時間：2023-06-05 09:54:27
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑結構優(yōu)化措施，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 建筑施工；結構設計；優(yōu)化措施
Abstract: with the development of China's economy, building industry increasingly prosperous, the importance of building structure optimization design is more and more important. This paper expounds the structure optimization design steps, introduced the structure design of the basic requirements: durability, safety, comfort, economy, and discusses the construction of concrete scheme optimization design, so as to guide the practice.
Keywords: building construction; Structure design; Optimization measures
中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A 文章編號：
所謂結構優(yōu)化設計，就是指工程結構在滿足約束條件下按預定目標求出最優(yōu)方案的設計方法。如何做好結構優(yōu)化：首先，要選擇合理的結構方案，其決定了整個設計的好壞成敗。因為對同一個建筑設計方案而言，結構設計不是唯一的，不同方案會使工程質(zhì)量和工程造價產(chǎn)生很大差別。其次，進行正確的結構計算，一體化計算機結構設計程序的應用和完善，幫助結構工程師能越來越輕松的進行計算分析，使得結構設計更加經(jīng)濟和合理。再次，要提高材料的利用率，因為結構設計的目的就是花盡可能少的錢，做最安全適用建筑，這就要求結構設計時對材料選用要合理，利用要充分。還有，要正確合理的運用和理解、規(guī)范，其是我們設計中必須遵循的標準，是國家技術經(jīng)濟政策，科技水平以及工程實踐經(jīng)驗的總結。
1.建筑結構設計的基本要求
(1) 滿足耐久性和安全性要求。住宅實行商品化后，應為住戶的耐用消費品，使用壽命長是區(qū)別其他消費品的最大特點。因此，結構耐久性和安全性是住宅結構設計最基本的要求 結構體系的選擇以及材料的選用，都應有利于抗風抗震，以及使用壽命期間改造維修的可能性。
(2) 滿足舒適性的要求。建筑設計應為住戶起居舒適性的要求提供條件，例如，多種戶型要靈活分隔室內(nèi)的空間，人居的熱光聲的環(huán)境等要求，給居住的人創(chuàng)造一個舒適的環(huán)境。結構方案還應該考慮到住戶在日后改變分隔的空間的可能性，當采用剪力墻結構的時候， 宜采用大開間的布置。
（3) 滿足經(jīng)濟性的要求。結構設計時應根據(jù)房屋的建造地點層數(shù)多少、平立面體形， 在滿足耐久性、安全性和舒適性要求的前提下采用經(jīng)濟又合理的結構體系，在構件設計中應該精打細算，要嚴格執(zhí)行規(guī)范構造要求，注意避免不必要的鋪張浪費。尤其是在地基基礎設計中更要注意此方案的經(jīng)濟比較，因為地基基礎的設計方案是否合理對房屋造價非常重要。
2. 建筑中的優(yōu)化設計方案
（1) 房屋結構周期性折減系數(shù)。房屋框架結構和頂蓋等結構設計中，因為填充墻體存在使結構實際表現(xiàn)剛度大于設計計算剛度，計算周期也會大于實際周期，所以當算出結構剪力偏小時，會使房屋的某些結構不安全，而應該對房屋結構計算周期適當?shù)倪M行折減，這樣能達到很好的效果，但是對于房屋框架結構，計算的周期不宜折減或折減系數(shù)取小。
（2) 耐久性的優(yōu)化設計。在之前大部分混凝土結構設計方案中，很多沒有充分考慮到建筑結構設計耐久性，也就是保證房屋建成之后，在合理使用期限內(nèi)，要能滿足用戶正常使用要求。但是很多的設計未能達到，造成此現(xiàn)象的根本原因是沒有充分考慮到建筑結構在使用的過程中，由于遭受條件和使用環(huán)境變化最終造成房屋結構損傷，引起房屋可靠度指數(shù)下降。 對一般高層混凝土結構設計來說，低造價和省材料設計都應為滿意的結構設計，但隨著人們生活水平的提高和在實際工程中， 有時在其他使用要求或技術指標上升為設計主要矛盾時， 設計者們就要放棄對經(jīng)濟的單純追求。所以當選以混凝土結構優(yōu)化為設計的主要目的時，就應依據(jù)設計所要面對的關鍵性問題，分清主次，選多目標或單目標來實施優(yōu)化，達到滿意效果。
3建筑結構抗震設計內(nèi)容
建筑結構的抗震設計分為兩大部分：計算設計和概念設計。以達到合理抗震設計的目的。
3.1 計算設計
建筑結構抗震計算包括兩部分：地震作用計算和結構抗震驗算。
3.1.1地震作用計算
地震作用曾稱為地震荷載，包括水平地震作用、豎向地震作用和扭轉(zhuǎn)地震作用，它與地震的性質(zhì)和建筑結構的特性有關。地震作用計算的方法有：反應譜法、振型分解反應譜法和動力分析法（時程分析法），其中反應譜理論被廣泛的運用于地震作用的計算。
（1）反應譜理論是一種擬靜力方法，它是考慮了結構的動力特性（自震周期、震型和阻尼）所產(chǎn)生的共震效應，其計算過程是先用動力方法計算質(zhì)點體系地震反應，建立反應譜和反應譜曲線，然后用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載，最后按靜力方法進行結構計算設計。反應譜理論是依據(jù)彈性結構地震反應得到的，但如果遇到強烈地震結構進入彈塑性階段時，則反應譜理論不能計算出構件進入彈塑性狀態(tài)的內(nèi)力、變形，也無法找出結構的薄弱位置，因此專家提出了延性這一概念，利用延性系數(shù)來概括結構超出彈性階段的抗震能力，從而使反應譜由彈性變成塑性。
（2）反應譜法主要針對于單自由度的體系，若將反應譜理論和振型分解原理相結合，用于解決多自由度體系的地震反應計算，這就是振型分解反應譜法。其特點是能夠全面考慮結構的動力特性，且根據(jù)結構的振型曲線確定地震作用的分布。利用振型分解反應譜法計算地震作用和作用效應時，對于不需計算扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)計算的結構，某振型質(zhì)點的水平地震作用標準值與相應的振型自震周期的地震影響系數(shù)、相應質(zhì)點的水平相對位移、振型參與系數(shù)和重力荷載代表值有關。
（3）動力分析法（時程分析法）是以動力理論為基礎的地震作用計算方法。所謂的動力理論，指的是在結構中輸入與其地理條件相對應的地震加速度記錄，得到結構在不同時刻的地震反應。動力分析法校正了采用反應譜法振型分解和組合求解結構內(nèi)力和位移時的誤差，能夠較準確的反應結構震動的全過程；利用準確的結構和構件的恢復力特性曲線，可以計算結構在非彈性階段每個時刻的地震反應（內(nèi)力和變形），判斷結構的屈服機制，確定結構的薄弱層和薄弱部位，以便采取適當?shù)臉嬙?a href="http://www.jackloon.com/haowen/126649.html" target="_blank">措施。
3.2 概念設計
在強烈地震作用下，只依賴結構計算設計滿足結構的抗震要求是困難的，因為在結構計算的過程中，內(nèi)力計算是基于彈性理論計算，而截面設計是基于塑性理論的計算方法，這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態(tài)相差太遠，為了彌補這一計算理論的缺陷，利用已發(fā)現(xiàn)的結構地震規(guī)律和對于結構總體。細部構造的良好的結構知識進行合理設計，即概念設計 概念設計的目的是正確解決總體方案、材料使用和細部構造，達到合理的抗震設計。
概念設計的基本原則如下：
3.2.1選擇對抗震有利的場地、地基
在確定建筑場地時，盡量選擇有利的地段，如開闊平坦的堅硬場地；避開對抗震不利地段，如軟弱場地，易液化土，狀態(tài)明顯不均勻等地段；如果無法避開時，應采取適當?shù)目拐鸺訌姶胧缂訌姷鼗蜕喜拷Y構的整體性和剛度、換填地基土層、采用樁基等。
3.2.2選擇對抗震有利的建筑體型
建筑設計時，力求結構簡單，如簡單的平、立面圖形是方形或圓形，只有結構簡單才能使結構在地震作用下有直接和明確的傳力途徑，才能易于分析結構的內(nèi)力和位移，找出結構薄弱部位。但實際工程中，建筑的平、立面出現(xiàn)凹角是經(jīng)常的，而凹角位置容易造成應力集中或變形集中，應采取特別的加強措施。建筑平面和立面布置宜規(guī)則、對稱，其剛度和質(zhì)量分布宜均勻，防止地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞。
3.2.3選擇合理的抗震結構體系
建筑抗震結構體系應符合的原則：具有多道抗震防線，避免因部分結構或構件破壞導致整個結構體系喪失抗震能力或者對重力荷載的承載能力；具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑；具備必要的承載能力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力；具有合理的剛度和強度分布，避免在結構薄弱部位產(chǎn)生過大的應力集中或塑性變形集中。
3.2.4保證結構的延性抗震能力
結構的延性是指結構吸收地震能量后的變形能力，延性好的結構能吸收較多的地震能量，能經(jīng)受住較大的變形。延性結構的設計原則是：強柱弱梁或強墻弱梁；強剪弱彎；強節(jié)點、強錨固；強壓弱拉。
3.2.5處理好非結構構件
非結構構件主要指建筑非結構構件如女兒墻、圍護墻、隔墻、幕墻和安裝在建筑上的附屬機械、電氣設備，這些構件應與主體結構有可靠的連接或錨固，防止地震時倒塌傷人或者損壞重要設備。
3.2.6其他
抗震結構應合理選用材料，保證施工質(zhì)量。在建筑設計時，宜選用高強、輕質(zhì)材料，減輕結構自重，有利于減少結構對地基承載力的要求。施工時應嚴格按照材料特性、施工工序要求，避免施工過程中出現(xiàn)違規(guī)操作，造成材料的浪費、工程的返工。
結語：建筑結構設計將直接影響建筑物的安全、適用、經(jīng)濟和合理性,更是決定建筑工程質(zhì)量優(yōu)劣的關鍵，建筑設計者必須從當今經(jīng)濟現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢出發(fā), 建立一個宏觀的、合理的結構設計理念, 合理確定建筑設計標準、經(jīng)濟性措施和原則, 這樣不僅滿足設計各類需求,同時改善人類的居住環(huán)境。建筑施工的最終目的是在節(jié)約成本的同時，保證建筑的安全性，適用性以及舒適性，而優(yōu)化設計也是長遠的話題。
參考文獻:
［1］ 陳陽顯．淺析高層建筑中混凝土結構的優(yōu)化設計［J］．價值工程，2010( 27) : 89- 92．
好的結構方案還可以最大程度上減少建設單位的資本投入，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益，還可以保護建筑施工現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)經(jīng)濟利益與環(huán)保相結合的良好經(jīng)營模式。因此，合理地使用建筑結構優(yōu)化技術能夠更好地實現(xiàn)建筑物的綜合效益。建設單位開發(fā)建筑物的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、建筑材料使用的基礎上，實現(xiàn)建筑物的高質(zhì)量和長期使用。況且建筑物只有在保證良好質(zhì)量的基礎上實現(xiàn)其美觀、耐用、新穎等特點，才能夠滿足不同人群的需要，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟利益。與傳統(tǒng)的建筑結構設計方案相比，建筑結構設計優(yōu)化模式可以降低建筑成本。其采用的設計優(yōu)化措施可以有效地實現(xiàn)建筑施工中各個資源的合理配置，以及各項建筑材料的充分利用，并且協(xié)調(diào)好房間的布局，使得這些布局能夠有效的結合，共同發(fā)揮其使用功能。合理的利用建筑結構優(yōu)化技術，在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現(xiàn)出其創(chuàng)新性。此外，這種技術還能夠幫助設計人員選擇最為合理的設計方式。
2建筑結構優(yōu)化技術的經(jīng)濟意義
