时间：2023-06-05 09:54:27
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇建筑结构优化措施，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词: 建筑施工；结构设计；优化措施
Abstract: with the development of China's economy, building industry increasingly prosperous, the importance of building structure optimization design is more and more important. This paper expounds the structure optimization design steps, introduced the structure design of the basic requirements: durability, safety, comfort, economy, and discusses the construction of concrete scheme optimization design, so as to guide the practice.
Keywords: building construction; Structure design; Optimization measures
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：
所谓结构优化设计，就是指工程结构在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。如何做好结构优化：首先，要选择合理的结构方案，其决定了整个设计的好坏成败。因为对同一个建筑设计方案而言，结构设计不是唯一的，不同方案会使工程质量和工程造价产生很大差别。其次，进行正确的结构计算，一体化计算机结构设计程序的应用和完善，帮助结构工程师能越来越轻松的进行计算分析，使得结构设计更加经济和合理。再次，要提高材料的利用率，因为结构设计的目的就是花尽可能少的钱，做最安全适用建筑，这就要求结构设计时对材料选用要合理，利用要充分。还有，要正确合理的运用和理解、规范，其是我们设计中必须遵循的标准，是国家技术经济政策，科技水平以及工程实践经验的总结。
1.建筑结构设计的基本要求
(1) 满足耐久性和安全性要求。住宅实行商品化后，应为住户的耐用消费品，使用寿命长是区别其他消费品的最大特点。因此，结构耐久性和安全性是住宅结构设计最基本的要求 结构体系的选择以及材料的选用，都应有利于抗风抗震，以及使用寿命期间改造维修的可能性。
(2) 满足舒适性的要求。建筑设计应为住户起居舒适性的要求提供条件，例如，多种户型要灵活分隔室内的空间，人居的热光声的环境等要求，给居住的人创造一个舒适的环境。结构方案还应该考虑到住户在日后改变分隔的空间的可能性，当采用剪力墙结构的时候， 宜采用大开间的布置。
（3) 满足经济性的要求。结构设计时应根据房屋的建造地点层数多少、平立面体形， 在满足耐久性、安全性和舒适性要求的前提下采用经济又合理的结构体系，在构件设计中应该精打细算，要严格执行规范构造要求，注意避免不必要的铺张浪费。尤其是在地基基础设计中更要注意此方案的经济比较，因为地基基础的设计方案是否合理对房屋造价非常重要。
2. 建筑中的优化设计方案
（1) 房屋结构周期性折减系数。房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。
（2) 耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证房屋建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。 对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中， 有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时， 设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。
3建筑结构抗震设计内容
建筑结构的抗震设计分为两大部分：计算设计和概念设计。以达到合理抗震设计的目的。
3.1 计算设计
建筑结构抗震计算包括两部分：地震作用计算和结构抗震验算。
3.1.1地震作用计算
地震作用曾称为地震荷载，包括水平地震作用、竖向地震作用和扭转地震作用，它与地震的性质和建筑结构的特性有关。地震作用计算的方法有：反应谱法、振型分解反应谱法和动力分析法（时程分析法），其中反应谱理论被广泛的运用于地震作用的计算。
（1）反应谱理论是一种拟静力方法，它是考虑了结构的动力特性（自震周期、震型和阻尼）所产生的共震效应，其计算过程是先用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱和反应谱曲线，然后用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载，最后按静力方法进行结构计算设计。反应谱理论是依据弹性结构地震反应得到的，但如果遇到强烈地震结构进入弹塑性阶段时，则反应谱理论不能计算出构件进入弹塑性状态的内力、变形，也无法找出结构的薄弱位置，因此专家提出了延性这一概念，利用延性系数来概括结构超出弹性阶段的抗震能力，从而使反应谱由弹性变成塑性。
（2）反应谱法主要针对于单自由度的体系，若将反应谱理论和振型分解原理相结合，用于解决多自由度体系的地震反应计算，这就是振型分解反应谱法。其特点是能够全面考虑结构的动力特性，且根据结构的振型曲线确定地震作用的分布。利用振型分解反应谱法计算地震作用和作用效应时，对于不需计算扭转藕联计算的结构，某振型质点的水平地震作用标准值与相应的振型自震周期的地震影响系数、相应质点的水平相对位移、振型参与系数和重力荷载代表值有关。
（3）动力分析法（时程分析法）是以动力理论为基础的地震作用计算方法。所谓的动力理论，指的是在结构中输入与其地理条件相对应的地震加速度记录，得到结构在不同时刻的地震反应。动力分析法校正了采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差，能够较准确的反应结构震动的全过程；利用准确的结构和构件的恢复力特性曲线，可以计算结构在非弹性阶段每个时刻的地震反应（内力和变形），判断结构的屈服机制，确定结构的薄弱层和薄弱部位，以便采取适当的构造措施。
3.2 概念设计
在强烈地震作用下，只依赖结构计算设计满足结构的抗震要求是困难的，因为在结构计算的过程中，内力计算是基于弹性理论计算，而截面设计是基于塑性理论的计算方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态相差太远，为了弥补这一计算理论的缺陷，利用已发现的结构地震规律和对于结构总体。细部构造的良好的结构知识进行合理设计，即概念设计 概念设计的目的是正确解决总体方案、材料使用和细部构造，达到合理的抗震设计。
概念设计的基本原则如下：
3.2.1选择对抗震有利的场地、地基
在确定建筑场地时，尽量选择有利的地段，如开阔平坦的坚硬场地；避开对抗震不利地段，如软弱场地，易液化土，状态明显不均匀等地段；如果无法避开时，应采取适当的抗震加强措施，如加强地基和上部结构的整体性和刚度、换填地基土层、采用桩基等。
3.2.2选择对抗震有利的建筑体型
建筑设计时，力求结构简单，如简单的平、立面图形是方形或圆形，只有结构简单才能使结构在地震作用下有直接和明确的传力途径，才能易于分析结构的内力和位移，找出结构薄弱部位。但实际工程中，建筑的平、立面出现凹角是经常的，而凹角位置容易造成应力集中或变形集中，应采取特别的加强措施。建筑平面和立面布置宜规则、对称，其刚度和质量分布宜均匀，防止地震时产生扭转破坏。
3.2.3选择合理的抗震结构体系
建筑抗震结构体系应符合的原则：具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏导致整个结构体系丧失抗震能力或者对重力荷载的承载能力；具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；具备必要的承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力；具有合理的刚度和强度分布，避免在结构薄弱部位产生过大的应力集中或塑性变形集中。
3.2.4保证结构的延性抗震能力
结构的延性是指结构吸收地震能量后的变形能力，延性好的结构能吸收较多的地震能量，能经受住较大的变形。延性结构的设计原则是：强柱弱梁或强墙弱梁；强剪弱弯；强节点、强锚固；强压弱拉。
3.2.5处理好非结构构件
非结构构件主要指建筑非结构构件如女儿墙、围护墙、隔墙、幕墙和安装在建筑上的附属机械、电气设备，这些构件应与主体结构有可靠的连接或锚固，防止地震时倒塌伤人或者损坏重要设备。
3.2.6其他
抗震结构应合理选用材料，保证施工质量。在建筑设计时，宜选用高强、轻质材料，减轻结构自重，有利于减少结构对地基承载力的要求。施工时应严格按照材料特性、施工工序要求，避免施工过程中出现违规操作，造成材料的浪费、工程的返工。
结语：建筑结构设计将直接影响建筑物的安全、适用、经济和合理性,更是决定建筑工程质量优劣的关键，建筑设计者必须从当今经济现状和发展趋势出发, 建立一个宏观的、合理的结构设计理念, 合理确定建筑设计标准、经济性措施和原则, 这样不仅满足设计各类需求,同时改善人类的居住环境。建筑施工的最终目的是在节约成本的同时，保证建筑的安全性，适用性以及舒适性，而优化设计也是长远的话题。
参考文献:
［1］ 陈阳显．浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计［J］．价值工程，2010( 27) : 89- 92．
好的结构方案还可以最大程度上减少建设单位的资本投入，为企业带来更多的经济效益，还可以保护建筑施工现场的生态环境，实现经济利益与环保相结合的良好经营模式。因此，合理地使用建筑结构优化技术能够更好地实现建筑物的综合效益。建设单位开发建筑物的基本原则就是在最大程度的减少资本投入、建筑材料使用的基础上，实现建筑物的高质量和长期使用。况且建筑物只有在保证良好质量的基础上实现其美观、耐用、新颖等特点，才能够满足不同人群的需要，为企业带来更多的经济利益。与传统的建筑结构设计方案相比，建筑结构设计优化模式可以降低建筑成本。其采用的设计优化措施可以有效地实现建筑施工中各个资源的合理配置，以及各项建筑材料的充分利用，并且协调好房间的布局，使得这些布局能够有效的结合，共同发挥其使用功能。合理的利用建筑结构优化技术，在确保建筑物安全性能的前提下能够充分的体现出其创新性。此外，这种技术还能够帮助设计人员选择最为合理的设计方式。
