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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇工程結構優化設計基礎，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：鋼筋混凝土建筑；結構；優化設計
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
結構優化設計是在滿足設計規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約工程造價的一種設計方法。文章主要以優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化工程，對鋼筋混凝土框架-剪力墻結構優化設計相關要點進行了闡述。
1 優化結構方案
結構方案是結構設計的關鍵，在設計中貫徹國家的技術經濟政策，采取正確的結構方案，是保證工程質量，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、建筑物質量中心重合，可以有效減少建筑扭轉的影響，此外建筑立面要盡可能避免剛度突變和結構不連續，體型要規則、均勻，建筑物總高度滿足適用最大高度的規范要求。
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多次轉換的結構構件，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，經濟實惠。
3) 結構工程師在建筑設計中要尤其注意規范，規程中有關結構概念設計的各項規定，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的集中荷載區域設置附加橫向鋼筋，并優先設置附加箍筋，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則形狀，總建筑面積約5.4萬m2。
3.1設計優化的原則
通過大量計算和經驗分析，在滿足現行結構設計規范及規定的前提下，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化。
3.2結構優化設計
高層框架剪力墻結構體系中，重點是是水平荷載作用下，框架和剪力墻內力分配設計問題，其中剪力墻的數量及設計位置是關鍵。
3.3鋼筋混凝土框架結構的優化設計
結構優化是一個漸進的尋優過程。首先對結構整體內力進行分析，然后根據梁柱各構件的控制內力進行截面的優化設計，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，優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化，各控制截面的控制內力也發生相應變化，根據這些變化進行下一步的優化設計。
3.4框架-剪力墻結構的優化設計
框架結構優化設計的原則究其根本就是結構優化的原則，利用一次完成的結構件，優化各個構件，可以節約投資并使結構受力更加合理。
3.5基礎優化設計
(1) 依據地質勘查資料，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，經審核計算，為達到節約鋼筋、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，根據覆土薄厚情況，采用十字梁井字梁。
3.4.7樓板優化設計
根據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優化設計效果
高層建筑的結構優化問題是一個非常復雜的工程難題，同時結構優化具有巨大的經濟效益，因此研究和開發應用鋼筋混凝土結構優化技術對節約工程投資具有重大意義。為驗證設計優化的有效性，分析結構設計的初步方案，根據工程所在地的市場價格推算本工程的優化節約了鋼筋65t，節約資金約32萬元。
3結語
文章從鋼筋混凝土結構優化設計應用出發，總結出了鋼筋混凝土框架-剪力墻結構建筑優化設計方法，符合當前建筑結構設計發展的需要，具有一定的現實應用意義。建筑結構的優化設計是一個科學系統的設計過程，針對每一項工程設計，應當根據其建筑特點，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，充分發揮每個構件的最大作用。只有這樣才能實現建筑結構優化設計的最終目的，以便更好地服務于我國建筑業的發展。
參考文獻
[1]張民.鋼筋混凝土框架-剪力墻結構設計的優化研究.上海：同濟大學土木工程學院，2008.
在國民經濟和科學技術的大力推動下，工業建設得到了高效的發展。為了滿足現代工業建筑越來越高的要求，工業建筑的結構和各種因素要進行全面的分析和研究以達到優化工業建筑的設計結構的目的是十分必要的，保障工業建筑的安全性、可靠性和功能性。工業建筑的設計風格各不相同，主要是根據功能性的不同，設計者也會相對應的設計出不同形式的建筑主體。我國目前的工業建筑大多是采用鋼筋混凝土結構和鋼結構來構筑的。
關鍵詞：
工業建筑；優化設計；鋼筋；結構
現代工業建筑結構的設計風格多種多樣，不同建筑的功能性也大不相同，依據設計角度的不同，工業建筑的結構優化設計需要依據具體情況來制定的。工業建筑的建設是十分復雜的，對于建筑的荷載也是比較大的，為了解決在工業運作上高分貝的噪音和污染物等情況需要對于工業建筑的建筑工藝結構進行更高層次的優化設計。
1工業建筑結構優化設計的探討
1.1工業建筑優化設計的目的
在現代工業建筑的優化設計中，根據不同建筑優化需求的目標不同可以將其分為兩種。第一種是傳統概念上的建筑結構的設計和優化，其中包含了對于結構成本結構設計優化、設計質量的提升以及能夠保障結構設計的科學性和合理性，完全滿足現代社會低碳環保的要求。第二種是通過建筑結構的設計的優化目的來達到企業工業的生產目標的要求，實現對于建筑整體結構的布局和設備的放置以及施工流程數據的分析和處理，以提高工業生產的工作效率，增加企業的市場競爭力。
1.2工業建筑結構優化設計的隊伍建設
受到建筑結構優化設計對設計優化人員的要求具備專業性和技術性的影響，工業建筑結構設計的優化需要企業建立科學合理的優化設計隊伍為中心開展工業建筑結構的優化設計工作。工業建筑結構優化的團隊應該包括專業的建筑工程師來對于建筑結構的主體結構進行分析和設計，還有要具備工藝技術人員來完成對于工藝布局和工藝流程的數據分析理解[1]，對于建筑結構的要求進行解讀，分析所設計的建筑結構的優化方案的可行性和合理性。基礎團隊中還需要配備相應的工程機械設備工程，來完成對于設備的安置和使用和結構布局等進行分析處理，最終確保設備能夠安全合理的運行。工業建筑的結構優化需要做到以基礎團隊為核心開展工作，才能確保在工業建筑的結構設計優化工作的科學發展。
1.3工業建筑結構優化設計中存在的問題
在現代工業建筑結構設計優化的經驗研討和共享中，多數設計團隊和建筑工程師都對工業建筑結構的提出了不同的見解。首先建筑物內部鋼結構的應用對空間美學的設計會造成產生巨大的影響。除此之外，在工業建筑結構設計優化的項目中，會因為部分設計人員因為經驗不足缺乏對整體建筑結構布局的認知，從而導致對建筑工藝的使用和了解不足，造成建筑結構優化設計的成果不突出，進而會出現許多企業對工業建筑結構設計優化的工作不支持、不認可等問題。在上述工業建筑結構優化中，工業建筑物內部對鋼結構的設計是所有建筑結構優化設計中最重要的方向。工業建筑施工建設的項目中占據總成本七成以上的是材料的費用，其中鋼材料的價格就達到幾千元一噸。在保障建筑物整體工程質量的基礎上采用科學、合理的方式減少建筑物中鋼材料的使用比例可以有效的降低工程造價。因此對工業建筑結構的優化中要合理優化和使用鋼材料，實現降低成本的目標，確保企業的經濟效益的增長。我國工業建筑結構的優化設計中，由于部分工業建筑在概念性的優化設計在整體設計方向上缺乏量化標準，所以建筑結構的設計優化中會存在較大的差異，嚴重影響了建筑物整體的設計和施工，針對這一特殊情況的產生，工業建筑結構在優化設計上應該更加靈活的應用和制定建筑結構設計優化的具體方案，以具體的建筑數據作為參考依據來對建筑結構的整體設計進行優化處理，以提高優化效果。工業建筑結構的優化設計中，由于工業結構的特殊性，所以會對建筑物內部的管理工作需求以及數字化辦公產生一定的影響，在工業建筑使用之后仍然會有各崗位的人員不斷出入來操縱內部各設備和軟件，因此在工業建筑結構設計優化上需要充分考慮結構布局的影響。綜合考慮各建筑內部的設備使用和工作管理的需求，對工業建筑的結構設計進行充分的分析和研究，提高企業的工作效率和工作質量，降低企業對成本的投入，提高企業的發展和進步。
2工業建筑結構優化的方法
2.1結構優化模型和設計方案
工業建筑優化設計可以在基礎結構方案、圍護結構設計方案和屋蓋系統方案這三個方向上對建筑結構模型進行優化分析。可以在型號的選擇、受力分析時和資金等方面投入等實施的過程中圍繞結構優化的總體目標進行優化，以便最終能達到經濟適用、安全可靠、高效環保、以人為本的要求。通過參數的選擇和確定的方式來建筑工程的結構進行優化設計，在過程中可以通過設計多個變量和約束條件的來對非線性結構設計進行優化處理。在方案結束后，通過編制來進行運算就可以實現對于建筑結構優化的最終確立。[3]
2.2建筑結構優化的注意事項
現階段的建筑結構優化過程中，我國大部分建筑師都不會參與到前期方案的制定和設計上，對于結構合理性和可行性的問題充分的認知，在后期的工程建設和方案的設計中增加了困難，這就需要加大對于工程的投入和使用。在工程結構設計前期就引入結構優化的設計理念，這樣不僅能夠從全局的角度來分析和理解工程優化設計的需求和作用，還能降低企業資金的投入，在工程的前期就進行有效的控制。根據不同的建筑工程所處的地理環境、周邊位置以及選擇合適的地基基礎結構來制定工業建筑的設計優化方案。把握對于工業建筑內部的細部結構設計，例如在鋼筋的選擇上，要符合對于扭轉力和抗拉力的要求。[4]工業建筑的結構優化能夠通過對于優化活動的開展情況，來降低在管理過程中對人力、物力和移動距離的投入，提高企業的工作效率，降低企業對于工業的建筑結構的成本投入。現工業建筑內部的鋼結構的應用日益增多。對于工業建筑的結構設計中，設計人員缺乏對于鋼結構工藝的深入了解和探討，十分容易造成優化設計的效果不突出，達不到預期的工業建筑結構優化設計的標準。
2.3建立完善的工業建筑結構優化體系
目前國內的工業建筑結構的優化設計中，由于對各工業建筑結構的優化設計缺乏一個統一的指導和管理，就會出現建筑內結構優化不合理的問題。因此在對工業建筑結構進行優化之前就必須建立一個完整的管理體系，通過管理體系和工業建筑結構優化中出現地問題進行相互驗證，來及時掌握管理體系中存在的問題，及時發現及時解決，并對管理體系進行完善，相關崗位的工業人員也要針對管理體系的建立來采取更加合理的管理方式，不斷完善工作內容，以此實現對工業建筑結構設計優化質量管理的目標，提高工業建筑結構的優化設計的質量和后期的使用效率。
3結束語
我國工業化的發展速度在不斷的提高，工業領軍企業的規模也在逐步的擴大，新的工業園區對于園區內的工業建筑的相關要求也更加的嚴格。針對工業建筑結構的復雜性和特殊性，相關企業應該重視對建筑結構優化設計的關注度。充分利用工業建筑結構的優化設計方案來優化技巧、降低對于工業建筑的整體投入，節約成本，降低工程總資本的投入。同時要滿足工業建筑結構中設計優化過程中對工業職能的需求。隨著市場競爭逐步朝向白熱化的發展趨勢，企業的經營管理成本已經成為影響企業在未來發展重要因素。
作者：吳琦 單位：大地工程開發（集團）有限公司南京分公司
參考文獻
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[2]吳士杰.對工業建筑結構優化的幾點思考[J].科技尚品，2015，9：14+19.