使用優(yōu)化建筑結構的方法，能夠使房屋在整體結構上更加科學、合理。在實際的房屋施工建設中，房屋的層數(shù)對房屋的成本造價產(chǎn)生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數(shù)的增加而降低，但是在超過一定的層數(shù)之后(即超限建筑物)，房屋單位面積的造價反而會增加。因為隨著建筑物樓層的增高，房屋中的承重墻和柱等結構將會受到更多的荷載，房屋的穩(wěn)定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結構的穩(wěn)定性，增強建筑物的抗震性能以滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求，結構形式將會發(fā)生大的變化，從而房屋的單位面積造價也會進一步增加。想要在相同的用地面積內(nèi)，達到理想的房屋設計效果，提高建設單位的經(jīng)濟效益，就需要合理的控制建筑物的層數(shù)，并且確保房屋良好的設計效果。使用建筑結構優(yōu)化技術不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對房屋結構的優(yōu)化，還能夠在有限的用地面積內(nèi)實現(xiàn)最大化的利用效果，促進對建筑用地的合理使用。
3建筑結構設計優(yōu)化措施
3．1優(yōu)化結構設計模型
建筑結構的優(yōu)化可以分為以下幾個階段:
(1)是對變量的選擇。
一般情況下，建筑師決定的最終建筑設計方案起到重要的作用，這些重要的建筑數(shù)值均可以作為變量供建筑設計人員進行選擇。例如:工程參數(shù)的參考，包括對房屋價格的參考、對于其損失的參考等等。設計人員若能夠?qū)⒆兓容^小或考慮因素較少的參數(shù)作為設計的參考，建筑結構的設計和編程難度將會大大降低，設計人員也能夠更快的找到最符合設計目標的數(shù)據(jù)。
(2)是對函數(shù)的確定。
設計人員要選擇出最符合配筋率和房屋結構構件尺寸的一組函數(shù)，進而在最大程度上降低建設成本。
(3)是對施工條件的衡量。
想要進一步確保建筑結構的穩(wěn)定性，就需要從房屋的受力限度、變形限度、結構的穩(wěn)定性、房屋結構構件的尺寸、結構構件裂縫的限度、房屋的結構體系等方面考慮。在實際的建筑結構設計過程中，設計師應該結合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實際設計中存在的約束性條件，并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，以保證建筑結構的設計結果達到最優(yōu)。
3．2確定合理的計算程序
設計師在對房屋結構進行設計的過程中，需要用到很多設計程序，而建筑結構優(yōu)化的本質(zhì)就是進行一個復雜繁瑣的計算過程。設計人員在對各種數(shù)據(jù)進行分析計算的時候，要注意將附加約束條件轉(zhuǎn)換成不帶約束的條件，這樣就更容易地得到更為精確的結構計算結果。此外，還要優(yōu)化許多建筑結構的技術模式，因為這些模式有利有弊，所以設計人員需要根據(jù)實際的施工情況來選擇最合適的計算方案。
3．3選擇最優(yōu)的程序
設計人員在設計好房屋的結構模型，且選擇了最為合適的計算方法后，就可以進入選擇最優(yōu)設計程序的環(huán)節(jié)。對最優(yōu)設計程序的選擇需要具備以下幾個條件:具備完整的功能、程序運轉(zhuǎn)較高以及程序用途齊全。
3．4對統(tǒng)計結論進行分析
設計人員在進行了各種計算之后，要對統(tǒng)計結果進行認真的分析，并且找出各個設計方案中不同點和相同點，并且結合總體的設計情況和進展選擇最佳的設計方案。設計人員在進行結論分析的時候，要注意不要遺漏一些細節(jié)問題。房屋的建設與設計是一項耗時長、成本高的項目，它不僅涉及到建設單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設計人員在把握細節(jié)的基礎上，要注意從宏觀上把握住當事人的利益，這樣才能夠有效的節(jié)約建設成本，進一步優(yōu)化建筑結構。在進行建筑結構優(yōu)化的時候，設計人員不僅要避免追求片面的利益，還應該避免為了追求設計創(chuàng)新而忽略了建筑實際情況。
3．5積極應用信息優(yōu)化技術
由于建筑結構設計是一些比較復雜的工程，需要的資料也比較多，這為建筑結構優(yōu)化帶來了一定的難度。這時設計人員就需要利用先進的信息化技術對建筑數(shù)據(jù)進行整理。例如，合理的利用一些參數(shù)定義的軟件，這樣就可以大大減小設計人員的工作量，提高其工作效率和工作質(zhì)量。
4結語
關鍵詞：建筑結構；設計；優(yōu)化設計；分析
1 建筑設計優(yōu)化的重要意義
使用合理的優(yōu)化方法，對建筑的結構設計進行優(yōu)化，既能降低整個工程的造價，還能提升建筑的經(jīng)濟價值，從而能夠有效提升建筑的經(jīng)濟效益。
1.1 使工程的造價降低
建筑工程結構優(yōu)化設計在會充分的考慮到現(xiàn)行階段的建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢來進行剖析，根據(jù)現(xiàn)行的建筑特點來進行設計，如當前的高層建筑和高層的住宅偏多，因此其層數(shù)很多，在建筑用地面積不變的情況下建筑總面積很大，在面對高層建筑的結構設計時，為了節(jié)省用地，會將建筑物的房頂進行細致的規(guī)劃，可以保證整個工程的總造價降低，節(jié)約成本。
1.2 能夠提高建筑結構的經(jīng)濟效益
建筑結構的設計需要保證到建筑工程的經(jīng)濟效果，隨著建筑的層數(shù)的增加，高度也會增加，與其相關的墻體面積、柱體面積及配套的設施如管道等都會增加很多，層數(shù)比較少或者高度比較低時相應的建筑就會節(jié)省一些這樣的荷載。同時，高度越高的建筑，相鄰之間的距離也會比較遠，這樣不利于節(jié)省用地開支的目標實現(xiàn)，如果讓建筑的總高度下降，那各建筑之間的距離也會靠的近一些，這樣可以節(jié)約用地。另外，相同面積的建筑之間，建筑的平面形狀不同會使得其周長不同，越規(guī)則的平面形狀其周長會小一些，并且能夠提高其荷載的性能，增強了建筑的質(zhì)量。優(yōu)化創(chuàng)新后的建筑結構設計相較于傳統(tǒng)的設計，能夠有效降低建筑的總造價，能夠有效的提高建筑結構的經(jīng)濟效益。
2 建筑結構設計優(yōu)化的具體內(nèi)容
建筑結構優(yōu)化設計的內(nèi)容可以分為目標函數(shù)選擇、變量選擇、約束條件選擇三個步驟，每一個步驟都涉及到建筑結構優(yōu)化設計的一個方面的內(nèi)容。
2.1 目標函數(shù)選擇
確定建筑結構的目標函數(shù)是建筑設計人員對建筑結構進行優(yōu)化創(chuàng)新設計時的第一步，通過采用相應的技術與辦法，以建筑的面積的參數(shù)以及建筑可以達到的安全標準為前提，結合建筑建設所用的建筑材料等進行系統(tǒng)的規(guī)劃和計算，要保證相關的參數(shù)在計算的過程中要滿足相關的需求。合理科學地選擇建筑的工程造價模式是建筑設計相關人員在建筑結構優(yōu)化設計過程中必須要進行的工作，要盡量優(yōu)化建筑結構設計，在保證建筑質(zhì)量的前提下，降低工程的總體造價。
2.2 變量選擇
建筑工程的設計階段，除了對建筑工程優(yōu)化設計的目標函數(shù)進行正確的選擇，還要對建筑結構的進行變量選擇，變量的選擇對于建筑結構的設計也是至關重要的。變量選擇，顧名思義就是對影響建筑結構設計的各種會變化的因素進行分析和選擇，并研究其中會對建筑結構設計造成的影響最大的一個因素，然后在實際的設計過程中，對其進行評估計算以及控制其影響程度，以發(fā)揮建筑工程結構設計優(yōu)化方法的作用。
2.3 約束條件選擇
建筑工程是一個復雜而又系統(tǒng)的工程，因此在實際的設計過程中，受許多約束條件所影響，在對建筑工程結構設計進行優(yōu)化設計時，必須要考慮到建筑工程的約束條件、對約束條件的準確判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結構優(yōu)化設計的最大化。比如，在建筑設計時，設計人員對結構的強度、尺寸、應力等等因素所存在的約束條件進行判斷選擇，要以建筑工程的實際情況作為出發(fā)點，進行科學合理的選擇，使得建筑結構設計的優(yōu)化工作具有模范性和科學性，給建筑工程的施工打好基礎，提高整個工程項目的效率和經(jīng)濟效益。
3 建筑結構設計優(yōu)化的具體措施
建筑結構的優(yōu)化方法，是由建筑結構的整體設計優(yōu)化方法以及建筑結構的細節(jié)結構優(yōu)化方法@兩個發(fā)面體現(xiàn)出來的。在建筑結構整體的優(yōu)化設計中，要立足整體，全面的分析總體的數(shù)據(jù)，并相互協(xié)調(diào)，確保選出最優(yōu)的優(yōu)化方法。在細節(jié)結構優(yōu)化設計中，要對建筑結構的各個方面進行剖析，合理劃分為不同的部分，逐個解決相關的選型、布置、造價等幾個部分的優(yōu)化設計，實現(xiàn)降低工程造價的目標。
（1）拓撲優(yōu)化法。拓撲優(yōu)化法，就是通過在建筑結構設計優(yōu)化過程中，結合建筑自身的特點以及實際的用途和情況，正確找到理想化的建筑結構分布形式，全面的分析建筑結構的剛度和其他與結構相關聯(lián)的屬性，來減少建筑結構自身的重量，從而提升建筑的性能。設計人員要充分掌握以及了解拓撲分析方法的優(yōu)點，合理運用拓撲分析方法，使得設計出來的建筑結構擁有很強的邏輯性。
（2）截面優(yōu)化法。截面結構的可靠性以及安全性是建筑結構優(yōu)化設計時相關人員必須要考慮的一個重要方面。截面結構作為建筑結構的細節(jié)所在，其性能是最能體現(xiàn)出建筑的整體性能的。在實際的設計過程中，為了保證截面結構的的可靠性與安全性，設計人員要對建筑結構中所涉及的界面進行準確的計算，然后再進行設計，不僅可以提升建筑結構的穩(wěn)定性，還可以提高建筑的美觀程度。具體的方法有，可利用有限元方法來計算設計變量的結構位移情況以及應力特點，然后用計算設備對獲得的數(shù)據(jù)進行驗算和分析，得出結果后，根據(jù)其需求調(diào)整，確定調(diào)整的范圍，在此范圍中再進行區(qū)域優(yōu)化設計。
（3）外形優(yōu)化法。外形優(yōu)化是在界面優(yōu)化的基礎上進行完善的，以達到更好提升建筑的結構設計質(zhì)量的目的。在對建筑結構進行外形優(yōu)化時，相關人員要對建筑的整體情況掌握得很清楚，再根據(jù)我國現(xiàn)行的建筑柱結構設計的相關標準，在掌握的建筑的情況的基礎上進行改進。建筑結構的外形特征就是利用外形優(yōu)化法來進行劃分的。外形優(yōu)化方法在實際的實施過程中，通常會采用連續(xù)性結構與桿系結構。建筑結構的節(jié)點坐標選取是桿系結構的重要環(huán)節(jié)，節(jié)點坐標在選取好后，要將其作為設計的一個變量，來實現(xiàn)建筑外形優(yōu)化設計的目標及需求。
（4）細節(jié)部分結構設計與概念設計相結合。概念設計優(yōu)化方法，是在比較缺乏詳細的相關數(shù)據(jù)的情況下進行的。某些因素是具有不確定性的，比如地震，在對建筑的抗震能力進行設計時，由于缺乏詳細的數(shù)據(jù)，只能通過概念設計的優(yōu)化方法，將一些存在的數(shù)據(jù)當作輔助來進行。同時，通過結合上訴的一些結構優(yōu)化方法，使得優(yōu)化效果更佳。另外，在設計的過程中，對建筑結構的細節(jié)部分進行優(yōu)化設計是必須要做的工作，如現(xiàn)澆混凝土施工過程中，異形板料的彎曲部分容易開裂是一個比較突出的問題，對此我們將其進行簡化，然后再選擇鋼筋，這樣能有效的降低混凝土出現(xiàn)開裂現(xiàn)象的幾率，不僅提高了經(jīng)濟效益，最重要的是滿足了建筑結構的基本需求。
（5）對地基結構進行優(yōu)化設計。對建筑的地基進行優(yōu)化設計也是優(yōu)化整個建筑結構的有效方法。選擇合適的方案對于地基的結構優(yōu)化來說很重要，例如，樁基類型的選擇，要以實際的施工情況為準，并實現(xiàn)降低造價的目標，然后以樁端持力層的厚度為參考，選擇科學合適的灌注樁長度，且對不同的優(yōu)化方案進行集中對比，盡量使得選擇的方案是最佳的。再比如，樁筏基礎是某建筑結構的原有設計方案，通過把該設計利用的樁筏基礎改為樁基礎的優(yōu)化方法，設置不同的承臺，在此優(yōu)化中，在保證總的沉降值和不均勻沉降值的前提下，顧及到的是基礎傳力的傳遞路勁越短會越省材料的原因。與樁筏基礎設計方案相比，樁基礎是一個更好的選擇。
4 結束語
綜上所述，建筑結構的優(yōu)化設計能夠使得建筑質(zhì)量更好、更加美觀、降低工程造價以及提升建筑的經(jīng)濟效益，在建筑行業(yè)競爭激烈的今天能夠提高企業(yè)的競爭力，也能夠為人們帶來更有安全保障和質(zhì)量保障的建筑物，因此其在建筑工程中是一個很重要的環(huán)節(jié)。但在建筑結構優(yōu)化設計在實際的實施過程中，是比較復雜的，需要多方面的出發(fā)，充分結合實際的情況選擇科學合理的方案，以實現(xiàn)對建筑結構進行最佳的優(yōu)化目標。
參考文獻
[1]李貴江.建筑結構設計優(yōu)化設計新方法探析[J].江西建材，2017（01）.
