筑结构设计工作来看，普遍缺少详细的勘察地质资料，只是简单的依据相临建筑的情况进行图纸设计。勘察施工场地的作用是保证科学的进行地基基础工作，并且达到最基本的安全保障。往往房屋设计工作人员只是把耐力数值控制到最小，就简单认为房屋建筑结构没有问题了，这种技术问题为房屋埋下了安全隐患。在对较软地基进行处理时，忽略了垫层换土设计，只是根据经验判断处理。房屋结构设计过程中，对于较软地基存在的安全隐患没有足够认识，单纯依据个人经验使用砂垫层强化承载力，对于其宽厚度缺乏精确计算，也造成了费用的浪费。

2.2在抗震房屋结构设计中，施工设计人员普遍认为六度设防可以看成是没有设防。为了方便受力分析，施工设计人员往往把柱体横截面较小设计，增加梁线的刚度，将梁设计成为铰支梁，柱体的抗压能力设计成轴心抗压。这种操作方法能够方便分析房屋结构的受力，但是针对整体的房屋结构安全带来了危险。忽视了梁与柱之间的弯矩约束，还有柱体的截面积较小，整个房屋结构一旦受力，抗弯能力明显不足，造成了梁底显现裂缝。2.3房屋结构设计承重能力时主要是通过楼板设计完成的，在房屋建筑时经常将一些没有承重能力的墙体安置在楼板山，之后还会这部分算在同等效果的荷载力范围内，楼板的配筋也会依据这个数据进行计算。除此之外，设计人员将立砖斜砌隔墙顶位置，造成楼板顶部出现裂缝。两个方向同时产生弯矩的双向板中的钢筋是要叠放并且要保持纵横方向，计算时应该依据双方向的高度。

3 结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用房屋建筑结构设计优化技术实践应用是当前建筑业非常关注的一个课题，目的在通过结构优化设计技术逐步改善房屋建筑的使用性能的基础上，提高经济性，大力降低工程成本造价。主要应用可以体现在以下几个方面：

3.1房屋建筑结构在设计中应遵循结构设计规范。房屋建筑结构优化设计的目的是追求适用、安全、经济、美观以及便利施工，因此，房屋建筑结构优化设计不但要求结构设计工程师有丰富的设计经验，也同时也要要对房屋建筑结构规范的条文有较为详细的了解，在房屋建筑结构设计规范的基础上，能够把自身的结构设计方案科学的融入到整个项目工程中。对于一些大面广的工程中，某些条文规定不可避免的的偏于保守，同时，也有些条文对一些特殊、复杂工程的设计工程条文安全性不足。因此，房屋建筑结构工程师在优化设计中，应该充分利用扎实专业知识与丰富的经验，对上述问题做出科学与正确的判断，从而能够把握设计，使设计成果逐步优化，不断创新。

3.2房屋结构工程师要积极主动参前期工程规划。房屋建筑结构工程师要积极主动参前期工程规划是实施结构优化技术的重点内容。因为，在在实际施工中，房屋建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关房屋建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使整个建筑的优化功能能够全部体现出来。

3.3涉及到房屋结构设计的各个专业应该相互协调与合作房屋建筑结构优化是一个复杂性的系统工程，涉及到的专业也很广，各个专业必须相互协调与配合。依据建筑学发展角度出发，现代建筑是综合性产品，包括建筑、结构以及设备等要素。因此，房屋建筑工程在工程实施中，应该大力加强分工与合作，将各个构成要素进行充分有机结合，为打造出完美的作品夯实基础。在房屋建筑工程项目设计中，最重要的环节是建筑设计与结构设计，只有将这两个环节充分结合，房屋建筑工程的实用美观大方效果才能充分体现，同时，房屋的建造结构受力更趋向合理性，大大降低了成本，简化了施工。但在建筑设计中，一些许建筑设计人员不遵循建筑的基本力学规律，过于注重设计方案创作的新奇性，导致这房屋建筑结构出现一些后遗症，因此，房屋建筑结构优化必须通过强化各个专业的合作与协调，才能够实现结构合理，成本降低。3.4房屋结构优化设计要将概念设计结合细部结构进行设计优化。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，是通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。但是概念设计应用于没有具体数值量化的状况时，计算式不可避免与实际出现较大的差异，譬如在地震设防烈度就没与不确定性，计算式与实际差别较大，因此，房屋建筑结构在优化设计中，通过采用概念设计的方法，将数值作为辅助和参考的依据，同时设计人员在设计过程中还需灵活运用结构设计优化的方法。在整个设计过程中贯穿一种抗震设防的思想且以概念设计作为重点指导设计。同时在设计的过程中，注重优化细部的结构设计，譬如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。在选择钢筋型号时，充分考虑其极限抗拉力等。

4结语

综上所述，房屋结构设计优化技术在建筑行业中意义重大。需要高科技人才运用结构分析软件才能完成。这个技术的应用不仅能够降低工程建设造价还可以使房屋结构优化贯穿于整个设计过程，成分发挥自身价值，满足人们现代化生活水平的需要，以此来确保建筑行业持续稳步发展。

结构设计优化范文第2篇

关键词：高层建筑；基本理论；结构优化设计；设计方案

中图分类号：TB482.2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）06-（页码）-页数

1.优化设计的基础理论

随着我国经济高速发展，就现阶段建筑业而言，城市中高层建筑物与日俱增，遍布城市的每个角落。因此，高层建筑结构优化设计的重要性就显得越来越重要。目前，从整个建筑发展形势上来看，高层建筑在所占建筑类型中的比例会越来越大。理论上来讲，当土地的面积基本固定，而当今社会人口增长速度过快，这样就必然要求人类的居住位置纵向发展。从现在的建筑水平来讲，建筑高层或超高层住宅是今后整个建筑行业的重点。

在建筑工程的决策阶段中，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础。如何做好结构优化：首先，要选择合理的结构方案，其决定了整个设计的好坏成败。因为对同一个建筑设计方案而言，结构设计不是唯一的，不同方案会使工程质量和工程造价产生很大差别。其次，进行正确的结构计算，一体化计算机结构设计程序的应用和完善，帮助结构工程师能越来越轻松的进行计算分析，使得结构设计更加经济和合理。再次，要提高材料的利用率，因为结构设计的目的就是花尽可能少的钱，做最安全适用建筑，这就要求结构设计时对材料选用要合理，利用要充分。还有，要正确合理的运用和理解《规范》，其是我们设计中必须遵循的标准，是国家技术经济政策，科技水平以及工程实践经验的总结。

2.结构设计的基本要求

2.1满足耐久性和安全性要求

住宅实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是住宅结构设计最基本的要求。结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。