2建筑结构优化技术的经济意义
使用优化建筑结构的方法，能够使房屋在整体结构上更加科学、合理。在实际的房屋施工建设中，房屋的层数对房屋的成本造价产生了直接的影响。在一般情况下建筑物的单位面积造价会随着层数的增加而降低，但是在超过一定的层数之后(即超限建筑物)，房屋单位面积的造价反而会增加。因为随着建筑物楼层的增高，房屋中的承重墙和柱等结构将会受到更多的荷载，房屋的稳定性也将受到一定的影响。为了确保建筑结构的稳定性，增强建筑物的抗震性能以满足现行规范的要求，结构形式将会发生大的变化，从而房屋的单位面积造价也会进一步增加。想要在相同的用地面积内，达到理想的房屋设计效果，提高建设单位的经济效益，就需要合理的控制建筑物的层数，并且确保房屋良好的设计效果。使用建筑结构优化技术不仅能够实现对房屋结构的优化，还能够在有限的用地面积内实现最大化的利用效果，促进对建筑用地的合理使用。
3建筑结构设计优化措施
3．1优化结构设计模型
建筑结构的优化可以分为以下几个阶段:
(1)是对变量的选择。
一般情况下，建筑师决定的最终建筑设计方案起到重要的作用，这些重要的建筑数值均可以作为变量供建筑设计人员进行选择。例如:工程参数的参考，包括对房屋价格的参考、对于其损失的参考等等。设计人员若能够将变化幅度较小或考虑因素较少的参数作为设计的参考，建筑结构的设计和编程难度将会大大降低，设计人员也能够更快的找到最符合设计目标的数据。
(2)是对函数的确定。
设计人员要选择出最符合配筋率和房屋结构构件尺寸的一组函数，进而在最大程度上降低建设成本。
(3)是对施工条件的衡量。
想要进一步确保建筑结构的稳定性，就需要从房屋的受力限度、变形限度、结构的稳定性、房屋结构构件的尺寸、结构构件裂缝的限度、房屋的结构体系等方面考虑。在实际的建筑结构设计过程中，设计师应该结合建筑使用方案和房屋的施工条件，分析出实际设计中存在的约束性条件，并且要确保解决这些约束性条件的方案要符合我国现行的规范规定，以保证建筑结构的设计结果达到最优。
3．2确定合理的计算程序
设计师在对房屋结构进行设计的过程中，需要用到很多设计程序，而建筑结构优化的本质就是进行一个复杂繁琐的计算过程。设计人员在对各种数据进行分析计算的时候，要注意将附加约束条件转换成不带约束的条件，这样就更容易地得到更为精确的结构计算结果。此外，还要优化许多建筑结构的技术模式，因为这些模式有利有弊，所以设计人员需要根据实际的施工情况来选择最合适的计算方案。
3．3选择最优的程序
设计人员在设计好房屋的结构模型，且选择了最为合适的计算方法后，就可以进入选择最优设计程序的环节。对最优设计程序的选择需要具备以下几个条件:具备完整的功能、程序运转较高以及程序用途齐全。
3．4对统计结论进行分析
设计人员在进行了各种计算之后，要对统计结果进行认真的分析，并且找出各个设计方案中不同点和相同点，并且结合总体的设计情况和进展选择最佳的设计方案。设计人员在进行结论分析的时候，要注意不要遗漏一些细节问题。房屋的建设与设计是一项耗时长、成本高的项目，它不仅涉及到建设单位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，设计人员在把握细节的基础上，要注意从宏观上把握住当事人的利益，这样才能够有效的节约建设成本，进一步优化建筑结构。在进行建筑结构优化的时候，设计人员不仅要避免追求片面的利益，还应该避免为了追求设计创新而忽略了建筑实际情况。
3．5积极应用信息优化技术
由于建筑结构设计是一些比较复杂的工程，需要的资料也比较多，这为建筑结构优化带来了一定的难度。这时设计人员就需要利用先进的信息化技术对建筑数据进行整理。例如，合理的利用一些参数定义的软件，这样就可以大大减小设计人员的工作量，提高其工作效率和工作质量。
4结语
关键词：建筑结构；设计；优化设计；分析
1 建筑设计优化的重要意义
使用合理的优化方法，对建筑的结构设计进行优化，既能降低整个工程的造价，还能提升建筑的经济价值，从而能够有效提升建筑的经济效益。
1.1 使工程的造价降低
建筑工程结构优化设计在会充分的考虑到现行阶段的建筑行业的发展趋势来进行剖析，根据现行的建筑特点来进行设计，如当前的高层建筑和高层的住宅偏多，因此其层数很多，在建筑用地面积不变的情况下建筑总面积很大，在面对高层建筑的结构设计时，为了节省用地，会将建筑物的房顶进行细致的规划，可以保证整个工程的总造价降低，节约成本。
1.2 能够提高建筑结构的经济效益
建筑结构的设计需要保证到建筑工程的经济效果，随着建筑的层数的增加，高度也会增加，与其相关的墙体面积、柱体面积及配套的设施如管道等都会增加很多，层数比较少或者高度比较低时相应的建筑就会节省一些这样的荷载。同时，高度越高的建筑，相邻之间的距离也会比较远，这样不利于节省用地开支的目标实现，如果让建筑的总高度下降，那各建筑之间的距离也会靠的近一些，这样可以节约用地。另外，相同面积的建筑之间，建筑的平面形状不同会使得其周长不同，越规则的平面形状其周长会小一些，并且能够提高其荷载的性能，增强了建筑的质量。优化创新后的建筑结构设计相较于传统的设计，能够有效降低建筑的总造价，能够有效的提高建筑结构的经济效益。
2 建筑结构设计优化的具体内容
建筑结构优化设计的内容可以分为目标函数选择、变量选择、约束条件选择三个步骤，每一个步骤都涉及到建筑结构优化设计的一个方面的内容。
2.1 目标函数选择
确定建筑结构的目标函数是建筑设计人员对建筑结构进行优化创新设计时的第一步，通过采用相应的技术与办法，以建筑的面积的参数以及建筑可以达到的安全标准为前提，结合建筑建设所用的建筑材料等进行系统的规划和计算，要保证相关的参数在计算的过程中要满足相关的需求。合理科学地选择建筑的工程造价模式是建筑设计相关人员在建筑结构优化设计过程中必须要进行的工作，要尽量优化建筑结构设计，在保证建筑质量的前提下，降低工程的总体造价。
2.2 变量选择
建筑工程的设计阶段，除了对建筑工程优化设计的目标函数进行正确的选择，还要对建筑结构的进行变量选择，变量的选择对于建筑结构的设计也是至关重要的。变量选择，顾名思义就是对影响建筑结构设计的各种会变化的因素进行分析和选择，并研究其中会对建筑结构设计造成的影响最大的一个因素，然后在实际的设计过程中，对其进行评估计算以及控制其影响程度，以发挥建筑工程结构设计优化方法的作用。
2.3 约束条件选择
建筑工程是一个复杂而又系统的工程，因此在实际的设计过程中，受许多约束条件所影响，在对建筑工程结构设计进行优化设计时，必须要考虑到建筑工程的约束条件、对约束条件的准确判断，能够实现建筑结构优化设计的最大化。比如，在建筑设计时，设计人员对结构的强度、尺寸、应力等等因素所存在的约束条件进行判断选择，要以建筑工程的实际情况作为出发点，进行科学合理的选择，使得建筑结构设计的优化工作具有模范性和科学性，给建筑工程的施工打好基础，提高整个工程项目的效率和经济效益。
3 建筑结构设计优化的具体措施
建筑结构的优化方法，是由建筑结构的整体设计优化方法以及建筑结构的细节结构优化方法@两个发面体现出来的。在建筑结构整体的优化设计中，要立足整体，全面的分析总体的数据，并相互协调，确保选出最优的优化方法。在细节结构优化设计中，要对建筑结构的各个方面进行剖析，合理划分为不同的部分，逐个解决相关的选型、布置、造价等几个部分的优化设计，实现降低工程造价的目标。
（1）拓扑优化法。拓扑优化法，就是通过在建筑结构设计优化过程中，结合建筑自身的特点以及实际的用途和情况，正确找到理想化的建筑结构分布形式，全面的分析建筑结构的刚度和其他与结构相关联的属性，来减少建筑结构自身的重量，从而提升建筑的性能。设计人员要充分掌握以及了解拓扑分析方法的优点，合理运用拓扑分析方法，使得设计出来的建筑结构拥有很强的逻辑性。
（2）截面优化法。截面结构的可靠性以及安全性是建筑结构优化设计时相关人员必须要考虑的一个重要方面。截面结构作为建筑结构的细节所在，其性能是最能体现出建筑的整体性能的。在实际的设计过程中，为了保证截面结构的的可靠性与安全性，设计人员要对建筑结构中所涉及的界面进行准确的计算，然后再进行设计，不仅可以提升建筑结构的稳定性，还可以提高建筑的美观程度。具体的方法有，可利用有限元方法来计算设计变量的结构位移情况以及应力特点，然后用计算设备对获得的数据进行验算和分析，得出结果后，根据其需求调整，确定调整的范围，在此范围中再进行区域优化设计。
（3）外形优化法。外形优化是在界面优化的基础上进行完善的，以达到更好提升建筑的结构设计质量的目的。在对建筑结构进行外形优化时，相关人员要对建筑的整体情况掌握得很清楚，再根据我国现行的建筑柱结构设计的相关标准，在掌握的建筑的情况的基础上进行改进。建筑结构的外形特征就是利用外形优化法来进行划分的。外形优化方法在实际的实施过程中，通常会采用连续性结构与杆系结构。建筑结构的节点坐标选取是杆系结构的重要环节，节点坐标在选取好后，要将其作为设计的一个变量，来实现建筑外形优化设计的目标及需求。
（4）细节部分结构设计与概念设计相结合。概念设计优化方法，是在比较缺乏详细的相关数据的情况下进行的。某些因素是具有不确定性的，比如地震，在对建筑的抗震能力进行设计时，由于缺乏详细的数据，只能通过概念设计的优化方法，将一些存在的数据当作辅助来进行。同时，通过结合上诉的一些结构优化方法，使得优化效果更佳。另外，在设计的过程中，对建筑结构的细节部分进行优化设计是必须要做的工作，如现浇混凝土施工过程中，异形板料的弯曲部分容易开裂是一个比较突出的问题，对此我们将其进行简化，然后再选择钢筋，这样能有效的降低混凝土出现开裂现象的几率，不仅提高了经济效益，最重要的是满足了建筑结构的基本需求。
（5）对地基结构进行优化设计。对建筑的地基进行优化设计也是优化整个建筑结构的有效方法。选择合适的方案对于地基的结构优化来说很重要，例如，桩基类型的选择，要以实际的施工情况为准，并实现降低造价的目标，然后以桩端持力层的厚度为参考，选择科学合适的灌注桩长度，且对不同的优化方案进行集中对比，尽量使得选择的方案是最佳的。再比如，桩筏基础是某建筑结构的原有设计方案，通过把该设计利用的桩筏基础改为桩基础的优化方法，设置不同的承台，在此优化中，在保证总的沉降值和不均匀沉降值的前提下，顾及到的是基础传力的传递路劲越短会越省材料的原因。与桩筏基础设计方案相比，桩基础是一个更好的选择。
4 结束语
综上所述，建筑结构的优化设计能够使得建筑质量更好、更加美观、降低工程造价以及提升建筑的经济效益，在建筑行业竞争激烈的今天能够提高企业的竞争力，也能够为人们带来更有安全保障和质量保障的建筑物，因此其在建筑工程中是一个很重要的环节。但在建筑结构优化设计在实际的实施过程中，是比较复杂的，需要多方面的出发，充分结合实际的情况选择科学合理的方案，以实现对建筑结构进行最佳的优化目标。
参考文献
[1]李贵江.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].江西建材，2017（01）.
