工程结构优化设计基础
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工程结构优化设计基础范文第1篇
【关键词】建筑结构；优化；房屋建设
随着社会的发展，人们对于建筑的要求越来越高。建筑工程的结构越来越复杂，建筑面积越来越大，建筑层数越来越高，要求建筑成本控制与建筑结构优化技术，对建筑工程提出了更多的挑战。采取相应的结构优化技术，提高设计水平，能够降低当前的投资成本，提升建筑质量。建筑结构优化主要包括房屋整体设计的优化和内部细节的优化，在建筑结构优化建设中，对相关的制约因素进行分析，落实优化技术措施，提升优化水平，能够促进建筑结构设计水平的提升。本文从建筑结构优化的概念与优化技术探讨建筑结构的优化技术措施。
1、建筑结构优化技术概述
1.1 建筑结构优化技术概念
建筑结构优化技术是在建筑结构设计中，根据建筑工程的需求，考虑到布置、造型、造价等因素，运用相关的技术和方法，对建筑结构的相关内容进行优化设计，确保设计工程质量与施工效率的技术的总称。建筑结构优化技术具有自身的显著特征，设计过程中，需要在考虑建筑工程需求的基础上，采取针对性的设计策略，对不同的设计方案进行对比，选择最优方案，对工程建设进行指导，提升工程建设项目效益。
1.2 建筑结构优化技术的内容
房屋建筑最重要的是建筑安全以及使用价值，对于建筑工程而言，在保障建筑质量的前提下，对建筑结构进行优化设计。具体而言，建筑工程优化的主要内容包括对房屋的整体结构的优化以及房屋细节构造的优化设计，通过整体和部分的结构优化设计，逐步进行划分，从而获得最优化的分析设计。
1.3 建筑结构优化的意义
通过优化设计，能够提升建筑空间的使用效率。建筑结构优化设计，能够提升设计水平，对各部分结构进行合理的安排，确保建筑结构的美观实用，同时有利于降低建筑工程造价。实践表明，建筑结构优化设计能够节省成本5-20%，从而提升建筑工程效益。
2、建筑结构优化技术组成
为了提升建筑的建设质量，具体的优化技术包括以下方面。
2.1 概念优化设计
概念优化设计主要包括以下的技术：（1）结构优化模型，房屋建筑的结构优化设计首先需要选择设计变量，设定目标控制参数与约束控制参数，确定目标函数与约束条件，对于房屋结构中的结构条件、尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束等参数进行确定，将设计的约束条件与目标约束条件相比较，选择最优的约束条件，使设计成本最小，从而实现最优设计；（2）优化设计计算方案，合理选择优化设计计算方案，可以选择复合形法、拉氏乘子法等方法，对相关参数进行计算；（3）进行程序设计，采用合理的计算程序与结构优化模型，编制功能齐全、运算速度快的综合程序；（4）结果分析，对计算结果进行分析，从成本、施工等多角度进行计算，确保计算结果满足安全的需求，确保优化设计适用、安全、经济、美观和便于施工。
2.2 桩基优化技术
建筑结构桩基优化措施包括以下方面：（1）桩静载荷试验以及单桩承载力调整，基础试桩以及工程桩的检验可以看到，近年来许多基础桩的承载力大于计算值，因此在计算的过程中，采用试验桩的实际承载力进行桩基基础的计算，能够提升桩基工程的承载力稳定性，降低桩基工程成本，提升桩基工程的效益，在桩基结构优化中，需要按照试验桩进行桩基设计与施工，按照桩基承载力以及荷载试验进行研究，通过调整单桩承载力的特征值，优化桩基数量计算；（2）桩身配筋调整，根据《建筑桩基技术规范》对桩承载力以及裂缝控制的要求，在桩基计算中，需要对不同钢筋级别对承载力的影响进行分析，在对桩基计算的基础上，合理计算配筋率，将桩身配筋进行计算，在确定桩静荷载和桩中心距等参数的情况下，按照桩基顶部能够承受的竖向力计算配筋率。建筑主体结构的计算中，部分结构的柱墙底弯矩非常大，在计算的过程中，通过配筋率的计算严格控制裂缝，在确保静荷载力、弯矩等参数的基础上，进行配筋计算，确保所有桩基的配筋率均能满足桩基础的承载需求，满足桩基裂缝控制的目的；从桩身出发，将桩身中部以下部分进行减半处理，从而减少钢筋用量，降低工程成本。