關鍵詞：建筑結構 優化設計 基本原則 影響因素
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著科學技術的不斷創新，推動經濟不斷向前快速發展，人們對物質生存環境提出了更高要求，而建筑是人類物質生存環境的重要載體。近年來，節能環保型社會建設理念的不斷深入人心，進一步加劇了建筑的需求者與供應者對建筑結構優化設計的需要。建筑結構的優化設計，不但滿足了投資者控制建筑投資成本的目標，而且更加符合使用者對建筑本體功能的需求，從而實現了社會整體經濟效益的最大化。因此，建筑結構的優化設計，在市場經濟下的節能環保型社會越來越成為可行。
1 建筑結構優化設計的內涵
建筑結構的優化設計主要體現在建筑工程的決策階段、設計階段、建設階段。在建筑工程的決策階段，確定結構優化設計所要達到的總體目標，滿足本體功能，最大程度保障安全性，縮減投資成本；在建筑工程的設計階段，確定每一個子系統及整體結構的優化布局；在建筑工程的建設階段，以結構優化設計為建設原則，組織建設好每一個子系統從而實現整體結構優化布局。決策階段結構優化選擇是關鍵，設計階段結構優化設計是核心，建設階段結構優化建設是基礎，三個階段互相驗證、互為補充、缺一不可。建筑結構優化設計的基本要求：
1）功能性。建筑是人類的基礎物質生存環境，建筑結構優化的終極目標就是為了滿足人類對物質生存環境的最大化需求。對功能性的滿足也不再局限于傳統的實用，而是增添了舒適性、美觀性、協調性等多種新元素，滿足人類對基礎物質生存環境的更高要求。
2）安全性。建筑作為人類生存的基礎生存環境，與人類的生產、生活緊密相關，安全性成為建筑結構優化設計的必然考慮因素。一味追求建筑結構的優化設計，忽略決策階段、設計階段、建設階段的安全性，其作為建筑不但沒有任何實際意義，反而會給人類正常生產和生活帶來致命的危害。因此，安全性是結構優化設計中的必然考慮因素。
3）經濟性。建筑結構優化設計的經濟性是市場經濟條件下對資源配置提出的新要求。經濟性是指通過建筑結構的優化設計，最大化的節約各種材料資源，達到減少建設成本的目標。另外，各種材料資源都存在一定的稀缺特性，建筑結構的優化設計能科學合理的減少材料的使用量，節省建設材料使用成本。
4）環保性。建筑結構設計的環保性是繼經濟性之后的一大更高要求，建筑結構優化設計過程通過材料選用品種的環保、整體布局的環保來體現可持續的發展理念。在建筑資源的材料選用方面，在保證建筑本體功能性、安全性的基礎上，最大可能的選擇節能環保型材料，同時，在結構優化的整體布局中，不僅強調建筑主體內部結構的統一與環保，也包括建筑建設過程中廢舊材料的處理與應用，更不能忽略建筑未來使用過程中對環境產生的重要影響。另外，材料選用的環保、整體布局的環保也是結構優化設計過程中安全性的體現。
2. 建筑結構優化設計的原則
建筑結構設計不僅僅包括建筑的結構本身，而且包括建筑的經濟效益、居住的舒適度及建筑空間的使用率等等。所以建筑結構設計需要嚴格按照一定的基本原則。
2.1使不規則建筑平面布置產生規則結構效應的原則
在建筑結構優化設計的過程中，需要根據不同功能的需求，通過對調節墻柱的布局和墻肢長短，使建筑結構達到經濟結構和安全使用的目標。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。
2.2 提高建筑居住舒適度的原則
建筑居住的舒適度是建筑結構優化設計的出發點和落腳點。為提高建筑居住舒適度應該從建筑結構、裝飾裝修、電氣安裝等各方面進行整體優化設計。
2.3保證建筑結構整體安全度的原則
建筑結構的安全性主要體現在建筑的抗震設計，其標準已在我國的《建筑抗震設計規范》被提出。因此需要保證結構設計涉及到的每個部件承載能力的可靠性，最終到達建筑結構安全經濟耐久的目標。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。
2.4針對不同構件采用不同安全系數的結構優化設計的原則
如果為了確保建筑的整體安全性而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，這樣反而會導致結構設計的不合理。可以根據建筑不同部位的承載能力設計其需要的安全系數，達到整體優化的目標。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小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。
3 建筑結構優化設計的影響因素
通過建筑結構的優化設計，是實現建筑本體功能與控制建筑造價成本的重要手段。優化建筑結構設計，不僅是通過受力計算，準確地計算出所需的鋼筋用量和布置方式，使結構構件受力最佳、鋼筋用量最省、功能最齊全，其實這是不對的，至少是不全面的。因為任何一幢建筑的結構設計方案提出之后，從結構選型和構件布置開始就已經存在是否優化的問題，再加上隨后的每一個設計程序也都需要結構工程師去進行精心思考、準確計算和合理選用建筑材料等全過程的優化設計，才能最終產生優化的結構。結構優化設計不應僅僅在結構本身，而是應包括建筑的各方面，比如，提高建筑空間利用率、增加建筑投入使用后的舒適度和提高建筑的經濟效益（性價比）等。結構優化設計的終極目標是實現建筑的本體功能性、安全性、經濟性與環保性。因此，在保障全面發揮建筑本體功能性、保證安全性的條件下追求建筑投資建設的經濟性與環保性是建筑建設的科學合理選擇。為了實現這一目標，未來的建筑結構設計者將遵循功能性、安全性、經濟性、環保性四位一體的設計思路，真正實現未來建筑結構的優化升級，為人類提供一個更好的物質生存與發展環境。
4. 結束語
建筑結構優化設計方法的研究是一個非常復雜的綜合決策問題。 適用、安全、經濟、美觀和便于施工是進行建筑工程設計的一般原則。我們需在實踐過程中多實踐、多探索，以最低的造價實現最佳的經濟效益，實現經濟、合理和美觀的設計要求。
參考文獻：
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[3] 晏育松.高層建筑結構設計中的若干問題研究[D]. 南昌大學 2010
[4] 譚俊清.高層建筑結構優化設計的研究與軟件開發[D]. 西安建筑科技大學 2001
【關鍵詞】結構優化設計；房屋建筑；應用；分析
1 房屋建筑工程結構設計優化的方法理念及意義的概述
隨著我國社會經濟的不斷發展，人們不僅對自身物質方面的要求有所提高，精神文明建設也逐步成為一種標準與時尚。對于人居環境方面的改善主要體現在于建筑的結構設計與美觀設計之間相互協調、密切配合的表現。建筑工程結構設計的基本要求在于建筑結構應具有適用性、安全性、經濟性、美觀性和便于施工等幾個方面的特點和作用，而本文所講的建筑結構優化設計是基于以上基本要求作更進一步、更深層次、更為合理地建筑結構設計，使建筑工程既能夠滿足美觀造型、結構安全和經濟規劃等方面的實際意義，還能夠歸根結底地提供服務于人民一個良好的生活居用環境。
房屋建筑工程的結構優化設計內容主要是通過對建筑基礎結構、屋蓋系統結構方案、圍護系統結構方案以及一些其他細部結構等方面的綜合設計過程，強調一切以從實際出發為基本原則，并結合實際工程情況，以計劃成本控制為中心的結構優化設計理念。
