工程结构优化设计概述范文

导语：如何才能写好一篇工程结构优化设计概述，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：ANSYS参数化语言 APDL 钢结构 优化设计

中图分类号：TU391文献标识码：A

引言

随着工程上对结构轻量化要求的增加，结构优化设计的工程实际意义日趋显现。。APDL（ANSYS 参数化设计语言）可用来完成一些通用性强的任务，也可以依此来建立模型，不仅是优化设计和自适应网格划分等 ANSYS 经典特性的实现基础，也为日常分析提供了便利。文章以单跨单层钢框架结构厂房为例，采用 ANSYS 软件的参数化设计语言对其进行尺寸优化，使其结构在满足一定约束条件下最大限度地节省材料，从而能够降低成本。

1.ANSYS和APDL概述及其关系

ANSYS是一种运用广泛的通用有限元分析软件,其有限元分析过程主要包括:建立分析模型并施加边界条件、求解计算和结果分析3个步骤。运用ANSYS提供的参数化设计语言(APDL),通过结构设计参数的调整,则可以自动完成上述循环功能,进行优化设计,从而大大减少修改模型和重新分析所花的时间。

APDL是ANSYS Parametric Design Language的缩写,即AN-SYS参数化设计语言。它是一种通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言,用建立智能化分析的手段为用户提供了自动完成有限元分析过程的功能,即程序的输入可设定为根据制定的函数、变量以及选用的分析标准来做决定。APDL允许复杂数据的输入,使用户对任何设计和分析属性有控制权,扩展了传统有限元分析范围以外的能力,并扩充了更高级的运算,包括灵敏度研究、优化设计等。具体为参数、参数数组、表达式与函数,分支与循环、重复等功能,从而为优化设计运行繁琐的迭代提供了可能和提高效率。

2.结构优化设计的基本理论

2.1结构优化设计概念

假定分析搜索最优设计一般被归纳为结构优化分析过程的流程。而这其中优化分析的核心部分为搜索过程。在包括满足各种给定条件的前提下，是否达到最优是结构优化设计最先对设计方案进行的判断。如果没能达到，但又为了使得预定的最优指标能逐步达到，就需要遵循某一设定的规则进行修改。而以数学规划为基础，进行数学模型建立，并对计算方法进行选择，使得工程结构设计问题转化为数学问题，然后在多种可行性设计中运用计算机选择出相对属于最优设计的方案，这也正是结构优化设计的主要任务。

2.2结构优化设计的数学模型

设计变量、目标函数和约束条件是结构优化设计的主要要素：。其数学模型的一般表达式为

求设计变量

使目标函数

满足约束条件

3.基于APDL的钢结构优化设计

3.1APDL语言简介和使用

APDL是指ANSYS 参数化设计语言，是使得某些功能或建模可以自动完成的脚本语言之一。它提供如参数、宏、标量、向量及矩阵运算、分支、循环、重复以及访问ANSYS 有限元数据库等一般程序语言的功能，同时其可以实现参数交互输入、消息机制、界面驱动和运行应用程序等，因此它也提供简单界面定制功能。为了扩展了传统有限元分析范围以外的能力，它可以根据指定的函数、变量设定程序的输入，同时选它使用户对任何设计和分析属性有控制权，也就是说其为了为用户提供了自动完成繁琐循环的功能而运用了建立智能分析的手段，从而为优化设计运行繁琐的迭代提供了可能和高效率，具体为参数、函数、分支与循环、重复、宏等功能。

3.2优化基本原理

优化方法采用复形法。复形法优化是一个运用较多且较为成熟的非线性数学规划方法，其基本思路来源于无约束优化算法的单纯形法。而无约束优化算法的单纯形法就是复合形法的基本思路的来源。

3.3优化设计流程

为了将有限元法与优化方法结合起来，可以采用基于APDL语言的ANSYS优化设计模块（OPT）来实现。基本流程图如图1所示。

图1ANSYS软件优化设计程序流程图

3.4APDL优化程序关键技术

首先建立钢框架结构参数化有限模型。参数是指APDL中的变量与数组。参数化模型的建立，便于模型的修改，也便于设置优化设计变量。

其次建立钢框架结构优化设计模型。下面是部分优化命令：

/POST1！进入后处理器

*GET,V,SSUM,,ITEM,EVOL！提取结构体积，赋予参数V

……

/OPT！进入优化设计器

OPANL,1.LGW!指定分析文件

OPVAR,W1,DV,.1,.4!定义设计变量

OPVAR,TW1,DV,0.005,0.02

OPVAR,TY1,DV,0.005,0.02

……

OPVAR,MS1,SV,0,225750!定义状态变量

OPVAR,SS1,SV,0,125000

……

OPVAR,V,OBJ,,,.01!定义目标函数

OPKEEP,ON!要求保留最优设计序列时的数据库和结果文件

OPTYPE,SUBP!使用零阶方法

OPFRST,40!最大40次迭代

OPEXE!运行优化

4.优化设计实例分析

本文以单跨单层钢框架结构厂房为例，跨度为 12m，层高为4.5m，框架梁、柱均采用焊接H 型钢截面且翼缘采用焰切边，材质均为Q235 钢。为简便起见，取恒荷载为0.5kN/m2，活荷载为2.0kN/m2。通过APDL 优化程序，得出用钢量约为18.2kg/m2。优化前后的结果对比分析见表1。

表1 优化前后结果分析

5.结语

本文首先论述了进行钢框架结构优化研究的意义，介绍了优化算法（复形法）和ANSYS 中的APDL语言。并通过与实际工程相结合，并分别采用复形法和有限元软件ANSYS优化模块，同时以最低化用为优化的目的，使一平面钢结构的梁柱截面尺寸得到优化并进行相应的分析。通过理论分析与结果的分析比较，证实了该优化方法是可行的，不仅能明显降低工程造价，促进钢结构的普及和推广。而由设计实例可知，基于ANSYS 的二次开发语言APDL 语言建立的钢结构优化设计模块操作方便，优化程序可自定义优化过程和控制性变量，适应了不同的结构类型和荷载组合，具有很强的灵活性。本文的优化设计思想，可以推广到其它结构形式，可对其它类型结构优化起到借鉴作用。

参考文献：

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关键词斜拉桥；工程；结构；优化；模型；设计；方法；

中图分类号：U448.27文献标识码： A 文章编号：

引言

结构优化设计理论和米歇尔麦斯威尔桁架似乎已有百年，从施密特使用数学规划求解结构优化设计也有40多年的历史，特别是在过去30年中，理论，算法和应用方面都取得了长足的发展。优化设计领域的航天，机械，土木工程，水利工程，桥梁，铁路，汽车，纺织和轻工业，能源工业和军事工业等方面，主要治疗这些复杂的结构系统的设计，或大规模的工程建设，或产量大，汽车，机械产品的创新设计。优化设计中的应用研究也延伸到了土地资源的开发和利用，环境监测和生态保护，和海洋工程等领域，并作为一种技术手段解决诸如系统识别，工程反分析问题。

一、关于结构优化设计的概述

一个好的设计应该首先确保工程结构具有足够的可靠性，即：满足工程结构的安全性，适用性和耐久性要求。在过去的很长一段时间，人们主要集中在结构可靠性，随着科技的发展和现代计算工具和方法，人们越来越注重经济结构设计。在科学的结构分析方法出生之前，结构设计是基于经验的方法，结构设计的主要目的就是满足安全使用，该方案还仅仅是不可行解，最优解。只检查安全性检查功能。随着生产的迅速发展，新技术不断涌现，结构工程师和逐步掌握结构分析的理论和方法应用于工程实践，初期由于理论的不完善和计算手段的限制，结构设计仍然倾向于结构安全和较少考虑计划经济。在近代，特别是在业务研究，拓扑结构，有限元方法的出现和计算机技术的发展和越来越广泛的应用在工程，结构设计的可靠性和经济的方案已成为可能，为应运而生的结构优化设计理论。

二、斜拉桥优化模型的建立

斜拉桥的设计满足强度，刚度，变形，频率和其他要求和施工要求。在本文中，这些规定的约束函数形式，他们通常是设计变量的隐式函数。

2. 1频率约束条件

桥梁结构频率（特别是低阶）反映了结构尺寸，类型，材料类型和边界条件和特点，考虑结构的总体频率作为约束条件之一。为防止斜拉桥发生共振，或避免一些负面频率区域的情况下，大桥斜拉桥动力特性应符合一定的要求。此外，研究表明，基本频率的桥梁结构最直接地反映冲击系数，桥梁结构按照通常的做法，在国内外各种桥梁设计规范，用于在车辆荷载垂直静态效应的基础上乘以增大系数为移动车辆荷载垂直动态效果，即

Sz = ( 1+ u) Si

式中: Sz在移动车辆荷载作用下, 桥梁结构在竖向产生的总荷载效应;

Si在移动车辆荷载作用下, 桥梁结构在竖向产生的静力效应;

(1+ u) 考虑移动车辆荷载对桥梁结构产生的竖向动力效应的增大系数.