2.2满足舒适性的要求

住宅建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候，宜采用大开间的布置。

2.3满足经济性的要求

结构设计时应根据房屋的建造地点、层数多少、平立面体形，在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。

3.高层建筑中的优化设计方案

3.1房屋结构周期性折减系数

房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。

3.2耐久性的优化设计

在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证高层建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中，有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时，设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以高层混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。

3.3房屋结构抗震性设计

在工程图纸设计过程中，房屋结构按抗震设防分类，房屋抗震等级可根据房屋高度、烈度以及结构类型按国家《抗震规范》确定。地震震力振型组合数据对建筑应当不考虑耦联扭转计算；当振型数大于3的时候，应取3的整数倍计算，但数据不能大于建筑物层数；当房屋层数不大于2时，振型数则可取房屋层数。对于不规则房屋的结构，应考虑扭耦联转，对高层房屋建筑来说，振型数应取不小于9；房屋结构层数多或房屋结构刚度突变系数大的话，振型数则应多取，例如结构中含多塔结构或顶部有小塔楼和转换层等，振型数应取不小于12的数，但其大小仍不能大于房屋总层数3倍，除非其含有弹性定义的楼板，而且采取总刚性分析的时候，振型数才能够取的更大。

3.4地下室的层数处理

多层房屋框架结构房屋一般都设置地下室结构。由于隔墙较少，故常采用的是板筏基础。设计计算时将上部结构与地下层数结合在一起，并在图纸中按实际的地下室的层数计算。如此一来，计算基础底板以及地基纵向荷载可一次设计完成。同时通过侧层移刚度性系数比较，可以调整和判断房屋相应嵌固位置，适当加固构造措施，保证楼板最小配筋率和厚度。当房屋结构纵向不规则时，要验算其最薄弱层。

3.5合理使用高强钢筋与高强混凝土

高层建筑的总造价一般都包括框架结构材料、施工和基础的物料费用等，其中用钢量以及构筑件截面积对房屋造价影响较大，故在建筑设计中合理使用高强混凝土与高强度钢筋可有效降低用钢量，节约建筑成本。若高层建筑设计位于厚软地基上，那么由于坐落在地基上的荷载大，合理使用高强钢筋和高强混凝土来优化构件的截面积，减轻结构重量，将会显著降低工程造价及基础设施施工难度，取得较好经济效果。对于震区的高层楼房来说，地震力作用的大小与建筑物的自重相关，人为地减轻建筑物的自重，降低结构在地震的荷载，可提高建筑物的安全性。在设计中高效地使用高强钢筋及高强混凝土，能快速有效的缩小梁墙板柱等构件截面积，达到建筑造价目的。

3.6框架梁以及柱箍筋间距

房屋柱箍筋和框架梁等加密区的最大箍筋以及最小箍筋直径间距应该符合规定。依据规定，工程上取柱箍筋与梁的加密区最大间距为100mm左右，非加密区箍筋最大的间距为200mm左右。通常在柱箍筋和内定梁加密区间距为100mm左右，以此为计算依据算出加密区箍筋面积，工程师要依据规范确定肢数与箍筋直径。而在程序内定的条件下，当房屋的框架梁跨中有较大的其他荷载或次梁存在而又只有两肢箍筋情况下，非加密区箍筋间距应采取200mm左右，使房屋梁非加密区的配箍充足，故建议内定梁箍筋改为梁非加密区取200mm。既可保证梁箍筋加密区抗剪切能力，同时又增加梁非加密区抗剪的承载能力，使梁强抗剪性能更加充分体现出来。

4.结语

结构设计不仅是对建筑物本身功能的设计，还关系到建筑物的建设成本，这就需要设计人员优化结构设计，降低建设成本。其优化目标就是实现建筑的本体功能性、安全性、经济性与环保性。为了实现这一目标，未来的从事结构设计者将遵循功能性、安全性、经济性、环保性四位一体的设计思路，真正实现未来建筑结构的优化升级，为人类提供一个更好的物质生存与发展环境。

参考文献

[1]陈阳显.浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计[J]，价值工程，2010（27）

结构设计优化范文第3篇

关键词：建筑结构 剪力墙结构 设计 方案 优化

前言

近年来，建筑结构设计的水平得到不断的提升，在建筑的结构设计上不仅需要满足销售及居住的质量要求，同时还要求具有较好的经济适用性。剪力墙结构由于侧移较小，抗侧刚度较大，而且具有较强的抗震性能，所以在现代建筑中得到广泛的应用。但在当前建筑剪力墙结构的应用和设计过程中，还存在着一些问题，所以还需要加强对其设计方法进行优化，从而确保建筑的安全性、经济性和实用性。

一、剪力墙结构的基本定义

剪力墙作为建筑结构中的重要组成部分，其可以承担较强的风荷载及地震作用，所以通常也将剪力墙称为抗风墙或抗震墙。目前高层建筑较多，但在高层建筑结构设计时，则不宜将所有墙体都采用剪力墙结构进行设计，对于需要应用较多剪力墙时，则需要布置一定的筒体，这样利用剪力墙和筒体可以对水平力来进行抵抗。

二、剪力墙结构设计的基本样式

（一）壁式框架。这种样式的剪力墙更多的在联肢墙中进行应用，由于其洞口较大，所以墙肢的刚度往往较弱，而连梁的风度则较强，这种情况下的剪力墙在受力上表现的与框架结构更过于接近。但其与框架结构的梁柱还具有较大的不同，厚度上较小。通常上框剪结构中，壁式框架剪力墙可以进行单独设置，同时也可以利用其他一些墙体来进行设置，所以在目前的房屋建筑中壁式框架剪力墙应用的更为广泛。

（二）整体剪力墙。整体剪力墙由于没有洞口或是只有少量的洞口，其作为建筑的主体结构存在，所以在设计时往往可以忽视洞口的存在，在现代建筑结构中作为极其重要部分，对建筑起着支撑的作用。

（三）联肢墙。联肢墙上往往是有一列或是多列洞口存在，而且洞口的尺寸也较大，各连梁承担着主要的受力，其可以说是由于多组连梁连接起来的特殊剪力墙，而且各墙肢具有比连梁更强的刚度，所以每一个墙肢的作用都不可忽视。

三、剪力墙结构方案的选择

在建筑结构设计时，剪力墙的设计方案具有多样化的特点，但在确保建筑结构安全的情况下，需要选择经济性较好的方案，可以有效的降低工程的成本。特别是在设计的初期阶段，对于剪力墙结构体系、材料及构件截面尺寸的选择，都会直接影响到建筑工程的造价。

