房屋结构设计范文

导语：如何才能写好一篇房屋结构设计，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。

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关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：

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

Keywords: building structure design; structure design; optimization

1.建筑结构设计优化概述

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

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

2.常用的房屋建筑结构设计优化技术

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

2.1概念设计在房屋结构设计中的应用

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

2.2概念设计在建筑设计中的应用

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

3.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略

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

3.1优化选择房屋建筑结构类型

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

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

3.2积极应用信息优化技术

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

3.3节能结构设计的优化

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

4.结语

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

参考文献

[1]翁维素.运用系统思想，优化工程结构设计，实现节约目标[J].河北建筑工程学院学报.2008（03）.

[2]侯贯泽，刘树堂，简国威.工程结构优化设计理论与方法[J].钢结构.2009（08）.

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关键词：房屋结构 建筑结构 设计优化

1 引言

目前，随着科学的发展房屋结构设计技术不断发展，而房屋结构中建筑结构的设计市场越来越庞大。对建筑结构设计优化后，能加强房屋的使用性，更有利于人民的居住，改善居住的环境。因此，要想在庞大的设计市场中脱颖而出，就需要在建筑结构设计优化的时候，就需要引进先进的设计技术，创新设计理念，根据房屋所处的实际地理环境，选择合适的设计优化方案，争取采用最低的造价来换取最大的经济效果。同时，房屋结构建筑的设计优化还能提高使用者的居住环境和水平。因此，对于房屋结构设计中的建筑结构设计优化是目前建筑的最重要的目标。

2 目前的房屋建筑结构设计优化

目前的房屋结构设计优化还存在很多的缺陷，其中在优化过程中，只重视建筑尺寸的优化，在给予指定材料等建筑方面的要求后，优化只在建筑的表面进行，完全忽略了整体设计的优化。而这种仅仅满足尺寸方面的优化对于整个建筑来说没有任何意义。很多设计人员表明，建筑结构的优化需要的是合理的方案和布局，其中，表面的尺寸完全可以依靠计算机计算精密的数据，在实际的构建中符合数据就可以满足了。而且还有另一个关键的缺陷，就是在目前的建筑结构中，它的目标还不能满足建筑结构优化的需要。在设计优化的时候计算出来的结果只是一种理想主义数据，实际在实际的情况中，由于限制因素和变量效果等的影响，很难将这些数据应用到实际的建筑结构优化中。很多时候，建筑的设计方案和布局结构还是很不错的，但是就因为计算方面的不足，导致没有达到理想中的建筑结构目标。

3 建筑结构的设计优化理念

在对房屋结构设计中的建筑结构设计优化的长期探讨中，建筑结构的设计优化也有自己的理念。其中优化设计理念包含四个方面。第一个方面是房屋建筑具有安全性能，建筑能够反映人类的进步文明程度，能够保障人们各种工作的顺利进行，因此，对于建筑的安全性能有很高的要求。建筑结构的设计无论优化到什么程度，都是需要建立在安全性能的前提之下，一旦一个建筑优化的连安全性都保证不了，那么这个建筑就失去了存在的意义，甚至带来很大的灾难。第二个方面是可用性，建筑在表现美观的同时，设计优化的主打理念还是建筑的可用性，功能要满足使用者的要求，带来舒适的感觉。第三个方面是建筑结构的优化需要保护环境，我国在长期的发展中，人们对于保护环境的意识不高，造成我国目前环境的严重污染，因此，在建筑结构的设计优化的时候，设计合理，采用环保的建筑材料，排水等具有污染性的系统要做好环保的防护工作。第四个方面是可用价值性，在建筑结构的设计优化中，不能只顾眼前的利益，为了节约成本，而偷工减料，降低建筑的实际可用价值。建筑结构的设计优化理念的真正目标是用最少的钱却能打造出最有价值性的建筑。

4 房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法

做任何事情有了目标和理念之后，在实际操作中都要讲究方法。因此，对于建筑结构如此重要的事情也需要一套详细的方案。

4.1 建筑结构的整体优化方法

房屋结构设计中的建筑结构设计优化主要表现在房屋建筑的整体结构上和房屋建筑的部分结构俩部分的设计优化。其中对于建筑的部分优化有很多方面，例如屋顶的优化，围护的优化等几个方面。这些方面不仅仅需要建筑设计者运用自己所学的精心设计，还得考虑到适用性能和造价等问题。在优化设计的时候，还必须进行实地的考察，结合实际情况对建筑进行设计优化。对于建筑的整体性优化来说，优化好的建筑要确保整体牢固，如果发生突发状况，能够把损失降到最低或者没有，这样优化出来的建筑是最好的。因此，在设计优化整体的时候，需要能够考虑各种可能出现的状况。例如，地震是最容易出现的自然灾害，在构建的时候就应该提前在建筑中加入一些避免降低地震的措施。在房屋结构的构建材料钢筋是降低地震破坏力的主要材料，因此对于钢筋与钢筋的接头距离应该严格按照有关部门的规定构建，这样才能够整体对建筑进行设计优化。

4.2 建筑设计优化的细节方案

当建筑的整体优化方案确定以后，需要细致的对建筑的细节问题进行研究。在建筑结构的不同部位对于负载的要求不同，就算负载要求相同，但是因为在同一部位的材料数据等各种参数也不相同，因此，就造成了对建筑细节的优化设计方法不同。而且在这些细节的问题中，很多实际的数据是不能通过计算机等机器计算的，完全需要的是人工计算，这就为细节的优化设计带来了很多的难度。这就需要建筑设计优化的工作人员能够根据自己多年的经验和积累的知识，快速准确的计算细节优化的各种数据，学习国外的先进方法，结合我国本身自己具备的设计理念，设计出我国自己的建筑优化方法。而且，在材料使用具体来说也属于细节，在构建之前应该对材料的使用有一个大概的了解，不用的材料也要根据情况回收利用，节约建筑设计优化的成本费用。设计人员的自身素质也要提高，目前我国的建筑水平还处于落后的阶段，需要我们的设计人员多向国外学习，引进他们的先进水平和经验，取其精华，取其糟粕。在建筑的结构设计上要注重均衡，无论是横向还是纵向都需要俩边平衡，具有美感。