(1+ u)定义为冲击系数. 从现场实测和理论研究得知, 每次移动车辆( 一辆或多辆)过桥时, 对桥梁结构产生的最大竖向动力效应均出现在最大静力效应处, 因此在取得每次移动车辆过桥时的应变( 应力或挠度) 的时间历程曲线的基础上, 冲击系数( 1+ u) 亦可用下列公式来描述, 即

( 1+ u) = ydmax/ Y jmax

式中: Yjmax 在最大竖向动力效应处的静力应变( 应力或挠度) 的最大值;Y dmax与Y jmax对应的动应变( 应力或挠度) 的最大值.通过对实桥的测试结果进行回归分析, 总结出冲击系数与基频f 1之间的函数关系如下

(1+ u) = 0. 9843+ 0. 4068logfi

并且指出, 无论是桥梁建筑材料，结构类型，如果有区别，不论大小，如果有区别，只要是相同的基本频率的桥梁结构，在相同的条件下行动的车辆荷载，可以得到相同的脉冲函数。本文介绍的基本频率（或频率）为约束条件也可以对冲击系数的研究将帮助。在优化设计中, 桥梁结构整体频率特性以两种约束函数的形式表述:

其中W , W为预先设定的频带的下、上限,W i , W j为关切频率, 是临近约束频率的固有频率. 本文利用序列二级算法求解形如W2i≤W2, W2j≥W2的数学模型.第一级优化是求解在尺寸约束及频率下限约束下的优化问题. 由于频率下限约束限制了结构的尺寸上限, 为了使结构在满足约束条件的前提下有一个较大的选择余地, 目标函数应取原目标函数( 重量) 的最大值. 第一级优化的数学模型为

第二级优化求解在频率上限及约束下的目标函数极小值( 结构最轻重量) 问题. 只是在该优化问题中, 尺寸约束的上限应取由第一级优化求得的优化值, 这样形成了新的设计空间. 第二级优化的数学模型为

2. 2斜拉桥优化模型的建立

通常带频率约束的优化计算模型表达式为

其中, m, n 分别表示约束条件数和设计变量数,

斜拉桥设计参数的分析表明：斜拉桥结构主要受的特点，主跨比，边，角和束电缆，塔电缆截面尺寸效应。此外，斜拉桥是平均静定结构，通过调整线张力可以有效减少体重开始温度，造成梁弯曲位移。本文取按有限元划分的全桥各单元的截面特性( 面积A i、惯性矩I i)为设计变量建立优化模型. 定义目标函数为

式中pi为结构各种材料比重, Ai为结构各断面面积、li为结构各单元长度、c1为各部分结构造价( 包括材料费、劳动力价格等) .

三、优化求解方法

本研究主要是关于斜拉桥的动力优化问题的基本概念，将“三个支柱”理论，即结构分析，优化模型及算法结构分析采用有限元方法用于优化设计的状态变量（即，挠度，应力，特征值优化模型）。建立综合考虑的分析变量的（横截面面积，惯性矩，几何尺寸，形状参数，如弹性模量）和设计变量（使用组件的大小）之间的联系以及建立目标函数（通常结构成本和重量）和约束功能和优化算法求解非线性选择约束优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，并介绍了敏感性分析的方法计算的优化过程中所使用的目标函数和约束函数的梯度。 类似的做法常见于一些国内外大型软件, 如Access, SAPOP, START S 以及 I-DEAS 等系统中. 图 1 表示了优化迭代过程的流程, CBDEA 可看作“黑箱式”寻优程序块。

第3 步利用了泰勒一阶近似法( T SA) , 其近似式可表为

第 7 步计算搜索步长使用了一步步检验与纠错的方法, 在循环的每一步都要使目标函数按比例减小一个量. 定义目标函数的减小量为原值的β值, 即 f ( Xk+ 1) =β f ( X k) ( 0. 90 ≤β≤0. 95)。

在结构动力优化，寻求有效的计算结构固有频率和振型对于设计变量的灵敏度的方法是非常重要的。此外，敏感性分析也被用来计算搜索方向，构造函数和参数修改研究。 Fox, Adelman, Haftka, Gardani 等人都给出了一些计算公式, 本文主要应用中心有限差分法进行了该方面的研究。

在无法或难以提供解析梯度值，不同梯度值的精度，算法的收敛性将产生较大的影响。采用高精度差分方法是一种有效的方法来提高精度，但计算会带来的副作用，并运用可行方向法企的主要目标之一是尽量减少一些功能评价的目的。因此，本文采用的计算中心差分法。没有更多的功能评价的前提下的差别，一步长度自动调节，所以当变量和约束函数值的迭代过程中发生变化时，差一步变化，可以有效地提高准确性差。方法如下, 取差分步长因子a 为

a=10-5×Xi,102

并且满足要求

如不满足, 则作如下修改

四、结构优化设计在桥梁工程中的应用状况

虽然早在第十九世纪中叶出现了现代意义上的结构优化设计理论，但由于桥梁结构设计变量，复变函数来管理，需要大容量和手术时间长等原因，优化设计在桥梁结构设计的研究后。在十九年代开始有了桥梁结构优化设计研究。在最早的发展最为成熟的桁架桥的设计优化。大跨度桥梁设计研究是在第二十世纪末，大跨度桥梁和计算机技术的迅速发展，逐步发展。由于大跨度桥梁结构复杂，不确定的频率较高，结构较为复杂，设计变量较多等原因，进行综合优化设计难度大。以往的研究还只是一种局部优化，如：索力优化，优化，动态优化等。

大跨度桥梁结构优化设计是目前主要集中在局部优化，全局优化和优化理论在三个方面。局部最优不等于整体最优，但有利于整体最优，并促进发展的桥梁结构。由于局部最优设计变量的相对较少，研究的难度大大降低，研究的深度和更深入的。大跨度桥梁的局部结构优化一直参与了大跨度桥梁结构设计和施工的所有方面，包括：加劲梁截面优化，调整索力优化，电缆或索力优化，结构优化，索塔，或吊索锚固优化，悬索桥锚碇的优化，墩基础的优化。大跨度桥梁静不定结构，结构复杂，设计变量，建筑设计涉及到很多因素，因此，必须进行全面的整体优化或全过程的优化依然存在困难。困难在于，不仅在其建立目标函数，它是建立目标函数，寻求最优解的计算速度和可能性。整体优化：包括总成本最优，动态性能优化，整体施工工艺优化及结构优化设计及景观设计方面的协调。

结束语

伴随着快速发展的斜拉桥施工，近年来在全国范围内建立了大型斜拉桥。主梁斜拉桥结构优化设计可以有效改善应力状态，使斜拉桥的设计，确保安全，经济合理。

参考文献

【1】蔡新、郭兴文、张旭明等．工程结构优化设计【M】．北京：中国水利水电出版社，2003：

1．10．

【2】王光远，董曜明．结构优化设计【M】．高等教育出版社，2010：1．15．

【3】D．Wang，W．H．Zhang，J．S．Jiang．Truss shape optimization、vitll multiple displacement

constraint．Computermethods inappliedmechanics andengineering，2002，191(2002)：3597―3612．