目前高层建筑结构中，利用框支剪力墙较多，这样就可以在上部结构中可以采用短肢剪力墙结构，同时为了尽量的减少上下层在刚度上的变化，则可以适当的减少上层短肢剪力墙来减少剪力墙的刚度，而加大下层刚度，这种结构方案可以在保证整体结构安全的基础上，具有良好的经济性。

因建筑的层数过大，对于结构的刚度要求增加，也需要结构底部具有良好的抗剪系数，控制好层部位移和顶点位移值，确保结构的安全性，所以如果利用短肢剪力墙结构则无法满足各方面的要求，使Y构的安全性无法得到保证。

对于层数在20层以下的住宅建筑若采用传统的现浇剪力墙结构，由于墙体多为构造配筋，各墙肢的实际轴压又一般会比计算值偏小，就会导致墙体的承载力不能充分发挥出来，而采用短肢剪力墙结构，就可以很好地解决这些问题，既加大了结构的延性，提高结构的抗震性也使得工程费用随之降低。

四、剪力墙结构的优化设计措施

（一）基础方案与承重构件的优化设计。剪力墙结构的基础设计方案应根据工程项目地质与水文条件，各项工艺、技术指标与相邻建筑的分布状态要进行科学、合理的规划，以最大限度发挥基础方案的实际作用，设计人员应尽量在原基础上进行相应的修订与整改。设计人员在进行实地考察后，应按照相关标准与规范进行承重构件的设计和选择，其根本目的是确保建筑主体结构的安全性、可靠性。例如：在剪力墙承重构件的设计中，必须考虑到墙体配筋率的问题，在国内现阶段执行的相关标准中明确指出：抗震等级为一、二、三级的剪力墙中，竖向与水平分布筋的最小配筋率应≥0.25%，而部分框支剪力墙的底部加强部位实际配筋率则要≥0.3%。与上世纪80年代相比，现在规定的配筋率已经明显提高，而且基本实现了与国外建筑行业要求的配筋率接轨，所以，在剪力墙结构设计工作中，设计人员在基础方案与承重构件的优化设计中，必须注重相关标准与工艺参数的合理选用，特别是要符合国家建筑主管部门出台的最新设计标准，以保证设计方案通过审核。

（二）有效提升建筑整体结构性能。在剪力墙设计优化过程中要对其抗震性能进行强调，所以在设计时力求简单、规则，明确结构各部位受力情况，避免在灾难发手时出现局部结构受力不均衡的情况，实现对危害的有效控制。设计时要尽量避免出现结构薄弱部位，所以在设计时需要充分利用相关经验及技术参数，及时对可能产生薄弱的部位进行分析，并对方案进行修订，从而有效的提升整体结构的抗震性能。

（三）合理应用剪力墙结构设计理念与计算方法。在剪力墙结构设计中，必须选择合理的设计方案，这是保证建筑主体结构质量的重要环节。剪力墙结构处于受弯工作状态时才能有展现良好的延性，所以，剪力墙的形式应以高细为主，如果剪力墙过长，可能形成低宽剪力墙，由于剪力墙呈现为脆性，难以满足抗震要求。因此，在剪力墙结构设计中，必须经过精确的计算，虽然国内在设计工作中已经基本实现了计算机代替人工操作，但是在部分环节的计算中仍需依靠设计人员丰富的工作经验予以解决。

五、结束语

结构设计优化范文第4篇

【关键词】结构设计；优化设计技术；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。

1.结构设计优化方法

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。 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。

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。

【参考文献】

[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学，2009（4）.

[2]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008（11）.

[3]马臣杰，张良平，范重.优化技术在深圳京基金融中心中的应用[J].建筑结构，2009（4）.

[4]卢亦焱，黄银燊，唐红.房屋加层外框架结构方案的优化设计[J].哈尔滨工业大学学报，2009（4）.

结构设计优化范文第5篇

关键词：结构设计；优化技术；结构设计应用

Abstract: based on the principle of structure optimization technique, main points analysis, this article introduces the development rationality, finally through the building structure design elaborated its application in real life.

Keywords: structure design; Optimization technology; Structure design application

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

􀀁结构设计优化是近年发展起来的一门新型技术，它能够使设计者从被动的分析、核验转而进入主动的设计角色，是结构设计领域新的发展。与传统设计相比，结构设计优化能够更合理地利用材料的性能和局部空间，使结构内部得到最好的协调，并达到设计要求的安全规范。

一、结构设计优化技术

（一）结构设计优化技术的原则

结构设计优化要求我们从工程的设计和价值角度去思考方案。结构设计优化是追求最合理地利用材料的性能，使各构件或各设计专业得到最好的协调。它不仅具备了传统设计方案所要求的规范以及规范所要求的安全度，而且也具备了现今价值学和审美学的成分。结构设计优化是对结构设计进行深化、调整、改善与提高，也就是对结构进行高质量再加工的过程。结构设计优化不是以牺牲结构安全度与抗震性能为代价，而是经过结构设计优化的过程，使建筑功能更协调，成本更低，结构更安全。

（二）实施结构设计优化技术所遵循的要点

1、科学地遵循结构设计规范

建筑结构设计工作要求结构设计工程师们不仅要具备丰富的设计经验，也要对结构规范的条文熟知，即在结构设计规范的要求下，将自身的结构设计方案贯穿于项目设计中。规范更多的是针对量大面广的工程，因而某些条文的规定会偏于保守；此外，用于一些特殊、复杂工程的设计时，有些条文则不够安全。所以，结构工程师在设计中应运用良好的专业知识与正确的判断力把握设计，做到设计成果不断优化与创新。

2、结构工程师前期参与和主动参与的重要性

强调结构工程前期参与和主动参与是实施结构优化技术的重中之重。在实际施工期间，建筑师很难对结构体系的受力做到正确的分析，既建筑师的结构思想不能完全替代结构工程师的设计理念、经验和判断，也无法弥补结构与建筑专业技术共识的空白与隔阂。既具有扎实的结构设计理论功底，又具有丰富工程实践经验的结构工程师，积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与创新，才能创作出优秀的设计作品，更好使整个建筑的功能得到彻底的体现。