具體的建筑結構優化設計首要的工作是要建立起一種關于結構優化設計的模型，我們必須認識到建筑結構設計優化就是在各種不同的影響變量參數中的若干關鍵參數，利用這些關鍵參數建立起來的函數模型，然后通過科學的計算手段得到函數模型的最優解，一般建立函數模型的程序有設計變量的選擇、目標函數等辦法。在得到結構優化設計模型之后的主要工作內容是要制定一套科學合理地計算方案，通常認為建筑結構優化設計應屬于一種非線性的優化選擇問題，可以通過采取拉氏乘子法等數學統計等方法手段進行優化設計模型最優解的計算，計算得到最優解之后就可以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的意義在于可以有效降低建筑工程的總成本造價和提高建筑工程結構的經濟性兩方面。相對于傳統的建筑結構設計方法，采用建筑工程結構設計優化技術方法可以有效降低工程成本造價25%左右。如對多層或高層建筑物進行結構設計優化，由于層數越多單位建筑面積自然就會越少，從一定程度上還是可以做到節約土地占用的成本費用就是一例。結構優化設計技術的實現可以對施工材料的性能利用更為合理化，使得建筑工程結構內部各個不同單元之間的相互協調更為充分，從而提高了建筑工程結構設計的經濟性。
2 結構優化設計技術在房屋建筑中的應用
結構設計優化技術應用于實踐應用是目前一個比較重點的課題之一。主要是利用結構優化設計技術是在不改變房屋建筑的使用性能的前提下能夠達到降低工程成本造價和提高經濟性的目的。結構優化設計技術在一個建設項目中的應用還是比較廣泛的，一般應用于項目的整體設計、前期設計以及抗震設計等各個分部階段過程，通常都可以發揮一定的效益。但是，在應用結構優化設計技術的同時，我們還需要對一些在實踐過程中的問題進行重點關注：
2.1 結構設計優化技術的應用需注意到前期的參與
房屋建筑項目的投資計劃在實際工程中的影響因素非常復雜繁多，前期方案確定的質量好壞會直接影響建筑項目的總投資成本，而就目前普遍存在的前期方案的確立問題就是在前期方案階段結構優化設計技術并不參與其中，相關設計人員在進行房屋建筑結構設計時往往會忽略或不考慮建筑結構的合理性和可行性，這樣的建筑結構設計結果會對結構設計造成直接的影響，在后續的結構設計工作中往往被增加了結構設計的困難度且在建筑項目總投資上增加了一定的成本。想象一下，如果在房屋建筑結構設計方案確定的初期，結構優化設計就能完全地參與其中，那么我們就能從容地針對不同的建筑類別要求，優化選擇合理地結構形式和設計方案，一定可以避免以上情況的發生。
2.2 結構設計優化技術與建筑工程結構設計針對于同一建筑工程結構設計方案都均勻許多種不同的結構設計布置情況。如果已經確定了建筑結構設計布置的建筑工程，也有在同種荷載情況下存在不同的分析辦法。在一般的分析過程中，對于設計的參數、設計的材料以及設計試驗承載能力的取值都不是只有一種取值情況。尤其是在處理一些建筑工程細部結構的設計問題時，還須面對計算機無法解決等情況，作為設計工作人員就不得不通過自身的判斷能力根據結構設計規范的規定內容與指導展開設計。因此可以看出，結構設計優化技術主要應用于沒有具體的數值量化的情況中，一般在采用概念設計方法的實際情況是可以通過有效數值作為一種輔和參考性的設計依據，以避免在設計過程中出現較大的誤差或偏差，并利于設計結果能夠達到最佳的效果。
2.3 概念設計能夠處理的實際建筑工程結構設計問題是非常廣泛的，我們所期望的是能夠通過概念設計，房屋建筑工程結構能夠在遭遇各種不同外部荷載作用下不會受到嚴重破壞或能夠將破壞程度降到最低。因此，在分析如何能夠應對建筑工程在一定期間內所有可能遭遇的各宗不確定的破壞因素應該成為概念設計的一項重要內容。尤其是在擬建工程項目地區內的地震活動作用最難以捉摸清楚，且地震的破壞作用通常也非常大，所以在對房屋建筑結構設計工程中必須要了解到擬建工程所在地區內在一定歷史年限內的地震活動等一系列自然災害的發生情況，然后充分考慮到建筑工程結構設計一些有助于提高建筑整體結構抗震能力的措施辦法，而且應主要避免設計不利于抗震效果的結構做法。因此，在房屋建筑工程結構設計工程中必須要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。
2.4 房屋建筑下部地基基礎結構設計優化首先任務是要選擇一套合適的優化方案，如果是深基礎，那么就需要先對擬建工程施工現場的地質勘察情況全面了解到，然后再綜合其他現場場地的條件因素進行基礎選型及埋深等設計，這樣做可以有效節約造價成本。
3 結束語
結構優化設計技術在房屋建筑中的應用，隨著社會經濟的發展、生產技術水平的提高以及人們對于居用建筑功能要求的不斷改變，目前已經得到了極大的推廣與發展。結構優化設計工作同樣是一項事無巨細的工作，只有在今后更多的實踐中不斷積累經驗，發現問題和解決問題才能夠在未來的房屋建筑工程結構設計競爭中占得先機。對于專業設計人員來說要把提高設計質量作為終身奮斗的目標，為國家建設行業貢獻自己的力量。
參考文獻
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作者簡介：
【關鍵詞】建筑 結構 優化 設計
一、建筑結構設計優化的概述
1、建筑結構設計優化方法的概念
結構優化的目的是在滿足房屋建筑的基本功能需求和舒適度要求、滿足建筑質量安全和美觀度要求的前提下，對房屋建筑結構造價進行控制。建筑結構設計優化需要對空間資源、設備資源、材料資源、經濟資源進行充分利用和合理配置。這種優化設計比傳統的設計能夠節省5%～33%的工程造價，所以在項目施工中，要從建筑結構設計優化的原理出發，結合現場實際情況，提高工程的經濟效益。
根據建筑設計的總體要求，結構設計要盡量減小質量中心和剛度中心的差異，保證建筑在水平荷載的作用下不會產生很大的扭轉效應。建筑平面結構盡量采用對稱和規則的方式，在滿足建筑相應的功能條件下，使豎直方向上相應的承重構件保持上下貫通。為了保證結構的簡潔性和設計的簡單性，盡量減少轉換層的使用。豎向剛度應采取漸變的方式，避免水平荷載作用產生應力集中，產生剛度突變。
2、建筑結構設計優化的重要性分析
隨著經濟建設的不斷變化與發展，人們對于建筑行業的設計過程逐漸重視，新的技術以及理念也在不斷地被應用于其中，同時計算機技術的普及引來建筑行業新的變革與發展。建筑結構設計就是采取先進的設計手段及理念，在有限的空間范圍內進行完整的、合理的優化設計，將使用空間最大化，同時還要特別注意構件與構件之間，結構與結構之間的空間布局。這也是檢驗建筑結構工程師是否優秀的重要標準之一。工程師的結構設計重點不僅僅體現在設計理念上，而且其結構設計的經驗總結也是極其重要的。隨著計算機技術的發展，對于工程師的設計手段又提出了新的標準與要求，建筑結構設計師不僅僅要掌握專業的設計理念，同時還要掌握基本的計算機技能，將設計理念與計算機技術相結合，使其設計水平上升到一個新的高度。
3、建筑結構優化設計的內容和意義
3.1 建筑結構優化設計包括很多內容，主要分為房屋總體結構和分部結構優化兩個部分。總體結構優化包括房屋基本結構優化、房屋頂部結構優化、房屋維護結構優化、房屋細部結構優化等。不管是總體結構優化還是分部結構優化都對選型布置、結構造型、構件受力、工程造價等進行了合理的優化，并在此基礎上對結構形式進行創新，把設計對象設計得更為完善。
3.2結構設計優化的意義
3.2.1 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、方形的結構進行平面設計能夠增加結構的受力性能。因此，工程結構的優化技術，是工程實現既經濟又安全，既美觀又實用的途徑。
3.2.2 節約造價