【4】孙蓓．连续体结构拓扑优化理论研究及其在水利工程中的应用恻．南京：河海大学．2005：l-23．

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【关键词】建筑结构；结构设计；优化方法；

对于建筑整体结构设计优化而言，建筑结构的概念设计既是重要基础，又是一个主要方向。运用概念设计方法，能够有效提高建筑工程的安全性及稳定性，将各种外力所带来的破坏效果降至最低。建筑在实际使用环节，难免会遇到不同类型的不稳定因素。建筑概念设计将会致力于这些不稳定因素的解决，以提高建筑的实用性。对建筑结构的诸多可能破坏因素进行研究，发现地震这一破坏因素最难以控制，因为地震发生时，将会给建筑施加一个极大的作用力，同时地震又是难以准确预测的。另外，设计方案中如果有不利于建筑结构抗震的因素，则应对其进行适当调整，无法调整时，则应放弃。在建筑结构设计优化的帮助下，建筑在整体刚度方面应该达到均匀、对称的效果，如此一来，便有效保证了建筑结构在地震作用下的安全性。与此同时，是实际设计环节，还应综合其他优化方法的应用，以提高建筑的抗震能力。如延性设计，该种设计方法能够很好地保护地震中的建筑免受脆性破坏的危害；又如多道设防的设计方法，其设计思路是，当发生剧烈地震时，“牺牲” 部分次要结构去吸收地震能量，以降低地震对建筑主体结构的破坏效果。在进行建筑整体结构设计的过程中，应注意上述优化方法的有效运用。

一、建筑结构设计优化的意义

1、结构优化设计降低总造价

进行结构优化设计中，多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地成本，但建筑层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分，一栋楼只有一个屋盖，并不会因为层数的增加而有所改变，它的成本下降会比较明显。 对于基础部分而言，虽然也是各层共用的，但是层数增加，传给基础的荷载将会增大，我们需要增大基础，这样单位面积的造价有所降低，但是却没有屋盖的效果那样明显。

2、进行结构设计优化提高建筑结构经济性

建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省，有利用抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能。与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到这5个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

二、结构设计优化方法的概述

完美的建筑是在满足人们使用功能及视觉感受的前提下，充分满足使用者和社会所期望的各种要求。依据设计的要求，把力学概念与结构优化设计进行有机结合，让参与计算的量部分可以以变量部分出现，进而形成结构设计优化方案域，运用数学手段，在域中找到可以满足要求的结构优化最佳设计方案。由此可见，结构优化设计不仅可以提高整体设计水量及设计质量，还可缩短设计周期，从而降低整体工程造价，提高经济及社会效益。房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，不仅要按照一切从实际出发的原则，更应该结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。在满足设计要求后，在进行结构设计 时应该尽量缩小刚度、质量中心的差异使平面布置规则，水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。为降低应力集中，竖直方向上应避开使用转换层。

三、结构设计优化技术

结构方案的建立过程即工程结构设计。伴随急速更新发展的计算机硬、软件产业，凭借计算机、力学、数学一系列方法，将结构设计做到最优化技术推广。结构优化设计及传统结构设计其设计原则和过程是相同的，不同之处在于传统设计缺少安全、经济性作为衡量准则。最优设计则是在安全、经济准则基础之上，利用计算机作为辅助技术，非常便利地实现了分析计算、设计、出效果图等整套程序的自动化，大大提升了设计整体效果及质量。为了达到降低工程造价之目地，在不更改使用性能的基础之上，就要对结构进行最优化设计。由此可见结构设计优化技术的应用已经是较为宽广的课题之一。它不仅应用于项目的前期、整体、抗震设计，在旧房改造期间的各个环境均有广泛应用。结构设计优化技术在应用实践中应注意的问题如下：

1、前期方案设计期间将结构设计优化参与其中

建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案，并参与结构设计优化，就会争取到非常优秀的开端。但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多，如果能对建筑类 别有所针对，并进行合理选择结构设计优化方案，将降低建筑的总投资成本，因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计，考虑结构的合理及可行性 。

2、概念设计结合细部结构设计优化

概念设计主要作用于无具体数值量化现象，比如无确定性的地震设防烈度，现实难免与计算式存在区别，那么设计时应采取概念设计方法，使数值成为辅助及参考根瞎。为达到最佳优化设计效果，设计人员应该灵活运用结构设计优化方案。与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角方向容易出现的裂缝，可归结为矩形板。钢筋选择时应注意：I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力相差却相当大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，应在满足基本规范要求之上以达到安全、经济之目的。

3、结构设计优化――下部地基基础

桩基础类型的选择，要依据现场地质条选择最为合适的结构设计优化方案，以降低工程总造价为目的。例如对灌注桩桩长的选择影 响较大的桩端持力层的选择，要多进行比较，最终确定最为合适的方案。

结束语

建筑结构设计优化是一个复杂而系统的过程，通常被归入综合决策的范畴。在实际优化环节，既要考虑实用性和安全性，又要考虑经济性，还应考虑整体效果，总之，要平衡各方面的关系。本文对建筑结构空间利用率的优化进行了重点探讨，对建筑结构优化的理念进行了阐释和延伸，希望能对类似工程建设提供一些借鉴和帮助。

参考文献：

[1]高鹏.乔可义.重视概念设计，提高建筑结构设计的质量[J].建设工程与技术.2014（07）.

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关键词: 结构设计方案问题应用

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异; 使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通; 能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中;竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象。

1 结构优化设计的模型和方案

房屋工程分部结构优化设计包括: 基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。

1．1 结构优化设计模型

结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤是: 设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。

1. 2 房屋建筑结构设计的基本方法

(1) 当结构平面图在绘制结构平面布置图时，需要输入结构软件进行建模。建筑物根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度进行相应的计算和构造措施要求。注意“地震作用”、“抗震措施”与“抗震构造措施”，提高地震作用，则结构的各构件均全面增加材料; 抗震措施指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括抗震构造措施，其中的一般规定及计算要点中的地震作用效应(内力和变形) 调整的规定均属于抗震措施，提高抗震措施，着眼于把财力、物力用在增加结构薄弱部位的抗震能力上，是经济而有效的方法; 抗震构造措施指根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。设计中需要注意受压和局部受压的一些问题。

(2) 屋顶(面) 结构图当建筑是坡屋面时，结构处理方式有梁板与及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面，折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120 厚。至于坡屋面板的平面画法，通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法，这样更便于施工人员正确理解图纸。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明，结构设计者必须要具备一定的空间概念，正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高，要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。

1．3 结构优化设计方案

结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。

2 结构设计优化技术在应用中的几个问题

结构设计优化方法应用于实践之中，是目前一个比较广泛的课题，利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，旧房改造，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中，要注意下面的几个问题。

2．1 前期参与

因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。

2．2 细部结构设计优化

概念设计应用于没有具体数值量化的情况，设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。注意钢筋的选择，I 级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力却相差很大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，满足基本的规范要求即可，达到既安全又经济的目的。

2．3 地基基础结构设计

地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。

3 结构设计优化的的功用

3．1 降低总造价

进行结构优化设计中，多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地成本，但建筑层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。对于基础部分而言，虽然也是各层共用的，但是层数增加，传给基础的荷载将会增大，我们需要增大基础，这样单位面积的造价有所降低，但是却没有屋盖的效果那样明显。

3．2 提高建筑结构经济性

建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长; 相反降低层高，可节省材料，有利用抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到这5个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

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关键词：建筑结构设计；优化方法；协调性；经济性能

现如今，人们对建筑的要求不再简单的是居住使用要求，随着时代的不断发展，人们对建筑的美观性和安全性也愈加重视，对建筑的实用性能有了更严格的要求。基于以上要求的变化，这就要求我们不断改变并优化结构设计，采取耳穴的方案，同时满足美观性和实用性，并且还能够降低成本投入，提高经济效益，促进建筑业的良好健康发展。