2.3 施工优化设计技术
施工优化设计技术主要包括以下的流程：（1）结构整体和局部优化，建筑结构优化应该具有层次慈宁宫，从设计体系、结构体系、安装体系等多层次的体系，结合建筑结构的需求，确保设计体系的完整性，除了结构整体设计之外，还需要从材料选取、构件选择、结构类型等方面完成优化选择，确保所选择的材料满足建筑结构的需求，从整体入手，细化设计工作，提高设计水平；（2）桩基础与上部结构优化，从桩基础施工开始，合理选择桩基施工技术，当前常用的桩基础包括预制桩和灌注桩两种不同的类型，灌注桩的施工难度较高，预制桩的质量可靠，能够显著提高地基承载力，根据地质特点与建筑工程的需求选择桩基础施工技术；在上部结构设计时，根据建筑方案合理布置柱、剪力墙等竖向构件，保证其满足侧向刚度和承载能力的要求的前提下，达到最优的经济性；（3）不同阶段结构优化，对建筑的基础结构、上部结构、细部结构等各部分设计时，从整体到细部进行合理优化设计，实现各部分的协调优化设计，在设计中，除了确保建筑的设计安全之外，还需要保障设计的美观，在建筑结构柱、墙的设计中，在保证结构质量的基础上，尽量简化建筑系统，选择自重较轻的原料，以实现减轻结构自重的目的，同时确保各部分的结构美观，在应力集中、受力方向较多的转角区域进行加固措施，确保结构的稳固。
3、建筑结构优化技术的应用策略
3.1 前期优化设计
前期设计是影响建筑结构优化设计的关键，在建设过程中，需要根据建筑结构的需求，考虑到结构的合理性以及可行性的情况下，对设计结构进行有关设计。在前期设计中，除了确保结构设计满足建筑的需求之外，还需要结合建筑的成本、计算设计等方向进行分析，设计合理的建筑方案与施工方案，尽量降低总投资，确保设计的合理性。
3.2 合理的运用概念设计
概念设计是房屋建筑结构设计的重要内容，在概念设计中，通过对建筑结构进行分析，再此基础上提高房屋性能、经济性，确保房屋结构的优化设计。在建筑结构优化设计中，合理的运用计算程序，对建筑结构的周围环境与建筑结构的内部进行分析，合理的筛选设计方案，从而选择最优的概念设计方案。比如在地震区的建筑设计中，需要对地震区的地质环境进行分析，考虑到建筑结构减震的需求，合理的选择结构优化方案；在概念设计中，合理的选择设计软件与信息技术，根据设计人员的经验进行判断，确保最终方案的适用性与经济性。
3.3 解决房屋建筑结构设计的实际复杂问题
建筑结构优化设计中，需要考虑到建筑结构设计的复杂问题，从前期设计开始，加强结构优化设计管理，通过概念优化设计，加强建筑物的抵御能力，确保建筑物能够抵抗外部环境的影响，增强建筑结构的稳定性与安全性，同时达到合理的节省建筑总的建造成本。
4 结语
建筑是凝固的艺术，建筑结构优化技术是确保建筑结构优化的有效措施，对于建筑结构具有重要的意义。根据建筑结构的适用、安全、经济、美观和便于施工的原则，对建筑结构的整体以及细部进行合理设计，有效的发挥建筑的空间效果，降低建筑成本，优化设计的各个部分，提升设计水平的提升，提升建筑工程质量。
参考文献 ：
[1] 师永国 . 房屋建筑结构设计中优化技术应用分析 [J]. 建材发展导向（上），2014，（6）：162-162，163.