關鍵詞：鋼筋混凝土建筑；結構；優(yōu)化設計
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
結構優(yōu)化設計是在滿足設計規(guī)范要求及保證結構安全和建筑使用功能的前提下，通過合理的結構布置，科學的計算論證，采取一定的措施來達到合理節(jié)約工程造價的一種設計方法。文章主要以優(yōu)化結構方案及其構造措施入手，結合某鋼筋混凝土框架剪力墻結構優(yōu)化工程，對鋼筋混凝土框架-剪力墻結構優(yōu)化設計相關要點進行了闡述。
1 優(yōu)化結構方案
結構方案是結構設計的關鍵，在設計中貫徹國家的技術經(jīng)濟政策，采取正確的結構方案，是保證工程質(zhì)量，提高工程效益的有力保障。
1) 結構工程師與建筑師商討，共同確定最優(yōu)建筑方案。首先在建筑工程的設計階段，結構工程師憑借自身的專業(yè)知識，擁有的對結構體系功能及其受力、變形特性的整體概念和判斷力，用概念設計的方法明確結構總體系同分體系之間的最佳受力特征分析，達到使建筑平面結構抗側剛度中心、建筑平面形心、建筑物質(zhì)量中心重合，可以有效減少建筑扭轉(zhuǎn)的影響，此外建筑立面要盡可能避免剛度突變和結構不連續(xù)，體型要規(guī)則、均勻，建筑物總高度滿足適用最大高度的規(guī)范要求。
2) 力使結構受力與傳力途徑簡潔、明確，傳力途徑過于復雜會出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結構構件，這不僅會增加造價，還容易引起計算錯誤而埋下安全隱患。而簡單、直接的傳力途徑，可以減少中間傳遞的結構構件，減少結構的安全風險，結構受力明確，經(jīng)濟實惠。
3) 結構工程師在建筑設計中要尤其注意規(guī)范，規(guī)程中有關結構概念設計的各項規(guī)定，雖然正確的結構計算是設計的重要基礎，但設計中不能僅僅依賴于計算，還必須非常重視概念設計。
2 合理的構造措施
構造措施作為計算假定的保證或作為計算中忽略某個因素或某項內(nèi)容的補充，與結構計算相似。按構造要求設計時，一般只需滿足規(guī)范的最低要求。如梁箍筋加密的問題，梁的一側是框架柱，另一側是梁及梁的一側垂直搭在剪力墻上，而另一側搭在梁上，這種梁僅僅是作為支撐樓板用的普通梁，不像框架梁那樣耗能，因此不需要箍筋加密，應在位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載區(qū)域設置附加橫向鋼筋，并優(yōu)先設置附加箍筋，此外當次梁放在主梁上面及梁上起柱時，主梁不必設置附加橫向鋼筋。當剪力墻結構中存在部分短肢剪力墻時，只需對短肢剪力墻的抗震等級提高一級而不需提高整體的抗震等級，分布筋、拉結筋、架立筋等起輔助作用的鋼筋等級為一級或二級。
3 結構優(yōu)化實例
某鋼筋混凝土框架-剪力墻結構建筑由四層裙樓和A、B兩棟高層建筑組成，A樓高74.2m，20層，B樓高88.3m，30層，地下兩層為停車庫和設備用房，房屋平面布置為不規(guī)則形狀，總建筑面積約5.4萬m2。
3.1設計優(yōu)化的原則
通過大量計算和經(jīng)驗分析，在滿足現(xiàn)行結構設計規(guī)范及規(guī)定的前提下，遵循保證結構的安全性及合理的剛度，對通過對可減小的結構構件進行有效的核減等措施來進行設計優(yōu)化。
3.2結構優(yōu)化設計
高層框架剪力墻結構體系中，重點是是水平荷載作用下，框架和剪力墻內(nèi)力分配設計問題，其中剪力墻的數(shù)量及設計位置是關鍵。
3.3鋼筋混凝土框架結構的優(yōu)化設計
結構優(yōu)化是一個漸進的尋優(yōu)過程。首先對結構整體內(nèi)力進行分析，然后根據(jù)梁柱各構件的控制內(nèi)力進行截面的優(yōu)化設計，計算出滿足荷載效應要求的各結構構件的幾何特征的配筋量的優(yōu)化結果，在此基礎上導致原結構的幾何特征和荷載特征的變化，優(yōu)化結構在現(xiàn)荷載作用下內(nèi)力分布特征發(fā)生變化，各控制截面的控制內(nèi)力也發(fā)生相應變化，根據(jù)這些變化進行下一步的優(yōu)化設計。
3.4框架-剪力墻結構的優(yōu)化設計
框架結構優(yōu)化設計的原則究其根本就是結構優(yōu)化的原則，利用一次完成的結構件，優(yōu)化各個構件，可以節(jié)約投資并使結構受力更加合理。
3.5基礎優(yōu)化設計
(1) 依據(jù)地質(zhì)勘查資料，分別設計主樓和裙樓的基礎，主樓采用筏板基礎，裙樓采用獨立基礎，基礎底板要按照經(jīng)驗和計算結果設置。例如在地下室基礎的設計工作中，初步設計中地下室基礎計劃全部采用筏板基礎，經(jīng)審核計算，為達到節(jié)約鋼筋、混凝土的目的提出純地下室基礎部分采用獨立基礎加抗浮底板及抗浮錨桿的做法，這種方案可以有效保證結構的安全，施工簡便。因此對純地下室基礎采用獨立基礎加抗浮錨桿、底板方式設計施工圖（圖1）。
圖1獨立柱基礎剖面
(2) 對地下室有防水要求的基礎底板，裂縫寬度控制在0.2mm左右；地下室頂板及外墻，荷載取值要準確、可根據(jù)實際情況選用荷載。
(3) 作為塔樓的嵌固端，地下室的頂板不宜太薄，根據(jù)覆土薄厚情況，采用十字梁井字梁。
3.4.7樓板優(yōu)化設計
根據(jù)樓板要預埋管道的要求，樓板較薄時施工容易造成裂縫，因此樓板設計時采用彈性假定而非塑性假定來計算樓板厚度及配筋的折減，最小配筋率取0.2和0.45ft/fy中較大值相同板厚時混凝土強度等級低、鋼筋強度大時，最小配筋率低，故優(yōu)先采用三級筋，板中抗裂鋼筋最小配筋率為0.1%，不用或少用大跨厚板。
1.5優(yōu)化設計效果
高層建筑的結構優(yōu)化問題是一個非常復雜的工程難題，同時結構優(yōu)化具有巨大的經(jīng)濟效益，因此研究和開發(fā)應用鋼筋混凝土結構優(yōu)化技術對節(jié)約工程投資具有重大意義。為驗證設計優(yōu)化的有效性，分析結構設計的初步方案，根據(jù)工程所在地的市場價格推算本工程的優(yōu)化節(jié)約了鋼筋65t，節(jié)約資金約32萬元。
3結語
文章從鋼筋混凝土結構優(yōu)化設計應用出發(fā)，總結出了鋼筋混凝土框架-剪力墻結構建筑優(yōu)化設計方法，符合當前建筑結構設計發(fā)展的需要，具有一定的現(xiàn)實應用意義。建筑結構的優(yōu)化設計是一個科學系統(tǒng)的設計過程，針對每一項工程設計，應當根據(jù)其建筑特點，使結構各個構件受力均衡，同時要求技術應用合理、結構整體安全可靠，充分發(fā)揮每個構件的最大作用。只有這樣才能實現(xiàn)建筑結構優(yōu)化設計的最終目的，以便更好地服務于我國建筑業(yè)的發(fā)展。
參考文獻
[1]張民.鋼筋混凝土框架-剪力墻結構設計的優(yōu)化研究.上海：同濟大學土木工程學院，2008.
關鍵詞：優(yōu)化設計；建筑結構；材料方案
目前在我國的建筑設計中，對建筑結構的優(yōu)化設計具有重要的意義。建筑結構優(yōu)化設計的突出表現(xiàn)和最終目的，是為了降低工程的造價，這是比較狹義上的說法，但是在現(xiàn)實中對建設結構設計的優(yōu)化，主要指的是廣義的說法，在降低工程造價的同時，保證其建筑五的安全性，在利益最大化和質(zhì)量保證中找到一個最優(yōu)的平衡點，這就是目前建筑結構優(yōu)化設計的意義所在。
一、結構方案上的優(yōu)化
在建筑機構優(yōu)化設計中，結構方案的優(yōu)化是設計優(yōu)化的基礎和保證。對建筑設計者而言，所能采用的建筑結構方案往往不是唯一的，但是不同的結構方案的選擇，其所耗費的過程造價和實際的過程質(zhì)量也是不同的，為了實現(xiàn)結構優(yōu)化設計的最終目的，就必須要選擇一個最優(yōu)的結構方案，實現(xiàn)架構方案的優(yōu)化。
（一）從整體上處理好各要素之間的關系
這里所說的整體，就是將結構的總體方案放置于特定的建筑空間中，同時要處理好每個要素之間的關系，包括結構與構件之間的關系，充分考慮結構和構件在整體上的最佳受理狀態(tài)，從而使結構具備更高的承載力以及良好的剛度和延展性。
優(yōu)化結構的受力與傳力途徑
結構受力的優(yōu)化主要是要考慮簡單的傳力途徑，傳力途徑過于復雜，就會使結構構件出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換，而這種轉(zhuǎn)換過程必然會增加工程的造價，同時也有可能出現(xiàn)計算上的錯誤從而出現(xiàn)相應的安全問題。因此采用簡單的傳力途徑，不僅可以減少結構構件的轉(zhuǎn)換次數(shù)，降低計算錯誤的安全風險，同時也可以提高工程造價的積極性。
（三）保證整個結構的協(xié)調(diào)一致性
在結構方案的設計上一定要充分考慮整體結構中的每一個構件，使其結構構件可以在整體上實現(xiàn)協(xié)調(diào)一致性，發(fā)揮出整體上的最大效應，以確保實現(xiàn)建筑規(guī)范所規(guī)定的設計目標要求，從而實現(xiàn)結構設計上的優(yōu)化。
（四）避免結構上的扭轉(zhuǎn)
結構上出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的原因一般都是由于結構平面布置中抗側力的剛度中心跟建筑物的質(zhì)量重心或者是外力作用重心相偏離而導致的，這種扭轉(zhuǎn)所消耗的材料量是很大的，同時也會出現(xiàn)相應的不安全因素，因此在結構方案中主要加以重視和避免。
二、建筑結構材料上的優(yōu)化
處于對建筑結構中的經(jīng)濟性和安全性的雙重考慮，對結構材料的要求也就比較高，在材料的選擇上需要質(zhì)量好同時經(jīng)濟合理的材料，同時在材料的使用上充分考慮材料的受力特點和力學性能，應盡量做到物盡其用，優(yōu)化合理。例如在鋼筋混凝土的結構設計中，出于對鋼筋混凝土材料中的高抗壓性考慮，應該采用高標號的混凝土用于以受壓為主的柱子，這樣不但可以增加建筑使用的空間，減少構件的截面，同時也能減輕結構自身的重量。對于梁板而言，應該采用高強度的鋼筋，因為鋼筋的韌性較好，比較受彎，同時使用高強度的鋼筋也為了減少鋼筋的用量。此外，在鋼筋混凝土材料的使用上要注意鋼筋與混凝土之間的強度匹配，在實現(xiàn)材料最大性能發(fā)揮的同時，實現(xiàn)對材料的合理利用與節(jié)省，從而實現(xiàn)結構上的優(yōu)化設計。在實際的建筑施工建設中，因為建筑材料的選擇和使用上出現(xiàn)問題而造成資金和材料上的浪費情況的很多。例如在混凝土的現(xiàn)澆板中，經(jīng)常出現(xiàn)混凝土的標號過高的情況，高標號的混凝土在其并不能很好的發(fā)揮其高強度的特性，而且為了配合混凝土的高標準，對于板中的鋼筋量也隨之增加，因此不但造成了鋼筋使用的浪費，也在增加了工程的造價。
三、結構計算上的優(yōu)化
結構計算的優(yōu)化同樣也是建筑結構優(yōu)化設計中的重要組成部分，針對結構計算的優(yōu)化方面，要充分考慮下面幾個方面的問題：
（一）不能盲目的依賴計算機
目前在建設結構的計算一般利用的都是計算機，但是計算機的使用并不是很萬無一失的，由于計算軟件上存在的缺陷而出現(xiàn)的計算錯誤時有發(fā)生，因此設計計算人員不能盲目的依賴計算機的計算，在使用計算機的同時，要對機構設計計算程度的基本理論研究清楚，同時要明確計算程序的限制條件和應用范圍，從而得到正確的計算結果。
（二）對數(shù)據(jù)的認真核對
在對數(shù)據(jù)認真計算的同時，也要對輸入后的構建尺寸、幾何圖形以及相關數(shù)據(jù)進行認真的核對，達到準確無誤，盡可能的避免輸入錯誤、計算錯誤或者是計算分析結果上的錯誤而出現(xiàn)的誤差。有些誤差看上去很小，但是在建筑施工后體現(xiàn)出現(xiàn)的實際影響是巨大的，同時也會影響設計結果的經(jīng)濟性和安全性。
（三）注意實際結構與計算模型的差異
通過計算機的模擬計算所得出的計算模型是建立在計算理論和設計程序之上的，而實際中的建筑結構所受到的影響因素是比較多同時難以計算的，這就意味計算模式和實際機構之間必然會存在一定程度上的差異，這種差異在結構計算中是必須要考慮在內(nèi)的，否則就會影響計算結果以及結構設計的正確性。
四、建筑結構設計與其他專業(yè)的協(xié)調(diào)
在建筑結構設計中，要實現(xiàn)設計的優(yōu)化，有時還要注重跟其他專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，筆者在下文中以排水專業(yè)和電氣專業(yè)為例，簡要的談論建筑結構設計與其他專業(yè)之間的協(xié)調(diào)。
（一）結構與給排水專業(yè)的協(xié)調(diào)
首先水泵間應盡可能的設置在建筑的地下室，這是由于給排水專用建筑中的設備較重，必須要選擇承載量較大的房間；在給排水房間中的預留孔和預埋見的尺寸和位置都必須要準確，同時要注重要樓板孔的加強，并且要避免水平的管道管過建筑梁柱；當管道穿過承重墻上必須要做好相應的加固措施；同時在建筑設計中要充分考慮建筑的樓面負荷，避免將過多的管道出現(xiàn)在同一類的房間，從而出現(xiàn)承重超載。
（二）結構與電氣專業(yè)協(xié)調(diào)
在電氣管線的設置上，如果實現(xiàn)對管線在樓板內(nèi)的暗裝比較困難的，可以采取將垂直管線在預制時將建筑房梁孔洞預留，并且要保證房梁的寬度和墻體的厚度盡可能的一致，從而確保穿梁的帶暖氣管線不會外露；在對電梯機房的設置上，由于該建筑中的預埋見和空洞較多，從而增大了所需的荷載量，需要對該房間強度進行單獨計算。
綜上所述，建筑結構的優(yōu)化設計是一個比較科學系統(tǒng)的設計過程，因為影響工程造價和建筑質(zhì)量的因素有很多，所以在實際的建筑機構設計中，一定要充分的考慮各方面的因素，在每個細節(jié)上都力求優(yōu)化，才能實現(xiàn)結構優(yōu)化設計的最終目的。
參考文獻
[1]史曼柏.住宅建筑結構優(yōu)化設計的探討[J].科技創(chuàng)新導報，2009（21）.