1结构设计优化方法内容及其原则

1.1概述。在房屋建筑结构设计时，如果要对设计方法进行优化，这就势必给工作人员带来更多的问题，例如成本问题和建筑材料问题。这种情况下，就要求工作人员用最低的资金投入，进行房屋建筑设计的优化。对优化房屋建筑设计时，其优化的内容主要包括两个内容：①优化整体的房屋建筑结构；②优化局部的房屋建筑结构。而局部房屋建筑结构主要就是对主体结构、房顶结构和下部基础结构等分别进行优化设计。1.2原则。（1）使建筑具有安全性能。房屋结构优化不是简单的进行材料的节约，而是首先要确保房屋建筑结构安全，然后利用专业知识，结合实际的房屋建筑情况，对房屋建筑结构进行科学合理的优化，从而使得房屋建筑的设计趋于完善。（2）使建筑具有实用性能。对于房屋建筑优化设计的另一个原则就是要确保建筑物的实用性，使得房屋建筑通过优化设计具备更多的功能，满足人们的实用与使用需求。（3）保证建筑结构优化的同时保护环境。房屋建筑结构优化设计的另一个原则就是要尊重环境，也就是说要注意环保，例如，可以采用绿色环保材料。（4）确保建筑具有可用价值。这个原则也是非常重要的一点，要求在进行房屋建筑优化设计时，不能一味追求利益，忽视质量，而是要在保证建筑质量的基础上降低资金投入。根据以上原则，不难看出，在进行房屋建筑结构优化设计时必须保证其科学、安全、质量要求。首先，充分重视结构优化模型，科学合理的结构设计变量得到解决。主要针对相关的参数值和约束来控制参数值的选择应注意，而较小的将实现一个预定义的类型参数，可以有效地减少编程，提高效率，提高整体水平；然后是目标函数的确定，这将对建筑作为一个整体的成本情况来理解。可以科学地确定约束条件，为结构的优化设计奠定基础。

2建筑结构设计优化方法的具体应用

2.1整体和局部优化。房屋建筑结构设计具有复杂层次性。首先要求在进行设计时要考虑设计、结构、安装等不同子系统及其下属体系。在进行优化设计时，综合考虑各个子系统和下属体系并且进行优化；其次，由于在房屋建筑结构设计时设计到施工材料、构建、配件等内容，这就要求进行房屋建筑设计时，进行整体优化。建筑结构的优化计算模型和优化计算方案属于建筑结构优化设计的重要组成部分。建筑结构的优化设计的本质就是在变量中提取重要的参数，根据上述所说参数建立函数模型，从而得到比较好的方案。一般来说，建立模型主要从以下方面入手：①合理选择设计变量，这属于重要内容，而且在选择变量设计会影响参数的选择，因此合理计算变量就能将降低计算编程的工作量；②确定目标函数，首先要在符合函数的基础上找到最优解，才能确定目标函数；其次，将约束条件确定下来，主要包含弹塑性、强度、应力及尺寸等方面，在优化建筑结构的同时，必须确保约束条件的范围在规定的要求之内，满足设计的需求。2.2建筑主体上部结构的科学性优化。建筑主体上部结构的科学性优化，是在建立模型，优化系统设计，保证科学合理性的基础上，对建筑剪力墙进行优化设计。首先，建立合理的剪力墙数量；其次，保。证剪力墙的整体质量的统一性，保证其整体结构的重心，减少地震等灾害对房屋建筑的破坏；最后，如果要保证剪力墙的高抗剪能力，在满足质量的要求上减少墙的数量。2.3概念设计结合细部结构设计优化概念设计的应用表明没有具体的量化数据，例如，抗震防裂度，这种情况下没有具体的量化的标准进行优化设计，因此需要用到概念设计。但是在设计过程中，要求工作人员必须会合理且灵活运用建筑结构设计的优化方法。例如，在进行抗震设计时，可以根据房屋建筑的实际情况，选择合理的抗震方法进行设计，方法不同，但是达到了相同的优化目的。2.4结构设计中注重协调性设计。应用结构设计的优化方法，可以充分体现在协调方面。将建筑与整个平面之间的关系应得到有效的加强，可以在结构设计中加以保护，以及结构设计的外观也应体现。在设计过程中，墙、柱的结构布置，建筑平面功能需要得到有效保证，建筑空间和深度，充分保证房子的整体结构来反映系统的简单性，在各部门的高度可以充分的保护。2.5对计算结果进行分析，确定最优设计方案。作为优化结构设计中比较重要的部分，结果分析的意义不言而喻。在此过程中，要将计算数据结果进行详细的分析，然后以数据中得到的信息为依据，制定优化设计方案。另外，在优化设计的过程中需要多方面考虑，尤其是各种阻碍因素，要对其进行控制，使得建筑结构优化设计能够顺利完成。此外，由于在施工建设过程中，涉及的人力、物理、财力较多，因此结构优化的主要目的就是合理降低上述指标，从而保证建筑指标不会受到影响。因此，在建筑结构设计中必须注意：①找到建筑技术和经济之间的平衡点，降低二者矛盾，使用高新技术，降低费用成本；②充分理解技术所带来的经济价值，充分意识到技术的进步和发展有利于降低经济损耗，因此这就要求必须加强技术发展。

3建筑结构设计优化的现实意义

3.1有利于降低工程总成本。现阶段，高层建筑不断增加，与普通多层建筑比较，主要的区别就是占据的土地面积比较小，占据的空间面积比较大，减少用地费用。但是建筑物的高度的增加，层数的增多，就容易造成楼与楼之间的不协调问题，占地节约量和建筑的层数不成比例。因此，不可以单纯的追求建筑的高度而忽视土地节约量，要将占地面积、造价进行统一协调。另外，高层建筑并不会因为层数的增多增加楼顶，这就明显的降低了成本，只是会增加楼层的基础造价。3.2有利于加强建筑物的整体经济性能。随着层数的不断增加，建筑物必会影响整体框架梁与柱的承载能力，使之承载力增加，这就造成墙体的面积和梁柱的体积的增加，增加结构自重，电线、水管等管道等房屋配置会有所延长。相对来说，普通的多层建筑物能够节省建材但不会影响抗震性能。此外，建筑物高度的不同势必会影响墙面的范围，这时候一般会选择圆形建筑或者是接近方形的建筑，这样外墙的周长系数就会相对减少，而且内外装修面积也会随之减少，而且以上形状有利于其受力的提高，在保证安全稳定的基础上增加了建筑的整体经济效益。

4结束语

综上所述，参考实际情况，从多个方面，研究对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用，利用结构理念和方法的不断优化，有效的提高建筑整体的结构设计质量。希望本次的相关研究，可以对房屋建筑结构设计优化起到一定指导作用。

作者:胡必伟 单位:伊犁鼎轩建筑设计院有限公司

参考文献：

[1]丁可.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].工程技术研究,2016,(6):129.

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【关键词】房屋结构设计；建筑结构；优化方法

建筑行业与过去相比产生了很大变化，以往人们对房屋结构的美化并不过分注重，随着时代的进步与发展，居民对建筑结构的美感要求非常高，建筑已经不单纯是作为住房而存在，而是一种艺术。现阶段，建筑行业的竞争非常激烈，在激烈的竞争环境中，投资者为了能够获取更好的经济效益，往往会提高房屋建筑的安全性、美观度，吸引业主的眼球。就房屋建筑而言，投入最多的部分就是结构投入，通过优化房屋结构，有利于提高住房质量与安全性，还可使项目投入资金减少，便于投资者获取更高的经济效益[1]。

一、 建筑结构设计优化概述

成功的建筑可以将审美、功能集合起来，实现两者的一体化，就建筑工程而言，结构设计是其中的重点内容，建筑结构的优化包含多个方面的内容，例如房屋基础结构的优化、周围护栏的优化、顶盖系统的优化等，建筑结构优化要求注重细节，根据房屋建筑工程的具体情况进行设计，满足居民需求，确定功能性符合要求后，可设置平面布置规模，缩小建筑刚度与质量中心差距。