5 总结

很多人都认为建筑是固体艺术，建筑师的设计优化方法能够赋予这个建筑物灵魂。因此，我们的设计师应该对未知失误勇于探索，积极创新，以自己最大的热情投入到实际的建筑构造中去。对建筑的优化要根据实际情况作出探究，经济价格适用，建筑结构的优化能够符合使用者的要求。而且，设计师不论再怎么对设计方案进行创新和设计，都要在保证建筑安全性的前提之下。

参考文献

[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年6期

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关键词：房屋建筑；结构设计；问题措施

中图分类号：TU318文献标识码： A

一、房屋结构设计的作用

对于房屋结构的设计，首先一点我们要知道，无论是一个民房还是一座高楼的最初的蓝图都是从一张画稿开始的，这张图稿不仅仅关乎的房子的好与坏，更关系到今后住户的生活质量。我们暂且不提自然灾害在当今的重要性，单纯从我们的住房质量上讲，我们就能不断的发现，有些房子是值得买的有些房子住着也不放心。当一个房子的地基设计的不牢固时那么就完全会影响整个房子的质量，只要有一点点的小地震就会致使房屋严重摇晃、有的甚至倒塌。房屋结构设计当然还包括房屋的各个环节的设计，有的设计师将楼梯设计的非常不合理就会导致人们上下楼梯的时候非常累。打个比方说同样是三层的楼，有的楼梯上的时候就不会太累，而有些就会累的人气喘吁吁。对于房屋设计中除了地基还有另一大方面，那就是房屋框架。近些年来我国的楼房都采用的是框架式盖房，然而框架与框架之间还是有本质区别的。面对楼房的越来越高层，就会使设计师们都过分的关注房屋框架的纵向设计而忽略了房屋框架的横向设计。再次提起房屋的防震功能，房屋框架的横向设计就可以增加房屋防震的功能。因此在面对地球情况不稳定的今天设计师们是否应对这方面对多加考虑呢？房屋的建设初期是都需要对施工地点进行勘探的，这样的勘探就是对房屋结构设计在设计师头脑中的一个空间的设计。这样的设计基本上就能够决定以后房屋设计出的成品的模样了，因此房屋结构设计师在对于施工地进行勘探的时候一定要进行周密的计划，不能将头脑中原有的想法强加于该地的设计中。然而当设计师在勘探的过程中发现这个地方是绝对不可以进行施工的时候一定要马上与房地产商协调并提出一些有建设性的问题，只有这样的工作才是对人们负责人的房屋结构设计工作者，也只有这样才能够将房屋结构真的设计成一个结实耐用的、对人们生命与财产负责认的楼房。注重外观新颖并不是错误的想法，然而太过分的注重外表而不注重实际也必然是一个失败的设计。从当前的社会情况来看，想要成为一个优秀的设计师并不是一个难事而这个社会也并不缺少一个专业的房屋结构设计师，然而为什么在如今的社会中我国房屋的安全还是不能够得到保证呢？首先从我国对房屋设计师的培训说起，我国房屋设计师应接受一个整体的具有系统的培训才能够上岗，如今我国应届设计学院毕业生非常的多，这也就导致一些公司为了节省一些雇佣费而雇佣一些没有任何设计经验的新手，然而并不是不让企业录用新人，而是企业应对全社会负责任，对于刚接手新案子的新人来讲他们首先应该度过一个严格培训的适应期，只有他们具备了丰富的社会经验后才能够采用上岗。

二、建筑结构设计中的常见问题及解决措施

(一)地基基础设计中的问题及解决措施

(1)桩基选择不合理

对桩基施工的可行性、成桩质量的可靠性及桩基施工对周围环境的影响等方面考虑不够充分，如一些高层建筑设计采用大直径钻孔灌注桩，桩尖需穿越6～8m的卵石层进入中风化岩1倍桩径。

对于这一问题，我们按照房屋建筑项目的实际施工条件，桩尖穿越较厚的卵石层十分困难，成孔质量也较难保证，根据附近相似地质条件的工程经验，以卵石层为持力层（无软弱下卧层），并在桩端进入卵石层一定深度后进行桩底注浆，同样能达到提高单桩承载力、减小桩基沉降的目的。

(2)单桩承载力计算有偏差

因成桩工艺不同，地基土对不同桩型的支承能力是不同的，即按规范经验公式计算单桩竖向承载力时，对于不同的桩型，各土层的极限侧阻力和极限端阻力是不同的。有的工程地质勘察报告仅提供了计算打入式预制桩的单桩承载力设计参数，而设计采用钻孔灌注桩，并直接引用地质报告中的设计参数，使计算的单桩承载力出现偏差。

为了解决这一问题，我们应考虑到：桩基设计时不能直接按经验公式计算单桩承载力或直接采用试桩提供的承载力数值，必须考虑上部未固结（或欠固结）土层在固结沉降过程中可能引起的桩侧负摩阻力的影响。因而在验算桩身承载力时，必须考虑施工工艺系数ψc。或桩身压曲的影响；对抗拔桩，不能仅计算桩身承载力，还必须进行桩身抗裂验算。

(三)框架柱配筋问题

房屋建筑结构设计中框架柱的配筋率一般都较低，而设计过程中电算结果所显示的又时常是构造配筋，在实际设计工作中参考意义不大。在地震作用下，地震框架柱均会受到一定的危害，其中又以角柱所受的扭转剪力最大，此外，角柱所受的双向弯矩作用较大，而横梁在工作状态中又多为双向偏心受力状态，能够发挥的约束作用有限，就造成角柱受震害威胁较大。

为了解决这一问题，我们在设计过程中应选择最不利的情况进行框架计算，在具体设计过程中计算配筋时应注意以下几个问题：1）由于角柱和边柱会在地震作用下产生偏心受拉，因而在实际设计中，柱内纵筋的纵截面面积应较电算结果大25%左右；2）框架柱的配筋应相对于计算结果适当扩大一些，框架柱、角柱、边柱和中柱一般相计算值分别放大1.2到1.6，1.4、1.3、1.2倍左右；3）为了提升框架柱的箍筋对混凝土的约束能力，应采取井字形或者菱形的箍筋形式；4）当柱的纵向钢筋总配筋高于3%时一般采用直径大于28mm，并焊接固定；5）由于房屋结构设计中，配筋率电算过程通常未将地基的沉降和温度应力对配筋产生的影响考虑在内，因而实际设计时，应考虑到这些因素并适当放大框架柱配筋。

