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結構設計優化范文1
【關鍵詞】房屋結構；優化設計；方案；應用；
[abstract] the rapid development of the economy in our country, urban and rural construction is also developing rapidly, building structure then are constantly updated and perfect. The housing structure design in the modern building homes of the project, it is a tedious and important as a job, reasonable and effective housing structure design not only can use building resources to reduce cost and improve the safety of the building cost coefficient, and makes a new technology better service in socialist construction. This article in view of the implementation of the necessity of structure optimization design technology are discussed, and analyses the application in building structure.
【 keywords 】 housing structure; Optimization design; Project; Application;
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
1.1 傳統的房屋結構設計無法適應現代建筑設計的經濟性、合理性
房屋結構的設計不僅要保證房屋建筑的長期使用質量，而且在此基礎上應盡量的降低房屋結構的成本，同時還要提高房屋結構設計的合理性和可靠性。傳統的設計無法滿足房屋結構設計中的合理性及經濟性，而合理利用現代優化設計理念不但可以滿足造型美觀和安全性的有關規定，而且使建筑材料更為合理的利用，更為經濟劃算，房屋工程造價將大大的降低。與此同時，優化結構設計理論是否能合理運用將對房屋的整天建設方案產生巨大地影響。優化理論的合理運用是使房屋設計“經濟、安全和適用”的最佳途徑。
1.2 房屋結構優化設計方案的運用
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房屋的整體設計、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。房屋結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工5種效果,這就需要應用到建筑結構設計優化方法,來提高有限空間、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。由于結構優化的房屋建筑對象不同，其優化的細節不同，結構設計包含了很多內容，計者或者工程師應該在達到使用要求和設計規范的前提下，然后結合工程的實際情況，綜合考慮其經濟效益后再對房屋的設計工作進行相應的結構設計優化。
2、具體的設計優化方案
2.1 房屋結構的抗震性設計
2.1.1房屋結構抗震等級設計
在工程圖紙設計的過程中，房屋結構按其抗震設防分類，房屋的抗震等級可以根據房屋高度、烈度和結構類型按照國家《抗震規范》附表確定。
2.1.2地震震力振型組合數據