3、加强各专业之间的协调与合作

结构优化是一个系统的工作，需其它专业的协调与配合。从建筑学发展角度分析，现代建筑是建筑、结构、设备三大要素构成的综合产品，所以在实施中要强化分工与合作，强化专业之间的协调与合作，这样才能创作出各构成要素有机结合的完美作品。在整个项目开展中，建筑设计与结构设计是整个设计过程中最重要的两个环节，二者的结合不仅能够达到实用美观大方的效果，而且可以使结构受力更趋于合理进而降低成本和简化施工。在建筑设计中，许多建筑设计人员只强调方案创作的新奇，不遵循建筑的基本力学规律，这样的方案往往会造成结构设计困难。还有一些建筑师在设计过程中往往忽视力学的基本规律，如将抗震设防区的高层建筑电梯或楼梯偏置在建筑一侧，使得刚度中心与质量中心之间的偏心距过大，在水平荷载作用下产生大的扭转效应。从以上的例子可以分析出，加强专业的合作与协调是实现结构合理、成本降低的重要途径。

二、结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用

（一）结构优化技术的基本应用

结构设计优化方法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括选型、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的前提下，结合具体工程的实际要求，来实现规范要求和经济要求的最大化。

（二）结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用

1、结构设计优化技术与建筑结构设计的结合

一般建筑物的设计方式总是从结构布置开始，确定了结构布置后根据不同的荷载情况来分析过程中的参数、材料等要求，然而这些数据的分析往往是计算机不能达到的，需要结构设计人员对整个方案进行充分的例证，才能做出判断。而这些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，这便是结构概念设计。因此，结构概念设计是开展施工的必要前提。

2、结构设计优化处理的建筑抗震缺陷问题

结构优化技术不仅能在降低成本、简化施工方面得到体现，而且在建筑物的抗震方面也是颇有作为的。结构设计能够使建筑物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，分析建筑物可能遭受的各种不确定因素成为结构优化设计的重要内容。实际中，地震破坏最为难以预测，且破坏性最大。所以，建筑设计过程中应该未雨绸缪，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。例如：刚度均匀、对称是减小地震对建筑物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的脆性破坏；多道设防思想能使建筑物在特大地震作用下次要的构建先破坏，从而使整个建筑物得到局部的缓冲。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为结构优化设计的重要指导理念。

三、结语：

结构优化是系统工程，要求结构工程师与其他工种的设计人员密切配合，通过正确地使用结构分析软件、选择最佳结构体系、充分挖掘基础设计的内在潜力，运用科学的方法与手段，让结构优化贯穿设计的全过程，充分体现结构优化的价值，使建筑功能更为合理甚至得到提升，使结构安全度和抗震性能提高，减少和避免设计差错，降低工程建设造价，缩短建设工期。

参考文献：

[1] 蒋启平.工程结构优化设计的新方法[J].工业建筑,2008.

[2] 李国胜.混凝土结构设计禁忌及实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3] 张维斌.多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

结构设计优化范文第6篇

关键词：结构设计；优化技术；房屋设计

中图分类号： TU318 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: This article mainly start from the building structure design optimization technique of practical value and application, combined with the design of building structures in the cost aspect of economic factors, mainly on the structural design optimization technology in building structure design discusses the application.

Key words: Structure design；Optimization technique；The housing design

在房屋建造过程中，建筑结构的成本造价是一项较大的花费，通过结构设计的优化技术能够很好的解决成本造价方面的压力，因此，从事结构设计的人员应该充分考虑房屋建造过程中的经济性、合理性、适用性，从而在满足相关建造要求的前提下，较好的降低工程的总体造价。

一、房屋结构设计优化技术的现实价值和应用

1、房屋结构设计优化技术的现实价值

在进行房屋结构设计时，首先要做的就是要满足房屋结构效益的长远化，在这个基础上，尽量使房屋在投资商降低，结构上科学合理。与传统的房屋结构设计理念相比，现代房屋结构设计优化技术在房屋结构建造中的应用，能够有效的降低工程成本，大约可以维持在10%――35%之间。结构设计优化技术的运用，能够将建材的利用率和性能发挥到最大值，使房屋内部的各个空间之间形成协调的整体，并符合我国相关的安全质量规定。此外，房屋结构设计优化技术的运用还能够对房屋的最初设计提供帮助，因此，优化技术对房屋整体设计的安全、合理、舒适起着重要的作用。

2、房屋结构设计技术方案和理论的应用

房屋结构设计方案和理论在现实中的应用主要表现在两个方面，即房屋总体工程结构设计的优化和房屋各个组成部分的设计优化。在这其中，房屋各个组成部分的设计优化包括很多方面，如：相关细节结构部分的优化设计、相关基础结构方面的优化设计、房屋护围结构方面的优化设计和房屋屋顶方面的设计优化等，对于这些方面的设计优化还包含很多更加细化的设计，如布置、选型、造价、受力等方面的设计优化。相关的设计工作者应该在满足房屋建造的相关规定前提下，而后充分考虑造价方面的因素进行相关的结构设计优化。

二、房屋结构设计优化的经济性分析

1、房屋结构设计占地方面的经济性

在当前，房屋的建造形式主要以高层和超高层为主，而房屋建造的总面积是由隔层面积之和而得，所以说，房屋的建造层数越多，相应的总的建筑面积就会越多，由此房屋的单位建筑面积需要占用的土地面积越小。与此同时，随着建筑层数的不断增加，房屋高度也会随之不断增加，而房屋与房屋之间的间距也会随之增加，由此可见，在房屋建造时，占地面积与房屋高度并不是按照一定比例进行增加的。

2、房屋结构设计在造价方面的经济性

在进行房屋结构设计时，结构设计方法以及所使用的建材的不同可能使整个工程的造价产生巨大的变化，因此在进行结构设计时有必要对各种方面如基础选择什么养的类型、房屋高度以及层数的选择、结构形式等进行必要的经济性的考虑。根据相关的统计显示，采用科学合理的设计方案能够使整个工程的造价下降10%左右，甚至有的可以达到20%。房屋结构大多是由基础、柱、梁、楼板等组成，而这些部分所需的成本造价也存在很大的差异，因此，在实际工程施工过程中，应该根据实际情况有针对性的进行选择。

3、高层住宅结构设计的经济性

对于高层住宅而言，其层数直接与成本造价产生联系，随着层数的不断增加，建筑中，墙体面积、柱体面积等都会随之增加，建筑的整体自重、基础的承载能力、各种管线的长度同样也会增加。因此设计一个合适的层数，不仅可以使得建筑材料大大节约，而且有利于抗震性能的提升，同时，一个合适的建筑物高度还能够使得相邻建筑物之间的距离缩短，节约建筑用地。