(四)楼板刚度不够

在一些建筑结构设计中由于在建筑基本的机构布置或者是结构观念缺乏相关措施的时候，就需要进行楼板变形计算程序，虽然楼板变形计算程序从数学力学模型方面来讲是成立的，而且在计算中的准确度也是很高的，但是在实际的应用中计算楼板变形程度还是有一定的困难，这样就造成在楼板变形计算中的计算结果缺乏准确性。

在建筑结构设计中为了楼板变形计算结构与实际的受力情况相一致，在设计中要将楼层设计为刚性楼面。所以在楼面设计方案的阶段就要避免采用一些楼层大开洞、外伸翼块太长等楼面出现变形的平面。在刚性楼面的设计中要选择合适的结构布置，同时要保证楼面结构中的配筋数量要合适。在楼面刚度设计的过程中需要注意，如果建筑本身的原因的影响，导致楼面的不符合刚性楼板的要求，在设计的过程中可以通过提高联系梁板或者是采用斜向配筋等方法使楼面平面满足刚性楼板的假定，这样才能保持楼板变形程序计算结果与建筑结构的真实受压情况相一致。

(五)房屋结构设计中悬挑梁的梁高不足

在建筑挑梁的设计中，往往设计者只重视对梁的倾覆和强度进行计算，但是对梁挠度的计算往往没有足够的重视，一般比较常见的是对梁高的选用过小，这样就会引起梁截面受压区的应力较大，在使用中梁截面就会产生变化，梁挠度也会不断加大，导致梁板中裂缝的出现，而且梁高过小也会使得梁的延性减小，在受到竖向的地震时就容易遭受破坏。

在常规的建筑结构设计中可以按照相关手册上的计算方法进行梁板的跨度计算，但是在一些特殊的结构设计中要根据实际的需要进行跨度计算，在扁梁结构中，如果梁高与板厚差不多的时候，应该将跨度计算长度取到梁中心，选取梁厚和梁中心的弯矩，取最大配筋值，这样的建筑结构设计中跨度计算结果才是比较准确的。

(六)房屋结构设计中应注意的其它问题

随着多层建筑的增加，现代房屋结构设计中，采用框架结构的项目越来越多，除了上文中所提到的常见设计问题外，框架结构设计中还应注意以下几个问题：

首先，在框架结构设计过程中，高低跨之间不应采用主楼设牛腿、地层屋面和阁楼梯梁搁在牛腿上的做法，也尽量避免用牛腿托梁的方式作为防震缝。这是由于在建筑物各个单元之间，尤其是高层和地层之间的受震害情况各有不同，如果采取以上设计方法很容易造成连接处拉断、压碎，严重威胁房屋建筑的稳定性和安全性。因而，凡是房屋建筑设计中需要设缝，就应确保缝分的彻底，而不需要设缝的情况下，就应使其紧密连接，要绝对避免分的不彻底或连接不紧密的情况，否则很容易受震害破坏。

其次，由于一些房屋建筑结构稳定性或动能上的需要，有时需要框架梁外挑，

且梁下需设置钢筋混凝土柱，这种设计中需要对混凝土柱的内力和配筋进行计算。而计算过程中许多设计人员对这种混凝土柱的了解不够成分，将其作为构造柱进行设计和配筋计算，同时也为按合理的方式对悬臂梁的配筋进行计算，这样一来极容易造成悬梁臂和混凝土柱的荷载力和承载力不足，严重威胁房屋建筑的结构安全。对此，在房屋框架架构整体计算中，应将这种混凝土柱视为受压构件，将其作为竖向构件进行整体分析，将柱与梁端交接部位视为框架梁、柱节点，并将悬梁臂两端的协调变形纳入设计考虑范围内。

结语

建筑结构设计就是建筑结构设计人员对所要施工的建筑的表达,本文针对建筑结构设计中需要注意的问题进行探讨，希望对结构设计者在进行具体建筑设计中，能够具备扎实的理论知识,再加上灵活创新的思维和严肃、认真、负责的工作态度，保证设计工作高质量的完成，为房屋建筑质量提供保障。

参考文献

[1]齐宝才,苑朋伟.谈装饰装修房屋结构拆改带来的危害[J].科技资讯.2006(27)

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【关键词】建筑结构；房屋结构；应用方法

随着我国居民生活水平的不断提高，人们对居住环境和住房要求也越来越高，尤其是对房屋的结构设计、外观设计、功能设计都要求其既有美观性又有舒适性。目前我国房屋的构建过程比较固定化，由于不能依赖工厂或机器对结构部件进行设计和加工，因此只能依赖于现场施工，从而对工期的计划、房屋的设计存在一定的限制性。按照如此现状，在进行房屋结构设计准备时期时，应优先考虑到建筑结构的优化方法，便于提高现场施工的效率性，并且增强结构设计的稳定性和经济性。对此，笔者认为建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用不容小觑。

1建筑结构优化方法在房屋结构设计中应用的必要性

全面优化建筑结构设计理念，有效实现对房屋建筑构造的优化作用，这一举措不仅能灵活的把控好建筑成本，还能增强房屋的实际使用价值以及美观度。从另一方面而言，建筑企业通常会以最小的投资换取最大的经济效益，这就要求了房屋建设时对结构设计需要做到合理性、安全性、实效性，把建筑结构优化法的优势体现的淋漓尽致。相比传统的旧房结构设计，建筑结构优化方法的优势主要体现在：第一，对房屋结构的稳定性和安全性起到首要保障；第二，对房屋内部所有的结构组织能够科学性的调整；第三，使材料的功能运用更加科学性；第四，使项目成本比起以往能够降低三分之一左右。