關鍵詞：房屋建筑；結構設計；優(yōu)化技術；經(jīng)濟
中圖分類號：TU318 文獻標識碼： A
一、房屋建筑領域結構設計優(yōu)化的重要性
我國的發(fā)展現(xiàn)狀表明，房屋建筑在以后的日子里將會以高層或是超高層為主。如何減少資金的投入而且還得保證結構的設計符合百姓的要求成為相關人士以及建筑企業(yè)重視的事情。
如果相關企業(yè)要想對房屋建筑的結構設計進行優(yōu)化，設計方應該在保證質(zhì)量合格的前提下，對設計方案進行系統(tǒng)化分析，應用先進的技術理念與設計觀念對工程建筑進行總體的管理，從而合理地控制建筑工程的造價問題。事實表明，如果設計者能將施工的技術與經(jīng)濟效益做到緊密相連，規(guī)劃出科學的設計方案，就可以保證建筑企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟收益。
因此，對建筑結構設計的科學優(yōu)化能夠更加全面地發(fā)揮機械設備以及建筑材料的性能，與以往的設計相比較會更具有優(yōu)勢。而且進行合理優(yōu)化時能夠降低相應的造價投入，為企業(yè)的整體獲取更大化的利益。同時對結構進行優(yōu)化還能將房屋結構的層次進行系統(tǒng)性的結合，加強房屋質(zhì)量的提高，更大程度地保證居民的居住安全。由此看來，對建筑結構進行相應的優(yōu)化是提高居民居住安全、為企業(yè)創(chuàng)造最大利益的重要方式之一。
二、房屋建筑結構設計與經(jīng)濟的關系
（一）房屋建筑結構的層數(shù)與用地面積之間的關系
如果只是對某一個建筑物進行分析，建筑結構隨著層數(shù)的增加其所用地面積是越來越少，但實際的情況卻是，當房屋筑結構層數(shù)增加時，建筑物高度也是隨之上升的，相鄰建筑物之間的間距就會增大，因此建筑物單位總建筑面積所使用土地面積就也是增加了。實際上建筑物的所需的總的用地面積與建筑物的層數(shù)并不存在著必然的關系的，所以在我們應用結構設計優(yōu)化技術時，就要協(xié)調(diào)好建筑物用地面積與建筑物層數(shù)之間的關系。
（二）房屋建筑結構的體型設計與經(jīng)濟之間的關系
在建筑物的總面積是相同的前提下，平面形狀為方形的或是圓形的它的周長就越長，并且前期所消耗的墻體面積越少，那么后期所需要裝修投入就也會越低。并且通過對比分析，我們發(fā)現(xiàn)平面形狀為方形的建筑物或是圓形的建筑物的內(nèi)部構件的結構都很穩(wěn)固，并且受力狀況也更加穩(wěn)定，所以在進行結構設計時，房屋建筑的平面形狀建議選擇方形的或是圓形的。
（三）房屋建筑結構設計與建筑設備之間的經(jīng)濟關系
在建造房屋建筑時是需要很多電氣設備材料以及給水排水管道的，隨著建筑的樓層數(shù)越來越多，所需要的給水排水管道就會越來越多，并且需要的電氣設備材料也就越多，那么整個工程的造價成本肯定就會大幅度的提高。
三、建筑結構優(yōu)化在房屋建設應用上的具體步驟
（一）創(chuàng)建建筑結構的優(yōu)化模型
1、合理化、科學化選擇設計的變量
在選擇相應的變量的時候，我們主要是將影響建筑本身結構的主要參數(shù)作為變量。例如嚴格控制目標的相關參數(shù)值（建筑損失的期望值 c2、建筑結構造價值 c1）、建筑約束控制的相關參數(shù)值（建筑結構的相對可靠度 ps）等。對于一些影響并不是太大的、變化范圍很小或者由局部性相關要素就能滿足設計要求的一部分參數(shù)，我們一般是通過預定式參數(shù)進行表示，這樣一來就能減少我們相應的設計數(shù)量與計算數(shù)量，還可以相應的減少編程的工作量，進而提升工作效率。
2、確定相應的目標函數(shù)
對建筑結構進行優(yōu)化設計時，必須找到一組符合預定條件的相應尺寸的鋼筋截面面積，以及已經(jīng)失效的概率函數(shù)，這樣能使建筑工程的整體造價達到最少。
3、科學化的確定約束條件
對于結構的優(yōu)化設計，我們要保證結構整體的可靠性，科學化地確定與優(yōu)化設計方面息息相關的約束條件。而約束條件主要指的是建筑裂縫的寬度約束、建筑本身的強度約束、尺寸大小的約束、構件的相關約束、結構體系相關約束等約束條件。在設計結構之時，要對目標性質(zhì)的約束條件與實際性質(zhì)的約束條件進行科學化的比較與分析，要保證每一個相關的約束條件都滿足整個建筑工程的要求，實現(xiàn)效果最佳化的設計。
（二）科學設定優(yōu)化設計的相關方案
依據(jù)可靠度而開始進行房屋結構設計的優(yōu)化通常都具有很多約束條件，有時會遇到非線性的相關優(yōu)化問題。所以在相應的計算中，會進行相應的轉(zhuǎn)換，將有約束的優(yōu)化轉(zhuǎn)化成無約束的優(yōu)化，而相關的計算、方式有拉式乘子法、powell 法等。
（三）設計相關應用程序
依據(jù)可靠度而開始進行房屋結構設計的優(yōu)化基本模型，以及在設計時運用的相應的計算方式，為了可以更好地實現(xiàn)其效果，能夠?qū)⑦@些編纂成一個運算速度較快而且功能全面的綜合性、科學性的應用程序。這樣能使整個優(yōu)化設計更加全面地、有效率地進行實施。
（四）綜合結果分析
在得出一定的計算結果之后要對其進行一個必要性的分析和比較，然后再折中選擇一個效果最佳的設計方案。在分析的過程中，我們務必要全面考慮相關的問題，而且對相應的問題要多角度分析。這一步在整個建筑結構優(yōu)化設計中是至關重要的，選擇一個合理的設計方案能夠保證房屋建筑整體的美觀感、安全性以及實用合理性，同時還能影響工程整體施工的資金投入。進行建筑結構的相關優(yōu)化，我們要確定一點，不能只強調(diào)相應的經(jīng)濟節(jié)約而忽略對建筑技術的要求；同樣也不能僅僅強調(diào)技術的要求而忽略經(jīng)濟節(jié)約的要求，單一的考慮永遠是不正確的，而且都是對建筑整體影響較為巨大的。所以，在進行分析時，要同時考慮二者的科學化配置，只有這樣才能達到預期的目標。
四、房屋建筑結構應用優(yōu)化設計技術的措施
（一）房屋結構工程師要積極主動參前期工程規(guī)劃
房屋建筑結構工程師要積極主動參前期工程規(guī)劃是實施結構優(yōu)化技術的重點內(nèi)容。因為，在在實際施工中，房屋建筑結構工程建筑師難以把握對結構體系的受力的正確分析，相關房屋建筑結構工程師要積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與逐步創(chuàng)新，使整個建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。
（二）房屋建筑結構優(yōu)化設計要將概念設計結合細部結構進行設計優(yōu)化
概念設計即是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法，是通過設計概念將設計者繁復的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個設計。但是概念設計應用于沒有具體數(shù)值量化的狀況時，計算式不可避免與實際出現(xiàn)較大的差異，譬如在地震設防烈度就沒與不確定性，計算式與實際差別較大，因此，房屋建筑結構在優(yōu)化設計中，通過采用概念設計的方法，將數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)，同時設計人員在設計過程中還需靈活運用結構設計優(yōu)化的方法。在整個設計過程中貫穿一種抗震設防的思想且以概念設計作為重點指導設計。同時在設計的過程中，注重優(yōu)化細部的結構設計，譬如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。在選擇鋼筋型號時，充分考慮其極限抗拉力等。
（三）房屋結構優(yōu)化設計要充分考慮下部地基基礎結構設計
地基基礎是建筑結構設計的重要組成部分之一，地基基礎雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎影響很大。因此，房屋建筑結構中的地基基礎的結構設計優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如屬于樁基礎，就要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，綜合其他現(xiàn)場場地的條件因素進行基礎選型及埋深等設計，選擇樁基類型，最大程度的節(jié)省造價。
結語
總之，房屋結構設計中優(yōu)化技術是復雜的系統(tǒng)工程，不但需要相關結構設計工程師正確地使用結構分析軟件、選擇最佳結構體系，同時，要大力挖掘基礎設計內(nèi)在潛力，充分運用科學的方法與手段，大力降低工程建設造價，讓房屋結構優(yōu)化貫穿整個設計過程，從而體現(xiàn)出結構優(yōu)化的價值，讓房屋結構設計功能不但更加適人們居住與生活，同時，大力提高其安全度與抗震性能。
參考文獻
[1]張紅友.優(yōu)化結構設計減少建筑投資成本[J].陜西建筑，2008.11.
[2]盧亦焱，黃銀觶唐紅.房屋加層外框架結構方案的優(yōu)化設計[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2009.4.