三、房屋结构设计优化技术在结构设计中的应用

1、概念设计优化技术和建筑结构设计

在现代建筑设计中，概念设计是设计思想展示的关键因素，作为设计人员，最重要的事情就是在一个特定的空间内，利用整体的概念来进行总体设计方案的确定，将建筑中，构件和结构、结构和结构之间的关系进行处理，要想将概念设计较好的完成，设计人员必须建立在丰富的建筑经验基础上，随着经验的增长，设计作品也会变得越来越新颖、完美。在相同的设计方案中，建筑中的结构组成设计也存在很多种变化，即使是内部结构设计已经确定的建筑，它的各种分析方法也存在许多的不同，比如说设计参数、材料、荷载等等参数的取值也不尽相同。而上述这些问题，并不能通过计算机来完成，需要相关工作人员自己对其进行判断和处理。这些判断和处理都需要在遵循一般规律的前提下，根据已有的工程经验，得到最终的结果，这一过程也就是前面所说的概念设计。

2、概念设计处理的实际建筑设计问题

勘察设计是工程的灵魂，质量的龙头。只有具备优秀的设计，才能创建优质的工程。一个优秀的结构工程师会在每一项工程设计的开始，即在建筑设计的方案阶段，根据经验和专业设计理论，在脑海中进行一个“优化”过程，运用概念设计方法，可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时帮助建筑师开拓或实现建筑物业所想要的空间形式及其使用、构造与形象功能，并以此为目标，与建筑师一起确定建筑的总体结构体系，并能明确总体结构体系分体结构体系的最优受力方案所得方案往往概念清晰、定性正确，避免了后期设计阶段一些不必要的烦琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，这也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。概念设计是结构设计的核心和灵魂，它统领结构设计的全过程，贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平。运用结构概念设计从整体上把握结构的各项性能，这样才能对计算分析结果进行科学的判断、合理的采用，保证了工程师在设计中的主导地位。

总之，结构设计在当今房屋建筑工程中是一项责任繁重的项目，其设计的水平直接影响着建筑物的经济性、适用性和安全性。建筑结构成本在整个工程项目中占有很大比例，优质的结构设计不仅可以确保房屋的居住使用安全性，而且能够减少建设成本，进而获得最大的经济效益。

参考文献

1、隋国龙，优化技术及在房屋结构设计中的应用，中国新技术新产品，2011(3)

2、任建飞，结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用，城市建设，2011(2)

结构设计优化范文第7篇

关键词：房屋建筑；结构设计；优化

随着社会的发展与生活水平的提高，人们对房屋建筑安全性、实用性、美观性与经济性的要求也愈来愈高，而房屋建筑构造作为影响房屋功能和质量的直接原因，对其设计实施优化则显得至关重要。在建筑建设时建筑构造方面的资金是投入相对大的部分，为了减少这部分的投入需要持续的优化结构设计。在保证建筑质量安全的基础上，对房屋建筑设计实施规划，拟定建设方案，科学的安排施工工程，控制施工的整体构造，使企业经济收益增加。

1建筑结构设计优化的必要性

建筑构造设计优化方法在房屋结构设计中的运用，可以完成对房屋建筑构造的优化设计。不但可以使房屋建筑项目的造价得到有效的控制，还可以满足建筑的实用性和美观性。对于建筑企业而言，希望以最少的投资得到最大的利益，所以一定要确保房屋建筑构造设计的安全性、可靠性和合理性，这就需要对房屋结构设计实施优化。和陈旧房屋结构设计比较，结构优化设计方法的优势在于：①确保房屋建筑构造的安全性；②科学协调房屋建筑构造内部的全部单位；③科学运用材料的功能；④使工程造价降低6%～35%。在房屋结构设计中，经过使用建筑构造设计优化技术，能够在完成建筑的美学价值、现实应用价值与经济价值的同时，保护施工现场和四周的生态环境，完成施工的绿色化，是新时代之下，对保护环境和可持续发展战略的主动响应。

2建筑结构设计优化策略

2.1建筑结构的整体优化方法

房屋结构设计中的建筑结构设计优化关键表现在房屋建筑的整体构造与房屋建筑的部分构造的设计优化。当对于建筑的部分优化有许多方面，比如优化屋顶，优化围护等多个方面。这些方面不单单需要建筑设计者应用自己所学的精心设计，还得思考到适用功能与造价等问题。在设计优化的时候，一定要实施实地的考察，结合现实状况对建筑实施设计优化。对于建筑的整体性优化而言，优化好的建筑要保证整体牢固，假如出现突况，可以把损失降到最低或者没有，这样的建筑优化出来是最好的。所以在设计优化整体的时候，需要可以思考各类也许会发生的情况。在房屋构造的构建材料钢筋是降低地震破坏力的关键材料，所以对于钢筋和钢筋的接头间距要严格依照相关部门的规定构建，这样才可整体对建筑实施设计优化。

2.2结构模型的设计

（1）选择变量。设计师在实施建筑结构设计优化时，能够把所有影响设计方案的数值作为设计变量，比如项目目标控制参数与限制参数等。假如设计师选取影响原因少或者改变的幅度相对小的参数作为变量，将会使房屋建筑在结构设计、计算和编程等方面工作的难度降低，帮助设计师找到满足设计需求和目标的有关数据。（2）确定目标函数。在实施构造设计优化的时候，相关人员一定要找寻一组可以满足有关预定条件的截面相关几何尺寸、钢筋的截面积和相关的失效概率函数，达到项目造价最小化。（3）确定约束条件。对于房屋构造的设计优化而言，一定要保证结构的可靠度，对优化设计有关的约束条件实施相关的确定。设计优化的约束条件关键包含约束裂缝宽度、约束结构强度、约束尺寸、约束构件单元、约束应力、约束结构系统、约束可靠指标到约束确定性条件和从正常应用极限状态下的弹性约束到最后极限状态的弹塑性限制等约束条件。在实施构造设计的时候，一定要对目标约束条件和现实的约束条件实施相关的对比和分析，再保证各个约束条件都一定要满足有关要求，以完成最好的设计。

2.3选择最优程序及统计分析

设计者完成上述模拟设计的工作后，依据现实条件选取最好的计算形式，选取最优设计流程，力求确保流程能够有最为齐全的用途、最为完善的作用、运转效率最为高效等。需要对上面分析的结论实施统计与研究，仔细的衡量、认真的比较，从不一样的角度考虑问题，不能忽视人事利益、经济利益、施工材料成本和每一个施工技术中间的关系，站在综合平衡的方面之上，在节约了成本的同时，对技术的改进不可以疏忽，防止片面的追求经济效益，而疏忽了技术创新方面的每一项工作。

2.4基础结构设计优化

房屋基础结构直接影响到房屋构造的整体作用与稳定，所以在基础构造设计程序中要全面运用建筑构造设计优化方法。对地基地质、桩基种类、基础构造等方面的设计实施全面地控制，科学确定桩基项目的方式，掌握桩身长度与直径，优化基础构造的方案，对基础结构、施工技术与资金投入的平衡点进行确定。在全面实施建筑结构设计优化的基础上，提高与确保房屋整体构造强度、结构稳定性。