2建筑结构优化的具体实施

2.1提升建筑结构整体性的优化方法房屋结构设计优化的突破点首先是对房屋设计整体性的把握以及对房屋细节结构的优化设计。针对目前房屋的细节结构优化设计到多个方面，其中包括围栏、屋顶、门架等各个地方，这些地方不仅需要设计师颇心观察和巧妙设计，还要同时注重它们的实用价值和经济花费的平衡性。在优化设计过程中，对项目工程的实地勘察是必不可少的，依据实际情况酌情分析得出优化设计方案。当具有整体性的结构优化方法灵活应用到房屋结构设计中时，既保障了房屋的整体牢固性和安全性，在某些突况下，又可以预制安全事故的发生，把具体损失较低到最低。就算没有突况，建筑结构整体性的优化也应事先思量出各种情况，例如地震自然现象，那么对房屋钢筋结构的要求就十分重要，因此，在钢筋的选材和施工必须依照工程标准，如此一来才能使建筑实施设计做到整体性的优化。2.2提升建筑结构节能性的优化方法。节能性的结构优化方法是国家提出的构建健康绿色家园的口号，以经济效应性、优化环境性等条件作为设计理念，灵活优化房屋设计结构。优化方法主要有：第一，房屋的采光是非常重要的，为了使房屋的结构设计全面吸收到阳光和采暖，首先要做到对实际地理环境、气候条件、城市规划进行核查，在了解其现状情况后对其决定房屋的朝向，既保障了房屋能得到优质的采光，还形成了良好的通风系统；第二，为保持房屋外形设计的美观度，尽量避免房屋与寒风形成直角的对立状态，这样一来便能有效的减低热能量的散却速度，间接性的达到高效节能的效果；第三，后期对房屋的维护都应提前周详考虑，尤其是屋顶、门窗等结构就是关键表现，例如朝阳方向的窗户设计一定要区域够大，最大限度的保证阳光的充足性，背对阳光的一面要把控好窗户的数量设计，预防屋内热量的散发。对于房屋屋顶结构的要求一定要加装循环水管的设计，营造出冬暖夏凉的舒适感。2.3提升建筑结构选材的优化设计。从控制工程成本的研究调查中发现，高强度、高韧性的建筑选材对降低工程成本是非常有效的。因为高强度、高韧性的建筑材料对结构构建的截面可以最大限度的降低，为其它结构的设计余留出更充足的空间。2.4提升建筑结构基础设计的优化。在建筑结构的房屋设计优化过程中，基础建筑结构是房屋建设的主要单元，对其重视优化设计是尤为关键的。在房屋基础结构设计方案中，按构造形式可分为条形基础、独立基础、满堂基础和桩基础；按使用的材料分为：灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础；按埋置深度可分为：浅基础、深基础。在满足设计理念和相关标准的前提下，根据不同类型的排查，因地制宜选取不同的基础结构优化，这样既维护了建筑结构的合理性和安全性，又有效的减短了项目预期工期，从而降低人工成本和时间成本。

3总结

综上所述，建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用有拙见的成效，不仅对建筑企业的可持续发展带来了稳定的经济效益，还对建筑结构设计的优化研究起到了推动作用，使更多的研究者、开发商、企业家重视房屋建筑结构实施设计优化的重要性，促进社会经济的全面发展。

作者:高太勇 单位:山东省曲阜师范大学后勤管理处工程管理科

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【关键词】 建筑；结构设计；优化

随着业主对建筑物安全性、适用性提出越来越高的要求，建筑结构设计优化成为企业在激烈竞争中脱颖而出的关键。结构设计优化必须通过反复推敲，结合力学等多门学科知识一起分析，确保数据与规范要求相一致，最终确定最佳方案。尽管目前设计单位众多，而且多种设计软件可供选择，但是设计思想普遍保守，很难在结构设计中实现技术与经济并行的目标，为了有效控制造价，促进企业、国家发展，优化结构设计势在必行。

1 结构设计及其优化的含义

在结构设计中，主要从力学角度分析尺寸、刚度等是否符合构造需求，通过这种设计得到的方案可以通过变量或者参数的形式展现出来，变量或者参数最终构成目标函数。通过传统的结构设计得到的是可行性设计，基本是基于安全角度确定的，但是并不是最优设计方案。下面根据两个工程实例的数据分析，对房屋结构设计中设计优化方法的探讨。结构设计优化可以实现量的优劣取舍，得到最佳方案。

2 建筑结构设计优化实例分析

2.1 实例一

广东某化工有限公司-商业广场，工程等级二级（地下2层，地上9层，多塔框剪，65162.8O）。该工程地下室超长，长边约280米，短边约30米，成功用不设变形缝设计解决了混凝土开裂和防水难题，但是工程经济性及使用空间的合理性却遭受考验。地下室楼盖选型对于控制工程造价有直接影响。通常楼盖形式可以分为梁板式与无梁楼盖两大类，其中梁板式又分为双向和单向，无梁楼盖分为实习和空心。下面按柱距8.9mx8.9m的各种楼盖结构形式对比计算分析，并作出如下材料用量分析表：

最终本工程负一层楼盖采用无梁楼盖，主要考虑到地下室净高及减少基坑开挖深度；地下室顶板楼盖采用主次梁（单向板）楼盖，主要考虑到造价最低及本工程地下室顶板作为上部结构嵌固端，同时需满足规范相关规定要求应采用梁板式结构。

总结： 1、从以上《材料用量分析表》中可以看出梁板式楼盖中主次梁（单向板）结构形式的单位面积造价最低，井字梁结构形式的单位面积造价最高，十字梁结构形式单位面积造价介于两者之间； 2、主次梁楼盖与无梁楼盖单位面积用钢筋量比较接近，但无梁楼盖混凝土用量较多，使其单位面积造价高于主次梁楼盖； 3、主次梁结构形式由于其中一个方向框架梁梁高与次梁同高，设备管道可以垂直于次梁布置，这样可以提高地下室净高，无梁楼盖考虑150mm操作空间其地下室净高比主次梁结构提高了100～200mm，但比主次梁结构增加了近三分之一的重量，增加基础造价； 4、无梁楼盖施工简洁、施工速度较快，模板简单，能够有效满足工期要求，视觉美观，无梁楼盖由于自重较重，故对地下室抗浮有利； 5、当地下室层数较多（3层以上）地质条件较好时，结构抗浮要求较高，可采用无梁楼盖结构形式增加结构自重有效的抵抗水浮力以降低抗浮设计难度；当地下室层高受限制时采用无梁楼盖或空心楼盖结构形式可较好的达到地下室净高要求； 6、当地下室层数较少（2层）抗浮水位较低时建议采用主次梁结构形式，以减轻结构重量； 7、对于地下室顶板，当做为上部结构的嵌固端时，由《建筑抗震设计规范》6.1.14条：“地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板式结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构”，故根据规范要求，建议采用主次梁（单向板）结构或梁板加腋大板结构。