關鍵詞：建筑結構；設計；優(yōu)化設計
中圖分類號：TU2文獻標識碼： A
結構優(yōu)化設計是在滿足規(guī)范要求、保證結構安全和建筑產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，通過合理的結構布置、科學的計算論證、適度的構造措施，充分發(fā)揮材料性能、合理節(jié)約造價的設計方法。結構優(yōu)化設計在當前競爭日益激烈的建筑設計市場成為大勢所趨。如何在滿足建筑功能的前提下，保證結構安全并控制含鋼量成為擺在結構設計工程師面前的現(xiàn)實課題。本文總結了以往的設計經(jīng)驗，給出了結構優(yōu)化設計的步驟和一些具體措施，希望對于結構優(yōu)化技術的應用帶來一定的意義。
一、結構優(yōu)化設計的步驟
筆者認為，結構優(yōu)化設計的合理步驟應該是：①在方案階段，通過與建筑專業(yè)的充分溝通，對建筑的平面布置、立面造型、柱網(wǎng)布置等提出合理的建議和要求，使結構的高度、復雜程度、不規(guī)則程度均控制在合理范圍內(nèi)，避免抗震審查，為降低含鋼量爭取主動權；②在初步設計階段，通過對結構體系、結構布置、建筑材料、設計參數(shù)、基礎型式等內(nèi)容的多方案技術經(jīng)濟性比較，選出最優(yōu)方案，整體控制含鋼量；③在具體計算過程中，通過精確的荷載計算、細致的模型調(diào)整，使結構達到最優(yōu)受力狀態(tài)，進一步降低用鋼量；④在施工圖階段通過精細的配筋設計摳出多余鋼筋，徹底降低含鋼量。
二、結構體系與布置優(yōu)化
結構體系和布置對造價影響很大，應予重視。
1)應根據(jù)建筑布置、高度和使用功能要求選擇經(jīng)濟合理的結構體系。比如，異形柱框架比普通框架用鋼量大，在可能的情況下盡量采用前者；短肢剪力墻比普通剪力墻含鋼量高，在可能的情況下盡量采用后者。
2)應選擇比較規(guī)則的平面方案和立面方案。盡量避免平面凸凹不規(guī)則或樓板開大洞，控制平面長寬比，合理設縫，使結構剛度中心與質(zhì)量中心盡量靠近。豎向應避免有過大的外挑或內(nèi)收，同時注意限制薄弱層、躍層、轉(zhuǎn)換層等不利因素，使側向剛度和水平承載力沿高度盡量均勻平緩變化。
3)應選擇合理、均勻的柱網(wǎng)尺寸，使板、梁、柱、墻的受力合理，從而降低構件的用鋼量。柱網(wǎng)大則樓蓋用鋼量大，柱網(wǎng)小則柱子用鋼量增大，應根據(jù)建筑實際情況和經(jīng)驗合理布置。例如，住宅中小開間結構中墻柱的作用不能得到充分發(fā)揮，過多的墻柱還會導致較大的地震作用，可考慮采用大開間結構體系，既節(jié)約造價，又便于建筑靈活布置。
4)應選擇經(jīng)濟合理的樓蓋體系。樓蓋質(zhì)量大，層數(shù)多，占整體造價比重高，對樓蓋的類型、構件的尺寸、數(shù)量、間距等應進行對比分析，選擇最優(yōu)的方案。一般住宅宜采用現(xiàn)澆梁板樓蓋，預應力樓蓋的預應力鋼筋容易被二次裝修破壞，井字梁樓蓋影響室內(nèi)美觀，均不推薦。辦公樓等大空間結構宜采用十字梁、井字梁、預應力梁板方案。雙向板比單向板經(jīng)濟，應多做雙向板。板的厚度，雙向板宜控制在短跨的1／35，單向板宜控制在短跨的1／30，此時板易滿足強度和變形要求，經(jīng)濟性好。
5)剪力墻結構的優(yōu)化空間很大，應下大力氣優(yōu)化。剪力墻的布置宜規(guī)則、均勻、對稱，以控制結構扭轉(zhuǎn)變形。在滿足規(guī)范和計算的前提下應盡量減少墻的數(shù)量，限制墻肢長度，控制連梁剛度，剪力墻能落地的就全部落地不做框支轉(zhuǎn)換層，平面能布置成大開問的盡量布置成大開間，墻體的厚度滿足構造要求和軸壓比的要求即可。連梁剛度太大時可通過梁中開水平縫變成雙梁、增大跨高比等措施降低連梁剛度。盡量少用短肢剪力墻，限制“一”字墻，少做轉(zhuǎn)換。
三、材料優(yōu)化
材料自重對結構受力影響較大，應盡量選用輕型材料。如填充墻、隔墻采用輕質(zhì)材料，可顯著減輕自重，降低含鋼量。
混凝土價格相對便宜，可適當提高混凝土強度等級以減少鋼筋用量，但混凝土強度等級越高越容易開裂，所以也不能太高。一般建議梁板混凝土等級取C30，墻柱混凝土等級取C25—C40(斷面與標號間取最優(yōu)值)，轉(zhuǎn)換層水平構件取C40，非承重構件取C20，基礎取C30-C35，墊層取C15。一般樓層越高受力越小，故混凝土強度等級宜從下到上逐漸減小。為便于施工，同一樓層各構件最好采用同一等級混凝土。
四、荷載優(yōu)化
荷載輸入值的計算是否準確，關系到整個工程的含鋼量是否正常。荷載的計算應盡量精確，做到不漏算、不重算、不多算、不錯算。荷載取值應嚴格按照最新版荷載規(guī)范取用，不要擅自放人。對于一些特殊功能的建筑，應會同甲方共同測算荷載的取值。
填充墻上門窗開洞面積較大時，應扣洞口部分的重量。地面、樓面、屋面、填充墻、隔墻、構架、線條等恒載取值應按建筑做法和大樣詳細計算。對于相關規(guī)范中所列可折減的項目，應嚴格按所列系數(shù)折減，尤其是消防車活載。
通過檢查PKPM總信息中單位面積質(zhì)量數(shù)值可以判斷出荷載輸入是否正常。一般設計較合理的住宅結構，單位面積的荷載標準值為：框架結構1 lkN／m2-13 kN／m2，框剪結構13 kN／m2-16 kN／m2，剪力墻結構14kN／m2~18kN／m2。
五、地下室設計優(yōu)化
地下室結構在結構成本中所占的比重很大，而且地下室的結構離散性比較大，對其他部分的影響和關聯(lián)不明顯，做好地下室結構的優(yōu)化設計對于控制整個結構成本至關重要。首先，要注意公共大地下室的面積的充分利用，做好單層地下室和多層地下室的方案較。
其次，要把握好支護成本的降低，盡量抬高整個±0.000的標高，因為這不僅降低了支護的成本還節(jié)約了土方的開挖和外運，減少了地下水豐富區(qū)域的水壓力的影響，對地下室的底板和抗拔樁的設計都起到了有利影響。對地下室的結構成本控制還要把握好地下室頂部覆土厚度的控制和頂部活荷載的控制，地下室頂部覆土的厚度一般與景觀布置和地下管線的埋設要求有關系，這就要求在設計管理過程中把景觀設計和管網(wǎng)設計提前介入，做好精細化設計和專業(yè)配合工作，嚴格控制好地下室頂部覆土的厚度。最后，要把握好地下室頂板和底板的布置方案，對這些結構布置方案要做好多方案成本比較，要全方位的把握方案的可行性，對方案的取舍要慎之又慎。
六、構件配筋設計優(yōu)化
在施工圖設計階段，主要通過對構件的精細化配筋設計降低含鋼量。包括兩方面工作，一是合理選擇鋼筋級別，二是合理控制鋼筋用量。
由于新三級鋼筋比二級鋼筋強度提高20％，價格約高6％，受力鋼筋采用三級鋼筋比采用二級鋼筋約可節(jié)約鋼材12％。但是對于抗裂配筋，由于裂縫寬度與鋼筋應力有關，與鋼筋級別關系不大，采用高強度鋼筋并不能充分發(fā)揮作用，此時宜采用低強度鋼筋。對于構造配筋，哪個級別更經(jīng)濟與最小配筋(箍)率的計算方式有關。如梁式構件的最小配筋率為0．2％和(4瓢黝％中的較大值，當混凝土強度≥C30時三級鋼較經(jīng)濟，當混凝土強度小于C30時二級鋼筋較經(jīng)濟。
需要注意的是，二級鋼筋和三級鋼筋外觀上相似，容易混淆。為防止工地用錯鋼筋，建議直徑≥16ram的鋼筋用三級，直徑10mm～14mm的鋼筋用二級，直徑6mm～8mm的用一級和三級。
可以看出，通過結構設計人員的細致工作是可以降低結構工程的鋼筋用鋼量的。這就要求結構設計師在平時工作中注意培養(yǎng)溝通說服的能力，注意結構設計的細節(jié)，并及時總結經(jīng)驗，為了降低結構含鋼量。同時必須指出，文中雖然提出了一些降低含鋼量的措施，但并不提倡含鋼量越少越好。只有深刻理解規(guī)范條文和結構受力原理、合理的進行結構布置、正確的選用荷載、慎重的選擇計算參數(shù)、選擇適度的構造措施，才能做出既安全又經(jīng)濟的結構。
結束語
結構優(yōu)化設計不僅能夠提高建筑結構安全度和穩(wěn)定性，同時能夠有效降低建筑工程建設成本，使建筑工程效益得到有效的提高。結構優(yōu)化設計是在滿足規(guī)范要求、保證結構安全和建筑產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，通過合理的結構布置、科學的計算論證、適度的構造措施，充分發(fā)揮材料性能、合理節(jié)約造價的設計方法。結構優(yōu)化設計在當前競爭日益激烈的建筑設計市場成為大勢所趨。
參考文獻：
[1]何湘.多層框架結構設計降低含鋼量的一些措施〔J].建筑技術,2007(11):863·565.
[2]北京市建筑設計院.建筑結構專業(yè)技術措施IM.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.
[3]杜明干. 談結構優(yōu)化設計的一些經(jīng)驗[J]. [J]. 2009-05-20
關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題；措施
中圖分類號：TU208.3 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
建筑結構設計關系到建筑工程質(zhì)量的高低，影響著整個工程的質(zhì)量，結構設計人員要嚴格掌握結構設計過程，擁有扎實的技術水平，確保結構設計的安全性，為工程的施工質(zhì)量提供保障。本文通過說明高層建筑結構設計的重要性及在設計中遇到的問題，并提出具體措施解決。
一、高層建筑結構設計優(yōu)化的意義
1.節(jié)省工程造價
高層建筑工程造價中建筑結構的成本大約占到50%，對高層建筑結構進行優(yōu)化設計可以將在很大程度上降低工程總造價，節(jié)約造價成本。所以高層建筑結構優(yōu)化設計對于企業(yè)有很大的幫助，節(jié)約其投資成本，提高企業(yè)的利潤，實現(xiàn)巨大的經(jīng)濟價值。
2.提高工程質(zhì)量
目前設計單位的水平都不相上下，對于設計質(zhì)量要由專業(yè)人員進行把關，不然會導致嚴重損失和浪費。首先，很多設計單位的成本控制意識低，忽略對高層建筑工程的成本造價控制，只追求高的安全系數(shù)，從而造成設計過于保守。其次，沒有相應的責任工作制，工作人員缺乏責任心，對高層建筑結構的設計概念不清楚，一味的使用計算機而不是大腦來進行計算，常常導致計算錯誤。而專業(yè)負責人無法及時的看設計圖，造成設計存在安全隱患。另外，設計人員很少站在甲方的角度去考慮問題，進而造成產(chǎn)品不能滿足顧客的需要。
據(jù)統(tǒng)計，設計責任是造成工程質(zhì)量出現(xiàn)問題的主要原因。因為在設計過程中，設計的質(zhì)量差，造成功能布置的不合理，相關專業(yè)人員沒有相互溝通，導致經(jīng)常出現(xiàn)施工、停工、返工現(xiàn)象。同時因為工程質(zhì)量差，工程存在安全隱患等問題，造成投資的巨大浪費。通過建筑結構設計優(yōu)化可以有效的提高工程設計質(zhì)量，降低安全隱患，減少投資浪費。
3.增強企業(yè)競爭力，實現(xiàn)盈利
企業(yè)在發(fā)展中不斷的壯大，通過把建筑結構設計優(yōu)化等任務交由專業(yè)人員進行操作，可以有效的提高企業(yè)效率、使企業(yè)管理成本得到節(jié)約，提高了企業(yè)的核心競爭力。
國家的宏觀調(diào)控力度在不斷的加大，原材料的價格在不斷的上漲，企業(yè)通過銷售來獲取利潤的空間得到減小，從而在內(nèi)部挖掘潛力，節(jié)約建筑造成本是企業(yè)盈利的重要手段。一些有預見性的企業(yè)在大力加強建筑結構設計優(yōu)化的投入力度，實現(xiàn)企業(yè)的盈利。要實現(xiàn)房地產(chǎn)公司健康、長期發(fā)展，必須要科學的優(yōu)化設計，節(jié)約設計成本，提高企業(yè)競爭力。
設計優(yōu)化還有利于節(jié)約材料、保護環(huán)境，符合國家“低碳、節(jié)能、環(huán)保”的理念，利國利民，更利于企業(yè)。
二、高層建筑結構設計中存在的問題與措施
1.框架柱剪力調(diào)整
其受力需要為框剪結構在小震作用下，彈性計算變形協(xié)調(diào)所得的框架柱剪力較小，大震作用下，剪力墻、筒體及連梁出現(xiàn)裂縫后剛度退化框架柱剪力將大大增加抗震需要，提高結構二道防線的抗震能力。
剪力調(diào)整計算原則：
框架層總剪力：
第i層框架剪力調(diào)整系數(shù)：
第i層j框架柱剪力彎矩調(diào)整：
相連第i層j框架梁梁端剪力彎矩調(diào)整：