地震震力的振型組合數據對高層的建筑應當不考慮耦聯扭轉進行計算；當房屋振型數大于3 的時后，應該取 3的整數倍進行計算，但是該數據不可大于建筑物的層數；當房屋的層數小于等于2時，振型數則可以取房屋層數。對于那些不規則房屋的結構，應當考慮扭耦聯轉，對于高層的房屋建筑來說，振型數應當取大于等于9 的數；房屋結構的層數多或者房屋結構的剛度突變系數較大的話，其振型數則應該多取，例如房屋結構中含有多塔結構、頂部有小塔樓、轉換層等，其振型數應盡量取大于等于12的數，例如房屋結構中含有多塔結構、頂部有小塔樓、轉換層等，其振型數應盡量取大于等于12的數2.2 房屋結構的周期性折減系數房屋的框架結構、頂蓋等結構設計中，因為填充墻體的存在使得其結構實際表現的剛度會大于設計計算的剛度，計算的周期也會大于實際的周期，所以，當算出結構的剪力偏小時，會使房屋某些結構不太安全，因而應該對結構的房屋結構的計算周期適當進行折減，這樣會達到很好的效果，但是對于房屋的框架結構來說，計算周期不宜折減或者將折減系數取小。對于框架結構來說，采取砌填充墻，計算周期的折減系數可取大約0.6～0.7之間；砌體的填充墻采取輕質砌塊或墻體較少時，可取0.7～0.8之間；完全采取輕質性的墻體板時，則可以取到0.9。除非無墻的純框架，否則計算周期盡量適當折減。
2.3 框架梁、柱箍筋間距
房屋柱箍筋、框架梁等的加密區最大箍筋和最小箍筋的直徑間距要符合國家規定。依據這些規定，房屋工程上習慣取柱箍筋和梁的加密區的最大間距100mm 左右，而非加密區的箍筋的最大間距約為200mm左右。計算程序的總信息通常也在柱箍筋、內定梁加密區間距100mm
左右，以此為計算的依據算出加密區的箍筋面積，設計人員要依據規范最終確定肢數和箍筋的直徑。但在程序內定條件下，當房屋框架梁跨中部有較大其他荷載或者有次梁存在而又僅有兩肢箍筋的情況下，其非加密區的箍筋間距應該采取200mm 左右，以使房屋梁非加密區配箍充足，所以建議內定的梁箍筋改為梁的非加密區取200mm。其既可保證梁箍筋加密區（箍筋間距100mm） 的抗剪切能力，同時又適當增加了梁非加密區抗剪承載能力，使梁的強抗剪性能更充分的體現出來。
2.4 地下室層數的輸入處理
多層性的房屋框架結構房屋一般都設置了地下室結構。由于隔墻較少，所以常采用板筏基礎。設計計算時應將上部結構和地下室層數結合在一起考慮，并于圖紙中按實際地下室層數計算。這樣，計算的基礎底板和地基的縱向荷載可以一次設計完成。同時，通過對側層移剛度性系數的比較分析，可以正確地調整和判斷房屋的相應嵌固位置，并適當采取加固構造措施，以保證樓板的最小配筋率和必要厚度；然而當房屋結構表現縱向不規則時，要著重驗算最薄弱層。
3、結構優化設計理論在房屋結構設計中的合理性評估
3.1優化理念要和房屋結構設計要面對同樣的建筑設計方案
同一建筑的設計方案可以有很多種不同的結構設計與布置，即使在相同的荷載情況下如果確定了房屋的結構布置，也會存在很多不同類型的分析方案。在分析過程中對于設計的一些數值的取值也是在不斷發生變化的。房屋建筑物的細部處理也是不盡相同的，對于這些問題是靠計算機優化設計無法完全解決的，必須要設計人員親自對各項設計以及數據取值作出合理性的評估。而判斷評估也只能是在結構優化設計的通常規律指導下完成，更有效的方法是依據據工程設計施工經驗有目的有創建地進行判斷。所以，概念優化設計是設計師對多種的備選方案的選擇以及對單一方案完美化的過程，其存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3.2 運用概念優化設計處理實際房屋設計問題
運用概念優化設計處理的問題是多種多樣的。但是，可以肯定的說，通過概念優化設計房屋結構是能在各種各樣可能出現的環境情況作用下使房屋破壞程度最小或者不受到破壞。所以，研究分析如何應對房屋可能遭受到的多種不確定因素是檢測設計合理性的重要途徑。地震作為最難預測，破壞性最大的事件是考慮建筑優化設計的重要因素之一。所以就要考證當前設計對地震等突發事件的抵抗性和合理性。剛度的對稱均勻是降低地震破壞性的重要手段之一；延展性的設計是能有效防止房屋結構的脆性破壞的最佳選擇等等。這些常用的抗震設計思想在整個房屋優化設計過程中都應該引起足夠的重視，并用于理論上檢測房屋設計是否合理。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞；多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
結語
傳統的結構設計已無法滿足現代建設的需要，優化結構設計技術是適應當前房屋建設的必然選擇，在現代房屋建設中實行優化結構設計，不僅滿足了房屋建設外觀美觀的基本要求，而且設計人員以“經濟、適用、合理”為設計原則，大大降低了房屋建筑中的造價成本，取得了較大的經濟效益，廣泛應用于我國房屋結構設計中。
參考文獻：
［1］[1]張炳華.土建結構優化設計[M].上海：同濟大學出版社，2008：34-36.
［2］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(9).