工程结构优化设计基础范文第2篇
住宅建筑结构设计优化是要通过对拟建住宅进行模型的优化、计算方法的优化、并在计算和模拟的基础上制定有效的结构方案，再进行验证。
1.结构优化模型的建立
在进行结构优化设计的过程中首要的问题是要根据实际的结构特性设定成为相关的结构设计参数，主要的有目标控制参数和约束控制参数。对于那些变化范围比较小的，且在结构的局部加强就能满足要求的部分参数，将其确定为预设参数，从而减少计算的工作量；对于目标函数，是要找到一组可以满足预定条件的钢筋截面积和截面的几何尺寸，目标是要让总造价最小。对于约束控制函数，包括前度和稳定约束、截面尺寸约束、结构整体约束、构建单元约束、正常使用状态的上下限约束条件等。参数的设计必须要与实际情况和规范相符。
2.结构优化设计的计算方法
在结构优化设计计算方案的确定上，考虑到建筑结构的复杂性带来的变量多、约束条件多且非线性，因此在计算过程中，一般的做法是先将有约束的优化问题转化为无约束条件再进行求解，可选用的计算方有拉式乘子法、复合形法等。结构选型、尺寸和参数设计完成后，在计算方案的基础上设计优化程序。并在得到计算结果后，对结构进行综合分析，最后确定最合理的结构优化设计方案。
二、住宅建筑结构设计优化的应用分析
建筑结构的优化设计要在保证建筑使用功能的条件下，利用结构优化设计技术达到提高结构安全度、降低工程造价、提高经济性的效果，也就是要贯穿建筑的整体设计、前期规划及抗震设计等阶段。
1.结构优化设计的前期参与
建筑是相对长期的投资，常见的建筑使用年限均在50～100年间，这就要求结构能够保证在设计使用年限内，建筑能够保持基本的使用功能、良好的空间环境。因此，要在建筑方案设计初期就加入结构优化的考虑。这样可以有效避免出现结构不合理、工程造价高等问题。也就是说，在建筑方案的设计初期就加入结构的优化设计，是提高建筑利用率的有效方法。
2.结构的概念优化设计
一幢建筑的完成，可以有不同的结构设计方案；另外，对于同一种结构布置方案，采用不同的结构荷载、材料和分析方法，参数的取值也是有较大区别的。这些是通过计算机无法实现的，需要结构设计人员作出合理的选择，根据工程实践经验来进行参数的确定。通过概念优化设计，可以预算建筑结构在各种外力荷载的作用下的内力分布，以及将所有不利的荷载集中加载时可能出现的破坏形式等，如建筑结构在地震荷载作用下的破坏情况等，得到预算结果后，就可以作为结构设计的有利参考资料，采取有效的结构方案，选用有利的建筑材料和构造形式，从而降低刚度不均匀、结构的不对称等对抗震不利的结构设计。因此，结构的概念优化设计在自然灾害发生时，显得尤为的重要。
三、结语
工程结构优化设计基础范文第3篇
【关键词】建筑结构优化 方法 设计
建筑行业想要在竞争日益激烈的市场环境中稳定发展，则必须进行一系列的工作措施来增加自己的优势，既要保证建筑工程的工程质量，同时也要整体的降低建筑工程的工程造价，所以在此建筑结构的优化设计就成为了建筑行业的必须的工作流程。
1建筑结构优化的方法
随着人类社会的不断发展完善，人们的日常需求则在进行的不断的变化当中，由以往的物质追求转移到了目前的精神追求上，人们对建筑的要求也逐渐向着安全性、美观性、经济性、合理性方向不断发展，所以在此建筑结构的优化设计是非常重要的。建筑结构的优化设计就是以原来的建筑结构的设计方案为基础，引入新的工程材料，引入新的工艺流程，对局部设计进行相应的改进，使之更加合理，在建筑工程质量得到保障的基础上，满足节约材料，降低工程造价的目的。
1.1建筑结构优化的设计模型
建筑结构进行优化设计时，首先要从建筑过程中各种变量参数中选择出重要的参数，此时就要相应的建立起相应的函数模型，然后利用先进、科学的计算方法分析计算出函数模型的最优解，选择最优参数。建筑结构优化模型的建立基本上要满足一下步骤：
（1）合理的选择出参数，也就是设计变量。由于在建筑工程的结构优化设计时，各种设计变量的选择与设计要求有着直接的关系，所以在进行优化设计的过程中，可以将所选择的设计变量按照其本身的性质以及重要性进行相应的分类，将其中一些基本不发生变化的设计变量定位预订参数，这样就可以大大的减少建筑结构优化工作的工作量。
（2）选择正确的目标函数。进行建筑结构的优化工作中，要考虑多种优化环节中的约束因素，比如应力约束因素、裂缝宽度约束因素、结构强度约束因素、尺寸约束因素以及正常状态和极限状态下的弹塑性约束因素等，在进行建筑结构优化设计的工作中，一定要保证各种约束因素都能够达到相应的标准，然后根据科学、先进的计算方法分析计算出最优解，此时则可以相应的确定出约束条件。