关键词：钢筋混凝土建筑；结构；优化设计
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
结构优化设计是在满足设计规范要求及保证结构安全和建筑使用功能的前提下，通过合理的结构布置，科学的计算论证，采取一定的措施来达到合理节约工程造价的一种设计方法。文章主要以优化结构方案及其构造措施入手，结合某钢筋混凝土框架剪力墙结构优化工程，对钢筋混凝土框架-剪力墙结构优化设计相关要点进行了阐述。
1 优化结构方案
结构方案是结构设计的关键，在设计中贯彻国家的技术经济政策，采取正确的结构方案，是保证工程质量，提高工程效益的有力保障。
1) 结构工程师与建筑师商讨，共同确定最优建筑方案。首先在建筑工程的设计阶段，结构工程师凭借自身的专业知识，拥有的对结构体系功能及其受力、变形特性的整体概念和判断力，用概念设计的方法明确结构总体系同分体系之间的最佳受力特征分析，达到使建筑平面结构抗侧刚度中心、建筑平面形心、建筑物质量中心重合，可以有效减少建筑扭转的影响，此外建筑立面要尽可能避免刚度突变和结构不连续，体型要规则、均匀，建筑物总高度满足适用最大高度的规范要求。
2) 力使结构受力与传力途径简洁、明确，传力途径过于复杂会出现多次转换的结构构件，这不仅会增加造价，还容易引起计算错误而埋下安全隐患。而简单、直接的传力途径，可以减少中间传递的结构构件，减少结构的安全风险，结构受力明确，经济实惠。
3) 结构工程师在建筑设计中要尤其注意规范，规程中有关结构概念设计的各项规定，虽然正确的结构计算是设计的重要基础，但设计中不能仅仅依赖于计算，还必须非常重视概念设计。
2 合理的构造措施
构造措施作为计算假定的保证或作为计算中忽略某个因素或某项内容的补充，与结构计算相似。按构造要求设计时，一般只需满足规范的最低要求。如梁箍筋加密的问题，梁的一侧是框架柱，另一侧是梁及梁的一侧垂直搭在剪力墙上，而另一侧搭在梁上，这种梁仅仅是作为支撑楼板用的普通梁，不像框架梁那样耗能，因此不需要箍筋加密，应在位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载区域设置附加横向钢筋，并优先设置附加箍筋，此外当次梁放在主梁上面及梁上起柱时，主梁不必设置附加横向钢筋。当剪力墙结构中存在部分短肢剪力墙时，只需对短肢剪力墙的抗震等级提高一级而不需提高整体的抗震等级，分布筋、拉结筋、架立筋等起辅助作用的钢筋等级为一级或二级。
3 结构优化实例
某钢筋混凝土框架-剪力墙结构建筑由四层裙楼和A、B两栋高层建筑组成，A楼高74.2m，20层，B楼高88.3m，30层，地下两层为停车库和设备用房，房屋平面布置为不规则形状，总建筑面积约5.4万m2。
3.1设计优化的原则
通过大量计算和经验分析，在满足现行结构设计规范及规定的前提下，遵循保证结构的安全性及合理的刚度，对通过对可减小的结构构件进行有效的核减等措施来进行设计优化。
3.2结构优化设计
高层框架剪力墙结构体系中，重点是是水平荷载作用下，框架和剪力墙内力分配设计问题，其中剪力墙的数量及设计位置是关键。
3.3钢筋混凝土框架结构的优化设计
结构优化是一个渐进的寻优过程。首先对结构整体内力进行分析，然后根据梁柱各构件的控制内力进行截面的优化设计，计算出满足荷载效应要求的各结构构件的几何特征的配筋量的优化结果，在此基础上导致原结构的几何特征和荷载特征的变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各控制截面的控制内力也发生相应变化，根据这些变化进行下一步的优化设计。
3.4框架-剪力墙结构的优化设计
框架结构优化设计的原则究其根本就是结构优化的原则，利用一次完成的结构件，优化各个构件，可以节约投资并使结构受力更加合理。
3.5基础优化设计
(1) 依据地质勘查资料，分别设计主楼和裙楼的基础，主楼采用筏板基础，裙楼采用独立基础，基础底板要按照经验和计算结果设置。例如在地下室基础的设计工作中，初步设计中地下室基础计划全部采用筏板基础，经审核计算，为达到节约钢筋、混凝土的目的提出纯地下室基础部分采用独立基础加抗浮底板及抗浮锚杆的做法，这种方案可以有效保证结构的安全，施工简便。因此对纯地下室基础采用独立基础加抗浮锚杆、底板方式设计施工图（图1）。
图1独立柱基础剖面
(2) 对地下室有防水要求的基础底板，裂缝宽度控制在0.2mm左右；地下室顶板及外墙，荷载取值要准确、可根据实际情况选用荷载。
(3) 作为塔楼的嵌固端，地下室的顶板不宜太薄，根据覆土薄厚情况，采用十字梁井字梁。
3.4.7楼板优化设计
根据楼板要预埋管道的要求，楼板较薄时施工容易造成裂缝，因此楼板设计时采用弹性假定而非塑性假定来计算楼板厚度及配筋的折减，最小配筋率取0.2和0.45ft/fy中较大值相同板厚时混凝土强度等级低、钢筋强度大时，最小配筋率低，故优先采用三级筋，板中抗裂钢筋最小配筋率为0.1%，不用或少用大跨厚板。
1.5优化设计效果
高层建筑的结构优化问题是一个非常复杂的工程难题，同时结构优化具有巨大的经济效益，因此研究和开发应用钢筋混凝土结构优化技术对节约工程投资具有重大意义。为验证设计优化的有效性，分析结构设计的初步方案，根据工程所在地的市场价格推算本工程的优化节约了钢筋65t，节约资金约32万元。
3结语
文章从钢筋混凝土结构优化设计应用出发，总结出了钢筋混凝土框架-剪力墙结构建筑优化设计方法，符合当前建筑结构设计发展的需要，具有一定的现实应用意义。建筑结构的优化设计是一个科学系统的设计过程，针对每一项工程设计，应当根据其建筑特点，使结构各个构件受力均衡，同时要求技术应用合理、结构整体安全可靠，充分发挥每个构件的最大作用。只有这样才能实现建筑结构优化设计的最终目的，以便更好地服务于我国建筑业的发展。
参考文献
[1]张民.钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计的优化研究.上海：同济大学土木工程学院，2008.
关键词：优化设计；建筑结构；材料方案
目前在我国的建筑设计中，对建筑结构的优化设计具有重要的意义。建筑结构优化设计的突出表现和最终目的，是为了降低工程的造价，这是比较狭义上的说法，但是在现实中对建设结构设计的优化，主要指的是广义的说法，在降低工程造价的同时，保证其建筑五的安全性，在利益最大化和质量保证中找到一个最优的平衡点，这就是目前建筑结构优化设计的意义所在。
一、结构方案上的优化
在建筑机构优化设计中，结构方案的优化是设计优化的基础和保证。对建筑设计者而言，所能采用的建筑结构方案往往不是唯一的，但是不同的结构方案的选择，其所耗费的过程造价和实际的过程质量也是不同的，为了实现结构优化设计的最终目的，就必须要选择一个最优的结构方案，实现架构方案的优化。
（一）从整体上处理好各要素之间的关系
这里所说的整体，就是将结构的总体方案放置于特定的建筑空间中，同时要处理好每个要素之间的关系，包括结构与构件之间的关系，充分考虑结构和构件在整体上的最佳受理状态，从而使结构具备更高的承载力以及良好的刚度和延展性。
优化结构的受力与传力途径
结构受力的优化主要是要考虑简单的传力途径，传力途径过于复杂，就会使结构构件出现多次转换，而这种转换过程必然会增加工程的造价，同时也有可能出现计算上的错误从而出现相应的安全问题。因此采用简单的传力途径，不仅可以减少结构构件的转换次数，降低计算错误的安全风险，同时也可以提高工程造价的积极性。
（三）保证整个结构的协调一致性
在结构方案的设计上一定要充分考虑整体结构中的每一个构件，使其结构构件可以在整体上实现协调一致性，发挥出整体上的最大效应，以确保实现建筑规范所规定的设计目标要求，从而实现结构设计上的优化。
（四）避免结构上的扭转
结构上出现扭转的原因一般都是由于结构平面布置中抗侧力的刚度中心跟建筑物的质量重心或者是外力作用重心相偏离而导致的，这种扭转所消耗的材料量是很大的，同时也会出现相应的不安全因素，因此在结构方案中主要加以重视和避免。
二、建筑结构材料上的优化
处于对建筑结构中的经济性和安全性的双重考虑，对结构材料的要求也就比较高，在材料的选择上需要质量好同时经济合理的材料，同时在材料的使用上充分考虑材料的受力特点和力学性能，应尽量做到物尽其用，优化合理。例如在钢筋混凝土的结构设计中，出于对钢筋混凝土材料中的高抗压性考虑，应该采用高标号的混凝土用于以受压为主的柱子，这样不但可以增加建筑使用的空间，减少构件的截面，同时也能减轻结构自身的重量。对于梁板而言，应该采用高强度的钢筋，因为钢筋的韧性较好，比较受弯，同时使用高强度的钢筋也为了减少钢筋的用量。此外，在钢筋混凝土材料的使用上要注意钢筋与混凝土之间的强度匹配，在实现材料最大性能发挥的同时，实现对材料的合理利用与节省，从而实现结构上的优化设计。在实际的建筑施工建设中，因为建筑材料的选择和使用上出现问题而造成资金和材料上的浪费情况的很多。例如在混凝土的现浇板中，经常出现混凝土的标号过高的情况，高标号的混凝土在其并不能很好的发挥其高强度的特性，而且为了配合混凝土的高标准，对于板中的钢筋量也随之增加，因此不但造成了钢筋使用的浪费，也在增加了工程的造价。
三、结构计算上的优化
结构计算的优化同样也是建筑结构优化设计中的重要组成部分，针对结构计算的优化方面，要充分考虑下面几个方面的问题：
（一）不能盲目的依赖计算机
目前在建设结构的计算一般利用的都是计算机，但是计算机的使用并不是很万无一失的，由于计算软件上存在的缺陷而出现的计算错误时有发生，因此设计计算人员不能盲目的依赖计算机的计算，在使用计算机的同时，要对机构设计计算程度的基本理论研究清楚，同时要明确计算程序的限制条件和应用范围，从而得到正确的计算结果。
（二）对数据的认真核对
在对数据认真计算的同时，也要对输入后的构建尺寸、几何图形以及相关数据进行认真的核对，达到准确无误，尽可能的避免输入错误、计算错误或者是计算分析结果上的错误而出现的误差。有些误差看上去很小，但是在建筑施工后体现出现的实际影响是巨大的，同时也会影响设计结果的经济性和安全性。
（三）注意实际结构与计算模型的差异
通过计算机的模拟计算所得出的计算模型是建立在计算理论和设计程序之上的，而实际中的建筑结构所受到的影响因素是比较多同时难以计算的，这就意味计算模式和实际机构之间必然会存在一定程度上的差异，这种差异在结构计算中是必须要考虑在内的，否则就会影响计算结果以及结构设计的正确性。
四、建筑结构设计与其他专业的协调
在建筑结构设计中，要实现设计的优化，有时还要注重跟其他专业之间的协调，笔者在下文中以排水专业和电气专业为例，简要的谈论建筑结构设计与其他专业之间的协调。
（一）结构与给排水专业的协调
首先水泵间应尽可能的设置在建筑的地下室，这是由于给排水专用建筑中的设备较重，必须要选择承载量较大的房间；在给排水房间中的预留孔和预埋见的尺寸和位置都必须要准确，同时要注重要楼板孔的加强，并且要避免水平的管道管过建筑梁柱；当管道穿过承重墙上必须要做好相应的加固措施；同时在建筑设计中要充分考虑建筑的楼面负荷，避免将过多的管道出现在同一类的房间，从而出现承重超载。
（二）结构与电气专业协调
在电气管线的设置上，如果实现对管线在楼板内的暗装比较困难的，可以采取将垂直管线在预制时将建筑房梁孔洞预留，并且要保证房梁的宽度和墙体的厚度尽可能的一致，从而确保穿梁的带暖气管线不会外露；在对电梯机房的设置上，由于该建筑中的预埋见和空洞较多，从而增大了所需的荷载量，需要对该房间强度进行单独计算。
综上所述，建筑结构的优化设计是一个比较科学系统的设计过程，因为影响工程造价和建筑质量的因素有很多，所以在实际的建筑机构设计中，一定要充分的考虑各方面的因素，在每个细节上都力求优化，才能实现结构优化设计的最终目的。
参考文献
[1]史曼柏.住宅建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新导报，2009（21）.