結構設計優化范文2
在整個結構成本管理控制過程中要把握好以下三個關鍵點：
⑴做好事前控制。這是整個結構成本控制的重中之重。
⑵設計過程的精細化管理。設計過程中必須控制好的關鍵環節，嚴格按照設計流程做好精細化設計。
⑶設計過程中適時、適當的引入外部資源。
聘請專業化的設計顧問公司，全過程的進行工程設計的管理和結構成本的控制，將會起到事半功倍的效果。好的結構設計不僅能給房地產公司降低工程成本，更可以給房地產公司帶來意想不到的價值。
1.結構的設計優化并不是單純的挑毛病
而是通過交流、溝通，找到更為合理、經濟的設計，從而在滿足各種規范的使用要求的前提下，杜絕不必要的浪費，做好成本控制。結構設計的優化是在充分尊重原設計基礎上進行的，通過優化的過程，互相學習，也有利于提高設計院結構設計人員的設計水平。某項目2棟13層與23層相連建筑、2棟30-33層建筑、5棟9-13層建筑，共9棟。場地附近有一條河流，地下水位較高。場地土質較軟，表層4米深度內有部分淤泥質土，地下室底板下土的承載力為160kPa，在17米至22米處有密實的粉沙層，在37-55米處有密實的沙層?；鶐r埋藏很深。6度抗震、基本風壓0.45。本項目對回款的周期要求較高。
本項目地下室的布置思路：采用一層大地下室9棟高度和層數相差較大的建筑連為為一體，形成一個整體的大型地下車庫。優點：交通及停車，小區的物業管理，地下室外墻的數量。但缺點也是明顯的，一是導致地下室結構的超長，再就是各棟建筑單位的不均勻的沉降。
為此，對結構進行了優化設計：首先，地下室結構超長的解決辦法是：
⑴結構后澆帶的設置——費用、間距、封閉時間、施工便利性；
⑵混凝土膨脹外加劑的使用——數量、費用、位置；
⑶構造配筋的適當增加——數量、費用、位置。
其次，各棟建筑物的沉降差以及主體建筑物與地庫間的沉降差解決方式是：依照當地的基礎設計經驗，
⑴9-15層建筑通常采用預制方樁基礎，以粉砂層作為持力層，樁長約17米，摩擦型樁；
⑵18層以上建筑通常采用鉆孔樁基礎，以砂層作為持力層，樁長約45-50米，摩擦型樁；
⑶12層建筑物采用無樁筏板基礎有過成功的案例，按程序計算沉降有15CM，實際觀測僅4CM在無錫觀測到的建筑物最大沉降不超過6CM。
2.優化結構設計是對結構設計進行深化、調整、改善與提高
也就是對結構設計進行再加工的過程。結構設計的優化，不是以犧牲結構安全度和抗震性能來求得經濟效益的，相反經過設計優化的工程，結構布置更為合理、差錯更少、用料更省、結構更安全。某高層寫字樓，結構高度90.30米，地上24層，地下二層，抗震設防類別丙類，七度抗震設防，結構形式為框架核心筒體系，基礎形式為平板式筏基，建筑面積約2萬平米。結構設計優化的主要內容是以下三個方面：一是樓層樓蓋體系的結構設計，二是核心筒的尺寸及墻厚，三是平板式筏基的板厚和有關構造。設計優化時對其它一些結構設計細節也給與了一定關注。經優化結構設計后，僅前述三個主要方面，可比原設計節約混凝土在2000m3以上，鋼筋約70噸。通過結構設計優化，在節約結構造價的同時，使結構自重減小了約40000KN，相當于40KN/m2，約為兩層半樓房的重量。從而大大增加了豎向結構構件和基礎的安全度，減小了地震力，提高了整個結構的抗震性能。結構設計優化達到了提高項目技術和經濟雙重效益的目的。
又如：某工程9棟住宅，其中3棟18層、3棟22層、3棟28層、采用大地下室連接為一，土質情況：25M深度內，土層較松，樁側摩阻力為15-30kPa，越向下土層越密實，樁側摩阻力逐漸增加為50-70KPa，38米以下各層樁端阻力均較小，為1500-2500kPa。
原基礎方案按當地的習慣做法及地勘報告建議：18及22層建筑選8-1層作持力層，樁長為40米，28層建筑選8-2層作持力層，樁長為50米。
選擇方案：一是全部選用50米長的Ф500及Ф600的預應力管樁！二是節省工程造價（樁的性價比、承臺的尺寸）；三是進一步降低建筑物的沉降差及沉降值；四是方便施工管理，提高樁基檢測的效率，降低檢測成本。
對于Ф500管樁，當樁長由40米增加到50米時（增長25%），其單樁承載力由1435KN增加至2080KN（增大45%），單位樁長的性價比大幅提高80%。
3.施工圖審查與結構設計優化并不矛盾
它們的著眼點不同、側重面不同，施工圖審查并沒有義務審查設計的經濟性，而結構設計優化的目的之一是控制成本、并使設計更加合理。當然，結構設計優化的結果也必須通過施工圖審查。某3+1層建筑，4層住宅，半地下室，淤泥質土，厚度約為18米，承載力為70KPa。在32-40米處有較好的沙層，可做樁基持力層，此時Ф300的預應力管樁承載力為600KN。
原基礎方案：筏板基礎；8米長的水泥攪拌樁加連接梁形成復合地基+止水筏板；長度為35米的Ф300預應力管樁，一柱一樁+止水筏板；預應力管樁方案最經濟(便宜16%)！最安全！較攪拌樁施工周期短！