建筑工程造價控制是保證企業經濟利潤的關鍵因素。結構優化設計能夠降低15%～30%的工程造價，具有實際的經濟性。房屋建筑大多是多層建筑，甚至很多都是高層建筑，層數的增加會因為建筑面積的增加而增加投資。層數增加對結構承載力的要求也隨之增加，為了保證結構的安全性，承重墻、梁、柱的承載等級和抗震性能都要隨之增加，因而提高了房屋的造價。合理的結構設計能夠根據建筑結構的空間和層面，合理選用結構構件并利用結構的各種性能。結構設計合理性增加、抗震性增加不僅可以減少結構所需物料，還能減少基礎和裝修物料，達到統一協調的目的，實現了結構的經濟和安全。
二、制約我國建筑結構設計優化的因素
結構優化設計主要包括以下幾個過程：建立優化設計的數學模型；選擇正確的優化方法；選定所使用的函數和變量；確定設計中的各項數據編寫計算機程序語言；通過計算機計算出整個設計的結果，然后對結構數據進行分析。結構優化設計主要存在兩方面問題：如何將設計中的問題轉化到能夠反應問題實質的優化的數學模型中；如何選擇最優化的方法求得該數學模型的最優解決方案。
結構優化設計在發展速度、研究深度以及應用推廣上都落后于結構分析，其中一個最重要的原因就是結構優化設計的難度很大。一般情況下，結構優化設計的變量個數較多。且變量個數隨問題的復雜度的增加而急劇增加，難以區分主動變量與被動變量。結構優化設計的約束條件在種類和數量上也有很多，并且約束條件通常比變量個數要大得多，有時難以區分有效約束或無效約束，這也給結構設計的優化工程帶來了很大的困難，有時很難確定要選擇哪種目標函數和變量。對于不同的建筑進行結構優化設計時，要根據其具體情況選用對其最優化、最合理的目標函數，以達到結構設計優化的目的。所以針對一個具體的建筑項目，選擇一個科學合理的目標函數是非常重要的，必須要謹慎。同時，在進行結構分析和靈敏度分析時，對于實際問題一般很少有只進行一次優化結構分析就能成功的。對建筑設計進行結構分析是一項代價很大的工作，這就意味著在對實際問題進行多次反復的結構分析時，需要付出昂貴的代價。通常每做一次結構分析就要接著做一次靈敏度分析，有時靈敏度分析的代價比結構分析還要大。所以總體來看，所要付出的代價就更大了，這就使得我國的建筑結構設計的優化發展受到了制約。
三、結構優化設計方法研究
1、制定合理的結構優化設計方案
建筑工程的結構優化設計需要考慮許多因素，如結構優化設計的使用、實施等方面。因此，必須要設計出不影響工程進度要求的合理設計方案，而不僅僅是單純的數學理論。所以，在進行建筑結構的優化設計時，一定要結合實際的工程來進行優化設計。在選擇設計變量時要以少而精為原則，選擇對目標函數影響最大的參數作為設計變量。而其他參數作為常量使用，或不作為獨立的變量來使用。嚴格按照約束條件進行優化設計，這樣可以縮小設計變量的可行域，減輕結構優化設計的工作量。目標函數作為判斷結構優化設計方案優劣的標準，要制定一個全面的目標函數是很難的，因此，一般選取結構設計中的幾個主要特征或因素來選取目標函數，并且要針對具體的工程和實際情況來制定最合理的目標函數。
2、建立綜合評定指標體系
20世紀70年代，由美國一位教授提出的層次分析法充分體現了定性與定量相結合的方式。這種方法把復雜的問題分解成若干有序的層次，并且根據對一些客觀事實的判斷，對每一層次的重要性給予定量的表示，利用數學方法確定每一層次的相對重要性次序，再通過對各層次的分析導出對整個問題的分析結構。
3、綜合評定指標體系的使用方法
在使用綜合評價指標體系時，將我國的城市按大小大體分為三類，然后通過聚類分析方法和相關的程序對某一類城市的經濟、歷史、文化、氣候等因素的區別與相似度進行分析，再將其劃分成若干類。通過調研獲得某類地區的數據特點，然后再利用層次分析法和相關程序計算出該地區各層次因素的權重值。以此類推，計算出我國其他地區的數據特征。存儲在特殊的數據庫中，綜合各項指標評出標準及待選方案的得分表。再利用灰色聚類評價方法程序或迷糊評價方法及程序，計算出最優設計方案。
4、提升結構設計人員的設計水平和職業修養
結構優化設計最終還是取決于設計人員的自身修養，符合人們的視覺美感和應用價值的建筑才是完善的，才能真正彰顯出建筑的質量和水準，做到全方面的有序、高效。因此，結構設計人員必須提高自身的責任意識。既要掌握高超的結構優化設計本領，還要注意團隊協作。建筑結構的設計涉及到各個方面，不可能由一個人來獨自完成。需要各方面的設計人員團結協作，才能設計出更加優化的設計方案。
5、優化資源配置提高原料效率
建筑材料是建筑工程的基本元素，然而不合理的結構設計方案很容易造成原料的浪費。因此，在進行結構優化設計時，一定要注意選取適當的建筑材料。在提升建筑美感的同時，提高建筑材料的利用率，減少對材料的浪費，這也是結構優化設計時要考慮的一個重要因素。
結束語：
結構優化設計可以使房屋更加安全經濟和美觀，能夠滿足人們不斷提高的對建筑產品的品質要求。在以后的結構設計過程中，還要進一步優化建筑結構的設計方法，使建筑物的設計更為實用，更為安全，更為美觀經濟，提高建筑物的質量，保證建筑企業的經濟效益。
參考文獻：
[1]吳展智 淺析建筑結構設計之優化設計[J] 建材與裝飾 2012（1）
[2]余金鳳 有關建筑結構設計的優化設計的分析[J] 科技創新導報 2013（2）
關鍵詞斜拉橋；工程；結構；優化；模型；設計；方法；
中圖分類號：U448.27文獻標識碼： A 文章編號：
引言
結構優化設計理論和米歇爾麥斯威爾桁架似乎已有百年，從施密特使用數學規劃求解結構優化設計也有40多年的歷史，特別是在過去30年中，理論，算法和應用方面都取得了長足的發展。優化設計領域的航天，機械，土木工程，水利工程，橋梁，鐵路，汽車，紡織和輕工業，能源工業和軍事工業等方面，主要治療這些復雜的結構系統的設計，或大規模的工程建設，或產量大，汽車，機械產品的創新設計。優化設計中的應用研究也延伸到了土地資源的開發和利用，環境監測和生態保護，和海洋工程等領域，并作為一種技術手段解決諸如系統識別，工程反分析問題。
一、關于結構優化設計的概述
一個好的設計應該首先確保工程結構具有足夠的可靠性，即：滿足工程結構的安全性，適用性和耐久性要求。在過去的很長一段時間，人們主要集中在結構可靠性，隨著科技的發展和現代計算工具和方法，人們越來越注重經濟結構設計。在科學的結構分析方法出生之前，結構設計是基于經驗的方法，結構設計的主要目的就是滿足安全使用，該方案還僅僅是不可行解，最優解。只檢查安全性檢查功能。隨著生產的迅速發展，新技術不斷涌現，結構工程師和逐步掌握結構分析的理論和方法應用于工程實踐，初期由于理論的不完善和計算手段的限制，結構設計仍然傾向于結構安全和較少考慮計劃經濟。在近代，特別是在業務研究，拓撲結構，有限元方法的出現和計算機技術的發展和越來越廣泛的應用在工程，結構設計的可靠性和經濟的方案已成為可能，為應運而生的結構優化設計理論。
二、斜拉橋優化模型的建立
斜拉橋的設計滿足強度，剛度，變形，頻率和其他要求和施工要求。在本文中，這些規定的約束函數形式，他們通常是設計變量的隱式函數。
2. 1頻率約束條件
橋梁結構頻率（特別是低階）反映了結構尺寸，類型，材料類型和邊界條件和特點，考慮結構的總體頻率作為約束條件之一。為防止斜拉橋發生共振，或避免一些負面頻率區域的情況下，大橋斜拉橋動力特性應符合一定的要求。此外，研究表明，基本頻率的橋梁結構最直接地反映沖擊系數，橋梁結構按照通常的做法，在國內外各種橋梁設計規范，用于在車輛荷載垂直靜態效應的基礎上乘以增大系數為移動車輛荷載垂直動態效果，即
Sz = ( 1+ u) Si
式中: Sz在移動車輛荷載作用下, 橋梁結構在豎向產生的總荷載效應;
Si在移動車輛荷載作用下, 橋梁結構在豎向產生的靜力效應;
(1+ u) 考慮移動車輛荷載對橋梁結構產生的豎向動力效應的增大系數.