关键词：房屋建筑；结构设计；优化技术；经济
中图分类号：TU318 文献标识码： A
一、房屋建筑领域结构设计优化的重要性
我国的发展现状表明，房屋建筑在以后的日子里将会以高层或是超高层为主。如何减少资金的投入而且还得保证结构的设计符合百姓的要求成为相关人士以及建筑企业重视的事情。
如果相关企业要想对房屋建筑的结构设计进行优化，设计方应该在保证质量合格的前提下，对设计方案进行系统化分析，应用先进的技术理念与设计观念对工程建筑进行总体的管理，从而合理地控制建筑工程的造价问题。事实表明，如果设计者能将施工的技术与经济效益做到紧密相连，规划出科学的设计方案，就可以保证建筑企业获得最大的经济收益。
因此，对建筑结构设计的科学优化能够更加全面地发挥机械设备以及建筑材料的性能，与以往的设计相比较会更具有优势。而且进行合理优化时能够降低相应的造价投入，为企业的整体获取更大化的利益。同时对结构进行优化还能将房屋结构的层次进行系统性的结合，加强房屋质量的提高，更大程度地保证居民的居住安全。由此看来，对建筑结构进行相应的优化是提高居民居住安全、为企业创造最大利益的重要方式之一。
二、房屋建筑结构设计与经济的关系
（一）房屋建筑结构的层数与用地面积之间的关系
如果只是对某一个建筑物进行分析，建筑结构随着层数的增加其所用地面积是越来越少，但实际的情况却是，当房屋筑结构层数增加时，建筑物高度也是随之上升的，相邻建筑物之间的间距就会增大，因此建筑物单位总建筑面积所使用土地面积就也是增加了。实际上建筑物的所需的总的用地面积与建筑物的层数并不存在着必然的关系的，所以在我们应用结构设计优化技术时，就要协调好建筑物用地面积与建筑物层数之间的关系。
（二）房屋建筑结构的体型设计与经济之间的关系
在建筑物的总面积是相同的前提下，平面形状为方形的或是圆形的它的周长就越长，并且前期所消耗的墙体面积越少，那么后期所需要装修投入就也会越低。并且通过对比分析，我们发现平面形状为方形的建筑物或是圆形的建筑物的内部构件的结构都很稳固，并且受力状况也更加稳定，所以在进行结构设计时，房屋建筑的平面形状建议选择方形的或是圆形的。
（三）房屋建筑结构设计与建筑设备之间的经济关系
在建造房屋建筑时是需要很多电气设备材料以及给水排水管道的，随着建筑的楼层数越来越多，所需要的给水排水管道就会越来越多，并且需要的电气设备材料也就越多，那么整个工程的造价成本肯定就会大幅度的提高。
三、建筑结构优化在房屋建设应用上的具体步骤
（一）创建建筑结构的优化模型
1、合理化、科学化选择设计的变量
在选择相应的变量的时候，我们主要是将影响建筑本身结构的主要参数作为变量。例如严格控制目标的相关参数值（建筑损失的期望值 c2、建筑结构造价值 c1）、建筑约束控制的相关参数值（建筑结构的相对可靠度 ps）等。对于一些影响并不是太大的、变化范围很小或者由局部性相关要素就能满足设计要求的一部分参数，我们一般是通过预定式参数进行表示，这样一来就能减少我们相应的设计数量与计算数量，还可以相应的减少编程的工作量，进而提升工作效率。
2、确定相应的目标函数
对建筑结构进行优化设计时，必须找到一组符合预定条件的相应尺寸的钢筋截面面积，以及已经失效的概率函数，这样能使建筑工程的整体造价达到最少。
3、科学化的确定约束条件
对于结构的优化设计，我们要保证结构整体的可靠性，科学化地确定与优化设计方面息息相关的约束条件。而约束条件主要指的是建筑裂缝的宽度约束、建筑本身的强度约束、尺寸大小的约束、构件的相关约束、结构体系相关约束等约束条件。在设计结构之时，要对目标性质的约束条件与实际性质的约束条件进行科学化的比较与分析，要保证每一个相关的约束条件都满足整个建筑工程的要求，实现效果最佳化的设计。
（二）科学设定优化设计的相关方案
依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化通常都具有很多约束条件，有时会遇到非线性的相关优化问题。所以在相应的计算中，会进行相应的转换，将有约束的优化转化成无约束的优化，而相关的计算、方式有拉式乘子法、powell 法等。
（三）设计相关应用程序
依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化基本模型，以及在设计时运用的相应的计算方式，为了可以更好地实现其效果，能够将这些编纂成一个运算速度较快而且功能全面的综合性、科学性的应用程序。这样能使整个优化设计更加全面地、有效率地进行实施。
（四）综合结果分析
在得出一定的计算结果之后要对其进行一个必要性的分析和比较，然后再折中选择一个效果最佳的设计方案。在分析的过程中，我们务必要全面考虑相关的问题，而且对相应的问题要多角度分析。这一步在整个建筑结构优化设计中是至关重要的，选择一个合理的设计方案能够保证房屋建筑整体的美观感、安全性以及实用合理性，同时还能影响工程整体施工的资金投入。进行建筑结构的相关优化，我们要确定一点，不能只强调相应的经济节约而忽略对建筑技术的要求；同样也不能仅仅强调技术的要求而忽略经济节约的要求，单一的考虑永远是不正确的，而且都是对建筑整体影响较为巨大的。所以，在进行分析时，要同时考虑二者的科学化配置，只有这样才能达到预期的目标。
四、房屋建筑结构应用优化设计技术的措施
（一）房屋结构工程师要积极主动参前期工程规划
房屋建筑结构工程师要积极主动参前期工程规划是实施结构优化技术的重点内容。因为，在在实际施工中，房屋建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关房屋建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使整个建筑的优化功能能够全部体现出来。
（二）房屋建筑结构优化设计要将概念设计结合细部结构进行设计优化
概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，是通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。但是概念设计应用于没有具体数值量化的状况时，计算式不可避免与实际出现较大的差异，譬如在地震设防烈度就没与不确定性，计算式与实际差别较大，因此，房屋建筑结构在优化设计中，通过采用概念设计的方法，将数值作为辅助和参考的依据，同时设计人员在设计过程中还需灵活运用结构设计优化的方法。在整个设计过程中贯穿一种抗震设防的思想且以概念设计作为重点指导设计。同时在设计的过程中，注重优化细部的结构设计，譬如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。在选择钢筋型号时，充分考虑其极限抗拉力等。
（三）房屋结构优化设计要充分考虑下部地基基础结构设计
地基基础是建筑结构设计的重要组成部分之一，地基基础虽然埋置在地下，属于隐蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度与安全性等受地基基础影响很大。因此，房屋建筑结构中的地基基础的结构设计优化必须选择合适的方案，譬如属于桩基础，就要依据现场地质条件，综合其他现场场地的条件因素进行基础选型及埋深等设计，选择桩基类型，最大程度的节省造价。
结语
总之，房屋结构设计中优化技术是复杂的系统工程，不但需要相关结构设计工程师正确地使用结构分析软件、选择最佳结构体系，同时，要大力挖掘基础设计内在潜力，充分运用科学的方法与手段，大力降低工程建设造价，让房屋结构优化贯穿整个设计过程，从而体现出结构优化的价值，让房屋结构设计功能不但更加适人们居住与生活，同时，大力提高其安全度与抗震性能。
参考文献
[1]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008.11.
[2]卢亦焱，黄银觯唐红.房屋加层外框架结构方案的优化设计[J].哈尔滨工业大学学报，2009.4.