優化設計后，方案調整為：±0.00標高的取值，地下室的埋深：——對支護、土方、水浮力、抗拔樁的影響；覆土厚度的控制：——地下室布局、景觀的要求、管線的要求；地下水位高度的取值和應用：——抗浮設計水位和最低設計水位；
地下室底板的布置方案：
承臺間設基礎梁加大板式結構。
樁承臺兼柱帽的無梁筏板板結構。（造價相差20%-30%?。?/p>
結果：總共節省工程造價3500萬元以上！
4.結構設計的優化工作不會影響設計、施工進度
可與設計同步進行。設計優化工作也可以按工程進度要求分階段進行。某工程由共六幢高層建筑組成，建筑面積13萬平方米。結構設計優化的主要內容是：樁基、剪力墻的布置和墻厚、樓層現澆板、地下車庫的底板與頂板、地下室外墻、框架柱梁等。
工程結構設計優化后的經濟效益：省去人工挖孔擴底灌注樁計360棵?；A筏板厚度減少，共計節約混凝土用量570m3，鋼筋用量減少約220噸。地下室外墻、基礎抗水板、頂板共節省混凝土用量約計2000m3，節約鋼筋70噸。主樓現澆板節約混凝土超過1000m3。1#住宅樓減少剪力墻布置后，節約混凝土約400m3，鋼筋約45噸。6#酒店經結構優化布置后，每層增加凈高約150，減少了梁混凝土用量，梁柱鋼筋用量減少約20噸。
結構設計優化范文3
關鍵詞：結構設計優化設計技術；房屋結構設計；應用
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
0 引言：利用結構設計優化的技術方法可以滿足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?？茖W地確定建筑結構優化設計幾項基本原則并有效地按照這些基本原則去進行建筑結構設計，是非常重要的。
1 令不規則建筑平面布置產生規則結構效應的原則
有規則建筑體型和平面布置的結構，因其受力較簡單，造價相對較低。但由于不同使用功能的需要，建筑的體型和平面布置是多種多樣的，不可能因結構要求規則而對結構設計師的創作提出無理要求，倒是可以在滿足不同使用功能的前提下，通過對結構墻、柱的布局和墻肢長短的調節，使不規則的建筑體型和平面布置產生規則結構的效應，同樣可以使建筑結構達到經濟結構和安全使用的預定目標。
當然，從理論上講，任何建筑體型都有一種相對比較規則的結構受力方案，因為當建筑體型確定以后，整體建筑的形心和質量中心（重心）就也確定了，結構設計師在設計時只要使結構的荷載中心和剛度中心盡可能地接近乃至重合，該建筑結構就基本具備了穩定和規則性的條件，而且，樓層平面面積越大，內部可分隔的空間越多，就越能做到規則的結構布置，建筑結構的整體穩定性和安全度就越有保障。從力學觀點來說，結構的荷載傳遞路徑應力求簡單和直接。建筑結構中空間關系較復雜的部位，在設計時常會出現多次轉換的結構構件，猶如轉換層，這樣，會導致造價提高，也容易發生因失穩而引起的安全問題。結構構件的傳力途徑有多種多樣，其支撐構件也可根據傳力需要按科學、合理的方案進行變換，因此，可以說沒有固定不變的結構布置，也沒有一成不變的傳力途徑。而如果設計師采用最直接、最簡單的傳力途徑，就可以省去許多中間傳遞的結構構件，從而也可減少結構的安全隱患，使結構受力更明確，材料更省，其造價自然也會更低些。
2 盡可能提高建筑投入使用后的舒適度原則
所謂好的建筑，應是從建筑、結構、裝飾裝修到給排水、暖通、空調、燃氣、電氣安裝等各專業的優化設計組合，是整體優化設計，如果僅僅是某個專業設計得好，是不可能被稱作是一個好建筑的，結構設計也不能例外的；建筑結構設計要能最大程度地滿足建筑平面布置、內部空間高度和建筑立面等使用功能和外形觀感的要求，投入使用后，使用戶在工作和生活中感到很舒適，使建筑真正成為人人贊美的好建筑，這才是建筑結構優化設計的出發點和落腳點。因此，建筑結構的優化設計應包含結構體系的優選、傳力途徑的科學性、構件布置的合理性、構件和材料選用的正確性等內容；我們應該把盡可能提高建筑投入使用后的舒適度作為建筑結構優化設計的一條重要基本原則。
3 建筑結構整體安全度原則
我國早已頒布實施的《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）規定的抗震設計的標準是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”，是說整個建筑結構所有構件要共同達到的目標。如果一個工程有99%的構件在大震作用下不會被破壞，而其中有1%的構件即使在小震作用下就被破壞，導致整個建筑垮塌，那么，這個工程還能說是結構安全嗎？所以我們認為，結構優化設計應全面考慮整體建筑的每個構件，都具有可靠的承載能力，確保整個結構安全度的可靠性，確保實現結構設計規范規定的設計標準，達到建筑結構既安全又經濟耐久的總目標。這就是結構設計應堅持的建筑結構整體安全度原則。