以上结构经济性对比仅限于平面结构构件的对比，实际上整个地下室工程的经济性应充分考虑地下室层高、埋深、基坑的开挖、支护结构等各项工程的综合造价。

2.2 实例二

广东省韶关市某镇政府办公楼工程，建筑层数为四层，砌体结构，并选用条形基础，工程钢筋用量如下表如示：

通过上表可以发现该工程总含钢量为30.977kg/m2，该值偏高，因此可以通过结构设计优化在此环节控制造价。

工程中采用了钢筋混凝土构造柱，构造柱能满足抗震与抗剪要求，但不用承受竖向荷载。构造柱大多设置于横纵墙交线，也设置在墙转角等处，为了使房屋稳定性得到提升，构造柱的尺寸较大。本工程位于六度区，构造柱按照规定应当设置在电梯间四角、外墙四角和对应转角处、隔12m或单元横墙与外纵墙交接处、楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处。本工程在规范中要求设置构造柱以外的多个部位设置了构造柱，为了控制造价可以将规范要求外的构造柱去除。根据抗震规范，砌体结构建筑的构造柱截面不得小于180mm×240mm。箍筋间距不超过250mm，并加大四角处布置构造柱的截面。在本工程采用的构造柱规格为360mm×240mm、240×480mm等，钢筋直径均为14mm。将钢筋直径改为12mm，并统一构造柱规格为240mm×240mm，可以使钢筋用量得到控制。

该工程使用现浇板，在设计初期，多由经验公式确定板厚，该板厚只作为暂定值，为了精确确定板厚，还需进行裂缝和挠度验算，并逐渐降低板厚后反复验算，如果板厚降低后仍满足设计要求，则优化是可行的。本工程中4.1米开间房间板厚设计是130毫米，经过挠度图分析和裂缝分析，板厚设计偏保守，经两次降低板厚与验算，最终确定110毫米符合设计需求。本工程采用的现浇梁也有优化空间，内廊处的梁是多余的，而且主梁为跨度取值的1/10。该比例相对保守，根据本工程开间不大，结合考虑梁的经济配筋率主梁梁高取跨度1/12～1/15也可以满足设计要求。降低部分圈梁高度，原圈梁高度为了配合建筑门窗统一为600mm，现降低东西向无窗及小窗墙体圈梁梁高。

基础造价在工程总造价中比重大，埋深、尺寸等都直接影响总造价。由于基础的影响因素众多，所以基础设计优化的途径更多，潜力更大。在以往的结构设计优化尝试中，盲目增加基础宽度及埋深都未取得良好效果，有时还适得其反。一般层数较低的工程条形基础、灰土基础与砖基础应用都比较广泛，本工程选择钢筋混凝土基础，基础埋深1.70米。通过分析土层较为理想，基础高度具有优化空间。基础埋深偏高，而且施工现场地质情况良好，基础埋深设置为1.40米即可满足设计需要，后经地基土浅层平板载荷试验，承载力满足要求。

经过上述优化，钢筋使用量降低约21t。仅从钢筋角度就已减少大量成本，因此可以说明建筑结构设计优化在控制造价方面有突出作用。总结上述优化措施如下：合理确定构造尺寸与钢筋直径；简化梁板柱受力体系，省去不必要的梁设置；降低圈梁高度；合理选择基础形式及埋深。

3 结构设计优化的注意事项

结构设计优化确实可以有效控制工程造价，提高企业经济效益，但是具体实施过程中却必须克服一些困难：施工单位为了加快工程进度，没有严格按照设计进行，从而无法实现设计效果；部分设计人员工作经验不够丰富，从而在设计时顾此失彼；将过多的精力与时间放在建筑局部的设计上，缺乏大局观，对整体造价考虑过少；一味追求控制工程造价，使建筑物的安全性和耐久性得不到保证，实际施工过程中偷工减料现象严重。以上几点都是影响建筑结构设计优化实际效果的重要因素，在设计过程中必须杜绝这些现象的发生。

4 小结

人类的资源不断被消耗，如何提高资源利用率是每位建筑结构设计人员必须面对的问题。建筑结构设计优化是控制工程造价的重要手段，但是也不能在追求效率的同时忽略质量，既省材又实用是进行结构设计优化时遵循的重要原则。

【参考文献】

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[2]许宗雨.探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].江西建材，2014，（16）：36-37.

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中图分类号：TU758.1 文献标识码：A

关键词：结构设计；常见通病；控制

现代社会发展速度不断加快，大量的工业建筑与民用建筑项目不断的投入，使得房屋建筑的质量问题受到了广泛的关注。与此同时，人们生活水平的提高，对于自身居住环境提出了更多的要求，建筑设计中的创新与多元性得到实现，就必须依赖与良好的房屋结构设计。在进行房屋结构设计中，必须要提高重视，设计人员要对于其中常见的问题进行认真的分析与审视，从而为工程质量提供保证。如果在设计过程中，忽视房屋结构设计的重要性，难以保证房屋结构的合理、规范，未通过科学的计算就采用不同的设计方案，都可能会造成难以估量的损失。

1房屋结构设计中的常见通病 

第一，房屋结构设计过程中，设计人员对于相关设计规范的理解存在偏差，难以满足实际设计规范，不能达到有关的技术要求。房屋结构设计中，如果设计者不能正确的认识到自身设计工作的重要性，对于结构方案的选择存在疏漏，没有对于设计方案进行严格的可行性分析，都会对于房屋结构设计造成一定的问题。另外，如果设计人员不能将设计与实际施工情况进行结合，也会造成设计意图难以实现、工程进展受阻等问题的发生。房屋结构设计编制中也存在一定的问题，对于工程通病也是重要的诱发因素之一。房屋设计的相关说明不够清晰完善，对于施工质量的控制等级、结构合理性、混凝土耐久年限等没有进行明确的说明。相关的设计说明缺乏良好的针对性，对于施工中的重要环节没有明确的文件进行说明，例如如果于保护层的厚度没有明确的标明，施工人员在施工中就会自行的进行判断，从而造成对施工质量的影响。另外，设计过程中，对于相关规范的了解不够明确，部分关键结构的设计上，依然采用过时的规范，难以适应新的施工需求。