圖1框架剪力調(diào)整彎矩圖
其主要問題是是否需滿足節(jié)點力系平衡，調(diào)整相連框架梁梁端剪力、彎矩。
框架柱偏壓、軸壓比控制、配筋一般由構造控制。使用柱承載能力未能使剪力調(diào)整得到有效提高。框架梁純彎、梁端彎矩調(diào)整、配筋成比例調(diào)整增大，梁承載能力使剪力調(diào)整得到明顯提高。實際結構承載能力向強梁弱柱方向發(fā)展，不利于整體結構強柱弱梁延性抗震。
所以在小震作用下柱剪力調(diào)整十分必要的；不必拘泥于地震作用下框架節(jié)點力系平衡；不必調(diào)整相連框架梁梁端彎矩、剪力。
2.框架柱軸壓比控制
抗震受力延性需要，避免大震作用下框架柱壓屈脆性破壞。現(xiàn)行規(guī)范框架柱軸壓比控制計算原則為控制框架柱小震作用組合下軸向壓應力水平。
表1現(xiàn)行規(guī)范框架柱軸壓比限值[ξ]
在地震作用下中柱所受軸力較小，邊柱、角柱所受軸力較大，尤其角柱疊加斜向扭轉(zhuǎn)作用所受軸力最大。
3.框支框架傾覆彎矩控制
現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定框剪結構，控制框架結構承受傾覆彎矩 ≤ 50%整體結構傾覆彎矩。現(xiàn)行規(guī)范尚未提及框支框架結構承受傾覆彎矩的控制。
對帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結構 增加地震作用下框支柱軸力水平量化控制，控制框支框架結構承受傾覆彎矩≤50%整體結構傾覆彎矩。
有利于落地墻、筒體加強，有利于減輕框支柱受力，提高結構抗震、抗倒塌能力。
4.高層建筑結構上的作用力及估算
直接施加于結構，使其產(chǎn)生內(nèi)力效應的稱為荷載。由于某種原因使結構產(chǎn)生約束變形，從而產(chǎn)生內(nèi)力效應的原因稱為作用。作用力分為三種：永久作用力、可變作用力、偶然作用力。
4.1重力荷載的估算
弄清總結構體系中豎向荷載的傳力途徑。估算豎向受力構件的受力面積。由豎向受力構件的受力面積乘單位面積豎向荷載平均值（經(jīng)驗數(shù)值）得到構件的軸向力。
4.2水平地震作用的估算
FEK=a1Geq，F(xiàn)i=(GiHi/∑GjHj)FEK。其中Geq－結構等效總重力荷載，多質(zhì)點可取總重力荷載代表值的85%。a1－相應于結構基本自振周期的水平地震影響系數(shù)值。
表2水平地震影響系數(shù)最大值
5.結構的承載力和承載力設計
結構設計的三個基本要求：結構應能承受正常使用、正常施工時可能出現(xiàn)的荷載或內(nèi)力，不會因承載力不足而破壞（含失穩(wěn)破壞）。結構應能承受正常使用、正常施工時可能出現(xiàn)的荷載，不會因抗傾覆能力不足而傾倒。結構在正常使用時有良好的工作性能，不會產(chǎn)生使用所不允許的過大變形、過寬裂縫等。
6.地基基礎設計
現(xiàn)行規(guī)范地基基礎設計原則：
平均壓應力：
邊緣點最大壓應力：
地基基礎設計控制的要素有控制長期重力荷載作用下地基基礎的變形及其差異變形，滿足重力荷載水平荷載組合作用下地基基礎承載能力要求。
產(chǎn)生的效果有強化中央?yún)^(qū)、弱化邊緣區(qū)、減小重力荷載作用下地基基礎最大沉降及盤式差異、沉降斜率、改善結構工作性能、提高結構安全度、更加的經(jīng)濟合理。
三、高層建筑結構設計優(yōu)化技術應用
1.優(yōu)化設計中要遵循結構設計規(guī)范
追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀以及便利施工是建筑結構優(yōu)化設計的目的。因此，建筑結構優(yōu)化設計不但要求結構設計工程師有豐富的設計經(jīng)驗，也同時也要要對建筑結構規(guī)范的條文有較為詳細的了解，在建筑結構設計規(guī)范的基礎上，能夠把自身的結構設計方案科學的融入到整個項目工程中。
2.結構工程師要積極參與工程規(guī)劃
建筑結構工程師要積極主動參前期工程規(guī)劃是實施結構優(yōu)化技術的重點內(nèi)容。因為，在在實際施工中，建筑結構工程建筑師難以把握對結構體系的受力的正確分析，相關建筑結構工程師要積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與逐步創(chuàng)新，使整個建筑的優(yōu)化功能能夠全部體現(xiàn)出來。
3.將概念設計與細部結構相結合
概念設計通過處理很多種問題，使建筑結構在遇到不同情況時不會遭到破壞，或者將對建筑結構的破壞影響降到最低。所以要充分考慮到建筑結構設計可以遇到的各種情況。其中地震帶來的影響和破壞效果最為明顯。因此對建筑結構的設計就要考慮周到，在建筑結構的各方面都要考慮到抗震效果，采取措施減小地震帶來的影響。
4.充分考慮地基基礎結構設計
地基基礎是建筑結構設計的重要組成部分之一，地基基礎雖然埋置在地下，屬于隱蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度與安全性等受地基基礎影響很大。因此，建筑結構中的地基基礎的結構設計優(yōu)化必須選擇合適的方案，譬如屬于樁基礎，就要依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，綜合其他現(xiàn)場場地的條件因素進行基礎選型及埋深等設計，選擇樁基類型，從而節(jié)省造價。
結語
高層建筑結構體系和房屋高度的發(fā)展是與經(jīng)濟及科學技術的發(fā)展密切相關的。在對高層建筑進行結構設計的過程中，必須著重考慮其與普通低層建筑和多層建筑結構和豎直、水平方向受力情況的不同，分析其所受荷載對建筑物結構產(chǎn)生的影響。要全面考慮各種高層建筑基本結構的利與弊，善于綜合使用不同的基本結構，準確分析，大膽創(chuàng)新，使不同的結構之間可以優(yōu)勢互補，達到建筑物功能、外觀、穩(wěn)定性等整體效果的最優(yōu)化。
參考文獻
[1]劉緒平.關于中小型水利工程施工質(zhì)量問題研究[J].中華民居，2011（9）；45-47
文章分析了現(xiàn)代房屋建筑設計中較為常見的一些優(yōu)化技術及其在建筑結構中進行應用的必要性，并對優(yōu)化技術在房屋建筑結構設計中的應用進行了探討，希望能夠?qū)ν袠I(yè)提供一些借鑒。
關鍵詞：
房屋建筑；結構設計；優(yōu)化技術
1房屋建筑結構設計優(yōu)化的必要性
新型施工技術持續(xù)發(fā)展以及迅速推廣，推動了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，當然也對建筑結構設計產(chǎn)生了一些影響。在現(xiàn)代建筑設計過程中，一定要重視優(yōu)化措施的運用，以便于確保建筑結構的科學月合理。同時，對建筑結構的優(yōu)化設計，能夠使現(xiàn)代建筑的空間利用率達到最大化；通過對建筑空間進行設計和布局，還能確保建筑的功能得到有效發(fā)揮。
2在房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的重要分析
2.1對設計前的分析工作進行嚴格把關
首先，對建筑進行設計以及分析的過程中，需要針對每一個建筑的特點以及所需要的重點進行設計，以此使設計方案變的多樣化。不同的方案下面會擁有多種差異較大的建筑結構，具體選用哪一種設計就需要工作人員在對建筑用途進行具體分析的情況下進行合理的選擇。房屋建筑結構在設計前所用的分析方法也是具有很多種形式的，建筑標準的要求也是不同的，通常有材料、設備、負荷值以及參數(shù)等。房主建筑結構設計是一個非常復雜的過程，該過程涉及到了大量的數(shù)據(jù)運算以及預演算，隨著現(xiàn)代建筑的日趨復雜，人工計算無論是從精確度還是在計算速度等方面都已經(jīng)無法滿足實際需求；單純的計算機運用雖然能夠滿足精度需求和速度需求，但是它并不能對多種因素進行綜合考量。建筑設計工作經(jīng)驗豐富的技術人員對于設計過程中出現(xiàn)的各種問題有一定的心理預期和針對性的解決測試，他們也非常清楚建筑設計中需要重視的部分以及容易出現(xiàn)錯誤的部分，經(jīng)由他們參與設計的建筑結構通常更加合理。因此在實際運算過程中，就需要具有豐富設計經(jīng)驗的技術人員配合計算機技術來進行設計。
2.2關注設計中的難點問題
因房屋建筑結構設計中，過程十分復雜以及多變，這些問題對于設計優(yōu)化存在著一定的影響。然而，也正是因為這些問題的存在，就對建筑設計人員提出了更高的要求，要求他們在設計中必須全面綜合考慮，并擁有耐心。房屋建筑設計中，工作人員需要對建筑結構進行有效把控，在確保建筑具有優(yōu)良抗震性能的基礎上，盡可能的降低設計和施工成本[1]。房屋結構的穩(wěn)定性不但和內(nèi)部的設計有關系，而且還和外界環(huán)境擁有者比較緊密的關系。在房屋建筑結構設計中使用優(yōu)化技術，最根本的目標是確保建筑在應對外界環(huán)境作用力的沖擊式可以不坍塌。近幾年，我國地震現(xiàn)象非常嚴重，地震造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，這就對我國建筑的結構設計提出了更高的要求。雖然近些年我國在科學技術的發(fā)展方面已經(jīng)取得了長足的進步，但是現(xiàn)代科學技術對于地震的偵查和預測依然是非常困難的，人們無法在地震來臨時前進行提前預防。在這種情況下，房屋抗震性能就顯得非常重要了。為了防止更大損失的出現(xiàn)，設計工作人員在對建筑結構設計要重視其抗震性能。一般來講，房屋建筑的防震結構是由多道防線共同構成的，即當?shù)卣鸢l(fā)生時，建筑的次要結構能夠抵消一部分能量；當更強大的地震波對建筑侵襲時，則由建筑的主要部件進行抵抗。
2.3有效利用計算機技術
作為結構設計優(yōu)化的關鍵步驟，信息優(yōu)化的優(yōu)點和重要性不言而喻，計算機技術的合理使用也是保證結構優(yōu)化完成的關鍵。實際上，各種不確定的變量條件對房屋建筑結構產(chǎn)生一定的限制性，因此不能僅僅通過一種方法對結構特點進行改善，因此要想對更加復雜的房屋結構進行解決，需要充分的對計算機技術進行應用，如模型是存在的，可以采用CAMS軟件等進行設計的優(yōu)化和改善。GAMES在建模線性、非線性和混合整數(shù)最優(yōu)化問題處理方面具有較好的適用性。系統(tǒng)處理建模問題時，通過簡潔及自然的方式，可讓用戶迅速更改公式，求解器轉(zhuǎn)換也較為便捷，可迅速從線性轉(zhuǎn)換至非線性。采取GAMES對相關信息數(shù)據(jù)進行處理時，數(shù)據(jù)僅需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中輸入，可通過簡明的代數(shù)聲明對模型進行描述。又如，CAD軟件可將結構設計方案、建模等歸納為成本控制影響因素，通過數(shù)據(jù)信息處理，對人力、財力、物力等資源進行充分協(xié)調(diào)，以實現(xiàn)資源配置優(yōu)化，并可對成本進行有效控制。2.4充分發(fā)揮設計工作人員主觀能動性雖然目前計算機技術發(fā)展日趨成熟，并且廣泛的應用到了房屋建筑結構設計中，但是我們必須要明確的是單單運用計算機技術來對建筑結構進行優(yōu)化設計還是存在很多問題的。因為計算機在設計過程中僅僅是對機械數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算，它無法對其他各種因素進行綜合考量，也沒有應對突發(fā)事件的能力，在對建筑結構優(yōu)化設計時還必須要充分發(fā)揮出設計工作人員的主觀能動性，以便確保人們對建筑的性能要求都能夠得以實現(xiàn)。這就需要工作人員在選擇相應的設計方案時要對各種方案進行綜合對比，特別是對于建筑設計中的一些敏感性要素，比如房屋的抗壓性能、抗震性能等，要從整體上進行考量，從而確保房屋建筑結構設計效果能夠達到人們的預期。
3房屋建筑結構優(yōu)化需關注的難點
3.1要注意設計前期對房屋建筑機構優(yōu)化技術的應用
建筑設計方案對于建筑項目的總成本有著非常重要的影響，優(yōu)秀的的設計方案能夠顯著降低建筑成本。然而，在當前建筑結構設計中大部分建筑的設計方案在確定時卻并未涉及建筑結構優(yōu)化技術，這就導致設計工作人員在對房屋結構進行設計時忽略了對建筑結構的優(yōu)化，這樣既提升了設計的難度，也增加了建設成本。在對房屋建筑進行結構設計時，一定要注意在設計前期對優(yōu)化技術的運用，從而降低成本，提升建筑的整體質(zhì)量。