2.5节能结构设计的优化

节能结构设计的优化需要以绿色建筑理念为基础，并主动运用设计学中的方法。主要内容：①为了使房屋具有优良的采光性，要结合项目所处的地理部位、气候条件和当地城市规划的现实状况和要求，实施针对性的选择建筑的朝向。这样房屋不但能够确保可以接受到更为合理的阳光照射，也为室内通风奠定了更为坚实的硬件基础；②对于建筑的美观，尽量不要和寒风呈90°。这种做法不仅能够最大程度的降低热量损耗，并且可得到高效节能的优良效果；③对于房屋建筑维护，其屋顶、门和窗户等设计是关键表现，在面对阳光一侧，窗户面积要尽可能扩大，也要尽可能的加多数量，这样来让房屋能够充分的收集到阳光；在背光一侧，窗户要尽量减少数量，目的是热量避免过度的散失。对于建筑顶棚的设计，可循环的水管能够加装，便于得到冬暖夏凉的应用效果。

3结束语

对房屋建筑结构实施设计优化的时候，不但要对建筑本身的作用给予保障，还要使工程投入的资金可以有效地控制好。开发商和建筑企业，不能对建筑结构设计优化带来的经济效益予以太多的关注，在寻求经济利益经过中绝对不能够经过降低质量规范，削弱技术功能和缩减建材等形式。

作者:罗建岗 单位:江苏省靖江市建筑设计院有限公司

参考文献：

[1]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报,2014,(8):23-25.

[2]王鹏.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[J].中国建材科技,2014,(4):162-163.

结构设计优化范文第8篇

【关键字】房屋结构；设计；建筑结构；优化

在进行建筑工程施工之前，均需要依据工程实际及周边环境，合理进行布局设计，安排具体施工办法，通过合理施工控制与竣工验收实现工程质量及功能。一般而言，质量良好，性能完善的房屋建筑，属于建筑设计人员将建筑功能价值与建筑美学价值的整合与统一成果。房屋结构设计，以实现房屋建筑结构功能、美观及应用价值为目标。采取建筑结构优化设计方法，是在房屋设计基础上，进一步优化资源配置，最大限度实现房屋现实需求。本文结合某工程实际，探究建筑机构设计优化重要性及其具体办法。

一、工程概况

本建筑工程位于广东省揭阳市，属于商业住宅建筑，其建筑面积为32680O，地上设计32层，地下设计2层，建筑主体商业部分层高设计为4.9m，住宅部分层高设计为3.0m，建筑总高度为98m。该工程建筑基础持力层属于稍密卵石层，设计为平板式桩筏基础，建筑结构体系应用剪力墙结构。为确保该房屋建筑结构设计质量，提出应用房屋建筑结构设计优化方法，对该建筑工程进行设计优化，以实现建筑工程质量及功能，实现其整体效益。

二、房屋建筑工程结构设计优化所依托的理论基础

房屋建筑工程结构设计，其行为本身属于技术含量高，专业性突出的活动。设计工作人员在执行房屋结构设计任务时，需要综合考虑房屋建筑地质水文、周边环境、建筑功能需求及其各项性能指标，包括建筑工程的功能指标、美学价值指标。功能指标，即建筑工程作为人们生活办公的场所，其应具备的基础性应用功能，建筑审美指标，指的是建筑结构外形表现，给人一种结构协调，外观美感的视觉享受。在房屋建筑设计过程中，需要综合考虑房屋性质所要求的基础性能，考虑其结构搭配与外观表现。在这种房屋结构设计理念下，要求设计工作人员，从多种建筑结构设计方案中选择出最佳方案，通过方案优化，完成房屋结构设计综合目标。换一种角度而言，通过科学化方法进行表述，则为：结合数学知识与相关建筑学知识，在多种设计方案中选择出与整体设计目标相符，最适宜的设计方案。

房屋结构设计中建筑结构设计优化，指的是建筑结构设计过程中，需要进行设计理念更新，选择应用具备先进性与科学性的设计筛选方案，优选出各方面达到最佳效果的一种设计方法。建筑工程其内部结构错综复杂，所涉及的系统较多，为实现建筑工程结构完美协调，发挥最佳功能优势，需要重视并应用建筑结构设计优化方法。一般而言，建筑结构优化，主要以房屋顶部、房屋、房屋细节结构设计优化为中心，依据实际需求，合理优化布局，在优化结构过程中，实现建筑工程的整体效益。建筑设计要求，房屋平面结构表现应平整，尽量降低平面建造质量与房屋刚性结构之间所存在的差异，彰显出建筑工程对称美感，确保在出现较大水平作用力状况下，建筑结构不会出现扭曲及不安全状况。在确保房屋建筑基础功能前提下，需要采取竖直贯通方式的承重结构，以提高建筑工程承受竖直作用力的承受能力。依据渐变规律，进行房屋竖向刚性程度指标设计，防止出现刚性结构角度突变。

三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化的现实意义分析

在房屋结构设计过程中，综合应用建筑结构设计优化方式，有助于实现建筑工程现实应用功能、外观美感与整体经济效益，通过结构设计优化，还可以实现建筑成本节约，加强建筑生态环境保护，简而言之，采取建筑结构设计优化，有助于实现房屋建筑整体效益。在市场经济大环境下，建筑商在进行房屋建筑设计施工中，要求确保建筑工程基础应用能力的基础性，最大限度降低房屋建筑设计成本，降低施工成本，从而降低建筑投资。确保房屋建筑结构合理稳定，满足用户不同层次需求，是实现建筑工程整体效益的基础性保障。

社会实践证明，与传统的建筑结构设计方式相比，建筑结构设计方案优化，能够降低房屋30%左右的成本，且通过结构优化，可以更好实现建筑工程资源合理配置，实现建筑材料的充分利用，更好协调建筑单元，发挥建筑功能优势；通过创新设计，在保证建筑安全性基础上，实现更高标准，通过结构优化，实现最佳效益。