4 特殊情況重點加強，確保結構整體安全原則
結構構件在建筑中所處部位不同，其受力狀態和受力大小不同，結構設計師在設計時應有不同的計算和處理方案，應逐個予以正確地解決，而不能機械地按規范條文和電算軟件去處理。比如，高層建筑的轉換層結構構件，當墻、梁、柱構件出現偏心時，應對相關構件作出特別加強構造措施；而功能復雜的綜合性建筑，當剪力墻上洞口較多時，應根據錯洞情況用暗柱予以特別加強；一字形剪力墻兩端應采取較大截面的暗柱作特別加強；框架柱應重點加強其延性設計；對異形柱應對其長肢端部作加強處理；靜定結構的構件應加大其安全儲備；大懸臂梁、板構件則應增加在豎向地震力和風荷作用下強度及穩定性設計；非結構受力構件應加強連接構造，以增強建筑結構整體穩定性；受水土侵蝕影響的構件應充分考慮水土的侵蝕作用對構件的影響力大小，以便采取相應的抵御措施；不設后澆帶的超長結構和高低懸殊結構應采取特別措施處理，以確保結構的整體安全等等。
5 對不同構件采用不同的安全系數的結構優化設計原則
無數結構試驗證明：由于現澆鋼筋混凝土樓板的約束作用，可以在很大程度上提高樓蓋梁的承載能力，最高時可提高約1.5倍。而現行國內結構計算軟件卻不能準確反映現澆樓板的這種約束作用，因此，按力學計算結果進行結構設計的話，對現澆樓蓋梁而言，它的安全系數就偏高了許多。另一方面，從對出現垮塌事故的工程進行事故原因調查和分析可以得知，由于樓蓋或樓蓋梁的問題而導致結構破壞的工程實例極少，除非是結構計算本身有誤；從許多震害調查的工程實例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墻、柱等豎向構件首先遭到破壞所致。而結構工程師為確保建筑的整體安全，往往不分構件的實際承載能力，對所有構件均給予相同的安全系數，這就是造成結構設計不合理的重要原因。
6 關注實際結構與計算模型不同的原則
一般來講，電腦可按輸入的程序作計算，但它不會做分析，如果結構工程師想依賴電腦將它的計算結果進行結構分析的話，會給結構留下較多的隱患。現行應用軟件中墻板構件是通過假定來實現的，它在某種特定結構布局下是不符合假定條件的，這樣的電算結果是容易出現問題的。因此，除了整體電算需要人工調整外，很多手算的局部構件也存在同樣的問題，可見實際結構的受力狀態與計算模型是不一樣的，設計時務必要特別予以關注。
7 降低結構造價原則
建筑結構優化設計的最終目的，就是要使設計出來的結構不僅各個構件受力均衡，技術應用科學、合理，而且結構整體安全、可靠，每一個構件都能充分發揮其最大作用，這樣才能使設計出來的建筑結構最終達到既受力均衡、堅固耐久，經濟、合理和安全可靠的目的，這也是一切的基本出發點和落腳點。結構工程師在對建筑結構優化設計時，務必要把降低結構造價當作重要的基本原則來予以重視，千萬不可掉以輕心。
結語：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).
結構設計優化范文4
關鍵詞：結構設計；設計技術；工程造價
Abstract: in recent years, due to the change of the market price for the land, land prices rising to a developer building total cost control to a great pressure, and at the same time, people for a living conditions and the living environment of the constantly increasing demand, the corresponding construction products and constantly improve the quality requirements, which lets developers seeking for new means to satisfy the customer demand, and reduce the cost of project will become developers the pursuit of the direct target, this needs we use structure design optimization design method, enhances the limited space, limited resources to maximize the effects play, realize the economization, practicability and applicability of the good goals.