第二，基础设计通病。房屋基础设计存在的问题，是房屋设计中的问题，也是造成房屋通病的重要原因。在设计时，如果不能保证基础设计的数值准确并且合理，就会造成基础地基出现质量通病。一般来说，钢筋混凝土结构的房屋主要采用独立基础或者桩基础的地基模式，如果地基的受力范围内缺乏软弱粘土层，就会造成抗震承载力出现偏差。在房屋结构设计时，基础设计必须要考虑外界因素的影响，并且保证基础拉梁设计的合理性。如果基础拉梁计算不合理，就会造成承重柱设计缺陷、构造柱设计缺陷、构造柱等相关问题的出现。基础设计是实现房屋设计意图的重要基础，必须要对于地基预埋、跨度值、拉梁、用钢量等多方面进行细致准确的设计，从而保证整体工程的设计意图得到良好的实现。在基础设计中，也存在着地质勘查报告不完善，施工图设计过程缺乏全面的考虑的问题。基础设计关系到整体建筑的地基系统，是建筑安全的重要保证。在进行软弱地基处理处理时，如果不能应用正确的施工方式，并且对于软弱地基认识不足，就会造成建筑承载力不足，工程出现质量问题。

第三，框架结构设计通病。在框架结构的设计上，要尽量避免采用单跨框架的设计方式，并且控制好相邻二层的刚度。在框架设计中，如果应用楼电梯小井筒，就会造成框架地震承载力的降低。与此同时，如果进行框架爱设计时，忽视填充墙的设计，就会造成整体结构安全性下降。在进行房屋抗震能力的设计时，目前相关抗震规范针对于房屋框架的纵轴与横轴两个方向提出了有关的设计要求，并且保证了对于地震作用力的有效承担。在进行房屋框架设计时，要充分考虑纵横框架的结构设计。但是，部分设计者在进行抗震设计中，忽视纵向框架的设计，导致在设计过程中纵筋配置不足。另外，框架结构设计不合理，也是造成建筑物梁板出现裂缝、连续梁设计缺陷、砌块砌体施工质量不合格等通病的重要原因。

2房屋结构设计中常见通病的控制措施

2.1提高设计者自身素质

房屋结构设计工作者要不断提高自身的责任心，并且对于有关设计规范与标准进行深入的研究。目前，很多工程中的质量通病，都是由于设计阶段，设计人员考虑不周全，并且对于有关规范认识不深刻所造成的。设计者在进行房屋结构设计的过程中，要对于施工现场进行熟悉与了解，提高设计方案的可行性，减少由于对实际施工环境了解不足，而造成设计方案难以实现的问题。设计人员自身要不断的提高设计能力，积极参与各方面的培训工作，并且积极的将新的设计理念与施工工艺融入到设计当中。设计者要深入到施工现场，对于设计中存在的不足进行及时的解决，并且为日后设计方案的合理性、经济性进行提高，并且保证施工效率。

2.2加强基础设计通病的控制

提高基础设计水平，是保证房屋设计方案的高效、经济、安全的重要措施。目前，城市中房屋形式越来越多，不断增长的设计需求，使得基础设计面临了一定的调整，需要不断的进行自身的提高与调整。在进行基础设计时，需要保证经济性的基础上，实现房屋设计的安全与适用。设计者需要综合考虑多方面的因素，进行基础结构的设计，并且对于整体建筑的荷载水平进行准确的计算与分析，将施工中的不同因素对于房屋结构的影响进行综合性的分析。在进行地耐力的设计时，要严格按照国家相关的规范与标准，结合实际地质情况进行设计。不同区域的土质的承载力有所不同，并且地基预埋的深度等因素，都会对基础结构的承载力造成影响。如果基础设计不能保证合理性，就会造成建筑结构的强度下降，产生一系列的安全隐患，出现房屋质量通病的发生。在设计完成后，还要进行静荷试验，通过模型的计算，结合实际施工的经验，对于设计中的各项数据进行校准，降低设计误差，满足基础设计的有关要求，为控制常见质量通病做出保障。

2.3加强框架设计通病的控制

在进行房屋结构的框架设计中，需要严格遵守相关规范，保证框架设计的科学性。首先，在进行填充墙的设计时，要考虑井筒墙壁厚度，分析其厚度对于整体框架结构的影响，并且配备合理的钢筋排列方式，最大限度的减小井筒。其次，在进行框架结构参数设计中，要考虑楼层的侧向刚度比、电算的自振周期、振型参与质量系数的呢过不同的指标，最终得出合理的计算结构。在进行结构配筋时，要保证配筋率，并且对于房屋结构的抗震能力进行保证，保证钢筋连接部位的可延伸性，保证钢筋的强度与质量，提高整体框架的强度。

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【关键词】南方建筑；房屋结构；设计；问题；分析

引言

房屋结构是指根据房屋的梁、柱、墙等主要承重构件的建筑材料划分类别，房屋设计是为人类生活与生产服务的各种民用与工业房屋的综合性设计。根据选用的材料，配合周围环境，在安全、适用、美观和经济之间寻求合理的平衡。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。房屋设计的产品为建筑、结构、设备各专业的图纸与说明书及其概算，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。

1房屋结构的类型

现代的房屋结构设计主要包括钢结构、钢和钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构、混合结构、砖木结构这五种类型。其中，钢结构承重的主要结构是用钢材料建造的，包括悬索结构。如钢铁厂房、大型体育场等。而钢、钢筋混凝土结构承重的主要结构是用钢、钢筋混凝土建造。如本文中的南方某小区的房屋，里面的一部分梁柱就是采用钢制构架，一部分梁柱采用钢筋混凝土构架建造的。钢筋混凝土结构则是大模板现浇结构及使用滑模升板等先进施工方法施工。砖木结构承重的主要结构是用砖、木材建造的，如果一幢房屋是木屋架、砖墙、木柱建造；房屋两侧（指一排或一幢下同）山墙和前沿横墙厚度为一砖以上的为砖木一等；房屋两侧山墙为一砖以上，前沿横墙厚度为半砖、板壁、假墙或其他单墙，厢房山墙厚度为一砖，厢房前沿墙和正房前沿墙不足一砖的为砖木二等；房屋两侧山墙以木架承重，用半砖墙或其他假墙填充，或者以砖墙、木屋架、瓦屋面、竹桁条组成的为砖木三等。混合结构承重的主要结构是用钢筋混凝土和砖木建造；如一幢房屋的梁是钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是木材制造，柱是钢筋混凝土建造的。用预制钢筋混凝土小梁薄板搂为混合二等，其他的为混合一等。

2当前房屋结构设计存在问题

2.1房屋高宽比例不规范

一些结构设计者对以于非抗震设计，房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值，现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。在结构设计过程中，对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑，应按超限高层建筑进行设计。目前很多南方的房屋建筑，为了设计效率，忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对消化酶的约束弯矩，加之以柱截面的配筋都较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足。某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值，甚至个别建筑高度和高宽比均超出规定限值。另一点不容忽视的问题是，房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外，还与场地类别与结构是否规则等因素有关，当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时，其最大适用高度应适当降低（一般降低20%）。