1.2建筑结构优化设计的计算方案
建筑结构的优化设计总体上讲是属于非线性的优化设计，在优化设计过程中要选择到各种变量参数以及多种约束条件，而要进行优化设计的工作则必须将优化环节总的约束条件充当为无约束条件才能够进行相应的计算。在进行优化设计的计算时，会运用到一些科学、先进的计算方法，包括拉式乘子法、复合型法和POWELL法等计算方法，计算方案计算完成后，才可以进行相应的编程运算，这样就可以得到优化设计的最终结构。
2建筑结构中需要优化设计的重要部分
在进行建筑结构优化设计的过程中，建筑材料的合理选择直接关系到此建筑工程的工程造价，其中基础类型的选用、开间的正确选择、建筑高层与建筑层数的选择和建筑结构形式的确定等环节的优化设计对工程造价的影响最大，根据以往的数据分析，科学合理的建筑结构的优化设计方案可以使得整个工程的工程造价能够节省将近百分之十。建筑结构的主要组成部分包括建筑基础、柱、墙体、楼板、梁、屋面板等结构，这些结构的工程在整个工程中的工程造价的所占比例是不同的，同时进行相应的结构优化设计对工程造价的影响比例也是不相同的，所以在此在进行建筑结构的优化设计时要合理的选择建筑结构。
2.1基础结构的优化设计
基础结构工程完成的工作时间大概占总工期的百分之二十五，同时基础结构的工程造价也会相应的占工程项目总工程造价的百分之十到百分之二十之间，所以说基础结构环节相对于整个建筑结构来说是非常重要的。在此要明白，基础结构的工程造价与工程地点的地质条件是有直接关系的，所以在此进行优化设计时，一定要提前对施工地点进行相应的地质勘探，得到精准的地质勘探报告，然后根据地质勘探报告合理的选择基础的结构形式，合理选择基础结构的截面积以及基础的埋深，相应的就能够减少基础结构工程的工程造价。
2.2柱网布局以及柱子截面的优化设计
在建筑结构中，柱网布局与柱子的开间和跨度有着直接的关系，合理的柱网尺寸一般都是选择6m到12m之间，柱距的选择较小小则传力路线就会相应的较短，上部结构的材料就能够相应的减少，但是总体上基础结构的费用就会增高，所以柱网布局的合理性，直接影响到工程项目的工程造价。此外，柱子的截面的现状以及大小对工程造价的影响也是巨大的，所以在此柱网布局的合理性、柱子截面选择的合理性直接影响到工程项目的工程造价。
2.3梁结构的优化设计
建筑在进行梁结构的选择时，以往一般都是选择矩形截梁当作受弯梁的，但是这种结构材料的选择使材料没有得到有效的利用。在梁结构中，中和轴附近的材料的应力都比较低，然而梁弯矩会受到梁长度的直接影响，要提高材料的利用率，则可以在梁结构的选择时选择平面桁架形式，这种形式的梁相当于掏空梁，就会相应的节省了大量的材料，减轻自身的重量的同时也使材料得到了有效的利用，大大的降低了梁结构的工程造价。
2.4构件尺寸及配筋计算的优化设计
在建筑工程中，建筑构件的尺寸也可以说是配筋的大小，需要进行严谨的计算，同时也需要不断的重复调整才能够确定出最合理的结构尺寸，这样才能够在建筑结构参数的固定负载常数下做到最经济、最优化的计算结果。一般计算的结果要满足以下指标：
（1）建筑构件尺寸及配筋的计算结果，在经过调整后必须要保证建筑结构的安全性。
（2）满足上述条件，配筋量的选择一定要控制在结构计算尺寸及配筋的范围内，这样才能够保证构件内的钢筋量的受力达到应该有的受力作用，同时也能够做到材料的高效利用。通过以往的工程优化设计数据分析，通过配筋计算合理的控制材料的应用，能够使钢筋量的使用节省百分之十到百分之二十之间等。
3结束语
在工程建设过程中，科学合理的建筑结构优化设计能够使建筑材料得到最有效的利用、建筑结构得到最有效的设计，同时也能够有效的降低工程项目的工程造价，使得建筑企业得到最高的效益，这是建筑行业在市场环境中发展的需求，同时也是可持续发展、绿色环保背景下的基本要求。
参考文献
[1]冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期
[2]廉乐乐，杨百涛.高层住宅建筑结构设计优化.《城市建设理论研究（电子版）》 .2012年6期
工程结构优化设计基础范文第4篇
关键词：建筑结构设计；优化方法；应用
1引言