关键词：建筑结构；设计；优化设计
中图分类号：TU2文献标识码： A
结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。如何在满足建筑功能的前提下，保证结构安全并控制含钢量成为摆在结构设计工程师面前的现实课题。本文总结了以往的设计经验，给出了结构优化设计的步骤和一些具体措施，希望对于结构优化技术的应用带来一定的意义。
一、结构优化设计的步骤
笔者认为，结构优化设计的合理步骤应该是：①在方案阶段，通过与建筑专业的充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求，使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内，避免抗震审查，为降低含钢量争取主动权；②在初步设计阶段，通过对结构体系、结构布置、建筑材料、设计参数、基础型式等内容的多方案技术经济性比较，选出最优方案，整体控制含钢量；③在具体计算过程中，通过精确的荷载计算、细致的模型调整，使结构达到最优受力状态，进一步降低用钢量；④在施工图阶段通过精细的配筋设计抠出多余钢筋，彻底降低含钢量。
二、结构体系与布置优化
结构体系和布置对造价影响很大，应予重视。
1)应根据建筑布置、高度和使用功能要求选择经济合理的结构体系。比如，异形柱框架比普通框架用钢量大，在可能的情况下尽量采用前者；短肢剪力墙比普通剪力墙含钢量高，在可能的情况下尽量采用后者。
2)应选择比较规则的平面方案和立面方案。尽量避免平面凸凹不规则或楼板开大洞，控制平面长宽比，合理设缝，使结构刚度中心与质量中心尽量靠近。竖向应避免有过大的外挑或内收，同时注意限制薄弱层、跃层、转换层等不利因素，使侧向刚度和水平承载力沿高度尽量均匀平缓变化。
3)应选择合理、均匀的柱网尺寸，使板、梁、柱、墙的受力合理，从而降低构件的用钢量。柱网大则楼盖用钢量大，柱网小则柱子用钢量增大，应根据建筑实际情况和经验合理布置。例如，住宅中小开间结构中墙柱的作用不能得到充分发挥，过多的墙柱还会导致较大的地震作用，可考虑采用大开间结构体系，既节约造价，又便于建筑灵活布置。
4)应选择经济合理的楼盖体系。楼盖质量大，层数多，占整体造价比重高，对楼盖的类型、构件的尺寸、数量、间距等应进行对比分析，选择最优的方案。一般住宅宜采用现浇梁板楼盖，预应力楼盖的预应力钢筋容易被二次装修破坏，井字梁楼盖影响室内美观，均不推荐。办公楼等大空间结构宜采用十字梁、井字梁、预应力梁板方案。双向板比单向板经济，应多做双向板。板的厚度，双向板宜控制在短跨的1／35，单向板宜控制在短跨的1／30，此时板易满足强度和变形要求，经济性好。
5)剪力墙结构的优化空间很大，应下大力气优化。剪力墙的布置宜规则、均匀、对称，以控制结构扭转变形。在满足规范和计算的前提下应尽量减少墙的数量，限制墙肢长度，控制连梁刚度，剪力墙能落地的就全部落地不做框支转换层，平面能布置成大开问的尽量布置成大开间，墙体的厚度满足构造要求和轴压比的要求即可。连梁刚度太大时可通过梁中开水平缝变成双梁、增大跨高比等措施降低连梁刚度。尽量少用短肢剪力墙，限制“一”字墙，少做转换。
三、材料优化
材料自重对结构受力影响较大，应尽量选用轻型材料。如填充墙、隔墙采用轻质材料，可显著减轻自重，降低含钢量。
混凝土价格相对便宜，可适当提高混凝土强度等级以减少钢筋用量，但混凝土强度等级越高越容易开裂，所以也不能太高。一般建议梁板混凝土等级取C30，墙柱混凝土等级取C25—C40(断面与标号间取最优值)，转换层水平构件取C40，非承重构件取C20，基础取C30-C35，垫层取C15。一般楼层越高受力越小，故混凝土强度等级宜从下到上逐渐减小。为便于施工，同一楼层各构件最好采用同一等级混凝土。
四、荷载优化
荷载输入值的计算是否准确，关系到整个工程的含钢量是否正常。荷载的计算应尽量精确，做到不漏算、不重算、不多算、不错算。荷载取值应严格按照最新版荷载规范取用，不要擅自放人。对于一些特殊功能的建筑，应会同甲方共同测算荷载的取值。
填充墙上门窗开洞面积较大时，应扣洞口部分的重量。地面、楼面、屋面、填充墙、隔墙、构架、线条等恒载取值应按建筑做法和大样详细计算。对于相关规范中所列可折减的项目，应严格按所列系数折减，尤其是消防车活载。
通过检查PKPM总信息中单位面积质量数值可以判断出荷载输入是否正常。一般设计较合理的住宅结构，单位面积的荷载标准值为：框架结构1 lkN／m2-13 kN／m2，框剪结构13 kN／m2-16 kN／m2，剪力墙结构14kN／m2~18kN／m2。
五、地下室设计优化
地下室结构在结构成本中所占的比重很大，而且地下室的结构离散性比较大，对其他部分的影响和关联不明显，做好地下室结构的优化设计对于控制整个结构成本至关重要。首先，要注意公共大地下室的面积的充分利用，做好单层地下室和多层地下室的方案较。
其次，要把握好支护成本的降低，尽量抬高整个±0.000的标高，因为这不仅降低了支护的成本还节约了土方的开挖和外运，减少了地下水丰富区域的水压力的影响，对地下室的底板和抗拔桩的设计都起到了有利影响。对地下室的结构成本控制还要把握好地下室顶部覆土厚度的控制和顶部活荷载的控制，地下室顶部覆土的厚度一般与景观布置和地下管线的埋设要求有关系，这就要求在设计管理过程中把景观设计和管网设计提前介入，做好精细化设计和专业配合工作，严格控制好地下室顶部覆土的厚度。最后，要把握好地下室顶板和底板的布置方案，对这些结构布置方案要做好多方案成本比较，要全方位的把握方案的可行性，对方案的取舍要慎之又慎。
六、构件配筋设计优化
在施工图设计阶段，主要通过对构件的精细化配筋设计降低含钢量。包括两方面工作，一是合理选择钢筋级别，二是合理控制钢筋用量。
由于新三级钢筋比二级钢筋强度提高20％，价格约高6％，受力钢筋采用三级钢筋比采用二级钢筋约可节约钢材12％。但是对于抗裂配筋，由于裂缝宽度与钢筋应力有关，与钢筋级别关系不大，采用高强度钢筋并不能充分发挥作用，此时宜采用低强度钢筋。对于构造配筋，哪个级别更经济与最小配筋(箍)率的计算方式有关。如梁式构件的最小配筋率为0．2％和(4瓢黝％中的较大值，当混凝土强度≥C30时三级钢较经济，当混凝土强度小于C30时二级钢筋较经济。
需要注意的是，二级钢筋和三级钢筋外观上相似，容易混淆。为防止工地用错钢筋，建议直径≥16ram的钢筋用三级，直径10mm～14mm的钢筋用二级，直径6mm～8mm的用一级和三级。
可以看出，通过结构设计人员的细致工作是可以降低结构工程的钢筋用钢量的。这就要求结构设计师在平时工作中注意培养沟通说服的能力，注意结构设计的细节，并及时总结经验，为了降低结构含钢量。同时必须指出，文中虽然提出了一些降低含钢量的措施，但并不提倡含钢量越少越好。只有深刻理解规范条文和结构受力原理、合理的进行结构布置、正确的选用荷载、慎重的选择计算参数、选择适度的构造措施，才能做出既安全又经济的结构。
结束语
结构优化设计不仅能够提高建筑结构安全度和稳定性，同时能够有效降低建筑工程建设成本，使建筑工程效益得到有效的提高。结构优化设计是在满足规范要求、保证结构安全和建筑产品品质的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能、合理节约造价的设计方法。结构优化设计在当前竞争日益激烈的建筑设计市场成为大势所趋。
参考文献：
[1]何湘.多层框架结构设计降低含钢量的一些措施〔J].建筑技术,2007(11):863·565.
[2]北京市建筑设计院.建筑结构专业技术措施IM.北京:中国建筑工业出版社,2007.