四、基于工程实例的建筑结构设计优化策略

该建筑工程位于广东省揭阳市，属于商业与住宅建筑，为实现更好效果，决定对该建筑工程进行结构设计优化，其结构设计优化具体策略如下：

（一）结构模型设计

房屋建筑整体设计优化可以分为三个环节，分别为变量的选择与确定、确定函数与条件衡量。其中，变量的选择与确定，指的是对设计方案存在着重要影响因素的参数值，作为变量为设计人员所选择应用。如该建筑工程的目标参数主要包括建筑价格参数，预期损失参数，工程控制参数、房屋结构可靠性参数等。在房屋结构设计中，设计人员选择变化幅度较小的参数作为重要参考指标，会降低建筑结构设计难度系数。在结构设计众多相似函数中，需要选择出与房屋横截面尺寸及钢筋尺寸面积函数最适应函数，选择该函数并分析函数性质，通过函数优化，降低房屋建筑成本。条件衡量，重点表现为房屋结构设计约束指标，具体而言为建筑房屋尺寸、架构刚性、受力限度、结构确定性、变形限度、组建规格等。在进行结构设计优化过程中，设计人员结合该工程实际情况，明确工程约束性条件，确保该工程条件满足相关要求，实现设计结果最优化。

（二）合理选择计算方法

房屋结构设计中会应用到较多计算程序，而建筑结构优化的过程，则属于建筑工程复杂变量、约束性条件及其他设计条件的计算过程。在进行数据验算过程中，多将约束性条件进行转变，设置为不附带约束条件问题，从而确保计算精度，减少计算时间。如该工程筏基础优化数学模型为：

Min A=F（XAi，YAj）

S、T，P≤f

Pmax≤1.2f

其中，XAi与YAj代表自变量，p代表基础底面平均压力设计值，f代表地基承载力设计值，采取渐进搜索法进行模型求解，实现结构优化。

（三）选择应用最优程序

在房屋结构模型设计后，科学选择计算方法，在此基础上，进行模型程序最优化处理。最优设计程序，需要表现出功能完善，运转高效，其程序多是由多个分程序相组合构成的综合程序，从而发挥作用。

（四）分析统计数据，确定最佳方案

在完成数据计算后，设计人员需要统计数据分析，研究并获取不同建筑结构设计方案之间存在的异同，通过综合分析与综合衡量，最终确定出符合工程实际的最佳方案。在统计数据分析过程中，要求设计人员多层思考，综合考虑细节，科学处理工程技术与工程经济效益之间的关系。

五、结语

为实现建筑工程经济效益、社会效益，提出对房屋建筑进行结构设计优化。结合工程实例，从房屋建筑工程结构设计优化所依托的理论基础出发，探究房屋结构设计中的建筑结构设计优化的现实意义，社会实践证明，通过建筑结构设计优化，有助于实现建筑工程整体效益，研究其结构设计优化具体策略，通过结构模型设计、合理选择计算方法、选择应用最优程序、分析统计数据确定最佳方案，实现建筑结构设计优化，实现建筑工程整体效益。

参考文献

[1]尹英华.房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（19）.

[2]闫新红，王雄飞.浅谈房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].房地产导刊，2014，（2）：44-44.

[3]张永杰.建筑结构设计优化在房屋结构设计中的应用[J].城市建设，2013，（28）.

结构设计优化范文第9篇

关键词：结构设计；优化设计；房屋结构；质量

1 传统的结构设计与最优化设计

1.1 传统的结构设计

传统的结构设计方法就是根据设计要求，设计师结合相关的工程，再依据自身的工作经验，进行各方面的设计，从而得出可行方案，在这个过程中，可能会做出几个可行方案，然后对这几个方案就行比较，得出最适合的方案。这就是传统的结构设计方法。

1.2 最优化设计

所谓最优化设计，其与传统的结构设计所不同的是，它是用相同的设计规范、基本理论、计算公式、设计流程：经过设计修改设计，再校核直至得到满意的结构方案。它是以结构的体积最小、重量最轻、造价最省为前提，通过数学运算求极值的方法，得到安全性与经济性都最优的方案。

2 建筑结构设计优化方法的应用及实践价值

2.1 结构设计优化方法的应用

结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容，并应在满足设计规范和使用要求的前提下，结合具体工程的实际情况，围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。

2.2 结构设计优化方法的实践价值

笔者认为，在满足建筑结构长远效益的前提下，应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比，采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5％～30％。优化技术的实现，可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，并具有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策，优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。

3 民用建筑结构设计与经济性的关系

3.1 结构设计与用地之间的相互关系

多层或高层住宅建筑中，总建筑面积是各层建筑面积的总和，层数越多，单位建筑面积所分摊的房屋占地面积就越少。但随着建筑层数的增加，房屋的总高度也增加，房屋之间的间距也必须增大。因此，用地的节约量并不随建筑层数的增加而按同一比例递增。

3.2 结构设计与造价之间的相互关系

建筑层数对单位建筑面积造价有直接影响，但影Ⅱ向程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分，不管层数多少，都共用一个屋盖，并不因层数增加而使屋盖的投资增加。因此，屋盖部分的单位面积造价随层数增加而明显下降。基础部分，各层共用基础，随着层数增加，基础结构的荷载加大，必须加大基础的承载力，虽然基础部分的单位面积造价随层数增加而有所降低，但不如屋盖那样显著。承重结构，如墙、柱、梁等，随层数增加而要增强承载能力和抗震能力，这些分部结构的单位建筑造价将有所提高。

3.3 高层住宅结构设计与经济性之间的相互关系

住宅的层高直接影响住宅的造价，因为层高增加，墙体面积和柱体积增加，并增加结构的自重，会增加基础和柱的承载力，并使水和电气的管线加长。降低层高，可节省材料、节约能源，有利于抗震，节省造价。同时，除降低层高可以减少住宅建筑总高度，缩小建筑之间的日照距离，所以降低层高能也取得节约用地的效果。

在相同建筑面积时，住宅建筑平面形状不同，住宅的外墙周长系数也不相同。显然平面形状越接近方形或圆形，外墙周长系数越小，外墙砌体、基础、内外表面装修等也随之减少，并且受力性能好，造价会降低。考虑到住宅的使用功能和方便性，通常单体住宅建筑的平面形状多为矩形。

4 结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用

4.1 直觉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。

4.2 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同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。因此，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。

5 结论

结构设计优化技术是房屋结构设计的重要设计技术，作为设计师，必须合理有效的利用结构设计优化技术，将结构设计优化技术有效地运用到房屋结构设计中，让房屋结构更加合理，安全。

参考文献

[1]诸宏博,李蓉樱,程数. 多层混合结构建筑抗震检测鉴定[J]. 浙江建筑. 2011(02)

[2]徐峰. 高校教学楼设计实践与思考[J]. 现代装饰(理论). 2011(01)

[3]王广辉. 浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计[J]. 科技风. 2011(07)

[4]王懿. 浅析我国建筑结构设计技术发展[J]. 民营科技. 2011(10)

[5]韩建平,冯兴科,柴巧利,杨军平. 汶川地震受损底部框架砌体房屋的抗震鉴定与加固设计[J]. 土木工程与管理学报. 2011(03)

[6]东东,陈曦,苗启松,李文峰.砌体结构房屋加固足尺实验模型数值模拟[J]. 土木工程与管理学报. 2011(03)

[7]徐氢清. 高层房屋建筑结构设计分析与探讨[J]. 中国新技术新产品. 2011(20)

结构设计优化范文第10篇

关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: with the development of economy, improve the people's living standard, the building structure design of building structure in the design optimization is one of the effective ways of China's construction enterprises to achieve sustainable development. The paper discussed the optimization design of building structure design of building structure.