随着我国人民经济水平的不断提高，对住房质量要求不断增加，人们开始重视房屋建筑的美观性、经济性、实用性。就目前情况来看，在房屋建筑工程建设的过程中，因为施工的机械化，建筑结构构件的工厂预制、加工所占比重不断减小，大部分施工工序以及购件需现场进行施工，这样就导致建筑工程施工周期增长，施工难度不断提高。所以，在建筑结构设计的过程中，可以采用结构优化的方式，不断提升工程施工的便利性，同时采用结构优化设计的方式，增加建筑工程的稳定性与经济性。由此可见，再进入结构设计集中加强优化方式的运用是非常重要的。
2建筑结构设计优化技术概述
建筑结构设计的主要内容是在房屋建筑工程实际施工过程中，有限的利用科学技术，优化建筑结构设计，将空间的利用率不断增加。在建筑结构时候画设计的过程中，必须保证空间布局以及设计之间关系的合理性、科学性、专业性。随着信息技术的不断发展，设计技术的要求不断提升，必须加强对设计技术的创新。就目前情况看，建筑结构设计优化技术，主要是对建筑整体进行优化，在建筑结构设计的过程中优化技术，起到了非常重要的作用。在设计中，建筑结构设计主要是各种建筑设计的依据和基础。为此，建筑结构设计，需要根据建筑工程的实际情况进行。，在结构设计的过程中加入优化技术的应用。着重体现经济效益以与质量效益。在具体的建筑结构设计过程中，需要进行长远的考虑，保证建筑方案整体的合理性。这样在现有的结构设计的过程中可以节省30%的费用。在一定程度上，有效地节省了经济成本，避免经济失衡情况的发生。建筑结构优化设计的进行，还可以协调施工过程中各个部门之间的关系，合理的使用施工资源，提升资源的有效利用率，保证建筑工程结构的整体性、安全性、经济性，有效地提升建筑工程的应用价值。
3建筑结构设计优化方法的必要性
将建筑结构设计优化方法应用到房屋结构设计过程中，可以使建筑工程项目的施工成本得到有效的控制，保证建筑工程的美观性、实用性。对建筑施工企业来讲，希望可以用最少的投资得到最大的经济效益，所以，必须保证建筑结构设计的安全性、科学性、合理性，这样就必须加强对建筑结构设计的优化。与传统的房屋结构设计相比，结果优化设计方法具有以下优点：1.有效地保证了建筑结构的安全性；2.科学合理的协调建筑结构内部的全部单位；3.科学合理地使用建筑施工材料；4.时间煮，施工成本降低6％～35%。在建筑房屋结构优化设计的过程中，合理的使用优化设计方案，能够有效地保证建筑物的使用价值，提高建筑物的经济价值与环保价值。在优化方案过程中，节省建筑单位的资金投入，降低建筑工程施工成本。建筑结构优化设计与传统的房屋结构设计相比，能够增加施工企业的经济效益，为用户提供更好的居住环境。通过优化建筑工程结构施工中的各种资源，比如建筑施工材料、结构布局等，实现结构与施工材料的有效结合，共同发挥建筑结构优化作用。建筑物的面积随着建筑物层数的增加而不断提高，想要保证建筑工程具有良好的实际效果，就必须加强建筑结构的优化设计，采用最佳的优化方案，提高建筑工程结构的质量。
4建筑结构优化步骤分析
4.1构建优化模型
首先，科学的选择建筑结构设计变量。在变量选择的过程中，应该将影响建筑结构设计的参数作为变量。比如，建筑物的损失期望值、建筑结构造价值、建筑结构设计的可靠性等进行严格的控制，这些技术相关的目标参数，又是建筑约束控制的参数值。对于建筑结构设计中影响范围较小、变化面积较小的因素，可以将其视为部分设计参数值；在具体的实践过程中，可以采用用预定是参数来表示，并将其作为依据来减小设计，计算变量，减小建筑结构设计方案编制过程中的工作量，有效地提升设计工作效率。其次，目标函数的确定。在进行建筑结构设计优化时，应该找到符合相关规定的尺寸和条件的钢筋截面面积、已经失效的概率函数，通过这种方法可以有效地减少建筑施工成本的浪费。最后，科学地确定约束条件。在建筑结构优化设计过程中，应该有效地保证建筑结构的安全性、整体性、科学性，合理地确定建筑结构约束条件。在建筑结构设计中，应该对目标的性质、实际应用性质等约束条件科学化的进行对比与分析，保证相关约束条件能够有效地满足建筑施工的整体要求，以保证建筑结构设计的最优化。
4.2结果分析
建筑结构设计优化过程中最重要的一步就是结果分析，对计算机中获得的各种数据进行详细的分析，根据分析的结果制定优化设计方案。在建筑结构设计优化的过程中，需要对各种因素进行综合的考虑，努力的完成建筑结构优化设计工作。在建筑施工的过程中，会应用到大量的资金、劳动力，优化建筑结构的主要目的是在最大程度上讲的上述指标，并且保证建筑工程施工的质量。所以，在建筑结构优化设计的过程中应该加强对以下几方面的重视：第一，明确建筑涉及与经济之间的平衡点，有效的降低两者之间的矛盾，在高新技术的应用下降低经济费用的支出；第二，要加强理解高新技术对经济效益带来的影响，必须认识他技术的进步与发展，有效的降低了不必要经济的支出，所以，必须加强对技术发展的重视。