3.2要重視對細節(jié)的優(yōu)化
房屋建筑結構設計工作人員在對其進行整體設計時，要重視對細節(jié)的設計與優(yōu)化。可以將矩形板塊的現(xiàn)澆板進行充分的劃分和設計，以此增強現(xiàn)澆板的受力程度，從而避免拐角處出現(xiàn)裂縫的問題。在計算機技術以及優(yōu)化設計理念不斷發(fā)展的過程中，優(yōu)化設計已經(jīng)從工程實踐問題逐漸向數(shù)學問題過渡，工程設計人員還要提升自身基于計算機技術的優(yōu)化設計分析能力，使自身的設計更為合理和科學。
4結束語
總而言之，房屋建筑結構設計需要使用優(yōu)化技術。優(yōu)化技術的運用能夠降低建筑施工成本，并使其結構更加科學合理，滿足現(xiàn)代人們對于房屋的居住以及審美需求，促進我國現(xiàn)代建筑行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻：
關鍵字：結構優(yōu)化 經(jīng)濟 技術 方案
評價工程建設的優(yōu)劣性主要是根據(jù)技術指標和經(jīng)濟指標。技術指標體現(xiàn)的是建筑功能的質(zhì)量狀況，經(jīng)濟指標體現(xiàn)的是工程造價的多少。項目決策階段和項目設計階段是控制工程造價的關鍵階段，項目決策確定后，項目設計就是核心控制階段。當建筑設計滿足建筑功能要求時，工程造價的高低就成為了投資者關注的主要內(nèi)容，也是投資者比選設計方案的指標。為了提高市場競爭力，每個設計單位都在致力于建筑結構設計的優(yōu)化，為業(yè)主提供高性價比的設計方案。建筑結構的優(yōu)化貫穿于整個設計階段，從結構選型、結構布置到后續(xù)的每道工序，都需要準確計算和合理設計。本文主要介紹了建筑結構優(yōu)化設計的主要原理，系統(tǒng)地論述了設計優(yōu)化過程應遵循的原則，希望能給廣大設計人員提供一些參考。
1.建筑結構優(yōu)化設計理論
建筑結構是由各種建筑材料建造的建筑受力骨架體系，它決定建筑的安全性能，并影響其它建筑功能。結構設計原理是利用相關學科的知識，研究如何保證結構安全性的理論和設計方法。
傳統(tǒng)的結構優(yōu)化設計應用面較窄，僅僅局限于施工圖階段，優(yōu)化的過程也是一個根據(jù)經(jīng)驗進行設計修改的過程。但是，結構優(yōu)化設計并不是單獨針對薄弱環(huán)節(jié)進行修改，而是面向整個設計過程，合理利用材料性能，并使各個構件之間協(xié)調(diào)連接。目前，傳統(tǒng)的結構優(yōu)化設計存在的不足已經(jīng)被大家認同，建筑結構的優(yōu)化設計已經(jīng)不再局限于施工階段，而是貫穿于整個建筑設計過程。
2.選擇合理的結構方案
一個建筑設計可以有很多結構設計方案，不同的方案在工程造價和工程質(zhì)量上存在差異。結構設計方案影響結構設計的成敗，所以結構設計優(yōu)化顯得至關重要。選擇合理的結構設計方案應該遵循以下原則：
(1)結構總體方案的構思要建立在整體的概念上，處理好局部與整體的關系，使結構受力狀態(tài)達到最佳狀態(tài)，提高結構整體性能。
(2)傳力途徑盡量簡單化。復雜的傳力途徑計算分析復雜，容易出現(xiàn)錯誤，而且也會提高造價。簡易的傳力途徑可以減少桿件數(shù)量，受力系統(tǒng)也更加簡單，使整個結構安全性能提高，造價也相對經(jīng)濟。
(3)保持整體結構的協(xié)調(diào)一致性。把每個構件都放在總體架構環(huán)境中考慮，使每個構件和其他構件都合理連接，達到規(guī)范規(guī)定的設計標準，實現(xiàn)結構的最大效能。
(4)為了減小外力作用產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應，盡量使平面上的抗側力剛度中心與外力作用重心接近或重合，因為抗扭轉(zhuǎn)所需的材料用量很大，會使結構設計既不安全又不經(jīng)濟。
(5)加強和建筑設計師的交流，提出結構設計的意見。很多業(yè)主強調(diào)建筑的造型和功能，忽略結構設計，使結構設計出于配角狀態(tài)，屈從于建筑設計，不能選擇有利的結構設計，只能被動地根據(jù)已有的建筑設計進行有限的優(yōu)化。
結構工程師一定要掌握設計相關的知識，才能形成對結構優(yōu)化設計的整體思路，把握優(yōu)化設計的重點。
3.進行正確的結構計算
計算機技術的發(fā)展改變了人工進行結構計算的狀態(tài)，工程師可以借助計算機進行快速可靠的分析計算，將不同的結構設計方案進行比較，并加以調(diào)整，使結構設計優(yōu)化更迅速更精確。但是，利用計算機進行結構計算時，還要注意一些問題：
(1)不能盲目取用計算機的運行結果。計算機進行結構計算所運用的程序是人工編寫的，在編寫過程中很多概念性的東西可能與規(guī)范存在差異，所以在進行計算之前要搞明白程序的理論基礎和應用條件。
(2)認真核對輸入的數(shù)據(jù)。結構計算需要的數(shù)據(jù)很多，如果輸入的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤不僅會導致某一構件的受力出現(xiàn)問題，也會影響整個結構的受力情況，其后果是無法估計的。
(3) 合理選取計算參數(shù)。不同的計算參數(shù)會得出不同的計算結果，要根據(jù)建筑要求和建筑環(huán)境合理選取。比如計算自振周期的折減系數(shù)的選取要根據(jù)結構形式和材料數(shù)量，若折減系數(shù)取值偏大會導致計算結果比實際結果偏小，造成結構分析偏于不安全，若反之則會導致結構不經(jīng)濟。
(4)考慮計算模型和實際結構的差異。計算模型都是實際結構的簡化，只考慮普遍情況，不考慮實際結構中的特殊狀況。而實際結構中的受力狀況千差萬別，如果單純地依賴運算結果進行結構分析會導致較大的分析偏差，給建筑物留下設計隱患。所以在結構分析過程中要考慮計算模型和實際結構的差異，根據(jù)經(jīng)驗和相關的理論知識進行綜合分析，判斷結構設計是否合理。
4.提高材料的利用率
結構優(yōu)化設計的目標就是提高建筑物的性價比，這就要求結構設計中要根據(jù)構件在結構中的受力情況和建筑材料的力學特性，合理選用材料。在鋼筋混凝土結構中，混凝土的抗壓性能好，鋼筋的抗拉性能好。以受壓為主的柱子可以采用高標號的混凝土，以受彎為主的梁板可以選用高強度的鋼筋，同時要注意鋼筋和混凝土強度匹配，這樣可以減小構件的橫截面積，減輕構件自重，不浪費材料的性能。實際中，很多工程項目因為材料選用不合理導致不必要浪費的案例很多，比如，鋼筋混凝土現(xiàn)澆板經(jīng)常選用高強度混凝土，為了控制高強度混凝土的收縮變形需要加大配筋量，這樣不僅僅使高強度的混凝土未能充分發(fā)揮效能，而且還增大了鋼筋用量，導致經(jīng)濟浪費。
5.靈活運用《規(guī)范》
《規(guī)范》是國家根據(jù)工程實踐總結歸納的設計標準，是國家的技術經(jīng)濟政策。掌握相關知識和熟悉相關術語是理解規(guī)范的前提條件，作為結構工程師對待《規(guī)范》中的條文要同時具有主觀意識和客觀意識。對于《規(guī)范》中聲明一定要執(zhí)行的條文要執(zhí)行到底，對于執(zhí)行力度不是很強的條文設計人員要結合實際經(jīng)驗和理論知識，具體情況具體分析。規(guī)范中的數(shù)據(jù)要靈活對待，不能生搬硬套，缺乏實際分析，導致結構設計的創(chuàng)新性低，優(yōu)化技術得不到提升。實際工程中遇到的問題并不是全部囊括在《規(guī)范》中，要結合實際選用數(shù)據(jù)。在實際工程設計中，設計人員只看重計算分析結果，而忽略結構構造措施的重要性。就拿抗震設計來說，我們對地震時建筑物的破壞機理和破壞現(xiàn)象了解還不清楚，建筑物的抗震計算也只是近似計算。建筑抗震是基于震害分析和總結，結合結構計算分析和結構構造措施實現(xiàn)的，在抗震設計時不僅要考慮《規(guī)范》中涉及的設計方法和注意事項，還要把結構構造措施當作設計重點。
6.保持精品意識
結構優(yōu)化設計的終極目標就是打造精品設計方案，設計人員不僅要有完備的專業(yè)理論知識和豐富的設計經(jīng)驗，更要有打造精品設計的追求意識。以往設計單位為了提高設計業(yè)務，都是重業(yè)務經(jīng)營輕技術質(zhì)量，設計方案只要不出現(xiàn)安全問題就通過，方案的優(yōu)劣性無關緊要，是設計人員忽略了技術水平，失去了設計優(yōu)化的內(nèi)在動力。為了保證設計的安全通過，設計人員盲目加大安全系數(shù)，結構材料能力過剩，造成經(jīng)濟浪費。現(xiàn)在設計單位越來越多，為了提高競爭力，設計單位必須實施精品戰(zhàn)略，通過調(diào)整管理策略，把設計質(zhì)量和個人經(jīng)濟效益掛鉤，為設計人員提供內(nèi)在動力，促進設計優(yōu)化意識的深入。造價控制實施可以從結構設計開始，給設計人員提供借鑒數(shù)據(jù)，進行限額設計，改變設計人員無經(jīng)濟意識的設計狀態(tài)，實現(xiàn)設計方案的高性價比。實施各級技術崗位責任制，層層把關設計環(huán)節(jié)，提高設計質(zhì)量，將設計優(yōu)化貫穿于整個設計階段。
【關鍵詞】鋼筋混凝土高層建筑結構優(yōu)化設計；問題；總結
隨著我國高層建筑不斷地迅速發(fā)展，建筑高度日益增加、建筑功能和類型日益復雜，且其結構體系也日益多樣化，為了減少甚至避免鋼筋混凝土高層建筑結構設計問題的出現(xiàn)，筆者結合實際工作實踐，分析探討了鋼筋混凝土高層建筑結構設計問題。
1.鋼筋混凝土高層建筑結構優(yōu)化設計
（1）鋼筋混凝土高層建筑結構設計不僅要滿足相關要求規(guī)定與現(xiàn)行規(guī)范,還要遵循結構優(yōu)化設計的原則。首先，要保證結構的正常使用與安全性；其次，應該有效的核減可以減小的結構構件；最后，要求結構具有合適的剛度,在特殊部位應該局部加強。
（2）要進行鋼筋混凝土高層建筑框架結構的優(yōu)化設計，要分析完結構整體內(nèi)力后,按照梁柱各構件的控制內(nèi)力，對截面進行優(yōu)化設計,對滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征的配筋量的進行優(yōu)化，并確定優(yōu)化結果,這些會造成原結構的荷載特征與幾何特征變化,在現(xiàn)荷載作用下，優(yōu)化結構內(nèi)力分布特征有了改變,各個控制截面的控制內(nèi)力隨之有了相應改變,按照這些進行下一步的優(yōu)化設計。所以結構優(yōu)化是一個漸進的過程，是一個不斷迭代的尋優(yōu)過程。
（3）應該進行框架――剪力墻結構的優(yōu)化設計，結構延性與結構剛度的最佳組合就是剪力墻結構的設計，保持承載力能力的前提下的變形能力是結構延性對結構的主要影響,結構的側向位移與自振周期是結構剛度對結構的影響,所以能夠利用結構整體的側向位移量進行結構延性與結構剛度的協(xié)調(diào),根據(jù)規(guī)范要求，按照層間位移量與頂點位移總側移的限值，進行結構的延性與剛度設計。結構優(yōu)化的原則就是框架結構優(yōu)化設計的原則,根據(jù)一次性完成的結構構件,對各個構件進行逐步優(yōu)化，能夠保證結構受力合理, 同時也節(jié)約投資。
2.鋼筋混凝土高層建筑結構設計問題
（1）第一就是結構選型問題。首先是結構的規(guī)則性問題，在新的規(guī)范要求中，結構選型增加了許多限制條件，嵌固端上下層剛度比信息與平面規(guī)則性信息等就是這些限制條件，所以結構工程師必須注意這些限制條件；其次是結構的超高問題，在抗震規(guī)范要求中，嚴格的限制結構總高度，特別是新規(guī)范要求就以前的超高問題，把原來的限制高度設置為A級高度的建筑的同時，還進行了B級高度的建筑的增加，所以應該嚴格注意結構的這項控制因素，如果結構是B級高度建筑或者超過B級高度時，它的處理措施與設計方法會有比較大的變化；最后是短肢剪力墻的設置問題，新規(guī)范要求把墻肢截面高厚比是5―8的墻定義成為短肢剪力墻，同時按照實際經(jīng)驗與實驗數(shù)據(jù)，就短肢剪力墻在高層建筑中的應用進行了許多限制條件的增加，所以在高層建筑結構設計中，結構工程師應該盡量少采用短肢剪力墻，避免為后期設計工作帶來麻煩。