(1+ u)定義為沖擊系數. 從現場實測和理論研究得知, 每次移動車輛( 一輛或多輛)過橋時, 對橋梁結構產生的最大豎向動力效應均出現在最大靜力效應處, 因此在取得每次移動車輛過橋時的應變( 應力或撓度) 的時間歷程曲線的基礎上, 沖擊系數( 1+ u) 亦可用下列公式來描述, 即
( 1+ u) = ydmax/ Y jmax
式中: Yjmax 在最大豎向動力效應處的靜力應變( 應力或撓度) 的最大值;Y dmax與Y jmax對應的動應變( 應力或撓度) 的最大值.通過對實橋的測試結果進行回歸分析, 總結出沖擊系數與基頻f 1之間的函數關系如下
(1+ u) = 0. 9843+ 0. 4068logfi
并且指出, 無論是橋梁建筑材料，結構類型，如果有區別，不論大小，如果有區別，只要是相同的基本頻率的橋梁結構，在相同的條件下行動的車輛荷載，可以得到相同的脈沖函數。本文介紹的基本頻率（或頻率）為約束條件也可以對沖擊系數的研究將幫助。在優化設計中, 橋梁結構整體頻率特性以兩種約束函數的形式表述:
其中W , W為預先設定的頻帶的下、上限,W i , W j為關切頻率, 是臨近約束頻率的固有頻率. 本文利用序列二級算法求解形如W2i≤W2, W2j≥W2的數學模型.第一級優化是求解在尺寸約束及頻率下限約束下的優化問題. 由于頻率下限約束限制了結構的尺寸上限, 為了使結構在滿足約束條件的前提下有一個較大的選擇余地, 目標函數應取原目標函數( 重量) 的最大值. 第一級優化的數學模型為
第二級優化求解在頻率上限及約束下的目標函數極小值( 結構最輕重量) 問題. 只是在該優化問題中, 尺寸約束的上限應取由第一級優化求得的優化值, 這樣形成了新的設計空間. 第二級優化的數學模型為
2. 2斜拉橋優化模型的建立
通常帶頻率約束的優化計算模型表達式為
其中, m, n 分別表示約束條件數和設計變量數,
斜拉橋設計參數的分析表明：斜拉橋結構主要受的特點，主跨比，邊，角和束電纜，塔電纜截面尺寸效應。此外，斜拉橋是平均靜定結構，通過調整線張力可以有效減少體重開始溫度，造成梁彎曲位移。本文取按有限元劃分的全橋各單元的截面特性( 面積A i、慣性矩I i)為設計變量建立優化模型. 定義目標函數為
式中pi為結構各種材料比重, Ai為結構各斷面面積、li為結構各單元長度、c1為各部分結構造價( 包括材料費、勞動力價格等) .
三、優化求解方法
本研究主要是關于斜拉橋的動力優化問題的基本概念，將“三個支柱”理論，即結構分析，優化模型及算法結構分析采用有限元方法用于優化設計的狀態變量（即，撓度，應力，特征值優化模型）。建立綜合考慮的分析變量的（橫截面面積，慣性矩，幾何尺寸，形狀參數，如彈性模量）和設計變量（使用組件的大小）之間的聯系以及建立目標函數（通常結構成本和重量）和約束功能和優化算法求解非線性選擇約束優化方法可行方向的方法。除了加快算法的效率，采取有效的近似方法，并介紹了敏感性分析的方法計算的優化過程中所使用的目標函數和約束函數的梯度。 類似的做法常見于一些國內外大型軟件, 如Access, SAPOP, START S 以及 I-DEAS 等系統中. 圖 1 表示了優化迭代過程的流程, CBDEA 可看作“黑箱式”尋優程序塊。
第3 步利用了泰勒一階近似法( T SA) , 其近似式可表為
第 7 步計算搜索步長使用了一步步檢驗與糾錯的方法, 在循環的每一步都要使目標函數按比例減小一個量. 定義目標函數的減小量為原值的β值, 即 f ( Xk+ 1) =β f ( X k) ( 0. 90 ≤β≤0. 95)。
在結構動力優化，尋求有效的計算結構固有頻率和振型對于設計變量的靈敏度的方法是非常重要的。此外，敏感性分析也被用來計算搜索方向，構造函數和參數修改研究。 Fox, Adelman, Haftka, Gardani 等人都給出了一些計算公式, 本文主要應用中心有限差分法進行了該方面的研究。
在無法或難以提供解析梯度值，不同梯度值的精度，算法的收斂性將產生較大的影響。采用高精度差分方法是一種有效的方法來提高精度，但計算會帶來的副作用，并運用可行方向法企的主要目標之一是盡量減少一些功能評價的目的。因此，本文采用的計算中心差分法。沒有更多的功能評價的前提下的差別，一步長度自動調節，所以當變量和約束函數值的迭代過程中發生變化時，差一步變化，可以有效地提高準確性差。方法如下, 取差分步長因子a 為
a=10-5×Xi,102
并且滿足要求
如不滿足, 則作如下修改
四、結構優化設計在橋梁工程中的應用狀況
雖然早在第十九世紀中葉出現了現代意義上的結構優化設計理論，但由于橋梁結構設計變量，復變函數來管理，需要大容量和手術時間長等原因，優化設計在橋梁結構設計的研究后。在十九年代開始有了橋梁結構優化設計研究。在最早的發展最為成熟的桁架橋的設計優化。大跨度橋梁設計研究是在第二十世紀末，大跨度橋梁和計算機技術的迅速發展，逐步發展。由于大跨度橋梁結構復雜，不確定的頻率較高，結構較為復雜，設計變量較多等原因，進行綜合優化設計難度大。以往的研究還只是一種局部優化，如：索力優化，優化，動態優化等。
大跨度橋梁結構優化設計是目前主要集中在局部優化，全局優化和優化理論在三個方面。局部最優不等于整體最優，但有利于整體最優，并促進發展的橋梁結構。由于局部最優設計變量的相對較少，研究的難度大大降低，研究的深度和更深入的。大跨度橋梁的局部結構優化一直參與了大跨度橋梁結構設計和施工的所有方面，包括：加勁梁截面優化，調整索力優化，電纜或索力優化，結構優化，索塔，或吊索錨固優化，懸索橋錨碇的優化，墩基礎的優化。大跨度橋梁靜不定結構，結構復雜，設計變量，建筑設計涉及到很多因素，因此，必須進行全面的整體優化或全過程的優化依然存在困難。困難在于，不僅在其建立目標函數，它是建立目標函數，尋求最優解的計算速度和可能性。整體優化：包括總成本最優，動態性能優化，整體施工工藝優化及結構優化設計及景觀設計方面的協調。
結束語
伴隨著快速發展的斜拉橋施工，近年來在全國范圍內建立了大型斜拉橋。主梁斜拉橋結構優化設計可以有效改善應力狀態，使斜拉橋的設計，確保安全，經濟合理。
參考文獻
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關鍵詞：建筑；空間結構；設計優化
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A 文章編號：
1引言
在建筑工程建設中，結構設計是關鍵步驟。建筑結構的造價在建筑工程的總造價中占較大比例。近些年來，節能型環保技術在建筑工程中廣泛應用，加劇了建筑修建者對建筑結構的設計和結構優化的需要。良好的空間結構設計和結構優化，不但能保證建筑物的美觀實用，而且可以降低建筑物的建造成本和使用效率。在目前，我國建筑物空間結構設計和優化還存在著很多問題，很多建筑修建者和建筑空間設計者對建筑空間結構設計的重視不夠，建筑空間結構設計不合理，影響了建筑的實用性和美觀性。所以，加強建筑工程建設中空間結構設計和優化設計，是建筑工程迫切需要解決的重要問題。
2建筑空間結構基本設計
2.1建筑空間結構設計的概念和原則
建筑物結構設計在建筑物建造中起著非常重要的作用，良好的建筑空間結構可以讓建筑物更加美觀實用。建筑空間結構設計主要側重于建筑物結構安全性能的設計方面，包括建筑物抗震能力、建筑物防風能力和建筑整體空間結構設計方面。良好的建筑空間結構，一反面能保證建筑物的使用安全和適應效率，一方面有利于節約建筑生產成本，是建筑物更加實用、更加美觀。設計師在進行建筑結構設計時，首先遵循經濟環保、美觀大方、安全實用的設計原則，嚴格按照建筑物的施工要求和施工方案，對建筑的空間結構進行修建，才能保證建筑物的安全性和實用性。
2.2建筑空間結構設計的要點與規范
建筑物空間結構設計的基本類型主要分為木結構、鋼結構、混凝土結構和砌體結構。按照建筑物的使用要求和使用方式，可以選擇不同的結構進行修建。但是不管是何種結構類型的建筑物，在空間結構設計上一定要遵循美觀實用、經濟環保的設計原則。首先，建筑結構設計中要注意基礎平面圖的設計繪制。在基礎寬度方面，如果出現地基較軟、土質不均勻的情況，需要采用柱下條基來減輕上部建筑物的重量，加強地基的硬度和剛度。另外，還要充分考慮到地下室的空間結構，并注意抗震縫和伸縮縫的連接設計。建筑物一般都設有地下室，地下室的空間結構設計要和建筑物整體的強度性能相適應，如果地下室采用的是混凝土墻體，那么建筑主體的基礎梁和相關樓層之間的梁就可以取消。有的建筑物會采用獨立柱基設計，要是建筑物的獨立基礎面積比較小，則可采用錐型基礎來設計，這樣可以方面施工，還可以減少工程消耗。其次，在建筑物內部樓梯和梁的結構設計中，要保證樓梯的高度，特別是在建筑物入口處，樓梯高度和建筑物入口的高度要設計合理，否則會影響建筑物的有效使用。另外，在建筑物梁結構的設計中，還要注意梁的高度和角度要與斷面互相適應，在大梁外露的情況下，挑梁的設計要做截面的，這樣才能有效減輕梁自身的重量。最后，在建筑空間結構設計的過程中，結構的計算和分析是建筑工程設計質量好壞的重要因素，結構設計師自身要對建筑結構有清醒的認識。在建筑結構整體計算中，選擇合適的計算軟件進行計算，一方面可以避免結構的不安全隱患發生，一方面可以加強建筑的抗震性能和安全性能。