5建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
房屋建筑工程施工过程中，特别是结构优化设计时，其主要目标就是加强建筑结构设计的功能与建筑施工的质量，并在此基础上加强建筑工程建设的经济效益，为此，应该在建筑结构设计中不断提高专业技术的能力，采用先进的设计技术，合理的选择设计方案，并对建筑结构进行优化设计，以此来保证建筑结构的安全性、使用性、经济性。
5.1对建筑结构整体与局部的优化
在进行房屋的建筑设计过程中存在着复杂性、层次性这两个特点。首先，从房屋建筑结构的复杂性来说，要注意选择建筑材料，材料必须符合使用标准，还要结合具体情况，选择建筑结构类型；其次，从建筑结构设计的层次性来说，要对建筑内部做出整体优化，可从建筑局部的结构设计、建筑使用设备、电气设计、安装体系等方面着手。除此之外，可将整体结构设计与局部结构设计同时进行优化，由此形成一个综合性的结构体系，这样一来能够使房屋的安全性与合理性得到提升，而且能够减少不必要的浪费，另外，要尽力保证建筑结构整体的协调优化，保证建筑的截面面积与建筑高度相协调，避免出现墙位错误的现象，在设计过程中，还可以适当运用几何结构，从而使建筑达到简洁、美观的视觉效果。在电梯和楼梯的设计过程中，要保证其稳固性，可以在减轻其自身重力的同时注意对材料的选择（选择承重能力较强的材料）。无论是进行整体结构优化还是局部结构优化都需要制定出合理的结构方案，另外，“部分决定整体”，设计人员可通过先做好局部设计方案，经过整合之后再完成整体设计，达到局部带动整体的效果。
5.2柱网布局和平面布置的优化设计
在建筑结构优化设计过程中采用柱网布局，柱网布局决定了柱子之间的跨度（纵向或者横向相邻的两个柱子之间的间距），柱网的尺寸通常在5.4米到10.5米之间，如果柱子之间的相邻距离较小那么其传力途径就会变短，殇，不说要复合的面积就会变小，跨中弯距变小，梁高度变低，但是这样会导致柱子的数量变多，建筑内部空间变小，停车场车位配置效率降低。所以，柱网布局是否合理，对建筑工程的综合造价及建筑上部结构有很大的影响。此外，柱子的截面形状与尺寸对工程造假也有着非常大的影响，所以合理的使用柱网布局、柱子截面的形状以及梁系的布置对工程造价的影响是非常明显的。下面我们将结合某工程地下室的布置情况进行分析。首先，以地下室顶板为例，当顶板的厚度、荷载、柱子间距离相同时，次梁截面积及布置方式也相同的情况下。方案一采用的是400x800的主梁，方案二采用的是400x900的主梁。在方案一中混凝土的使用量是0.38，方案二的混凝土使用量是0.39，相对比方案一的混凝土使用量较小，但是钢筋的使用量40.95比38.81多了部分，这样只是从数值上很难进行比较，我们再根据最新的施工材料造价信息单价进行比较，三级钢3600元／顿，C30混凝土320元／㎥，经过比较之后发现：方案二在经济上更具有优势。同时也对，工程本身的实际情况进行综合考虑，最终选用了方儿的结构布置进行设计。然后将地下一层为例，在荷载、柱子的距离、顶板的厚度相同的前提下，分别采用不同的结构布置方式进行设计，方案一采用的是“井”字梁系，方案二采用的是单向次梁系，通过相应的计算数据显示，方案一混凝土使用量0.29大于方案二混凝土使用量0.25，同时方案一钢筋含量26.59也大于方案二钢筋含量23.8，所以，该地下工程梁系布置方案使用的是方案二布置方式。
5.3建筑物下部地基基础结构的优化设计
这对建筑工程下部地基基础结构进行优化设计的过程中，设计人员必须选择合适的设计方案，比如，结合建筑工程实际施工情况选择最佳的桩基础类型，尽量降低施工工程造价，在按照桩基础顶端持力层的厚度对灌注桩的长度进行科学合理的选择，对集中优化设计方案进行合理的对比，进一步选择出最优化的设计方案。比如，某建筑物结构的原设计时用的是桩筏基础，通过对该结构的设计进行优化，将桩筏基础改为桩基础。设置两桩承台、三桩承台、四桩承台和梁式承台。在对这部分进行优化设计的过程中，需要考虑的是基础力度传递的最短路径，但是需要保证总沉降值和不均匀沉降值。桩筏基础相对于桩基础来讲，增加了一块整体的筏板，将整体受力转变为局部受力，增加了传递的途径，但是也增加了施工材料的使用量，虽然浪费了施工材料，但是可以有效地控制不均匀沉降。根据地建筑工程实际情况来讲，如果需要同时满足总沉降、不均匀沉降以及地基承载力的要求，使用天然基础会比使用桩基础更好，并且施工方法简单，施工时间短，所使用的费用也相对便宜，不失为一个好的选择。