[3]杜明干. 谈结构优化设计的一些经验[J]. [J]. 2009-05-20
关键词：高层建筑；结构设计；问题；措施
中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号：
引言
建筑结构设计关系到建筑工程质量的高低，影响着整个工程的质量，结构设计人员要严格掌握结构设计过程，拥有扎实的技术水平，确保结构设计的安全性，为工程的施工质量提供保障。本文通过说明高层建筑结构设计的重要性及在设计中遇到的问题，并提出具体措施解决。
一、高层建筑结构设计优化的意义
1.节省工程造价
高层建筑工程造价中建筑结构的成本大约占到50%，对高层建筑结构进行优化设计可以将在很大程度上降低工程总造价，节约造价成本。所以高层建筑结构优化设计对于企业有很大的帮助，节约其投资成本，提高企业的利润，实现巨大的经济价值。
2.提高工程质量
目前设计单位的水平都不相上下，对于设计质量要由专业人员进行把关，不然会导致严重损失和浪费。首先，很多设计单位的成本控制意识低，忽略对高层建筑工程的成本造价控制，只追求高的安全系数，从而造成设计过于保守。其次，没有相应的责任工作制，工作人员缺乏责任心，对高层建筑结构的设计概念不清楚，一味的使用计算机而不是大脑来进行计算，常常导致计算错误。而专业负责人无法及时的看设计图，造成设计存在安全隐患。另外，设计人员很少站在甲方的角度去考虑问题，进而造成产品不能满足顾客的需要。
据统计，设计责任是造成工程质量出现问题的主要原因。因为在设计过程中，设计的质量差，造成功能布置的不合理，相关专业人员没有相互沟通，导致经常出现施工、停工、返工现象。同时因为工程质量差，工程存在安全隐患等问题，造成投资的巨大浪费。通过建筑结构设计优化可以有效的提高工程设计质量，降低安全隐患，减少投资浪费。
3.增强企业竞争力，实现盈利
企业在发展中不断的壮大，通过把建筑结构设计优化等任务交由专业人员进行操作，可以有效的提高企业效率、使企业管理成本得到节约，提高了企业的核心竞争力。
国家的宏观调控力度在不断的加大，原材料的价格在不断的上涨，企业通过销售来获取利润的空间得到减小，从而在内部挖掘潜力，节约建筑造成本是企业盈利的重要手段。一些有预见性的企业在大力加强建筑结构设计优化的投入力度，实现企业的盈利。要实现房地产公司健康、长期发展，必须要科学的优化设计，节约设计成本，提高企业竞争力。
设计优化还有利于节约材料、保护环境，符合国家“低碳、节能、环保”的理念，利国利民，更利于企业。
二、高层建筑结构设计中存在的问题与措施
1.框架柱剪力调整
其受力需要为框剪结构在小震作用下，弹性计算变形协调所得的框架柱剪力较小，大震作用下，剪力墙、筒体及连梁出现裂缝后刚度退化框架柱剪力将大大增加抗震需要，提高结构二道防线的抗震能力。
剪力调整计算原则：
框架层总剪力：
第i层框架剪力调整系数：
第i层j框架柱剪力弯矩调整：
相连第i层j框架梁梁端剪力弯矩调整：
图1框架剪力调整弯矩图
其主要问题是是否需满足节点力系平衡，调整相连框架梁梁端剪力、弯矩。
框架柱偏压、轴压比控制、配筋一般由构造控制。使用柱承载能力未能使剪力调整得到有效提高。框架梁纯弯、梁端弯矩调整、配筋成比例调整增大，梁承载能力使剪力调整得到明显提高。实际结构承载能力向强梁弱柱方向发展，不利于整体结构强柱弱梁延性抗震。
所以在小震作用下柱剪力调整十分必要的；不必拘泥于地震作用下框架节点力系平衡；不必调整相连框架梁梁端弯矩、剪力。
2.框架柱轴压比控制
抗震受力延性需要，避免大震作用下框架柱压屈脆性破坏。现行规范框架柱轴压比控制计算原则为控制框架柱小震作用组合下轴向压应力水平。
表1现行规范框架柱轴压比限值[ξ]
在地震作用下中柱所受轴力较小，边柱、角柱所受轴力较大，尤其角柱叠加斜向扭转作用所受轴力最大。
3.框支框架倾覆弯矩控制
现行规范规定框剪结构，控制框架结构承受倾覆弯矩 ≤ 50%整体结构倾覆弯矩。现行规范尚未提及框支框架结构承受倾覆弯矩的控制。
对带转换层高层建筑结构 增加地震作用下框支柱轴力水平量化控制，控制框支框架结构承受倾覆弯矩≤50%整体结构倾覆弯矩。
有利于落地墙、筒体加强，有利于减轻框支柱受力，提高结构抗震、抗倒塌能力。
4.高层建筑结构上的作用力及估算
直接施加于结构，使其产生内力效应的称为荷载。由于某种原因使结构产生约束变形，从而产生内力效应的原因称为作用。作用力分为三种：永久作用力、可变作用力、偶然作用力。
4.1重力荷载的估算
弄清总结构体系中竖向荷载的传力途径。估算竖向受力构件的受力面积。由竖向受力构件的受力面积乘单位面积竖向荷载平均值（经验数值）得到构件的轴向力。
4.2水平地震作用的估算
FEK=a1Geq，Fi=(GiHi/∑GjHj)FEK。其中Geq－结构等效总重力荷载，多质点可取总重力荷载代表值的85%。a1－相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值。
表2水平地震影响系数最大值
5.结构的承载力和承载力设计
结构设计的三个基本要求：结构应能承受正常使用、正常施工时可能出现的荷载或内力，不会因承载力不足而破坏（含失稳破坏）。结构应能承受正常使用、正常施工时可能出现的荷载，不会因抗倾覆能力不足而倾倒。结构在正常使用时有良好的工作性能，不会产生使用所不允许的过大变形、过宽裂缝等。
6.地基基础设计
现行规范地基基础设计原则：
平均压应力：
边缘点最大压应力：
地基基础设计控制的要素有控制长期重力荷载作用下地基基础的变形及其差异变形，满足重力荷载水平荷载组合作用下地基基础承载能力要求。
产生的效果有强化中央区、弱化边缘区、减小重力荷载作用下地基基础最大沉降及盘式差异、沉降斜率、改善结构工作性能、提高结构安全度、更加的经济合理。
三、高层建筑结构设计优化技术应用
1.优化设计中要遵循结构设计规范
追求适用、安全、经济、美观以及便利施工是建筑结构优化设计的目的。因此，建筑结构优化设计不但要求结构设计工程师有丰富的设计经验，也同时也要要对建筑结构规范的条文有较为详细的了解，在建筑结构设计规范的基础上，能够把自身的结构设计方案科学的融入到整个项目工程中。
2.结构工程师要积极参与工程规划
建筑结构工程师要积极主动参前期工程规划是实施结构优化技术的重点内容。因为，在在实际施工中，建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使整个建筑的优化功能能够全部体现出来。
3.将概念设计与细部结构相结合
概念设计通过处理很多种问题，使建筑结构在遇到不同情况时不会遭到破坏，或者将对建筑结构的破坏影响降到最低。所以要充分考虑到建筑结构设计可以遇到的各种情况。其中地震带来的影响和破坏效果最为明显。因此对建筑结构的设计就要考虑周到，在建筑结构的各方面都要考虑到抗震效果，采取措施减小地震带来的影响。
4.充分考虑地基基础结构设计
地基基础是建筑结构设计的重要组成部分之一，地基基础虽然埋置在地下，属于隐蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度与安全性等受地基基础影响很大。因此，建筑结构中的地基基础的结构设计优化必须选择合适的方案，譬如属于桩基础，就要依据现场地质条件，综合其他现场场地的条件因素进行基础选型及埋深等设计，选择桩基类型，从而节省造价。
结语
高层建筑结构体系和房屋高度的发展是与经济及科学技术的发展密切相关的。在对高层建筑进行结构设计的过程中，必须着重考虑其与普通低层建筑和多层建筑结构和竖直、水平方向受力情况的不同，分析其所受荷载对建筑物结构产生的影响。要全面考虑各种高层建筑基本结构的利与弊，善于综合使用不同的基本结构，准确分析，大胆创新，使不同的结构之间可以优势互补，达到建筑物功能、外观、稳定性等整体效果的最优化。
参考文献
[1]刘绪平.关于中小型水利工程施工质量问题研究[J].中华民居，2011（9）；45-47
文章分析了现代房屋建筑设计中较为常见的一些优化技术及其在建筑结构中进行应用的必要性，并对优化技术在房屋建筑结构设计中的应用进行了探讨，希望能够对同行业提供一些借鉴。
关键词：
房屋建筑；结构设计；优化技术
1房屋建筑结构设计优化的必要性
新型施工技术持续发展以及迅速推广，推动了我国建筑行业的发展，当然也对建筑结构设计产生了一些影响。在现代建筑设计过程中，一定要重视优化措施的运用，以便于确保建筑结构的科学月合理。同时，对建筑结构的优化设计，能够使现代建筑的空间利用率达到最大化；通过对建筑空间进行设计和布局，还能确保建筑的功能得到有效发挥。
2在房屋建筑结构设计中优化技术的重要分析
2.1对设计前的分析工作进行严格把关
首先，对建筑进行设计以及分析的过程中，需要针对每一个建筑的特点以及所需要的重点进行设计，以此使设计方案变的多样化。不同的方案下面会拥有多种差异较大的建筑结构，具体选用哪一种设计就需要工作人员在对建筑用途进行具体分析的情况下进行合理的选择。房屋建筑结构在设计前所用的分析方法也是具有很多种形式的，建筑标准的要求也是不同的，通常有材料、设备、负荷值以及参数等。房主建筑结构设计是一个非常复杂的过程，该过程涉及到了大量的数据运算以及预演算，随着现代建筑的日趋复杂，人工计算无论是从精确度还是在计算速度等方面都已经无法满足实际需求；单纯的计算机运用虽然能够满足精度需求和速度需求，但是它并不能对多种因素进行综合考量。建筑设计工作经验丰富的技术人员对于设计过程中出现的各种问题有一定的心理预期和针对性的解决测试，他们也非常清楚建筑设计中需要重视的部分以及容易出现错误的部分，经由他们参与设计的建筑结构通常更加合理。因此在实际运算过程中，就需要具有丰富设计经验的技术人员配合计算机技术来进行设计。
2.2关注设计中的难点问题
因房屋建筑结构设计中，过程十分复杂以及多变，这些问题对于设计优化存在着一定的影响。然而，也正是因为这些问题的存在，就对建筑设计人员提出了更高的要求，要求他们在设计中必须全面综合考虑，并拥有耐心。房屋建筑设计中，工作人员需要对建筑结构进行有效把控，在确保建筑具有优良抗震性能的基础上，尽可能的降低设计和施工成本[1]。房屋结构的稳定性不但和内部的设计有关系，而且还和外界环境拥有者比较紧密的关系。在房屋建筑结构设计中使用优化技术，最根本的目标是确保建筑在应对外界环境作用力的冲击式可以不坍塌。近几年，我国地震现象非常严重，地震造成了巨大的人员伤亡和经济损失，这就对我国建筑的结构设计提出了更高的要求。虽然近些年我国在科学技术的发展方面已经取得了长足的进步，但是现代科学技术对于地震的侦查和预测依然是非常困难的，人们无法在地震来临时前进行提前预防。在这种情况下，房屋抗震性能就显得非常重要了。为了防止更大损失的出现，设计工作人员在对建筑结构设计要重视其抗震性能。一般来讲，房屋建筑的防震结构是由多道防线共同构成的，即当地震发生时，建筑的次要结构能够抵消一部分能量；当更强大的地震波对建筑侵袭时，则由建筑的主要部件进行抵抗。
2.3有效利用计算机技术