（一） 模型的优化设计

在建筑结构优化中，对设计过程有明显影响的就是模型设计，模型设计可以反映建筑结构参数，提炼相关变量，对初步函数模型进行建立，制定合理的设计方案。要想建立建筑结构优化模型，首先需选择设计变量，针对无太大影响的变量，可将其作为预定参数，对建筑结构有较大影响的因素，可作为设计变量。其次，要利用函数表示建筑切面尺寸，还需表示涉及到的截面积，另外，要对设计条件进行约束，约束条件包括规划房屋尺寸、预应力参数、结构强度等，在规划约束条件时，需根据设计结构进行规划，且设计要符合房屋结构标准，确保约束条件与实际操作情况相符，取得最好的设计效果[2]。

（二） 实现计算方案的优化

在建筑结构中，要对设计方案进行优化，建筑结构优化涉及到的变量非常多，且其中包含复杂的数据，通常情况下，在计算方案规划过程中，一般将限制性问题转换为无限定性问题。

二、 建筑结构优化方法在房屋结构中的具体应用分析

在房屋结构中采用建筑结构优化方案，可使工程投资成本降低，除此之外，还能够优化配置房屋结构，将最大化社会效应、经济效益体现出来，一般情况下，建筑结构设计主要以房屋前期结构设计为依据，实现对建筑结构的优化处理。

（一） 建筑结构的前期设计

前期设计对房屋经济性的影响非常大，还可影响项目总投资资金。现阶段，从房屋结构设计上看，其中存在较多的问题，主要表现为在前期设计中，并未应用结构优化设计，在前期结构设计缺乏合理性、科学性，甚至可能对房屋结构设计产生不良影响。这就要求将建筑结构优化设计应用于前期设计中，为房屋设计提供可实践、合理的方案，提高前期设计合理性，有利于为建筑整体设计提供依据[3]。

（二） 建筑结构的基础设计

在结构设计中，建筑基础结构设计是关键内容，为了获取最优化的设计方案，首先就需要实现地基结构的优化。目前，建筑行业发展速度非常快，随着建筑产品具体形态、功能的不同，房屋地基设计也存在差异，从地基设计的具体情况上看，必须做好实地勘查工作，在优化结构的过程中，遵循控制施工成本的原则，如果在地基设计中，其基础部分为地桩，则要以其受力情况为依据，考察不同材质地桩，选取合理的设计方案。

（三） 建筑结构抗震优化

房屋结构抗震设计要根据具体参数完成，抗震设计具备很多不确定因素，预定设计与实际设计可能存在差异，这就需要对设计方案进行优化。以往采集的数据可以作为抗震设计的依据，在设计阶段，将建筑结构优化融入抗震设计中，获得最佳的设计方案[4]。除此之外，为了使宏观需求得以满足，还要对结构细节非常注重，合理选用现浇板，如果异形板易出现断裂，则在设计过程中，要将钢筋选择范围纳入抗震设计中，在成本基本不会增加的情况下，选用功能更强的材料。为了确保塑性要求满足条件，可以选用冷轧带肋式钢筋材料，当内部结构满足条件，钢筋材料的配置也符合要求后，可以提高建筑结构的安全性，同时还可以控制施工成本。

（四） 科学优化建筑主体

房屋建筑结构的设计要以模型为依据完成系统优化，其过程比较复杂，涉及到的内容非常多，剪刀墙的设置必须合理，确保墙体质量均匀，便于使楼层整体结构重心与楼层中平面刚度中心点重合。在建设房屋的过程中，若拥有较好的施工条件，则需尽量采用大开间构造，将剪刀墙墙肢长度加长，促使墙肢数量减少，能够控制混凝土的用量。除此之外，通常采用钢材对剪刀墙暗柱进行铸造，控制成本，如果建筑设计条件无法满足，则不可使剪刀墙构造过大。

（五）优化排水结构系统

房屋建筑排水系统包含的机械设备非常多，且要求机械拥有较强的荷载能力，一般于地下室内设置，且预留深度、预留尺寸要符合设计要求，还需加固钻孔部位。施工人员要采取措施降低管线贯穿梁、柱的发生风险，若在建设过程中，出现了上述贯穿的情况，则要加固墙体。就结构整体而言，需确保管道网与结构设置的协调性。

（六） 优化电气系统设计

电气管线主要安装于楼板、墙体或者金属管体外部，安装难度较大，若管线需从梁体穿过，则需选取梁体部位，留取孔洞，确保墙体宽度、梁体宽度保持一致。在房屋建筑中，电梯包含的建筑构件非常多，建筑方案的设计人员要对电梯部分单独给予设计，提高设计的安全性、科学性，提高施工质量。

（七） 建筑结构局部、整体优化

建筑工程设计具有较强的复杂性、层次性，就其复杂性而言，主要表现为施工人员要对建筑零部件、建筑材料等进行选择，做好工程的成本控制工作，从层次性上看，建筑工程包含多种体系，例如安装体系、结构相关体系、整体设计体系等。在设计房屋结构的同时，建筑工程设计人员必须优化所有附属系统，不能够单纯从局部考虑，必须要坚持从整体利益出发，实现房屋结构资源的合理配置，提高建筑施工质量。

三、结束语：

对建筑结构进行合理、科学的设计，并优化建筑结构，有利于在确保建筑功能的同时，对工程成本进行有效控制，提高投资人员的经济效益。优化房屋结构设计的主要目的在于确保建筑本身功能充分发挥，促使建筑主体质量提升。设计人员需要拥有较高的设计水平，能够创新建筑结构设计，为建筑工程的建筑结构设计提供最优化方案，希望能够对广大同行起到借鉴与参考的作用。

参考文献：

[1]齐建民.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技资讯，2015（11）：73.

[2]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].中华民居（下旬刊），2013（10）：18-19.

[3]周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2014（01）：117.

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关键词：房屋建筑；建筑设计；结构设计

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：

1.房屋结构设计优化的内容和意义

1.1房屋结构设计优化的内容

当前，我国经济快速发展，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是改善人们居环境方面重要手段。房屋结构设计优化理念注重以实际为准则，根据工程建设的基本状况，以计划成本为控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学的计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化结果方案。

1.2房屋建筑结构优化设计意义

（1）大大提高建筑结构经济性，房屋建筑进行结构设计优化可节省材料，有利用抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能；

（2）结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。节约用地，大量资料表明，，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。

2.房屋建筑结构设计的基本方法

2.1结构平面图

在绘制结构平面布置图时，是否要输入结构软件进行建模？当建筑地处抗震设防烈度为6度区时，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算的，但必须符合有关的抗震措施要求。因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模，直接设计即可。

2.2屋顶(面)结构图

当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法，这样更便于施工人员正确理解图纸。正确绘图和设计的关键是设计人员真正的心知肚明，结构设计者必须要具备一定的空间概念，正确理解建筑图纸和意图。设计的图纸方能让施工人员明白。由于屋面的起坡会造成阁楼层的部分墙体超高，要结合门窗顶设置圈梁来降低墙的计算高度。

2.3大样详图

在建筑详图的准确无误的基础上，大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制，也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量的使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。

2.4楼梯

楼梯梯板要注意挠度的控制，梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求，梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。注意梁下的净空要求，并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题，必要时应设梯梁。

2.5基础

基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。(通常情况下可采用C25)基础的配筋应满足最小配筋率的要求(施工图审查中心重点审查部位)。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用，应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度。基础图中的构造柱，当定位不明确时应给予准确定位。

3.现代房屋建筑结构设计存在的问题

房屋建筑结构设计要求达到安全性、适用性、耐久性等功能要求，但在实际的设计过程中，由于存在一些认识上的误区，会导致大量设计问题的出现，主要表现在以下几方面：

3.1地基与基础方面

（1）多层建筑没有地质详勘报告，仅根据建设单位的口头说明，或才简单地以附近的建筑物为参照，在其基础设计资料上进行施工图的设计。地基与基础设计要严格按操作规范进行，做到安全合理适用，必须依据地质勘察的资料，对基础类型和上部结构等多方面的因素要综合考虑，不能只凭地耐力来完成，或者把耐力容许值降低一些，这是不科学的，也是极不安全的。