Keywords: building structure design; structure design; optimization

1.建筑结构设计优化概述

由于建筑工程所涉及到的内容非常丰富，建筑结构设计优化所包含的内容页比较丰富，从总体上来看，建筑结构设计的优化工作包括对房屋总体结构和分部结构优化两个大的内容，其中，在房屋建筑结构设计中的建主结构优化设计主要包括以下几个方面的具体内容，第一，房屋基本结构优化内容。第二，房屋顶部结构的优化。第三，房屋的维护结构、总体结构、细节结构等内容的优化设计。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒适性要求为基础，对房屋建筑结构的造价进行控制，也就是要对“房屋的造价进行最优化设计”。

之所以对建筑结构设计进行优化是因为优化设计能够实现对有限的空间和资源进行充分利用，提高各种设备和材料的使用效率，尽量使优化结构下所建筑的房屋能够实现安全、可靠、经济、美观。相关研究统计数据显示，建筑结构的优化设计与传统设计相比能够节省5%～33%的工程造价，因此，在房屋建筑结构设计中要积极应用建筑结构优化设计技术，以推动建筑工程企业的常远发展，实现资源的充分利用。

2.常用的房屋建筑结构设计优化技术

常用的建筑结构设计优化技术有很多种，不同的优化技术产生的实际建筑结构设计效果也是不同的，而由于各种优化技术都具有自身的特征，对建筑工程的要求也不同，因此，在与房屋建筑结构相结合时就需要对房屋建筑工程的实际状况进行分析，而基本优化技术的应用分为以下两种。

2.1概念设计在房屋结构设计中的应用

概念设计技术指的是“设计人员根据设计的一般规律和实践经验，对房屋建筑结构设计的多种方案进行分析并优化选择方案的过程”。概念设计技术在房屋结构中主要应用在房屋结构布置、房屋结构的细节处理、荷载量的确定、参数选择等部分的设计中，在进行概念设计过程中设计人员要对房屋施工方案进行综合分析，从中选择出最佳的施工方案。

2.2概念设计在建筑设计中的应用

概念设计在房屋的建筑设计中进行应用主要目的在于提高房屋的抗震能力，应用在房屋的抗震性设计当中，如果房屋抗震性能差，在发生地震时则会造成重大的损失，因此，房屋建筑设计中的抗震优化设计就显得尤为重要。然而发生地震的随意性是非常大的，不同地区的地震等级、破坏能力等都是不同的，这就给房屋建筑设计中的抗震设计提出了更高的要求，相关数据的计算难度也非常大。概念设计是“综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素，选择抗震性和经济性最强的方案。”因此，在房屋建筑设计中的概念设计优化技术的应用能够大大提高房屋建筑的抗震能力。概念设计优化技术在房屋结构设计中所应用的主要思想是“小震不坏、中震可修、大震不倒”，其实这种思想也是多途径设防的思想，多途径设防思想是指“在发生大地震时，先破坏房屋次要的结构，消耗地震能量，尽量保证房屋的主体结构不遭到破坏。”

3.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略

房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略是需要从不同的角度和方向来进行的，比如可以从节能环保角度进行优化设计、从信息化自动化角度进行优化设计等等，具体而言房屋建筑结构设计优化策略大致有以下几点。

3.1优化选择房屋建筑结构类型

不同的形式的房屋建筑结构类型是会产生不同的造价管理模式的，而在建筑结构设计中常用的结构类型有如下几种，第一，剪力墙结构类型。该类型主要应用于高层房屋建筑中，所依托的基础为混凝土结构施工技术，该种优化结构类型同“短肢剪力墙”结构类型相比就有抗震性能强、钢筋材料使用数量较少等特征。第二，框架结构类型。这种类型主要优点在于开间大、灵活布局、造价较低等优点，但是该结构类型也具有一定的缺点，柱的截面面积比较大，抗震能力相对较薄弱。第三，“框架—剪力墙”结构类型。这种类型的结构是对剪力墙和框架两种结构的优化组合，其能够综合以上两种结构类型的优点，结构布置比较合理，实际应用能力也比较强，该结构的最突出特点就是抗侧力能力比较强。

综上所述的三种房屋结构类型，无论是哪种都会有优点和缺点，在进行结构类型选择过程中一定要从建筑质量和建筑成本两个角度出发优化选择，对于建筑质量一定要符合业主和相关标准的要求，而对于建筑成本控制来说，要对房屋建筑工程的投资水平和施工单位的实际施工能力等进行分析和选择，最好是实现利益均衡。

3.2积极应用信息优化技术

在房屋建筑结构设计中存在的变量比较多，房屋建筑结构的优化造成了一定的障碍，因此考虑到房屋建筑结构中存在的各种复杂因素，在优化设计中就应该积极应用先进的信息技术，比如应用一些参数定义软件，这样就能够有效的减少房屋建筑结构优化设计中设计者的工作量，提高工作质量和工作效率。

3.3节能结构设计的优化

节能结构设计的优化是需要以绿色建筑理念为基础，并积极应用设计学中的方法。首先，优化布局和表面形状。布局就是指建筑的主要朝向，受到我国气候条件的影响，为了保证房屋的阳光照射量的通风良好，房屋的朝向尽量要朝南。表面形状的优化就是要保证所设计的房屋建筑外表面积不要接受冷风的直接朝向，这样就能够减少热能的消耗，起到节能效果。其次，维护结构设计。维护结构主要指的就是门窗和屋顶，对于门窗而言，在房屋朝南的方向所设置的门窗要尽量要大和多，这样能够最大限度吸收阳光辐射，朝向北的就要减少门窗，防止热量的流失，材料也要选择保温效果好的。屋顶的设计可以采用架空的方式或者是铺设循环水管，夏天降温冬天保暖。

4.结语

从以上的分析中我们看到了房屋建筑中结构设计的优化是需要综合进行的，虽然本文简单的提出了三点优化策略，但是在实际应用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的优化方式也是不同的，还需要设计人员在优化设计之前对房屋建筑工程实际状况进行深入了解。

参考文献

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