5.4做好后浇带设计
通常来说，在进行地基结构的设计过程中，设计人员需要根据混凝土的具体情况与施工现场的土质相结合，之后确定科学的后浇带方式，为了避免混凝土结构出现变形以及由于混凝土不均匀沉降而出现开裂的现象，对后浇带进行合理的使用，除此之外，在这一过程中，要保证地基的基础层一直到房屋顶板与后浇带设置在同一个区域内，还有一点要求就是确保混凝土的等级适当的高于两侧混凝土。在后浇带施工完成之后，要在保证混凝土强度达标的情况下开展后期的施工，而想要混凝土的强度达到规定，要求工作人员认真工作，保证后浇带呈现出完全封闭状态，待混凝土强度达标后，拆除支撑。另外，在地基的实际施工过程中，会受到各种因素的影响，比如由于结构应力出现集中效果减弱情况，混凝土受到温度变化的影响，可能会出现裂缝现象，所以这就是使用后浇带的目的，但是，在施工中，部分地基工程项目中有的无法使用后浇带，这需要设计人员做好相关工作，首先，需明确后浇带所具有的断面形式；其次，根据水位的不同区域，在后浇带的下方安设防水板。
6结束语
随着我国时代的发展和经济水平的不断提高，我们在保证建筑的安全性和实用性的同时对建筑的美观性和和经济性方面的要求也正在不断地提高。既要保证建筑安全、实用，还要做到建筑经济、美观，与此同时也要加强对施工便利性和时效性的考虑。所以对要建筑结构做工完整的优化设计也是十分重要的。而完善合理的建筑结构优化设计可以让这些要求全部实现并且统一化。在这篇文章中，作者结合了自己的亲身工作经验和学习到的相关知识，对房屋建筑结构优化设计进行了全方面的介绍，并且阐述了对建筑结构优化设计的方法和房屋结构设计的方法的应用。
参考文献:
[1]张叶红.关于建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探究[J].门窗,2014(11).
[2]王也.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),2013(3):81～82.
工程结构优化设计基础范文第5篇
随着现代社会经济与科技快速发展，建筑行业也得到快速发展，越来越多的新型建筑工程理念与建筑形式不断出现，绿色建筑就是其中一种。绿色建筑不但具备一般建筑功能，同时能够最大程度节约能源与资源，符合当前社会发展需求。当前绿色建筑发展虽然取得一定成绩，但在建筑结构设计方面仍有不足之处存在，影响绿色建筑真正使用，因此应当对建筑结构进行优化设计。本文就绿色建筑结构优化设计进行简单分析。
【关键词】
绿色建筑；结构；优化设计
对于建筑工程而言，建筑结构设计是建筑工程质量以及建筑使用得以保证的基础，在建筑工程发展过程中有着十分重要作用。近几年来，绿色建筑工程得到很好发展，满足当前社会以及人们需求，在绿色建筑工程发展过程中，建筑结构设计是十分重要部分，为能够使绿色建筑工程得到更好使用，应当在建筑结构设计中进行优化，从而使建筑结构设计更加科学合理。下面就从绿色建筑结构优化设计所存在问题与绿色建筑结构优化有效方案两个方面进行分析。
一、绿色建筑结构优化设计所存在问题
相比于国外情况，对于结构优化设计理念而言，我国在实际应用方面与理论相比存在很大差距，在工程实践方面仍然不是十分普遍，缺乏实践检验。下面就各个方面所存在问题进行简单分析。
1.1基础结构优化设计中所存在问题第一，对于建筑结构设计中所存在的地基基础沉降不均问题，其上部结构刚度较大虽然能够在一定程度上使建筑物不均匀沉降减少，使筏板受力状态得到改善，但是从当前情况而言，在对上部结构进行设计过程中，对于所存在次应力在上部结构中所产生影响，仍然无法进行完善解决。比如，在对桩基础进行设计过程中，若布桩过程中依据竖向荷载作用，对于在弯矩作用之下承台底部边桩所需反力验算便无法考虑到。第二，未充分利用地下空间。在对地基基础进行设计过程中，未能够与岩土工程地质实际情况，地下室及人防设置以及地基基础选型等方面因素进行完全结合，从而导致地下空间未得到充分利用。第三，在优选地基基础方案时，未能够全面考虑沉降缝设置以及地下空间利用与埋深等多个因素。第四，在地基基础优化设计方面缺乏相关论证报告。在大部分工程中，均未能够依据实际场地情况进行适当设计，并且对于项目中可选择各种地基基础方案未能够进行比较选择以及定性论证。