2.2房屋结构布置不合理

一些南方房屋建筑因过分追求户型设计的商业效果，楼层的结构布置很不合理、不规则，导致到房屋的抗震能力十分薄弱。由于缺乏规范依据及相应的设计规定，加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解，有些设计人员往往对结构规则性把握不准确，梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，对结构抗震十分不利的建筑。在进行房屋结构设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足，简单地将双向板作单向板进行计算。使到最终计算的结构与实际房屋受力的大小出现误差。使计算假定与实际受力状态不符，导致一个方向配筋过大，而另一方向仅按构造配，造成配筋严重不足，致使板出现裂缝。

2.3高层建筑梯板设计不稳

南方房屋建筑普遍都是高层建筑，它们的梯板不坚固、高层建筑带有明显薄弱层，又没有采取有效的抗震加强措施，这很容易就会造成严重的房屋不稳固、易倒塌的问题。由于缺乏规范依据及相应的设计规定，加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解，有些设计人员往往对结构规则性把握不准确，导致房屋建筑工程的结构缺乏规范性，使到房屋建筑的结构抗震十分不利。现在很多房屋建筑梯板宽度的设计不规范、合理，梯梁的位置上下不统一，这严重影响到房屋的整体结构。

2.4桩间距过小

目前很多房屋结构中的桩身钢筋笼长度不足，对挤土灌注桩，桩身钢筋笼长度没有穿越软弱土层的层底深度，不同承台的桩间距过小，不满足规范对桩的最小中心距的规定。特别是试桩、锚桩之间的间距，往往被设计人员忽视，这直接影响了试桩结果的正确性，严重影响到最终房屋结构设计的准确性。

2.5过分注重横向框架的设计而忽视了纵向框架设计

由于现在房屋结构设计对防震防雷的要求越来越高，房屋结构设计应该要按照横向框架和纵向框架进行分别计算。但是目前南方有的房屋结构设计，欠缺对地震的纵向作用进行考虑。各方向的抗侧力构件不能够满足防震的作用。他们单纯是进行了横向的框架设计，导致到各个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。

3房屋结构设计的对策

3.1选用适合的结构处理方式，注意梯梁、梯板宽度

一般在房屋的梯间结构设计时，可以选择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的情况。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。梯板的宽度也要适合房屋的整体结构设计。同时，要注意挠度的控制，局部不合适处可以采用折板楼梯，板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构，除留设施工后浇带外，还应采取其它构造加强措施。

3.2做好防震、抗风的设计措施

房屋在使用条件下所产生的挠度、裂缝、振幅等都与房屋设计息息相关。由于中国地震区范围较广，而南方地区沿海又往往有强烈台风，所以抗风和抗震是房屋特别是高层建筑的结构设计重点。在设计时考虑房屋地基承载力， 据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀。由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。

3.3合理创新布置房屋格局

为保证房屋建筑的居住纯度、提高房屋的居住水平，应该在设计房屋结构的时候，科学合理地确定住宅的层数与层高，以做到节约土地和节省建房资金。同时，还应该注重住宅的室内外环境质量的适居性，安全性和舒适性，改进和突破传统落后的房屋结构设计技术，选择坚固耐用、施工简便的新型住宅结构，设计好房屋使用的年限。

4结语

房屋结构设计是个系统、全面的工作。它的施工需要严格监控、谨慎进行。作为结构设计人员， 必须要有高素质和高技能，并且要兼备扎实的理论知识功底，在设计房屋结构的同时要考虑到施工的难易程度。不断学习知识既能，灵活创新地设计房屋结构，严肃认真负责施工的监控工作。使设计的作品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：

[1]纪荣洋，王文可.潘可明.建筑结构设计经验探讨[J].低温建筑技术.2008（5）.

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【关键词】结构设计；建筑结构；优化技术；应用

中图分类号：TB482文献标识码： A

一、结构设计优化方法

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。

结构优化设计的本质以力学理论和数学规划理论为理论基础，以计算机技术为工具，对建筑结构涉及到的各个变量进行寻找优化决策的先进的设计方法，其本质就是求极值问题。（1）优化数学模型。建立正确合理的优化数学模型是结构优化设计的关键步骤，基于正确的优化数学模型是得到正确优化结果的基础。例如，在优化模型中，数学模型中的等式约束个数应当小于设计变量的个数，这样才能求得最优解。（2）优化数学算法和优化迭代控制。对于建立的优化数学模型，虽然可用的优化算法有多种，但是采用不同的优化算法所得到的优化效果和所花费的求解时间会有差别。所以，快速、有效的数学优化算法也是结构优化设计的一项关键技术。（3）结构分析方法。绝大多数的结构优化设计问题难以采用解析法求解，而是采用数值法的方法。数值解的寻优实际上是一个优化迭代过程，而每次优化迭代都需要进行结构分析。实现以上提到的关键技术需要经过建立可靠的优化模型，然后采用适当的优化算法进行求解。这其中选择计算简便且正确率高的优化算法显得尤为重要。

二、民用建筑结构设计和经济性的关系

第一点，结构设计和用地之间的关系。在多层或者高层的民用建筑中，我们常说的总建筑的面积具体讲是每层的建筑面积之和，如果层数越多，那么单位建筑的面积分摊的占地面积相应的就会越小。然而随着层数日益变多，总体住宅高度也会不断上升，随之屋子间的距离也相应的变大。通过这一阐述我们了解到，用地节约的多少并不会根据建筑楼层增加而按一定的约数变高。

第二点，结构设计和造价之间的关系。一般建筑的楼层会在一定程度上影响到单位建筑的面积，但对每部分的结构来讲，具体的影响程度是不一样的。在屋盖的区域，无论有多少层，都统一使用统一相同的房屋盖。它跟层数增加无关，所以对屋盖的资金投入也不会加大。因此，屋盖处的单位面积资金投入会根据层数的不断上升而表现出很明显的降低。在建筑的基础处，每层都共同使用一个基础，因此随着层数不断增加，相应的基础结构承受的荷重就会增加，因此我们必须要增加基本的荷载力。基础地区的单位开销虽然会根据层数的增加而呈现出降低的意思，但是这种意思并不像屋盖那样如此明显。一些承重体，比如墙、梁或者柱等，会随着层数的不断增加而不断地增加荷载能力以及抗震能力等，相应的这些分部的单位房屋造价会有一定的提升。