作为结构设计优化的关键步骤，信息优化的优点和重要性不言而喻，计算机技术的合理使用也是保证结构优化完成的关键。实际上，各种不确定的变量条件对房屋建筑结构产生一定的限制性，因此不能仅仅通过一种方法对结构特点进行改善，因此要想对更加复杂的房屋结构进行解决，需要充分的对计算机技术进行应用，如模型是存在的，可以采用CAMS软件等进行设计的优化和改善。GAMES在建模线性、非线性和混合整数最优化问题处理方面具有较好的适用性。系统处理建模问题时，通过简洁及自然的方式，可让用户迅速更改公式，求解器转换也较为便捷，可迅速从线性转换至非线性。采取GAMES对相关信息数据进行处理时，数据仅需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中输入，可通过简明的代数声明对模型进行描述。又如，CAD软件可将结构设计方案、建模等归纳为成本控制影响因素，通过数据信息处理，对人力、财力、物力等资源进行充分协调，以实现资源配置优化，并可对成本进行有效控制。2.4充分发挥设计工作人员主观能动性虽然目前计算机技术发展日趋成熟，并且广泛的应用到了房屋建筑结构设计中，但是我们必须要明确的是单单运用计算机技术来对建筑结构进行优化设计还是存在很多问题的。因为计算机在设计过程中仅仅是对机械数据统计和计算，它无法对其他各种因素进行综合考量，也没有应对突发事件的能力，在对建筑结构优化设计时还必须要充分发挥出设计工作人员的主观能动性，以便确保人们对建筑的性能要求都能够得以实现。这就需要工作人员在选择相应的设计方案时要对各种方案进行综合对比，特别是对于建筑设计中的一些敏感性要素，比如房屋的抗压性能、抗震性能等，要从整体上进行考量，从而确保房屋建筑结构设计效果能够达到人们的预期。
3房屋建筑结构优化需关注的难点
3.1要注意设计前期对房屋建筑机构优化技术的应用
建筑设计方案对于建筑项目的总成本有着非常重要的影响，优秀的的设计方案能够显著降低建筑成本。然而，在当前建筑结构设计中大部分建筑的设计方案在确定时却并未涉及建筑结构优化技术，这就导致设计工作人员在对房屋结构进行设计时忽略了对建筑结构的优化，这样既提升了设计的难度，也增加了建设成本。在对房屋建筑进行结构设计时，一定要注意在设计前期对优化技术的运用，从而降低成本，提升建筑的整体质量。
3.2要重视对细节的优化
房屋建筑结构设计工作人员在对其进行整体设计时，要重视对细节的设计与优化。可以将矩形板块的现浇板进行充分的划分和设计，以此增强现浇板的受力程度，从而避免拐角处出现裂缝的问题。在计算机技术以及优化设计理念不断发展的过程中，优化设计已经从工程实践问题逐渐向数学问题过渡，工程设计人员还要提升自身基于计算机技术的优化设计分析能力，使自身的设计更为合理和科学。
4结束语
总而言之，房屋建筑结构设计需要使用优化技术。优化技术的运用能够降低建筑施工成本，并使其结构更加科学合理，满足现代人们对于房屋的居住以及审美需求，促进我国现代建筑行业的健康发展。
参考文献：
关键字：结构优化 经济 技术 方案
评价工程建设的优劣性主要是根据技术指标和经济指标。技术指标体现的是建筑功能的质量状况，经济指标体现的是工程造价的多少。项目决策阶段和项目设计阶段是控制工程造价的关键阶段，项目决策确定后，项目设计就是核心控制阶段。当建筑设计满足建筑功能要求时，工程造价的高低就成为了投资者关注的主要内容，也是投资者比选设计方案的指标。为了提高市场竞争力，每个设计单位都在致力于建筑结构设计的优化，为业主提供高性价比的设计方案。建筑结构的优化贯穿于整个设计阶段，从结构选型、结构布置到后续的每道工序，都需要准确计算和合理设计。本文主要介绍了建筑结构优化设计的主要原理，系统地论述了设计优化过程应遵循的原则，希望能给广大设计人员提供一些参考。
1.建筑结构优化设计理论
建筑结构是由各种建筑材料建造的建筑受力骨架体系，它决定建筑的安全性能，并影响其它建筑功能。结构设计原理是利用相关学科的知识，研究如何保证结构安全性的理论和设计方法。
传统的结构优化设计应用面较窄，仅仅局限于施工图阶段，优化的过程也是一个根据经验进行设计修改的过程。但是，结构优化设计并不是单独针对薄弱环节进行修改，而是面向整个设计过程，合理利用材料性能，并使各个构件之间协调连接。目前，传统的结构优化设计存在的不足已经被大家认同，建筑结构的优化设计已经不再局限于施工阶段，而是贯穿于整个建筑设计过程。
2.选择合理的结构方案
一个建筑设计可以有很多结构设计方案，不同的方案在工程造价和工程质量上存在差异。结构设计方案影响结构设计的成败，所以结构设计优化显得至关重要。选择合理的结构设计方案应该遵循以下原则：
(1)结构总体方案的构思要建立在整体的概念上，处理好局部与整体的关系，使结构受力状态达到最佳状态，提高结构整体性能。
(2)传力途径尽量简单化。复杂的传力途径计算分析复杂，容易出现错误，而且也会提高造价。简易的传力途径可以减少杆件数量，受力系统也更加简单，使整个结构安全性能提高，造价也相对经济。
(3)保持整体结构的协调一致性。把每个构件都放在总体架构环境中考虑，使每个构件和其他构件都合理连接，达到规范规定的设计标准，实现结构的最大效能。
(4)为了减小外力作用产生的扭转效应，尽量使平面上的抗侧力刚度中心与外力作用重心接近或重合，因为抗扭转所需的材料用量很大，会使结构设计既不安全又不经济。
(5)加强和建筑设计师的交流，提出结构设计的意见。很多业主强调建筑的造型和功能，忽略结构设计，使结构设计出于配角状态，屈从于建筑设计，不能选择有利的结构设计，只能被动地根据已有的建筑设计进行有限的优化。
结构工程师一定要掌握设计相关的知识，才能形成对结构优化设计的整体思路，把握优化设计的重点。
3.进行正确的结构计算
计算机技术的发展改变了人工进行结构计算的状态，工程师可以借助计算机进行快速可靠的分析计算，将不同的结构设计方案进行比较，并加以调整，使结构设计优化更迅速更精确。但是，利用计算机进行结构计算时，还要注意一些问题：
(1)不能盲目取用计算机的运行结果。计算机进行结构计算所运用的程序是人工编写的，在编写过程中很多概念性的东西可能与规范存在差异，所以在进行计算之前要搞明白程序的理论基础和应用条件。
(2)认真核对输入的数据。结构计算需要的数据很多，如果输入的数据出现错误不仅会导致某一构件的受力出现问题，也会影响整个结构的受力情况，其后果是无法估计的。
(3) 合理选取计算参数。不同的计算参数会得出不同的计算结果，要根据建筑要求和建筑环境合理选取。比如计算自振周期的折减系数的选取要根据结构形式和材料数量，若折减系数取值偏大会导致计算结果比实际结果偏小，造成结构分析偏于不安全，若反之则会导致结构不经济。
(4)考虑计算模型和实际结构的差异。计算模型都是实际结构的简化，只考虑普遍情况，不考虑实际结构中的特殊状况。而实际结构中的受力状况千差万别，如果单纯地依赖运算结果进行结构分析会导致较大的分析偏差，给建筑物留下设计隐患。所以在结构分析过程中要考虑计算模型和实际结构的差异，根据经验和相关的理论知识进行综合分析，判断结构设计是否合理。
4.提高材料的利用率
结构优化设计的目标就是提高建筑物的性价比，这就要求结构设计中要根据构件在结构中的受力情况和建筑材料的力学特性，合理选用材料。在钢筋混凝土结构中，混凝土的抗压性能好，钢筋的抗拉性能好。以受压为主的柱子可以采用高标号的混凝土，以受弯为主的梁板可以选用高强度的钢筋，同时要注意钢筋和混凝土强度匹配，这样可以减小构件的横截面积，减轻构件自重，不浪费材料的性能。实际中，很多工程项目因为材料选用不合理导致不必要浪费的案例很多，比如，钢筋混凝土现浇板经常选用高强度混凝土，为了控制高强度混凝土的收缩变形需要加大配筋量，这样不仅仅使高强度的混凝土未能充分发挥效能，而且还增大了钢筋用量，导致经济浪费。
5.灵活运用《规范》
《规范》是国家根据工程实践总结归纳的设计标准，是国家的技术经济政策。掌握相关知识和熟悉相关术语是理解规范的前提条件，作为结构工程师对待《规范》中的条文要同时具有主观意识和客观意识。对于《规范》中声明一定要执行的条文要执行到底，对于执行力度不是很强的条文设计人员要结合实际经验和理论知识，具体情况具体分析。规范中的数据要灵活对待，不能生搬硬套，缺乏实际分析，导致结构设计的创新性低，优化技术得不到提升。实际工程中遇到的问题并不是全部囊括在《规范》中，要结合实际选用数据。在实际工程设计中，设计人员只看重计算分析结果，而忽略结构构造措施的重要性。就拿抗震设计来说，我们对地震时建筑物的破坏机理和破坏现象了解还不清楚，建筑物的抗震计算也只是近似计算。建筑抗震是基于震害分析和总结，结合结构计算分析和结构构造措施实现的，在抗震设计时不仅要考虑《规范》中涉及的设计方法和注意事项，还要把结构构造措施当作设计重点。
6.保持精品意识
结构优化设计的终极目标就是打造精品设计方案，设计人员不仅要有完备的专业理论知识和丰富的设计经验，更要有打造精品设计的追求意识。以往设计单位为了提高设计业务，都是重业务经营轻技术质量，设计方案只要不出现安全问题就通过，方案的优劣性无关紧要，是设计人员忽略了技术水平，失去了设计优化的内在动力。为了保证设计的安全通过，设计人员盲目加大安全系数，结构材料能力过剩，造成经济浪费。现在设计单位越来越多，为了提高竞争力，设计单位必须实施精品战略，通过调整管理策略，把设计质量和个人经济效益挂钩，为设计人员提供内在动力，促进设计优化意识的深入。造价控制实施可以从结构设计开始，给设计人员提供借鉴数据，进行限额设计，改变设计人员无经济意识的设计状态，实现设计方案的高性价比。实施各级技术岗位责任制，层层把关设计环节，提高设计质量，将设计优化贯穿于整个设计阶段。
【关键词】钢筋混凝土高层建筑结构优化设计；问题；总结
随着我国高层建筑不断地迅速发展，建筑高度日益增加、建筑功能和类型日益复杂，且其结构体系也日益多样化，为了减少甚至避免钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的出现，笔者结合实际工作实践，分析探讨了钢筋混凝土高层建筑结构设计问题。
1.钢筋混凝土高层建筑结构优化设计
（1）钢筋混凝土高层建筑结构设计不仅要满足相关要求规定与现行规范,还要遵循结构优化设计的原则。首先，要保证结构的正常使用与安全性；其次，应该有效的核减可以减小的结构构件；最后，要求结构具有合适的刚度,在特殊部位应该局部加强。
（2）要进行钢筋混凝土高层建筑框架结构的优化设计，要分析完结构整体内力后,按照梁柱各构件的控制内力，对截面进行优化设计,对满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征的配筋量的进行优化，并确定优化结果,这些会造成原结构的荷载特征与几何特征变化,在现荷载作用下，优化结构内力分布特征有了改变,各个控制截面的控制内力随之有了相应改变,按照这些进行下一步的优化设计。所以结构优化是一个渐进的过程，是一个不断迭代的寻优过程。
（3）应该进行框架――剪力墙结构的优化设计，结构延性与结构刚度的最佳组合就是剪力墙结构的设计，保持承载力能力的前提下的变形能力是结构延性对结构的主要影响,结构的侧向位移与自振周期是结构刚度对结构的影响,所以能够利用结构整体的侧向位移量进行结构延性与结构刚度的协调,根据规范要求，按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值，进行结构的延性与刚度设计。结构优化的原则就是框架结构优化设计的原则,根据一次性完成的结构构件,对各个构件进行逐步优化，能够保证结构受力合理, 同时也节约投资。
2.钢筋混凝土高层建筑结构设计问题