1.2结构体系优化设计方面问题第一，在混凝土结构中有水泥及砂石大量浪费现象存在，同时在建筑布局方面受到一定限制，工业化水平比较低，这些都是其所存在缺点。混凝土所具备的抗拉强度比较低，有些结构中选择钢筋混凝土楼板，很容易有裂缝现象出现，另外混凝土结构与钢结构与木结构相比较而言，其自重比较大，在室外进行施工时会受到季节以及气候影响，新混凝土与旧混凝土之间连接比较困难，从而在补强修复方面增加困难。第二，对于砌体结构体系而言，有些农村建筑将楼板随意增厚，对圈梁以及构造柱大量设置，在混凝土中不计成本放入钢筋，另外在砌筑房屋过程中混合使用多种材料，导致房屋刚度在竖向及横向分布上存在严重不均匀情况，缺乏均衡建筑质量分布，从而导致建筑抗震隐患增加。另外，在使用材料方面缺乏连续性，所造成结果就是无法保证建筑整体性。在配筋混凝土砌块砌体剪力墙中过多配置水平方向钢筋，并不能使墙体抗剪能力得到明显提高，导致材料不必要浪费。第三，我国自主所研发轻钢结构设计软件与国外一些软件相比较而言存在一定差距，国外软件为一体化软件，集合结构分析、结构优化以及工程职能等功能。另外，在底层住宅中，还无完整结构体系形成，主要包括成套扣配件、结构形式固定以及与其相配材料。
1.3结构构件优化设计中问题第一，在建筑结构设计过程中，由于存在各个构件不合理设计造成其缺乏较高抗力，主要包括钢筋及混凝土强度，混凝土保护层厚度，构件高度以及宽度，箍筋间距等方面，从而对建筑抗震性能以及其抗震合理性产生影响。第二，在建筑结构设计中大量使用一些装饰性构件，将其当作构成要素，而这些构件通常不具备导光、导风、遮阳以及载物与辅助绿化等方面作用，在施工过程中，对于工业化生产预制构件较少使用，导致相关工程造价比较高。第三，就节材优化方面对结构构件进行论证时，并且综合考虑建筑功能、荷载大小以及柱网跨度等方面因素，从而对结构整体优化效果产生影响。
二、绿色建筑结构优化有效方案
第一，对绿色建筑进行整体性以及局部性优化。在优化设计建筑结构时，应当相应优化每个下属系统。在选择地基基础方面，应当对天然地基，复合地基以及桩基础等相关地基基础方案实行比较选择，并且进行定性论证。在选择结构体系方面，应当在建筑高度、层数、柱网大小以及平立面与荷载等方面作为入手点，从而进行比较选择。对于其复杂性而言，主要包括建筑材料以及建筑结构构件选择，在对材料进行选择时，可对本地生产建筑材料优先选择，选择预拌混凝土作为建筑砂浆，在选择构件时，可对工业化生产预制构件进行选择。因此在结构优化方面应当由整体方面入手，从而使整体优化设计得以真正实现。第二，绿色建筑结构阶段性优化设计及寿命优化设计。依据地域环境不同，在建筑工程使用期限之内，在每一阶段实行相关方案优化。在每个阶段对建筑工程特点进行考察，依据其实际结果确定优化方案，进而科学优化工程整体寿命。第三，保持绿色建筑优化与结构优化协调。对于结构设计而言，应当保证建筑整体结构紧密配合整体平面，这样一来能够使建筑美观以及结构合理效果得到实现。对于建筑造型而言，应当保持简约，并且所存在装饰性构件比较少，对于单纯追求标志性效果而设立异型构件，尽可能不要设计。对于整体结构而言，应当使重心、刚心以及质心这三者保证正确交叠，避免出现扭转情况。第四，科学优化主体上部机构。在对建筑上部结构进行优化设计过程中，应当将相关模型建立起来，并且应当实行系统优化。对于整个过程而言，首先应当对剪力墙进行合理设置，使剪力墙的整体质量保证比较均匀，这样一来能够使楼层之中平面刚度中心点与楼层整体结构重心相重合，从而使地震或者风力对建筑所造成破坏性减少，使建筑整体质量得到有效保证。
三、结语
在当前社会快速发展的同时，社会资源与能源也越来越少，节约资源与能源也就越来越重要，在这种形势下，建筑工程中的绿色建筑开始出现，并且得到较好发展。绿色建筑不但能够保证常规建筑使用功能，同时能够达到资源节约目的。在绿色建筑工程结构设计过程中，为能够保证其更好实现绿色化建筑，应当对建筑结构进行优化设计，从而使绿色建筑结构设计能够与绿色化要求更加相符，使建筑结构更加科学合理，从而使绿色建筑工程能够得到更好使用，促进建筑行业发展。
参考文献
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