Keywords: structure design; Design technology; Project cost
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
一、結構設計優化方法
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。
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。
二、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）概念設計結合細部結構設計優化
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。
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。
（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。
三、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。
結構設計優化范文5
【關鍵詞】結構設計；建筑結構；優化技術；應用
中圖分類號：TB482文獻標識碼： A
一、結構設計優化方法
依據設計的要求，把力學概念與結構優化設計進行有機結合，讓參與計算的量部分可以以變量部分出現，進而形成結構設計優化方案域，運用數學手段，在域中找到可以滿足要求的結構優化最佳設計方案。由此可見，結構優化設計不僅可以提高整體設計水量及設計質量，還可縮短設計周期，從而降低整體工程造價，提高經濟及社會效益。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，不僅要按照一切從實際出發的原則，更應該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。在滿足設計要求后，在進行結構設計時應該盡量縮小剛度、質量中心的差異使平面布置規則，水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。為降低應力集中，豎直方向上應避開使用轉換層。
結構優化設計的本質以力學理論和數學規劃理論為理論基礎，以計算機技術為工具，對建筑結構涉及到的各個變量進行尋找優化決策的先進的設計方法，其本質就是求極值問題。（1）優化數學模型。建立正確合理的優化數學模型是結構優化設計的關鍵步驟，基于正確的優化數學模型是得到正確優化結果的基礎。例如，在優化模型中，數學模型中的等式約束個數應當小于設計變量的個數，這樣才能求得最優解。（2）優化數學算法和優化迭代控制。對于建立的優化數學模型，雖然可用的優化算法有多種，但是采用不同的優化算法所得到的優化效果和所花費的求解時間會有差別。所以，快速、有效的數學優化算法也是結構優化設計的一項關鍵技術。（3）結構分析方法。絕大多數的結構優化設計問題難以采用解析法求解，而是采用數值法的方法。數值解的尋優實際上是一個優化迭代過程，而每次優化迭代都需要進行結構分析。實現以上提到的關鍵技術需要經過建立可靠的優化模型，然后采用適當的優化算法進行求解。這其中選擇計算簡便且正確率高的優化算法顯得尤為重要。
二、民用建筑結構設計和經濟性的關系
第一點，結構設計和用地之間的關系。在多層或者高層的民用建筑中，我們常說的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數越多，那么單位建筑的面積分攤的占地面積相應的就會越小。然而隨著層數日益變多，總體住宅高度也會不斷上升，隨之屋子間的距離也相應的變大。通過這一闡述我們了解到，用地節約的多少并不會根據建筑樓層增加而按一定的約數變高。
第二點，結構設計和造價之間的關系。一般建筑的樓層會在一定程度上影響到單位建筑的面積，但對每部分的結構來講，具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區域，無論有多少層，都統一使用統一相同的房屋蓋。它跟層數增加無關，所以對屋蓋的資金投入也不會加大。因此，屋蓋處的單位面積資金投入會根據層數的不斷上升而表現出很明顯的降低。在建筑的基礎處，每層都共同使用一個基礎，因此隨著層數不斷增加，相應的基礎結構承受的荷重就會增加，因此我們必須要增加基本的荷載力?；A地區的單位開銷雖然會根據層數的增加而呈現出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體，比如墻、梁或者柱等，會隨著層數的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應的這些分部的單位房屋造價會有一定的提升。