（2）第二就是地基和基礎設計中的問題。首先在柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中，往往忽視建筑物沉降帶來的附加應力的影響，在實際中，柱下獨立基礎和整個地下室底板通過上部荷載作用，會一起產(chǎn)生沉降變形以及共同受力，如果沒有考慮其產(chǎn)生的附加應力，使底板偏于不安全，可能會由于不足的地下室底板承載能力而導致其開裂，在采用天然地基狀況下，會帶來更為顯著的影響。在總沉降量比較小的工程中，綜合考慮另外的因素，在地下室底板和持力層之間,可以采用褥墊處理手段措施。同時在地下水位季節(jié)性變化比較大的地區(qū)內(nèi)，還要就高低兩種水位為地下室底板帶來的不同影響進行考慮，據(jù)此求出包絡圖并做出配筋設計。
其次，在有地下室的高層建筑設計中，在地下水位比較高的情況下，應該使室外地坪下面的結構部分外輪廓形狀簡潔，有助于建筑防水的施工。特別在柱下承臺的形式中，因為柱下承臺的影響，有著很復雜的基槽地模形狀，產(chǎn)生許多的放坡與陰陽角，使防水施工的難度增大，使施工時間增長，這些不利于質(zhì)量保證，還使工程造價增加，在此情況下，筆者建議大家考慮并采用反承臺法，此方法就是保持地下室底板及承臺的下皮標高統(tǒng)一相同，承臺需要加厚部分向上作，隨后地下室內(nèi)部作覆土與濾水層的地面。該做法使基槽地模形狀十分簡單，能夠保證施工質(zhì)量，內(nèi)部的覆土重量抵消了作用于底板上面的部分水浮力，使配筋減小，該種自相平衡的思路最科學合理，也使高層建筑物的抗傾覆能力提高。
最后，在進行地下室底板以及外墻配筋計算時，實際情況和假設條件往往不相符合，在進行地下室外墻配筋計算中，一些工程外墻配筋計算時，對于帶扶壁柱的外墻，不進行扶壁柱尺寸大小的區(qū)分，完全按照雙向板進行配筋的計算，然而扶壁柱按照地下室結構整體對結果配筋進行分析計算，沒有按照外墻雙向板傳遞荷載進行扶壁柱配筋的驗算。根據(jù)外墻和扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理進行分析，它的外墻豎向受力筋沒有足夠的配筋，扶壁柱配筋不多，同時外墻的水平分布筋有富余量。筆者建議，垂直于外墻方向有鋼筋砼內(nèi)隔墻相連的外墻板塊按雙向板進行配筋的計算，外墻扶壁柱截面尺寸較大之間外墻板塊也按雙向板進行配筋的計算，比如：高層建筑外框架柱之間的外墻板塊可以按雙向板計算配筋。另外的外墻應該按豎向單向板進行配筋的計算。同時，對于柱下獨立基礎之間的拉梁，其又是首層維護墻的承重梁的情況下，不能單純地按拉梁進行設計，當考慮荷載時，還要對梁上皮之上土擴散角之內(nèi)的土重進行考慮。
（3）第三就是結構分析計算的問題。在結構分析計算過程中,對工程進行準確高效的內(nèi)力分析，同時根據(jù)規(guī)范要求進行處理與設計,對工程設計質(zhì)量好壞有著關鍵影響。
第一，在進行結構整體計算的軟件選擇時，因為各個軟件所采用的計算模型有著一定程度的差異,所以造成了各個軟件的計算結果有不同程度的差異。應該根據(jù)結構類型以及計算軟件模型的特點進行計算軟件的合理選擇，以保證鋼筋混凝土高層建筑整體結構分析計算的合理性，同時及時判斷計算結果的可靠性與合理性是相當重要的。
第二，在鋼筋混凝土高層建筑結構設計中,由于功能要求或者建筑美觀并且不是主體承重骨架體系以內(nèi)的一些非結構構件常常出現(xiàn)，特別是對高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時,因為高層建筑的風荷載與地震作用都比較大,所以務必嚴格按照規(guī)范要求中的非結構構件的計算處理措施進行非結構構件的設計。
第三，豎向承重構件――柱與剪力墻等的合理布置是高層建筑結構設計的難點,能夠通過以下幾個參數(shù)來控制布置的是否合理：控制結構豎向規(guī)則性,減少甚至避免產(chǎn)生剛度突變的剛度比；控制結構扭轉(zhuǎn)效應的周期比；控制結構平面規(guī)則性,避免扭轉(zhuǎn)長生的位移比，位移比是剛心和質(zhì)心的偏離程度的反映，平面布置應該對稱、規(guī)則,保證剛心與質(zhì)心重合。
3.總結
為了減少甚至避免鋼筋混凝土高層建筑結構設計問題的出現(xiàn)，應該對鋼筋混凝土高層建筑結構設計中的問題進行積極的分析和探討。
【參考文獻】
[1]JGJ322002，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2002.
[2]吳學敏.鋼筋混凝土結構抗震設計中一些問題的探討[J]. 建筑結構,1998(9).
[3]連志強,上官建民.高層建筑結構設計中個問題的探討[J].山西建筑，2000.08.15.
關鍵詞：高層住宅 特點 結構優(yōu)化設計
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A
隨著我國國民經(jīng)濟不斷發(fā)展和人民生活的迅速提高。業(yè)主及建筑師的創(chuàng)新藝術使得鋼筋混凝土高層建筑發(fā)展被廣泛應用。高層建筑結構設計給工程設計人員提出了更高的要求，各方面需要注意的問題都應考慮到。本文高層建筑結構設計分別從結構設計的特點、 結構優(yōu)化設計的要求措施進行探討。
一、高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較， 結構專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置。不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有：
1、水平力是設計主要因素。在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中盡管豎向荷載仍對結構設計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力是與建筑高度的兩次方成正比；另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
2、 側移成為控制指標。與較低樓房不同， 結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內(nèi)。
3、抗震設計要求更高。有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
4、軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整；另外對構件剪力和側移產(chǎn)生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結果。
5、結構延性是重要設計指標。相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當?shù)拇胧瑏肀ＷC結構具有足夠的延性。
二、高層建筑中的優(yōu)化設計方案
所謂結構優(yōu)化設計，就是指工程結構在滿足約束條件下按預定目標求出最優(yōu)方案的設計方法。如何做好結構優(yōu)化：首先，要選擇合理的結構方案，其決定了整個設計的好壞成敗。因為對同一個建筑設計方案而言，結構設計不是唯一的，不同方案會使工程質(zhì)量和工程造價產(chǎn)生很大差別。其次，進行正確的結構計算，一體化計算機結構設計程序的應用和完善，幫助結構工程師能越來越輕松的進行計算分析，使得結構設計更加經(jīng)濟和合理。再次，要提高材料的利用率，因為結構設計的目的就是花盡可能少的錢，做最安全適用建筑，這就要求結構設計時對材料選用要合理，利用要充分。還有，要正確合理的運用和理解《規(guī)范》，其是我們設計中必須遵循的標準，是國家技術經(jīng)濟政策，科技水平以及工程實踐經(jīng)驗的總結。
1、房屋結構周期性折減系數(shù)。房屋框架結構和頂蓋等結構設計中，因為填充墻體存在使結構實際表現(xiàn)剛度大于設計計算剛度，計算周期也會大于實際周期，所以當算出結構剪力偏
小時，會使房屋的某些結構不安全，而應該對房屋結構計算周期適當?shù)倪M行折減，這樣能達到很好的效果，但是對于房屋框架結構，計算的周期不宜折減或折減系數(shù)取小。
2、耐久性的優(yōu)化設計。在之前大部分混凝土結構設計方案中，很多沒有充分考慮到建筑結構設計耐久性，也就是保證高層建成之后，在合理使用期限內(nèi)，要能滿足用戶正常使用要求。但是很多的設計未能達到，造成此現(xiàn)象的根本原因是沒有充分考慮到建筑結構在使用的過程中，由于遭受條件和使用環(huán)境變化最終造成房屋結構損傷，引起房屋可靠度指數(shù)下降。對一般高層混凝土結構設計來說，低造價和省材料設計都應為滿意的結構設計，但隨著人們生活水平的提高和在實際工程中，有時在其他使用要求或技術指標上升為設計主要矛盾時，設計者們就要放棄對經(jīng)濟的單純追求。所以當選以高層混凝土結構優(yōu)化為設計的主要目的時，就應依據(jù)設計所要面對的關鍵性問題，分清主次，選多目標或單目標來實施優(yōu)化，達到滿意效果。
3、房屋結構抗震性設計。在工程圖紙設計過程中，房屋結構按抗震設防分類，房屋抗震等級可根據(jù)房屋高度、烈度以及結構類型按國家《抗震規(guī)范》確定。地震震力振型組合數(shù)據(jù)
對建筑應當不考慮耦聯(lián)扭轉(zhuǎn)計算；當振型數(shù)大于3的時候，應取3的整數(shù)倍計算，但數(shù)據(jù)不能大于建筑物層數(shù)；當房屋層數(shù)不大于2時，振型數(shù)則可取房屋層數(shù)。對于不規(guī)則房屋的結構，應考慮扭耦聯(lián)轉(zhuǎn)，對高層房屋建筑來說，振型數(shù)應取不小于9；房屋結構層數(shù)多或房屋結構剛度突變系數(shù)大的話，振型數(shù)則應多取，例如結構中含多塔結構或頂部有小塔樓和轉(zhuǎn)換層等，振型數(shù)應取不小于12的數(shù)，但其大小仍不能大于房屋總層數(shù)3倍，除非其含有彈性定義的樓板，而且采取總剛性分析的時候，振型數(shù)才能夠取的更大。
4、地下室的層數(shù)處理。多層房屋框架結構房屋一般都設置地下室結構。由于隔墻較少，故常采用的是板筏基礎。設計計算時將上部結構與地下層數(shù)結合在一起，并在圖紙中按實際
的地下室的層數(shù)計算。如此一來，計算基礎底板以及地基縱向荷載可一次設計完成。同時通過側層移剛度性系數(shù)比較，可以調(diào)整和判斷房屋相應嵌固位置，適當加固構造措施，保證樓板最小配筋率和厚度。當房屋結構縱向不規(guī)則時，要驗算其最薄弱層。
5、合理使用高強鋼筋與高強混凝土。高層建筑的總造價一般都包括框架結構材料、施工和基礎的物料費用等，其中用鋼量以及構筑件截面積對房屋造價影響較大，故在建筑設計中
合理使用高強混凝土與高強度鋼筋可有效降低用鋼量，節(jié)約建筑成本。若高層建筑設計位于厚軟的地基上，那么由于坐落在地基上的荷載大，合理使用高強鋼筋和高強混凝土來優(yōu)化構件的截面積，減輕結構重量，將會顯著降低工程造價及基礎設施施工難度，取得較好經(jīng)濟效果。對于震區(qū)的高層樓房來說，地震力作用的大小與建筑物的自重相關，人為地減輕建筑物的自重，降低結構在地震的荷載，可提高建筑物的安全性。在設計中高效地使用高強鋼筋及高強混凝土，能快速有效的縮小梁墻板柱等構件截面積，達到建筑造價目的。
6、框架梁以及柱箍筋間距。房屋柱箍筋和框架梁等加密區(qū)的最大箍筋以及最小箍筋直徑間距應該符合規(guī)定。依據(jù)規(guī)定，工程上取柱箍筋與梁的加密區(qū)最大間距為100mm左右，非
加密區(qū)箍筋最大的間距為200mm左右。通常在柱箍筋和內(nèi)定梁加密區(qū)間距為100mm左右，以此為計算依據(jù)算出加密區(qū)箍筋面積，工程師要依據(jù)規(guī)范確定肢數(shù)與箍筋直徑。而在程序內(nèi)定的條件下，當房屋的框架梁跨中有較大的其他荷載或次梁存在而又只有兩肢箍筋情況下，非加密區(qū)箍筋間距應采取200mm左右，使房屋梁非加密區(qū)的配箍充足，故建議內(nèi)定梁箍筋改為梁非加密區(qū)取200mm。既可保證梁箍筋加密區(qū)抗剪切能力，同時又增加梁非加密區(qū)抗剪的承載能力，使梁強抗剪性能更加充分體現(xiàn)出來。
總之，在高層建筑結構設計中，結構工程師不能僅僅重視結構計算的準確性而忽略結構方案的具體實際情況，應作出合理的結構方案選擇。高層建筑結構設計人員應根據(jù)具體情況進行具體分析掌握的知識處理實際建筑設計中遇到了各種問題。
參考文獻：
［1］陳陽顯.淺析高層建筑中混凝土結構的優(yōu)化設計［J］.價值工程，2010（27）：89-92.