（2）对软弱地基要采用换土垫层处理时，没有进行换层设计，依据已有的经验加以处置。要对软弱地基的危害有深刻的认识，如果只凭经验武断地采用砂垫层来加强承载力，而不对垫层宽度和厚度进行精确计算，将带来极大的安全隐患，而且也会造成一定程度的资源浪费。

（3）民用建筑中柱、梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时，没有按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而采用荷载值偏大。

3.2砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用

构造能够不但提高砖混结构中墙体的抗剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，可形成对砌体的有效约束，限制墙体裂缝发生和进一步扩大，维持竖向承载力，对增强结构的抗震性能有着很大作用。在如今房屋结构设计中，构造柱往往被作为承重柱使用，这种作法是极不科学的，将引起以下几个问题：

（1）如果构造柱作为承重柱，将提前受力，导致构造柱对砌体的拉结和约束作用降低，而且在遭遇地震作用时，应力将集中在构造柱位置，并使之首先遭到破坏，在这种情形下，构造柱不但起不到其应有的承力作用，而且会适得其反成为房屋结构中的脆弱部位。

（2）构造柱多数在地圈梁中生根，较少另设基础的，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度就超过了原设计的负荷。一旦柱底基础发生冲切或局部承压破坏，便会出现裂缝。因此，重大梁下的柱子应按承重柱要求设计，在梁上荷载和跨度都比较小的情况下，构造柱也可布置于梁下，在验算下墙体的局部承压和抗弯强度时，不计算构造柱作用。经过验算满足，方可在梁下布置构造柱。

3.3承重柱截面高度设计过小

在六度抗震设防区，有的结构设计人员存在误区，认为六度设防就是不设防，为受力分析方便，故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大。把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。这种做法降低了结构受力分析的难度，但也给房屋结构带来了隐患。没有考虑到梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，再因为柱截面的配筋都较小，在结构受力时，因为柱顶抗弯强度的不足，将导致柱子在梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性饺。在正常使用情况下，柱子就带饺工作。这将对房屋的耐久性产生不利影响，势必引起用户的恐惧心理。这样的结构抗震性差，一旦遭遇地震，倒塌的可能性极大，这显然不符合现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

3.4在框架结构设计中，注重横向框架的设计忽视纵向框架设计

根据现行建筑抗震设计规范要求，水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方向的抗侧力构件承担来自该各方向的地震作用，可大大增强抗效果。因此，在框架结构设计中，纵向框架与横向框架同等重要。如果把纵向框梁按普通连续梁进行设计，那么梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置均无法满足框架梁、柱的构造要求。由于对地震的纵向作用欠缺考虑，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配置均不满足要求的现象。

另外，还有悬挑梁的截面高度选用过小，连续梁按单梁进行设等问题。

4.总结语

结构设计是一项全面系统复杂的综合性劳动，结构设计人员要具备扎实的理论知识功底，思维上能灵活创新，态度上认真负责。当前，尤其要加强对房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究，提高业务修养，以不断提升自身的结构设计水平，结合实际勇于创新，设计出比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。

参考文献：

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关键词：仿真技术；飞机；结构强度；机电液

1 概述

机械产品设计是一个近代完善的过程，尤其对机等航空器是集各种先进科技成果于一体的产品，设计结果都需要进行反复多次的地面试验，才能验证设计结果能否符合要求。在仿真技术获得大规模应用之前，大部分试验都是依靠产品样机进行的，不仅成本高昂，而且试验一旦失败，对后续设计将会产生极大影响，无形之中增加研制成本，研制周期也得不到保证，随着现代计算机仿真技术的发展，在飞机设计中，越来越多的使用虚拟仿真技术。在概念设计阶段，仿真技术可以快速预测产品强度及性能，是试验无法取代的。目前，使用较为广泛的有：结构强度计算，多体动力学仿真、多学科多目标结构优化、内外流场分析、非线性有限元分析、疲劳强度分析、电磁仿真分析，机电液联合仿真分析。本文着重介绍各个仿真技术在飞机设计中的应用。

2 仿真技术

2.1 结构强度分析

飞机的设计中，满足结构强度要求是设计的首要要求，可以一票否决设计成果。影响结构强度的主要因素有材料的种类和性质、截面积、形状等，数年来，新材料的发展还不成熟，因此在飞机设计中应用得不多。设计人员往往通过改变结构的形状来提高设计产品的强度，在机械产品的最薄弱部位增加受力面，随着仿真软件的发展，这些已不是困扰设计员的主要问题，在飞机的零组件设计中，更为突出的强度问题是无法得到零组件所受真实荷载，有时候设计员甚至靠估算或放大载荷数来计算产品的强度，估计结果不利于产品的轻量化设计，目前是困扰设计员强度计算的主要问题，亟待要求更为准确的荷载计算方法。

2.2 多体动力学仿真

飞机的零组件往往需要运动才能实现飞机的性能，利用多体运动力学仿真分析软件对各个机构进行运动仿真，得到运动时间、运动周期、运动速度、各个零组件的受力等的参数，用户可以用交互图形环境和零件库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学和理论中的拉格朗日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。目前多体动力学仿真在刚体运动机械领域比较成熟，尽管金属材料的刚度很大，但是刚体分析往往不能反映产品的真实运动规律，通常情况下，需要把刚体转化成柔性体进行仿真计算。

2.3 多学科多目标结构优化

新的飞机产品涉及的学科越来越多，科技越来越精尖，使得传统设计越来越难满足新产品的需要，不但浪费大量的材料，而且投入了大量的人力，新的多学科优化的工具，拥有全面的结构优化能力，能为概念设计和详细设计提供丰富的优化方法，包括拓扑优化、形貌优化、自由尺寸优化、形状优化、自由形状优化和尺寸优化，用来解决悬挂发射装置骨架，机构等部件的优化问题，减轻整体重量，为轻量化设计提供依据。

2.4 内外流场仿真

目前内外流场仿真是飞机设计必须采用的仿真技术，内流场通常指飞机的负责管道流动，有液压、气压等，外流场仿真主要指飞机所受气动载荷，为外形设计提供参考。内流场主要的分析难点在于管道和阀系的精确仿真，无论何种阀系，都涉及到真实阀门动作过程，也就是开启（关闭）瞬间的复杂流场问题，在阀门开启过程中，流场在不断的高速变化，是流体分析领域内非常难的复杂流固耦合和动流场网格问题。如果得到精确的结果，必须不断对流场进行重新网格划分。这在传统流体仿真软件是非常难和繁琐的过程，因此，在复杂的阀系流动仿真的过程中必须引入流体与结构耦合仿真模块，可以非常方便地处理运动部件与流场的相互耦合作用，得到流场在部件运动过程中的流体特性瞬态变化规律。内流场另外一个难点在于超高压流体仿真，在仿真过程中，多数情况下是不收敛的，需要非常有经验的工程师通过间接方法进行仿真计算。

外流场方面，仿真技术多采用通用有限元软件，划分网格，加边界条件，在亚音速条件下，仿真计算比较简单快捷，计算结果也较准确，但超音速条件下，计算时和内流场超高压计算相似，都存在精度不够的问题，处理方法同内流场。

2.5 非线性仿真分析

飞机的各个零组件等产品在试验和使用的过程中遇到许许多多静力学无法解决的问题，产品的裂纹，齿轮齿牙的脆裂等，这些问题单靠简单的静力学解决手段，智能简单预测裂纹宽展和产品寿命，因此必须引入非线性分析来解决接触、大变形等辅助的结构问题。

2.6 疲劳强度分析

在航空产品需求的大背景下，疲劳分析通常进行耐久性疲劳寿命分析，可用于结构的初始裂纹分析，裂纹扩展分析、应力寿命分析、焊接寿命分析、整体寿命预估、疲劳优化设计、振动疲劳分析、多轴疲劳分析、电焊疲劳分析虚拟应变片测量及数据采集等；软件拥有丰富的疲劳断裂相关材料库、疲劳载荷和时间历程库等，能够可视化疲劳分析的各类损伤、寿命结果。用于主要承力组件的整体寿命预估、疲劳优化设计等。