3建筑空間結構優化設計
3.1建筑結構優化的概念和原則
在建筑工程中，首先是建筑空間結構設計，但是在傳統的建筑工程中，建筑結構優化設計是必不可少的設計步驟。所謂建筑結構優化設計，是指建筑工程在滿足建筑工程施工條件之下，按照預定的目標找出最優設計方案的設計方法。建筑結構設計一般是建筑設計者按照傳統的建筑物色號及要求創建建筑空間結構的設計方案，基本只是設計出建筑物施工和使用的基本方案和可行方案，建筑結構優化設計是在這些建筑方案基礎之上，通過建筑設計師和建筑施工方以及建筑使用方的要求和探討，尋找到一套最適合、最經濟、最安全的建筑物空間結構設計方案來，提高建筑工程的實用性和安全性，改善建筑工程結構的經濟效益和使用功能。在一般的建筑工程中，采取結構優化的工程往往可以使工程的造價降低15%左右，并且建筑物的使用空間也加大了，各種功能性空間結構更合理，建筑物整體結構去趨于穩定和美觀。建筑作為人類生活的基礎性的生存環境，與人類的生產生活密切相關，所以建筑物的安全性和實用性是建筑物的基本要求。在建筑物空間優化設計中，提高建筑物的安全性能是重中之重。再者建筑物的功能性和實用性也是考量建筑物結構優化設計的重要方面，建筑物的主要功能就是滿足人們的生產生活的需要，同時還要盡量滿足人們美觀性、協調性、舒適性的生活需要。建筑物在結構優化方面還要注意提高建筑物經濟性和環保性，通過建筑結構的優化設計，可以最大限度的節約各種建筑材料，減低建筑物的建設成本。環保性能的提高是近些年來建筑發展的方向之一。在建筑的選材方面，選擇環保型材料可以減少碳排放量，緩解日益嚴重的城市污染，保證建筑的使用安全。
3.2建筑結構優化的要點
3.2.1選擇合理的結構方案
建筑結構設計方案的優劣往往決定了建筑結構的成敗，一般情況下，建筑物的設計方案并不是唯一的，不同的建筑結構方案在建筑工程造價和工程質量方面有重要的影響。因此，在建筑結構方案的選擇上，首先，建筑工程方要盡可能的與建筑設計師互相溝通，對于建筑的使用要求和性能要盡量溝通清楚，并且在此基礎上，通過反復對設計方案進行對比、計算和優化，選擇更合適、更經濟、更環保的設計方案作為施工方案。
3.2.2進行正確的結構計算
目前，在建筑工程的結構設計優化方面，一體化的計算機結構設計程序在建筑工程結構設計方面廣泛應用，幫助結構工程師從繁瑣的計算中解脫出來。但是，建筑結構工程師還要仔細的研究設計方案，仔細計算核對設計數據、認真分析設計誤差、選擇合適的參數進行建筑結構施工。建筑設計師只有加強建筑設計方案的結構計算，優化結構方案，才能保證建筑物設計方案的完美，保證建筑物的結構合理，美觀實用。
3.2.3建立優化設計綜合評價體系
建筑物在進行施工建設之前，完美的建筑空間結構設計是重中之重，因此，在選擇合適的建筑物結構設計方案中，要建立優化設計綜合評價體系。當一套甚至多套建筑物空間結構設計方案擺放在眼前，首先，建筑結構工程師要嚴格把關，刪除不符合建筑施工標準和使用標準的設計方案。在幾套合適的方案中，對設計方案進行綜合評價，即使選擇出合適的建筑設計方案，也要對此設計方案進行優化設計，嚴格計算設計方案中的設計數據，保證設計方案的正確性，還要對設計方案進行經濟分析，加大安全系數，提高設計方案的質量，才能保證建筑空間設計的合理和實用。
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關鍵詞：工程造價；控制；鋼筋砼結構；結構優化
基于鋼筋砼結構建筑的自身特點，其工程的設計階段就應當對于其工程造價進行整體的設計與評估，從源頭上進行其造價的全面控制。進而對其工程結構進行優化，定量分析其結構優化的具體方案。本文就針對工程造價控制的鋼筋砼建筑結構優化設計進行討論。
1工程建設鋼筋砼結構設計與造價問題
工程造價控制一直以來都是一項貫穿于工程建設的全過程的一項重要工作。整體上看，我國在工程造價控制方面一直以來都是將側重點放在對于項目的實施過程中的設計控制。這么做導致的結果是建筑單位對工程造價控制能力不足，效果不明顯。而工程建筑的每個階段對于投資的影響是不一樣的。工程設計階段對于整個工程建筑的造價影響表現最為突出。其中，技術設計又是影響整個工程設計的關鍵環節。因此，可以說工程造價控制的重點應當是工程設計中的技術設計階段。鋼筋砼結構建筑作為一項重要的工程建筑方式，其在結構設計與工程造價問題上有幾點表現：
1.1目前，針對于建筑結構設計的技術人員往往在進行工程結構設計時，忽略對于設計理念的整體把握，只能看到細節，無法準確把握其結構方案的整體性特征，沒有能夠從概念設計的角度出發，使設計模式化、僵硬化。另外，就是在相關設計人員的設計理念落后，缺乏創新精神與學習的能力，使設計從結構上缺少對于建筑理念的多角度融合，過分看重結構設計的安全度，使得設計上形成一種設計概念模糊不清的特征。這種設計上的模糊不清，往往使一些技術環節在工程建筑中很難把握其尺度，形成工程造價的偏高。
1.2 一些設計人員在進行工程設計的過程中，片面的強調安全性能的提高，缺少對于從經濟上面的考慮，對于工程造價控制制造了難題。
1.3 出現在設計部門與業主之間的關系問題上，往往一些業主對于設計部門的要求過高，在很短的時間內進行工程設計，而忽略了設計部門無法在短時間內對于工程設計進行優化設計。在兩者的矛盾之間，往往會造成顧此失彼的現象發生。另外，就是設計部門在進行優化設計的過程中表現出來的積極性不高，其主要原因是優化設計基本上成為了對設計單位的附加條件，并沒有因為優化設計而額外對設計部門給以時間上和經濟上的額外費用。因此，也就形成了設計部門缺少優化設計的熱情。
2鋼筋砼結構建筑主體結構優化設計
為使工程造價控制更為有效，在進行初步設計階段中，應當著力于對于建筑結構的形式的選擇。往往工程結構形式的選擇會很大程度上影響到工程造價。因此，在既能滿足建筑的功能需要的前提下，確定更為科學、合理的建筑結構形式。在選擇結構形式的時候要遵循一定的標準。
2.1 在進行建筑主體結構形式的選擇上，首先應當從工程結構的建筑功能上有一定的要求。其結構形式一定是能夠滿足建筑功能需求的。在此基礎上其建筑材料上要能發揮其性能與效果。另外，就是根據建筑物的主體的高度級別進行因地制宜的選擇。再者，從建筑物的抗震能力上要對結構形式有一定的要求，安全性能應該作為作重要的考察范圍。同時，還有其他一些構成建筑施工的一般性要素也應當進行綜合的比較，選擇較為合理的結構體系。
2.2從整體考量設計結構同時要具有標志性的參照，高層建筑的寬高比往往是對于建筑物的綜合性能與經濟合理性的外在表現。通常能夠達到其標準的設計結構更為合理。
2.3 在進行結構形式的選擇過程中，應當將建筑師的意見作為重要的參考，盡量避免在工程施工中設置各類的結構縫。如必須增加這種結構的時候，也應該以現行的規范進行合理增設。從而能使其建筑要求達到標準。
2.4在滿足了建筑功能條件下應當從其內部結構上對于結構形式進行選擇。使其構成一個空間結構整體。從這個角度上來講，實現建筑功能是一個立體空間問題。
2.5 更加科學的設計建筑物的抵抗水平力的建筑設計構成，使結構抗側力的合力中心盡量與水平力合力作用的投影重合或接近。
3工程建設鋼筋砼結構地基基礎優化設計
對于整個建筑結構中對于基礎以及地下室部分的設計也是占有極大比重的。對于這部分的工程造價控制應當將重難點放在對于地基的設計上。究其原因，主要是地基基礎雖然在形式上基本一致，可是由于地質條件有差異，往往造成地基基礎的建設出現千差萬別的狀況。因此在進行建筑結構優化設計中將地基基礎以及地下室的優化設計作為造價控制的重要側面。
4工程建設鋼筋砼樓層結構優化設計
從設計上對于樓層結構的要求應當考慮幾個方面的因素，在問題的著重性上主要考慮梁板的受力是否會影響到建筑結構整體。在傳力的過程中，是否能實現直接受力。另外，就是從其使用的功能角度上分析，是否可用，和樓層結構的鋼使用量的問題。工程設計中的公用建筑設計，基本上都是采用雙向開間的形式，使用井字或者是十字次梁，這種結構的主次梁在受力方面上，其截面往往可以受力均勻。使其頂部的壓力較小，對于公用建筑進行活動裝飾更加有利。另外一種情況，出現公用結構的建筑涉及到了這種雙向開間的結構部統一，需要對于主次梁之間的截面高度進行調整，使功能與外觀更加合理和美觀。