第三點，高層住宅結構設計與經濟性的關系。一般而言，住宅層數高矮將本質的影響住宅開銷，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會慢慢上升，而且會加大結構自重，進而還會增加柱以及基礎承受荷載力，于是讓電氣以及水衛的管線同比例變長。如果將層高降低，那么可以有效地節省材料物資，而且還可以節約能源等，對于抗震非常有利，能最大程度的節約金錢輸出。另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對于節約土地資源有很大的作用。
三、結構設計優化技術應用實踐
結構方案的建立過程即工程結構設計。伴隨急速更新發展的計算機硬、軟件產業，憑借計算機、力學、數學一系列方法，將結構設計做到最優化技術推廣。結構優化設計及傳統結構設計其設計原則和過程是相同的，不同之處在于傳統設計缺少安全、經濟性作為衡量準則。最優設計則是在安全、經濟準則基礎之上，利用計算機作為輔助技術，非常便利地實現了分析計算、設計、出效果圖等整套程序的自動化，大大提升了設計整體效果及質量。為了達到降低工程造價之目地，在不更改使用性能的基礎之上，就要對結構進行最優化設計。由此可見結構設計優化技術的應用已經是較為寬廣的課題之一。它不僅應用于項目的前期、整體、抗震設計，在舊房改造期間的各個環境均有廣泛應用。結構設計優化技術在應用實踐中應注意的問題如下：
1前期方案設計期間將結構設計優化參與其中
建筑方案設計前期如有一個優秀的、合理的設計方案，并參與結構設計優化，就會爭取到非常優秀的開端。但目前在前期設計方案中結構設計優化參與其中的并不多，如果能對建筑類別有所針對，并進行合理選擇結構設計優化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設計初期應注意建筑方案的結構優化設計，考慮結構的合理及可行性。
2概念設計結合細部結構設計優化
概念設計主要作用于無具體數值量化現象，比如無確定性的地震設防烈度，現實難免與計算式存在區別，那么設計時應采取概念設計方法，使數值成為輔助及參考根據。為達到最佳優化設計效果，設計人員應該靈活運用結構設計優化方案。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方向容易出現的裂縫，可歸結為矩形板。鋼筋選擇時應注意：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相差卻相當大，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，應在滿足基本規范要求之上，以達到安全、經濟之目的。
3結構設計優化―――下部地基基礎
樁基礎類型的選擇，要依據現場地質條選擇最為合適的結構設計優化方案，以降低工程總造價為目的。例如對灌注樁樁長的選擇影響較大的樁端持力層的選擇，要多進行比較，最終確定最為合適的方案。
總之，建筑是凝固的藝術，好的建筑師總希望可以通過建筑來合理的表達本身設計意圖，希望擁有藝術性以及實用性能的美妙融合。建筑結構設計師們應嚴格遵“安全、經濟、合理”的設計理念，努力探索更合理的結構設計方案，保證建筑工程取得良好的經濟效益和質量效益。
參考文獻：
結構設計優化范文6
【關鍵詞】房屋結構設計；優化方案；應用；優化技術
中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：
近年來，由于經濟體制和市場環境的變化，土地價格也在不斷上漲，使得建筑工程在成本控制上面臨的壓力也隨之增大。同時，隨著人們生活水平的提高，人們對居住環境和居住條件的要求也較之以往有很大的提高，這就要求建筑產品要有更優秀的品質才能滿足人們的需要。為了實現開發商和居住者的共同利益，那么就要在降低建筑工程造價的同時還要優化房屋的結構，因此，設計部門和人員就要在房屋結構設計中運用結構設計優化技術方法，在有限的空間里對有限資源進行合理利用，使其能夠發揮出最優效果，實現房屋建筑安全性、經濟性和適用性的最大化。
一、房屋結構設計中的結構設計優化方法
安全、美觀、經濟、適用且便于施工是建筑結構設計的五項基本原則，將結構設計和建筑美觀密切配合起來，在各自發揮作用的同時相互協調，能夠打造出賞心悅目的建筑。在房屋結構設計中應用建設結構設計優化技術，既能夠使建筑的造型更加美觀，又能夠滿足房屋結構的安全性、經濟性和適用性原則。它是從優化設計房屋工程的分部結構和優化設計房屋工程結構的總體這兩個方面來體現的。房屋工程分部結構優化設計方案有這幾方面的內容：優化設計房屋的基礎結構、優化設計房屋的屋頂系統、優化設計房屋的圍護結構和優化設計房屋結構的細部。在這些優化設計方案中包含著多方面的內容，主要有工程的造價分析、結構選型、結構布置和結構的受力分析等方面。在具體的實施過程中，要從實際出發，結合房屋建筑工程的自身實際情況，將提高房屋建筑的綜合效益為目標，來進行房屋結構的優化設計。
二、房屋結構設計中結構設計優化方案的應用