（1）第一就是结构选型问题。首先是结构的规则性问题，在新的规范要求中，结构选型增加了许多限制条件，嵌固端上下层刚度比信息与平面规则性信息等就是这些限制条件，所以结构工程师必须注意这些限制条件；其次是结构的超高问题，在抗震规范要求中，严格的限制结构总高度，特别是新规范要求就以前的超高问题，把原来的限制高度设置为A级高度的建筑的同时，还进行了B级高度的建筑的增加，所以应该严格注意结构的这项控制因素，如果结构是B级高度建筑或者超过B级高度时，它的处理措施与设计方法会有比较大的变化；最后是短肢剪力墙的设置问题，新规范要求把墙肢截面高厚比是5―8的墙定义成为短肢剪力墙，同时按照实际经验与实验数据，就短肢剪力墙在高层建筑中的应用进行了许多限制条件的增加，所以在高层建筑结构设计中，结构工程师应该尽量少采用短肢剪力墙，避免为后期设计工作带来麻烦。
（2）第二就是地基和基础设计中的问题。首先在柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，往往忽视建筑物沉降带来的附加应力的影响，在实际中，柱下独立基础和整个地下室底板通过上部荷载作用，会一起产生沉降变形以及共同受力，如果没有考虑其产生的附加应力，使底板偏于不安全，可能会由于不足的地下室底板承载能力而导致其开裂，在采用天然地基状况下，会带来更为显著的影响。在总沉降量比较小的工程中，综合考虑另外的因素，在地下室底板和持力层之间,可以采用褥垫处理手段措施。同时在地下水位季节性变化比较大的地区内，还要就高低两种水位为地下室底板带来的不同影响进行考虑，据此求出包络图并做出配筋设计。
其次，在有地下室的高层建筑设计中，在地下水位比较高的情况下，应该使室外地坪下面的结构部分外轮廓形状简洁，有助于建筑防水的施工。特别在柱下承台的形式中，因为柱下承台的影响，有着很复杂的基槽地模形状，产生许多的放坡与阴阳角，使防水施工的难度增大，使施工时间增长，这些不利于质量保证，还使工程造价增加，在此情况下，笔者建议大家考虑并采用反承台法，此方法就是保持地下室底板及承台的下皮标高统一相同，承台需要加厚部分向上作，随后地下室内部作覆土与滤水层的地面。该做法使基槽地模形状十分简单，能够保证施工质量，内部的覆土重量抵消了作用于底板上面的部分水浮力，使配筋减小，该种自相平衡的思路最科学合理，也使高层建筑物的抗倾覆能力提高。
最后，在进行地下室底板以及外墙配筋计算时，实际情况和假设条件往往不相符合，在进行地下室外墙配筋计算中，一些工程外墙配筋计算时，对于带扶壁柱的外墙，不进行扶壁柱尺寸大小的区分，完全按照双向板进行配筋的计算，然而扶壁柱按照地下室结构整体对结果配筋进行分析计算，没有按照外墙双向板传递荷载进行扶壁柱配筋的验算。根据外墙和扶壁柱变形协调的原理进行分析，它的外墙竖向受力筋没有足够的配筋，扶壁柱配筋不多，同时外墙的水平分布筋有富余量。笔者建议，垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块按双向板进行配筋的计算，外墙扶壁柱截面尺寸较大之间外墙板块也按双向板进行配筋的计算，比如：高层建筑外框架柱之间的外墙板块可以按双向板计算配筋。另外的外墙应该按竖向单向板进行配筋的计算。同时，对于柱下独立基础之间的拉梁，其又是首层维护墙的承重梁的情况下，不能单纯地按拉梁进行设计，当考虑荷载时，还要对梁上皮之上土扩散角之内的土重进行考虑。
（3）第三就是结构分析计算的问题。在结构分析计算过程中,对工程进行准确高效的内力分析，同时根据规范要求进行处理与设计,对工程设计质量好坏有着关键影响。
第一，在进行结构整体计算的软件选择时，因为各个软件所采用的计算模型有着一定程度的差异,所以造成了各个软件的计算结果有不同程度的差异。应该根据结构类型以及计算软件模型的特点进行计算软件的合理选择，以保证钢筋混凝土高层建筑整体结构分析计算的合理性，同时及时判断计算结果的可靠性与合理性是相当重要的。
第二，在钢筋混凝土高层建筑结构设计中,由于功能要求或者建筑美观并且不是主体承重骨架体系以内的一些非结构构件常常出现，特别是对高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时,因为高层建筑的风荷载与地震作用都比较大,所以务必严格按照规范要求中的非结构构件的计算处理措施进行非结构构件的设计。
第三，竖向承重构件――柱与剪力墙等的合理布置是高层建筑结构设计的难点,能够通过以下几个参数来控制布置的是否合理：控制结构竖向规则性,减少甚至避免产生刚度突变的刚度比；控制结构扭转效应的周期比；控制结构平面规则性,避免扭转长生的位移比，位移比是刚心和质心的偏离程度的反映，平面布置应该对称、规则,保证刚心与质心重合。
3.总结
为了减少甚至避免钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的出现，应该对钢筋混凝土高层建筑结构设计中的问题进行积极的分析和探讨。
【参考文献】
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关键词：高层住宅 特点 结构优化设计
中图分类号：TU318 文献标识码：A
随着我国国民经济不断发展和人民生活的迅速提高。业主及建筑师的创新艺术使得钢筋混凝土高层建筑发展被广泛应用。高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求，各方面需要注意的问题都应考虑到。本文高层建筑结构设计分别从结构设计的特点、 结构优化设计的要求措施进行探讨。
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较， 结构专业在各专业中占有更重要的位置。不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：
1、水平力是设计主要因素。在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力是与建筑高度的两次方成正比；另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2、 侧移成为控制指标。与较低楼房不同， 结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
3、抗震设计要求更高。有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
4、轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安垒的结果。
5、结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑中的优化设计方案
所谓结构优化设计，就是指工程结构在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。如何做好结构优化：首先，要选择合理的结构方案，其决定了整个设计的好坏成败。因为对同一个建筑设计方案而言，结构设计不是唯一的，不同方案会使工程质量和工程造价产生很大差别。其次，进行正确的结构计算，一体化计算机结构设计程序的应用和完善，帮助结构工程师能越来越轻松的进行计算分析，使得结构设计更加经济和合理。再次，要提高材料的利用率，因为结构设计的目的就是花尽可能少的钱，做最安全适用建筑，这就要求结构设计时对材料选用要合理，利用要充分。还有，要正确合理的运用和理解《规范》，其是我们设计中必须遵循的标准，是国家技术经济政策，科技水平以及工程实践经验的总结。
1、房屋结构周期性折减系数。房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏
小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。
2、耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证高层建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中，有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时，设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以高层混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。
3、房屋结构抗震性设计。在工程图纸设计过程中，房屋结构按抗震设防分类，房屋抗震等级可根据房屋高度、烈度以及结构类型按国家《抗震规范》确定。地震震力振型组合数据
对建筑应当不考虑耦联扭转计算；当振型数大于3的时候，应取3的整数倍计算，但数据不能大于建筑物层数；当房屋层数不大于2时，振型数则可取房屋层数。对于不规则房屋的结构，应考虑扭耦联转，对高层房屋建筑来说，振型数应取不小于9；房屋结构层数多或房屋结构刚度突变系数大的话，振型数则应多取，例如结构中含多塔结构或顶部有小塔楼和转换层等，振型数应取不小于12的数，但其大小仍不能大于房屋总层数3倍，除非其含有弹性定义的楼板，而且采取总刚性分析的时候，振型数才能够取的更大。
4、地下室的层数处理。多层房屋框架结构房屋一般都设置地下室结构。由于隔墙较少，故常采用的是板筏基础。设计计算时将上部结构与地下层数结合在一起，并在图纸中按实际
的地下室的层数计算。如此一来，计算基础底板以及地基纵向荷载可一次设计完成。同时通过侧层移刚度性系数比较，可以调整和判断房屋相应嵌固位置，适当加固构造措施，保证楼板最小配筋率和厚度。当房屋结构纵向不规则时，要验算其最薄弱层。
5、合理使用高强钢筋与高强混凝土。高层建筑的总造价一般都包括框架结构材料、施工和基础的物料费用等，其中用钢量以及构筑件截面积对房屋造价影响较大，故在建筑设计中
合理使用高强混凝土与高强度钢筋可有效降低用钢量，节约建筑成本。若高层建筑设计位于厚软的地基上，那么由于坐落在地基上的荷载大，合理使用高强钢筋和高强混凝土来优化构件的截面积，减轻结构重量，将会显著降低工程造价及基础设施施工难度，取得较好经济效果。对于震区的高层楼房来说，地震力作用的大小与建筑物的自重相关，人为地减轻建筑物的自重，降低结构在地震的荷载，可提高建筑物的安全性。在设计中高效地使用高强钢筋及高强混凝土，能快速有效的缩小梁墙板柱等构件截面积，达到建筑造价目的。
6、框架梁以及柱箍筋间距。房屋柱箍筋和框架梁等加密区的最大箍筋以及最小箍筋直径间距应该符合规定。依据规定，工程上取柱箍筋与梁的加密区最大间距为100mm左右，非
加密区箍筋最大的间距为200mm左右。通常在柱箍筋和内定梁加密区间距为100mm左右，以此为计算依据算出加密区箍筋面积，工程师要依据规范确定肢数与箍筋直径。而在程序内定的条件下，当房屋的框架梁跨中有较大的其他荷载或次梁存在而又只有两肢箍筋情况下，非加密区箍筋间距应采取200mm左右，使房屋梁非加密区的配箍充足，故建议内定梁箍筋改为梁非加密区取200mm。既可保证梁箍筋加密区抗剪切能力，同时又增加梁非加密区抗剪的承载能力，使梁强抗剪性能更加充分体现出来。
总之，在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应作出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。
参考文献：
［1］陈阳显.浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计［J］.价值工程，2010（27）：89-92.