目前，建筑工程設計中對于住宅建筑的板厚要求基本上在10厘米以內，有的板跨小，鋼筋強度大，反而不利于板的受重力的伸展，還會增加用鋼量，傳力途徑也無法形成直接受力，還會使受力不合理。所以，在進行板厚的設計上以及板跨上應當盡量將其跨度增大，盡量少的設置次梁，從而實現工程造價控制的結構優化。
5施工圖設計優化
在進行對于建筑工程進行結構設計之前，行之有效的結構分析是實現優化設計的必然要求。以結構分析為依據，對于結構設計過程中出現的局限性等問題加以補充與校正，使得結構設計更加準確。由于建筑物被賦予越來越多的功能，其結構也就呈現出越來越復雜的特點，在此基礎上對于設計結構的準確性要求也就越來越嚴格。原本的技術軟件在無法滿足新的需求的時候，采用更為合理的相關軟件模型就顯得尤為重要。
6標準化設計的工程造價控制
為了在標準化設計上與傳統的設計開發理念相區分開。因此，在進行標準化的設計方面，應當從設計的多元性與長期性上著手，對于設計方案進行優化，使其設計的理念能達到既能滿足對于標準化設計的要求又能實現多元設計理念。
7結語
工程結構優化設計不僅僅是節約投資成本，更是一項經濟發展可持續性戰略的表現形式。同時，在設計優化結構中，也是實現節約能源實施環境保護的過程。因此，在進行工程建設結構優化設計的過程中，始終將對于建筑安全、抗震、經濟效益、可持續發展等因素進行綜合考量，才能達到預期的設計效果。
參考文獻：
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[3]全國民用建筑工程設計技術措施（2009）[M].中國計劃出版社.2009
[4]混凝土結構設計規范[S].中國建筑工業出版社.2011
【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。基礎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：
關鍵詞：建筑；結構設計；優化方法；應用
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
引言
傳統的建筑結構優化設計大部分都是以建筑造價為根本進行控制，而隨著人們對建筑的實用性及整體效果要求的不斷增加，建筑使用的方便性以及整體效果如今已經成了人們關注的重點。建筑結構設計優化的理念應注重實際為主，其內容就是對建筑方案、建筑結構含樓蓋結構、基礎結構以及圍護系統結構等環節，建立起一種P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P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方案。
一、建筑結構設計優化的內容及意義
1.1建筑結構設計優化的內容
建筑結構設計優化主要體現在兩個方面，一是對建筑工程總體結構進行優化設計，二是對建筑工程局部結構進行優化設計。其中，建筑工程局部結構的優化設計對象主要包括以下幾點：1）基礎結構方案；2）屋蓋系統方案；3）圍護結構方案；4）結構細部等。對上述對象進行優化設計時，通常還會涉及選型、受力分析以及造價分析等諸多內容。總之，對建筑結構設計進行優化的過程中，不僅要嚴格依據設計規范執行，還應充分結合建筑工程的具體情況，最終提高建筑工程的綜合經濟效益。
1.2建筑結構設計優化的意義
1.1節省工程造價
建筑工程造價中建筑結構的成本大約占到總造價的50%，對建筑結構進行優化設計可以在很大程度上降低工程總造價，節約工程造價成本。建筑結構優化設計能有效的節省房屋建筑的投資成本，具有巨大的經濟價值。
1.2提高工程質量
目前設計單位的水平整體都在不斷提升，但是首先很多工程師成本控制意識低，忽略對建筑工程的成本造價控制，只追求高的安全系數，從而造成設計過于保守；其次，沒有相應的責任制，設計人員缺乏責任心，對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，常常導致計算不合理或者與工程實際不吻合等等錯誤，使之結構設計存在安全隱患或者較大的浪費；另外，設計人員與建設單位的溝通不到位，沒有完全理解建設單位的建造用途及建筑功能，進而造成建筑產品不能滿足建設單位的需要。
據統計因為在設計過程中，設計質量差，造成功能布置不合理，相P專業工程師沒有相互溝通，導致經常出現在施工過程中進行修改及返工現象，導致施工工期不能控制。同時因為工程質量差，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化可以有效的提高工程設計質量，降低安全隱患，減少投資浪費。
1.3建筑結構優化設計的社會意義
國家的宏觀調控力度在不斷的加大，原材料的價格在不斷的上漲，從而在建設的前期挖掘潛力，節約建筑造成成本、科學的優化設計，有利于節約建筑的原材料、保護環境，符合國家“低碳、節能、環保”的理念，利國利民。
二、建筑結構設計優化方法
建筑結構設計優化是要通過對擬建項目進行模型的優化、計算方法的優化，并在計算和模擬的基礎上制定有效的結構方案，再進行驗證。
（一）結構優化模型的建立
在進行結構優化設計的過程中，首要的問題是要根據實際的結構特性設定成為相關的結構設計參數，主要的有目標控制參數和約束控制參數。對于那些變化范圍比較小的，且在結構的局部加強就能滿足要求的部分參數，將其確定為預設參數，從而減少計算的工作量;對于目標函數，是要找到一組可以滿足預定條件的鋼筋截面積和截面的幾何尺寸，目標是要讓總造價最小。對于約束控制函數，包括前度和穩定約束、截面尺寸約束、結構整體約束、構建單元約束、正常使用狀態的上下限約束條件等。參數的設計必須要與實際情況和規范相符。
（二）結構優化設計的計算方法
在結構優化設計計算方案的確定上，考慮到建筑結構的復雜性帶來的變量多、約束條件多等情況，因此在計算過程中，一般的做法是先將有約束的優化問題轉化為無約束條件再進行求解，可選用的計算方有拉式乘子法、復合形法等。結構選型、尺寸和參數設計完成后，在計算方案的基礎上設計優化程序。并在得到計算結果后，對結構進行綜合分析，最后確定最合理的結構優化設計方案。
三、建筑結構設計優化設計的應用
4.1建筑結構設計初期的方案計劃決定著施工建筑的總投入，現實中的問題是初期方案計劃制定時建筑設計人員并沒有積極參與，建筑施工中也沒有考慮房屋結構優化的科學合理性，致使建筑結束后對房屋結構設計優化思想產生了約束，從而加大了建筑結構優化設計的技術難度，同時增加了建筑的投入資本。假設在建筑投建初期就與房屋優化設計相結合，就會根據需要建筑的結構選擇科學的優化方案，減少不必要的成本投入。
4.2在進行建筑時候，有一些情況是不能使用具體數據進行施工建筑的，這種情況我們可以植入概念性設計理念。利用概念性設計理念針對相同的房屋建筑方案，能夠產生不同的建筑結構設計 把建筑結構設計確定之后，相同荷載的情形下也會出現不同的方式進行分析。進行分析的時候所應用的材料、參數等不具有唯一性，細部的結構設計也會不一樣。以上這些情況也是沒有辦法使用計算機處理的，需要設計人員進行概念性判斷。
4.3雖然需要進行概念性結構設計的問題很多，但是都是期望能夠借助概念性結構設計，使房屋建筑體在種種不能預料的外在作用時不會受到損害，或者是最大限度的降低損害程度。最難以掌控的是地震損害，地震造成的損害也是最強烈的。因此，進行房屋結構設計時就應該充分考慮這個因素，房屋施工中保持均勻的剛度，對稱的設置都是能夠降低地震對房屋造成損害的重點，房屋結構在地震破壞中避免脆性損害的關鍵設計是延性的結構設計。還有針對現澆板的拐角位置容易發生裂縫的現象，可使用矩形狀的現澆板替換，房屋鋼筋的使用也是關鍵，分析鋼筋的不同功效，結合經濟使用的思想，冷軋鋼筋可以用作現澆板受力鋼筋。
結束語
建筑物的增多，導致土地資源有限，土地的價格越來越高，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，對于控制建筑成本，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。要科學合理的對建筑結構進行優化設計，使其在建筑業的發展中發揮更好的作用，降低建筑成本。通過概念設計、正確的計算及合理的構造措施來保證，設計要在實踐過程中不斷的研究、探索和創新，使其經濟性和適用性的目標得以實現。
參考文獻
[1]汪樹玉.結構優化設計的現狀與進展[J].基建優化，2007（5）：82-83.