2.7 电磁仿真分析

飞机只有结构设计是不够的，还有很重要的一部分是电磁伺服控制系统。电磁控制系统是飞机能够实现其功能的关键。往往需要进入电磁仿真分析，主要用来分析电磁作动机的电磁铁、电磁阀、电磁继电器、电机、变压器、传感器等电磁装置的静态、稳态、瞬态特性。直接耦合电磁场分析得到的各种地刺损耗作为热源，通过热分析得到电磁设备的温升等热特性，可通过分析设备在正常运行时对各种参数变化的敏感度，确保设计参数处于制造容差范围内，还可对几何形状、材料属性、激励源，边界条件的设置参数、工作频率以及直线或旋转运动位置坐参数化和优化分析，从而选择最佳设计方案。

2.8 电液联合仿真

一般来讲，飞机设计是一个复杂的系统工程，涉及到上述等多个学科的仿真分析，过去只停留在单元件仿真分析，不能系统联合仿真评估的问题。目前，单一学科的仿真分析，往往不能满足现代飞机设计的需要，可以通过机电液联合仿真技术实现对飞机的系统仿真设计。这种方法需要引入多个仿真分析软件，相互参考相互印证，主要问题的难点在于软件间数据的传递误差，随着软件数量的增加，传递的误差越来越大，很难保证仿真的横度，数据传递误差是今后仿真工程师应该攻克的一大难题。

3 结束语

仿真技术的不断发展，对机的设计要求也越来越高，研究也更加深入具体。仿真技术在飞机设计领域发展多年来，虽然取得了许多成绩，但是在各个学科及W科间都存在无法攻克的难题，需要仿真工程师进一步研究更精确的仿真技术。

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[关键词]建筑；剪力墙结构；设计；措施

中图分类号：TH127 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0128-01

1 导言

剪力墙体侧移小、抗侧刚度大、抗震性能良好，越来越引起建筑界的关注，尤其对于高层住宅、公寓及旅馆的设计，常常运用剪力墙结构有效地将承重墙及分隔墙融为一体，节省了空间成本及经济成本。建筑设计是保证建筑工程质量的关键环节，其中建筑剪力墙结构设计细节较多，需遵循一定的设计思路，才能够确保设计的优化及完善，进而才能够使设计应用的价值得到有效体现。

2 剪力墙结构概述

2.1 剪力墙结构

建筑结构主要指在房屋建筑中，由一定数量的构件连接成的，且能够承受一定荷载空间的体系，根据施工方法的不同，可将建筑结构分为混合结构、剪力墙结构、框架结构。其中，剪力墙在建筑中的主要作用在于承受因风荷载或地震作用引起的水平荷载，防止建筑结构遭到剪切破坏，可有效保障房屋及构筑物的牢固性。具体而言，剪力墙结构就是通过钢筋混凝土墙板来承受垂直和水平方向力的结构，在剪力墙结构的设计过程中，施工单位可将原来建筑物框架中的梁柱替换成钢筋混凝土墙板，有效承受来自垂直和水平方向的各类荷载，从而对建筑结构所产生的水平力进行有效控制。简单地说，剪力墙结构主要是指垂直方向的钢筋混凝土墙板，建筑物的水平方向依然是用钢筋混凝土的大楼板搭载在墙上的，这种结构形式即为剪力墙结构。

2.2 剪力墙结构设计样式

剪力墙的结构设计样式比较多，近年来，应用比较普遍的有壁式框架、整体剪力墙和联肢墙：（1）壁式框架。联肢墙中，对该样式剪力墙应用比较多，因洞口过大，墙肢刚度不足，而连梁风度比较强。该背景下，剪力墙的受力与框架结构类似。但是，它与框架结构中的梁柱仍然存在很大的差别，厚度不足。可在上框剪结构中，单独设置壁式框架剪力墙，并采用其他部分墙体作为辅助。该种墙体形式在当前房屋建筑中极具适用性。（2）整体剪力墙。整体剪力墙中的洞口数量很少，是建筑工程结构设计中的关键内容。具体设计工作中，可对洞口忽略不计。其在现代建筑工程中不可或缺，主要用以对建筑工程进行有效支撑。（3）联肢墙。联肢墙上的洞口通常是一排或多排，洞口尺寸很大，连梁是主要的受力承担主体。作为特殊剪力墙，其由多组连梁共同连接。而且，相较于连梁，墙肢更具刚度优势。因此，每一个墙肢都有其不可忽略的独特的作用。

3 优化剪力墙结构设计的措施

3.1 要重视转换层结构设计

目前，居民想要建筑物具有多种多样的功能，注意现代化的建筑工程在使用方面，下部和上部的机构是不相同的，具有很高的综合功能。在进行优化建筑工程剪力墙结构设计时，要根据实际的需要进行相应的变化，并布置好设计结构，还要把转换层设计布置好。重视剪力墙结构的布置设计，在进行高位转换时，剪力墙结构很复杂，因为质量和刚度很大的转换层增高，非常有必要调整好上下的刚度和其本身刚度相近。就转换层自身而言，所需要的刚度和质量不要太大，最后，在水平力的作用下，对空间进行准确的研究分析，保证转换层四周的层角位移达到均匀的现象，并检验是否均匀。利用转换层这种结构形势，要选择重量和刚度都偏小的建筑材料。在具体的计算中，多选择组合振型数，经过计算，算出结构中相对薄弱的部分，根据内力配置的特点进行研究分析，并合理的调整相关配件的配筋，最后改变提高薄弱部分的性能。

3.2 基础方案与承重构件的优化设计

依据建筑工程的地质和水文状况，确定剪力墙结构设计方案，对工艺、技术、周边建筑分布状况等，具备清晰的认识，并对其进行合理规划和布局，将基础方案的效用发挥到最大。而设计人员也要在原有基础上，对其进行修订和整改。依据建筑工程的事实背景，在具体标准和规范框架内，确定承重构件，并对其进行合理设置，使建筑主体结构更加安全、可靠。以剪力墙承重构件设计为例，该过程中，将墙体配筋率作为重点考量内容。剪力墙的抗震等级为一、二、三级，竖向和水平分布筋的最小配筋率不能低于0.25%；部分框支剪力墙的底部加强部位实际配筋率需在0.3%及以上。设计剪力墙结构时，设计单位要认识到基础方案的重要性，并对承重构件的优化设计过程进行严格控制，采用正确的方式，对相关标准和工艺参数进行合理确定和选择，避免与国家相关设计标准存在偏差，使设计方案更具实用性。

3.3 合理的洞口布置

开展剪力墙体设计工作前，需要做好计划，使设计工作具有目的性。如设计工作中，有计划地选择好洞口位置，可视实际情况而定。将一定数量的空洞分区分布在不同的墙段，并预先做好计划，做好洞口与洞口之间的连接措施，保证墙体刚度均匀变化。

3.4 合理掌握剪力墙的尺寸及其外形

要想使建筑监理墙结构设计得到有效优化，便有必要合理掌握剪力墙的尺寸及其外形。对于不同的墙体结构来说，其设计也存在差异；所以剪力墙结构设计在竖直或水平方向的刚度及其荷载分布均有所差异。为了使剪力墙荷载传递要求得到有效满足，需保证其墙肢截面高度是墙厚的八倍。同时，对于剪力墙结构来说，要想使自身的稳定性得到有效保证，便需要优化设计外形，通常选取T形或者L型最好，这两种外形方案的选择均能够减轻墙体的重量，进而使剪力墙结构的外形体积得到有效减小，并使剪力墙侧向刚度的提高得到有效促进，此外还能够在一定程度上使建筑工程项目的成本得到控制。此外，在剪力墙结构使用过程当中，需保证剪力墙2个方向中至少有一个与标准相符，且另一个不宜偏短，误差值控制在1m内，这样才能够使配筋问题得到有效避免。

3.5 确定剪力墙结构设计理念和计算方法

科学合理的设计方案是剪力结构设计的基础和保障，其不仅关系到建筑工程的整体性能，而且直接关乎建筑主体结构质量。当剪力墙结构为受弯状态，其具备较好的延性。因此，剪力墙一般为高细样式，假使其过长，很容易形成低宽剪力墙。因剪力墙呈现出脆性特征，其抗震性很容易被削弱。剪力墙结构设计中，切忌盲目，要以精准的计算为基础。当前，我国剪力墙结构设计中，多采用计算机执行设计工作。但是部分计算内容，仍然需要依靠人工执行。设计人员除了采用计算机，实现剪力墙结构计算之外，更要依据自身的专业构成及工作经验，对具体设计过程进行有效判定，提高设计质量，将设计过程中的偏差降到最低。而构件计算过程中，要通过结构试验，使计算结果更加准确，从根本上消除误差。

结束语

综上所述，剪力墙结构在建筑结构中运用愈来愈广，也占据着愈来愈重要的地位。设计单位和施工单位要依据建筑工程背景及实际设计要求，认识到剪力墙结构优化设计的重要性，优选科学的设计方案，所以，需要建筑工程的相关设计人员熟悉的掌握剪力墙结构的设计，并根据实践的经验，不断的创新，提出新的优化措施设计剪力墙结构，进而提高我国建筑工程的整体水平。

参考文献

[1] 赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播，2012（09）：08.