第三点，高层住宅结构设计与经济性的关系。一般而言，住宅层数高矮将本质的影响住宅开销，其根本原因乃是伴随层高不断上升，墙体面积和柱体积也会慢慢上升，而且会加大结构自重，进而还会增加柱以及基础承受荷载力，于是让电气以及水卫的管线同比例变长。如果将层高降低，那么可以有效地节省材料物资，而且还可以节约能源等，对于抗震非常有利，能最大程度的节约金钱输出。另一方面，减少层高不但可以降低房屋的高矮，有效地缩小建筑和建筑间日照的距离，所以降低层高也在一定程度上对于节约土地资源有很大的作用。

三、结构设计优化技术应用实践

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据。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。

总之，建筑是凝固的艺术，好的建筑师总希望可以通过建筑来合理的表达本身设计意图，希望拥有艺术性以及实用性能的美妙融合。建筑结构设计师们应严格遵“安全、经济、合理”的设计理念，努力探索更合理的结构设计方案，保证建筑工程取得良好的经济效益和质量效益。

参考文献：

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关键词：建筑结构设计 优化方法 房屋结构设计

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

建筑是一项关于凝固的艺术，一个建筑要达到精美的效果，设计师需要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。为实现在有限的空间、有限的资源的情况下，发挥出最大效果，最终达到经济化、实用性和适用性的良好目标，在房屋结构设计中，要采取适用、经济、安全、便于施工和美观这五种效果措施。而在房屋结构设计中，应用建筑结构优化设计方法可以满足这一要求，保证建筑美观、造型优美，同时又能够便于房屋的施工，使房屋安全、经济、适用，从而真正成为“经济适用”房。

一、结构设计优化方法的理论基础

在进行工程项目和结构设计的过程中，需要考虑的因素很多，最终目的是要在保证设计对象基本适用功能和安全可靠性的情况下，把设计对象设计到最好的程度。这就涉及到工程和结构最优化的问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，搜索到能够满足预定目标的、最令人满意的方案。

从建筑理论上分析结构设计优化方法可以得知，结构设计优化方法主要体现在两个方面，其一是房屋工程部分结构的优化设计，其二是房屋工程结构总体的优化设计。后者的优化设计包括 ：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。穿插其中的 ，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目 ，在实施过程中 ，应遵循一定的原则，结合具体工程的实际情况，从实际出发，围绕房屋建筑的综合经济效益目标进行结构优化设计。

在设计安全被保证的情况下，建筑师应开拓创新，挑战新的结构形式。在建筑结构设计的过程中，建筑师的设计意图应能够得到基本满足，应设置尽量符合规则的平面布局，使其对称；同时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于产生太大的扭转效应。在竖直方向的布置上，应确保在满足功能要求的情况下，尽最大可能贯通竖向的承重构件；为使结构分析和设计上的难度不致于太大，减少不必要的经济浪费，使应力分散，转化层应尽可能少地使用；竖直方向的刚度要渐变，而不要突变，如若不然，在水平荷载作用下，突变处会产生严重的应力集中现象，这是非常不利于结构抵抗水平动力荷载的。

二、结构设计优化技术的意义所在

在房屋结构设计中运用建筑结构设计可以起到非常好的效果，这不仅可以使房屋看起来更加美观，用起来更加实在，而且也能够节省大量的造价，起到良好的效果。几乎每一个建筑商都希望，在建筑结构的长远效益得到满足的情况下，应尽可能地降低建筑结构的近期投资，与此同时，保障建筑物结构的可靠性和科学性。只有这样，才能顺利实现可持续发展，得到更多、更大的经济效益。

采用设计优化的方法与采用传统房屋结构设计方法相比优点是十分明显的，它可以使建筑工程造价得到大幅度降低，降幅达到35%。要实现优化方法的技术性问题，材料的性能要合理利用起来，争取协调好建筑结构内部的各单元，达到建筑规范所规定的安全水平。同时，优化方法的技术性实现还可以合理决策建筑整体性方案设计，它可以有效实现建筑设计的经济化、实用性和适用性的良好目标。

三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤

（一）结构优化模型

房屋结构整体优化设计方法分以按 3 个步骤进行。首先 ，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量 ，如目标控制参数（结构造价 C1 和损失期望 C2）和约束控制参数（结构的可靠度 PS）；而将那些对设计要求来讲 ，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数 ，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量 ；其次 ，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率 ，从而使总费用最小 ；第三 ，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件 ，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中 ，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程 ，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较 ，保证各约束条件都符合现行规范的要求 ，以实现最优设计。

（二）设定优化设计计算方案

房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，一般情况下，在计算过程中，应转化问题求解，即将有约束优化问题转化为无约束问题。可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。

（三）进行程序设计

根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。

（四）结果分析

对计算结果进行分析 ，确定最优设计方案。

在上述步骤的执行过程中，涉及的问题包括多个方面，所以要全方位、多角度地考虑。这主要是因为建设投资这项工程的耗资非常大，涉及到的情况非常多，所以，总法则和考虑必须综合进行，不能片面地追求资金的节约而不顾设计的优化作用。技术与经济之间存在一对矛盾，要能够正确处理，因为它是控制投资中至关重要的环节。因此，在设计中片面强调经济节约是不正确的，应满足技术上的相应要求，使项目达到相应的功能倾向，与此同时，要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。

总而言之，建筑结构优化设计方法的研究涉及面广泛，具有十分复杂的特点，是一项综合决策问题。适用、经济、安全、便于施工和美观是建筑工程设计优化追求的五种效果，而这五个方面的侧重点各不相同，相互之间又存在一些矛盾的地方，一个优秀设计的出现往往是这五个方面的最佳结合。所以，在进行建筑设计的实践过程中，应加强实践探索，降低经济成本，以达到经济效益的最大化，从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的情况下合理进行结构设计。

参考文献：

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关键词：结构设计；设计技术；工程造价

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

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、结构设计优化方法

赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的“经济适用”房。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。

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）结构优化设计模型

结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。

（2）结构优化计算方案

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

二、结构设计优化技术的实践应用

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

（1）结构设计优化应注意前期参与

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

（2）概念设计结合细部结构设计优化

概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。

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

（3）下部地基基础结构设计优化

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

三、结构设计优化的现实意义

（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。