1、房屋結構設計中的抗震性優化設計方案
在進行房屋建筑工程圖紙的設計時，按照抗震的等級來對房屋結構的設防進行分類，這是在國家《抗震規范》等相關規定的基礎上，根據房屋的高度、烈度和結構類型來確定的。具體的優化方案如下：
對高層房屋建筑來說，在計算地震震力的振型組合數據時不必考慮耦聯扭轉的情況。如果房屋振型數大于3，那么在計算時要取3的整數倍，并且這個數據應該小于建筑物的總層數，如果房屋是1層或者是2層時，那么可以將房屋層數作為振型數。如果房屋結構并不規則，那么就應該考慮扭耦聯轉，同樣拿高層建筑來說，房屋的振型數不應該小于9而應該大于或等于9；如果該項建筑房屋結構的層數較大，或者它的剛性突變系數大的情況下，那么在選取該房屋的振型數時應該多一些，例如在房屋結構中有轉換層的情況，或者房屋頂部有小塔樓，又或者房屋內部是多塔結構，這時應該選取大于或等于12的數作為該房屋的振型數，但是需要注意的是，振型數仍然不能超過該房屋總層數的3倍。除非存在特殊情況，才可以選取更大的振型數，例如在房屋結構中含有彈性定義樓板，并且在剛性分析時采取的是總剛性分析的方法。
2、房屋結構設計中周期性折減系數的優化設計方案
在建筑房屋結構的設計中，對于房屋框架和頂蓋來說，它實際表現的剛度往往會大于設計時計算的剛度，而實際的周期又會小于設計計算的周期，這是由于存在填充墻體的原因引起的。如果計算出來的房屋結構剪力偏小時，會引起房屋某些結構的安全隱患，為了避免這種情況而使房屋結構達到更好的效果，那么在房屋結構優化設計時就要適當折減它的計算周期。但是房屋的框架結構除外，在設計時不宜折減它的計算周期，必要時就取最小的折減系數。對于房屋的框架結構來說，它通常是采用砌填充墻的方式，因此應根據砌塊和墻體的情況來決定折減系數。如果采用輕質砌塊來填充或者墻體較少的情況下，折減系數應為0.7～0.8之間；如果完全是采用輕質墻體板時，折減系數可以取為0.9。
3、房屋結構設計中框架梁、柱箍筋間距的優化設計方案
房屋柱箍筋、框架梁等的設計中，要在符合國家相關規定的前提下來設定最大箍筋和最小箍筋的直徑間距，通常將加密區的最大間距設為100mm左右，而將非加密區的最大間距設為200mm左右，然后來計算房屋結構的箍筋面積。設計人員在確定肢數和箍筋的直徑時，要依據相關規范的規定來進行。如果有其他較大載荷存在于房屋框架梁跨中部時，或者存在次梁且箍筋僅為兩肢時，而程序又為內定的條件下，就應該取200mm左右作為非加密區的箍筋間距。這樣既能夠提高間距為100mm的梁箍筋加密區的抗剪切能力，又使梁非加密區抗剪承載能力適當增強了。通過這樣的優化設計方案，更能夠充分體現出梁的強抗剪性能。
4、房屋結構設計中地下室的優化設計方案
在房屋結構設計中，如果是多層性的框架結構，一般都會設置地下室，而通常會采用板筏基礎來建造，這是因為地下室的隔墻較少。在設計時應該綜合考慮房屋的上部結構和地下室的層數，在圖紙中的計算時應以地下室的實際層數為依據，這樣可以一次性設計完成基礎
底板和地基的縱向荷載。同時，通過比較和分析側層移剛度性系數，可以對房屋的嵌固位置做出正確的判斷和調整。為了保證樓板有必要的厚度且配筋率最小，可以采取適當的加固措施來進行構造；如果房屋的縱向結構不規則時，要加強最房屋結構中最薄弱層的驗算。
三、在房屋結構設計中應用結構設計優化方案的意義
在房屋的結構設計中應用結構設計優化方案具有著重要的現實價值和實踐意義。在滿足房屋結構長遠效益的基礎上，應該盡可能的減少房屋結構的投資成本，并使房屋結構更為可靠和合理，以實現這樣的目標為目的來進行房屋結構的設計。與傳統房屋結構設計比較，運用建設結構設計的優化方案能有效降低房屋工程的造價，大約為10%～35%。運用現代化的設計理念來合理運用結構設計優化方案，可以將建筑材料的性能最大限度的發揮出來，充分協調房屋結構內部各單元之間的關系，其安全性也能達到國家的規定范圍。同時，在房屋建筑設計中應用結構設計的優化方案還能提高房屋整體方案設計的合理性，從而實現房屋整體結構的美觀、安全、經濟和適用。
四、結語
在房屋結構設計中采用建筑結構設計優化方案，能夠使房屋變得更加美觀、適用、經濟、安全。要使房屋結構優化設計在實際應用中發揮最大的功效，既要注重建設初期優化方案的制定，又要在施工過程中合理運用。在保證質量和安全的基礎上，堅持房屋結構優化設計的新理念，合理選擇結構設計優化方案并充分利用，對于建筑工程成本的控制和人們居住條件的提高都有著重要意義。
【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):95
[2] 隋國龍. 優化技術及在房屋結構設計中的應用[J]. 中國新技術新產品. 2011(03):76
[3] 孫曉玲. 淺析房屋結構設計中應注意的問題[J]. 現代裝飾(理論). 2011(02):125
[4] 盧建勇. 如何搞好房屋建筑結構的優化設計[J]. 中國房地產業. 2011(03):236