篇10

[关键词] 高层住宅；结构选型；优化设计；抗震性能；注意要点

中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：

1 概述

某高层住宅小区楼盘，共30万m²，属于一级工程。2010年设计，共有20栋高层住宅主楼，有18层~32层。人、车完全分流，地下车库为1层连通的，并有设备用房和部分设有人防地下室。

本人独立完成了里面8栋住宅，为剪力墙结构或框架—剪力墙结构。现选取已建的其中一栋26层的典型高层住宅设计实例。分别阐述其结构选型及设计要点、优化设计措施、注意要点。选取的一栋高层26层，位于7度区，建筑高度为79.5m，地下室深5.4m。首层层高4.5m，其它层高3.0m，每层均为住宅。

2 结构体系选型及布置要点

由于剪力墙具有自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。在地震区15层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的。剪力墙布置要点：

（1） 剪力墙应遵循对称、均匀、周边、拐角等,强周边弱中部原则进行合理布置；

（2） 100m以下的高层住宅一般剪力墙的墙肢长度：墙厚=8:1~10:1左右即可；

（3） 为了保证剪力墙的延性，较长剪力墙宜开洞，将其分成长度均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接。墙肢截面高度不宜大于8m；。

（4） 尽量采用少量短肢，一字型剪力墙。宜沿主轴方向或其他方向双向布置；

3 结构设计要点

根据此工程的建筑高度和使用功能，故采用剪力墙结构是经济且抗震性能好的。由于地下室地下车库的车道有穿过高层主楼底部，少量剪力墙的墙肢长度受到了限制，这不影响剪力墙的优越性。

在满足地下车库车道功能的前提下，对落地剪力墙尽量进行大开间布置，主楼标准层结构如图1所示的剪力墙结构体系。结构抗震等级为二级。

建筑平面呈细腰型，按抗震规范应判断为“平面一般不规则”结构，占有两项平面不规则指标，因此应严格控制结构竖向不规则指标，避免其成为复杂超限高层结构。对楼面刚度最薄弱部位的楼、电梯井“细腰”周围（图1阴影部分）均设置了局部150mm厚楼板，双层双向拉通钢筋予以加强；对少量墙肢长度受到限制的短肢剪力墙（墙肢长度：墙厚

整体计算的结构振动特性及抗震性能的指标见表1,2。各指标满足高规及抗震规范。地震作用下最大层间位移角为1/1221(X向)，1/1406（Y向），均小于高规的限值1/1000。

表1 结构振动特性指标（取前三个周期）

表2 结构抗震性能指标

4 优化设计措施

（1）减轻荷载：外墙及分户墙采用200mm 厚蒸压加气混凝土砌块，内墙采用100mm厚蒸压加气混凝土砌块；控制楼面装修荷载；

（2）控制楼板厚度，减轻自重。

（3）在施工条件允许范围内提高剪力墙及柱的混凝土强度，可以减小截面尺寸。

（4）尽量采用新工艺，新材料。本工程主筋采用Ⅱ及钢，fy=300KN/㎡。板筋采用冷轧带肋钢筋焊接网，fy=360KN/㎡。实际工程中，如果条件允许梁钢筋可以使用新Ⅲ级钢，强度fy=360KN/㎡，这样可以减少梁钢筋量。

（5）优化平面布置，优化构造大样，尽量减少次要构件的钢筋用量。

本工程的预期用钢量60~65kg/㎡,实际0.00标高以上用钢量57.5kg/㎡，较满意。

因此对于层数高于15层高度小于100m的住宅，可采用本例的剪力墙结构体系，并应对剪力墙进行合理布置及延性设计，使剪力墙的用钢量更省。

5 设计注意要点

1. 剪力墙在自身平面外的稳定性是剪力墙设计中的重要问题之一，也是结构工程师难以准确理解和掌握的设计问题之一。在设计中，边界条件规则的剪力墙稳定性验算，一般可由结构计算程序完成，对于边界不规则的剪力墙，则主要依靠结构工程师从概念上采取措施加强其稳定性，并根据实际情况进行稳定性计算。现列举剪力墙平面外稳定性计算注意要点：

（1）一般剪力墙厚度的确定是根据高规规范7.2.2条1~3条确定，有时受建筑的影响当墙厚不能满足本条1、2、3款时，应按本规程的附录D计算墙体稳定性。但有时实际剪力墙与附录D计算墙体稳定性存在差异。如对于跨层剪力墙，h应取墙所跨楼层的层高之和；

（2）对于一字形剪力墙，不管墙高和墙长的相对大小如何，墙厚总是应按高厚比限值确定，墙计算长度总等于墙高；

（3）当在室内地面处不做结构板时，剪力墙缺乏有效的面外支撑，剪力墙应按面外跨层考虑。墙高应取所跨层数的层高之和。

（4）在结构设计当中，楼梯间是便于布置剪力墙的部位。有时楼梯边某些楼层开洞，没有楼板支撑，其稳定性很难保证。设计中，可将两侧斜梯板的水平分部筋按受拉筋的要求锚入墙内，利用斜梯板对墙提供支撑。

(5)高层建筑电梯间布置，如图1墙1一侧为室外，有时是三个电梯井墙比较长比较高时，若墙1室外没有楼板支撑，这时我们要注意墙的稳定性。电梯井分隔处最好采用剪力墙，这样墙的稳定性容易保证。

2. 剪力墙本身延性好，但短肢和一字剪力墙抗震性能差，故应按高规进行加强；

3. 注意剪力墙的延性设计：(1)强墙肢，弱连梁；(2)强剪弱弯；（3）限制剪压比；（4）限制墙肢轴压比。

4. 对于扭转不规则的高层结构，应重视调整结构布置，随着扭转变形不规则指标突破程度的增大，地震作用下层间最大水平位移角限制应适当的加严，以减小扭转不规则的不利影响，保证结构具有相应的抗震性能。

6结论

在满足建筑功能的前提下，对高层住宅进行适当的结构选型是非常重要的。在不降低结构安全度的前提下，对结构进行优化也是很有必要的。实践表明，15层以上100m以下的高层采用剪力墙或框架—剪力墙结构体系抗震性能好。在各国的历次震害中，剪力墙震害很少发生。地震区剪力墙除保证有足够的承载力外，还要保证有足够的延性，以提高整个结构的耗能能力，改善结构抗震性能。

在建筑设计初期，结构设计人员就应该与建造师密切配合，根据结构概念知识初步确定剪力墙布置，调整整体建筑方案中不合理的体系与布局，避免不规则或严重不规则平、立面布置。结构优化往往是各专业密切配合、充分沟通、并综合各方面要求，经方案比较后形成一个优化的结构布置。一个好的优化布置对结构造价起决定作用，在加上后期的精心设计即可得到一个较优秀的设计方案。

结构设计人员应该在确保结构安全和满足建筑使用功能的前提下，将有限的材料和资源用到充分发挥作用关键部位，在不降低安全度的情况下优化结构设计，做到技术可行，施工可行，经济合理。

参考文献