【關鍵詞】建筑結構；結構設計；優化方法
建筑結構設計優化是一個復雜而系統的過程，通常被歸入綜合決策的范疇。在實際優化環節，既要考慮實用性和安全性，又要考慮經濟性，還應考慮整體效果。建筑概念設計將會致力于這些不穩定因素的解決，以提高建筑的實用性。對建筑結構的諸多可能破壞因素進行研究，發現地震這一破壞因素最難以控制，因為地震發生時，將會給建筑施加一個極大的作用力，同時地震又是難以準確預測的。所以，在優化建筑結構設計的實際環節，應該站在整體的角度對建筑結構設計進行優化， 采取多項措施以達到提高建筑結構抗震能力的目的。另外，設計方案中如果有不利于建筑結構抗震的因素，則應對其進行適當調整，無法調整時，則應放棄。在建筑結構設計優化的幫助下，建筑在整體剛度方面應該達到均勻、對稱的效果，如此一來，便有效保證了建筑結構在地震作用下的安全性。與此同時，是實際設計環節，還應綜合其他優化方法的應用，以提高建筑的抗震能力。如延性設計，該種設計方法能夠很好地保護地震中的建筑免受脆性破壞的危害；又如多道設防的設計方法，其設計思路是，當發生劇烈地震時，“犧牲” 部分次要結構去吸收地震能量，以降低地震對建筑主體結構的破壞效果。在進行建筑整體結構設計的過程中，應注意上述優化方法的有效運用。
一、建筑結構設計優化的意義
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，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。
二、結構設計優化方法的概述
完美的建筑是在滿足人們使用功能及視覺感受的前提下，充分滿足使用者和社會所期望的各種要求。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。
三、結構設計優化技術
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瞎。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。
結束語
建筑結構設計優化是一個復雜而系統的過程，通常被歸入綜合決策的范疇。在實際優化環節，既要考慮實用性和安全性，又要考慮經濟性，還應考慮整體效果，總之，要平衡各方面的關系。本文對建筑結構空間利用率的優化進行了重點探討，對建筑結構優化的理念進行了闡釋和延伸，希望能對類似工程建設提供一些借鑒和幫助。
參考文獻
[1]高鵬.喬可義.重視概念設計，提高建筑結構設計的質量[J].建設工程與技術.2014（07）.
關鍵詞：建筑 結構設計
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A 文章編號：
建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例,結構設計優化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則,精心設計,應用現代化科技手段,選擇合理的建筑結構設計方案,實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。
一、建筑結構優化設計
1、結構設計優化方法的應用結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括:基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內容,并應在滿足設計規范和使用要求的前提下,結合具體工程的實際情況,圍繞其綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。
2、結構設計優化方法的實踐價值筆者認為,在滿足建筑結構長遠效益的前提下,應盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度和合理性。與傳統設計相比,采用設計優化技術可以使建筑工程造價降低5%～30%。優化技術的實現,可以最合理的利用材料的性能,使建筑結構內部各單元得到最好的協調,并具有建筑規范所規定的安全度。同時,它還可為建筑整體性方案設計進行合理的決策,優化技術是實現建筑設計的“適用、安全和經濟”目標的有效途徑。
二、建筑結構經濟設計分析
1、結構設計與用地的關系多層或高層住宅建筑中,總建筑面積是各層建筑面積的總和,層數越多,單位建筑面積所分攤的房屋占地面積就越少。但隨著建筑層數的增加,房屋的總高度也增加,房屋之間的間距也必須增大。因此,用地的節約量并不隨建筑層數的增加而按同一比例遞增。
2、結構設計與造價的關系建筑層數對單位建筑面積造價有直接影響,但影響程度對各分部結構卻是不同的。屋蓋部分,不管層數多少,都共用一個屋蓋,并不因層數增加而使屋蓋的投資增加。因此,屋蓋部分的單位面積造價隨層數增加而明顯下降。基礎部分,各層共用基礎,隨著層數增加,基礎結構的荷載加大,必須加大基礎的承載力,雖然基礎部分的單位面積造價隨層數增加而有所降低,但不如屋蓋那樣顯著。承重結構,如墻、柱、梁等,隨層數增加而要增強承載能力和抗震能力,這些分部結構的單位建筑造價將有所提高。
3、高層住宅結構設計與經濟性的關系住宅的層高直接影響住宅的造價,因為層高增加,墻體面積和柱體積增加,并增加結構的自重,會增加基礎和柱的承載力,并使水衛和電氣的管線加長。降低層高,可節省材料、節約能源,有利于抗震,節省造價。同時,除降低層高可以減少住宅建筑總高度,縮小建筑之間的日照距離,所以降低層高能也取得節約用地的效果。
在相同建筑面積時,住宅建筑平面形狀不同,住宅的外墻周長系數也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形,外墻周長系數越小,外墻砌體、基礎、內外表面裝修等也隨之減少,并且受力性能好,造價會降低。考慮到住宅的使用功能和方便性,通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。
三、結構設計優化技術應用分析
1、直覺優化(概念設計優化)技術與建筑結構設計對于同一建筑方案,可以有許多不同的結構布置設計;確定了結構布置的建筑物,即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法;分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的:建筑物細部的處理更是不盡相同,這些問題是計算機無法完全解決的,都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下,根據工程實踐經驗進行,這便是前面所說的概念設計。因此,概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
2 、概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計,建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞,或將破壞程度降至最低。因此,分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中,地震作用最為難以琢磨,破壞性也最大。故而,建筑設計過程中就應該未雨綢繆,從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施,不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段;延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞;多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞,消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
四、小結
建筑是凝固的藝術,建筑師總是希望通過建筑物表達自己的設計意圖,力求藝術性和實用性的完美結合。結構師在保證安全性的前提下,當然應該敢于挑戰新的結構形式,使建筑師的意圖得以實現。在建筑結構設計的過程中,在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上,平面布置應盡量規則,對稱,盡量縮小質量中心和剛度中心的差異;使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。豎向布置上,在滿足功能要求的前提下,盡量使豎向承重構件上下貫通;能不使用轉換層的就應避免使用,以減小結構分析和設計上的困難,另外也不經濟,還容易造成應力集中;豎向剛度最好不要突變,而要漸變,否則突變處在水平荷載作用下會出現嚴重的應力集中現象,這對結構抵抗水平動力荷載是十分不利的。
參考文獻:
1、汪樹玉.結構優化設計的現狀與進展[J].基建優化,2007:12-13.
