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【摘 要】 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。本文对建筑结构优化设计的相关内容进行了探讨。
【关键词】 建筑结构；设计；优化设计
一、建筑结构优化设计
结构设计优化方法的应用结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括：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含选型、布置、受力分析、造价分析等内容，并应在满足设计规范和使用要求的前提下，结合具体工程的实际情况，围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。
结构设计优化方法的实践价值笔者认为，在满足建筑结构长远效益的前提下，应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比，采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%～30%。优化技术的实现，可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，并具有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策，优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。
二、举例说明结构设计优化措施
1、工程概况
某住宅小区是本市保障性住房住宅小区，从规划阶段即开始进行生态住宅区的策划，基本做到保持原有的生态系统，充分考虑自然通风、日照、交通等因素，最大限度减少对周边环境的影响。小区内部采用了雨水回收，中水回用，太阳能热水及光伏发电等绿色技术，小区的7#住宅楼为本地区住宅产业化实践的第一栋钢结构住宅。该楼总建筑面积为6305.06平方米，建筑层数13层，建筑高度40.10m，平面尺寸65.5mX13.6m，最大柱网尺寸为6.9mX7m。采用的是钢结构住宅体系，结构形式为矩形钢管混凝土框架+钢板剪力墙结构体系，楼板为钢筋桁架混凝土楼板，围护结构为水泥纤维版灌浆体系。大部分构件均在工厂内加工，现场的主要工作是组装，大大减少了现场人工用量。
2、框架剪力墙结构施工技术
框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构结合体，它同时有着两种建筑结构体系的优点。一方面，框剪结构能够为建筑物室内布置提供更大的使用空间，另一方面又有着剪力墙结构所具有的良好抗侧力性能，刚度大，能够保证建筑工程结构的稳定。如果建筑工程要采用框架剪力墙结构进行施工，那么在建设框架剪力墙结构的时候，必须要把握好以下3个关键技术：钢筋工程技术、模板工程技术和混凝上工程技术。
3、钢筋工程施工技术
框架剪力墙结构施工中，钢筋工程的建设要注意把握好材料的选择。在实际施工操作中，钢筋工程的建设需要用到大量的钢筋材料，这些材料在形状、规格上各有不同，比如直径为6毫米或8毫米的一级钢，直径为12毫米、18毫米，或者70毫米的三级钢等等。钢筋工程施工中所遇到的主要难题有：由于钢筋节点太过密集，所以在对钢筋进行安装和浇筑时，钢筋节点容易发生位移。钢筋工程施工中容易出现的节点位移问题，通常采取以下措施加以解决：
3.1对箍筋框进行固定
在进行钢筋工程施工期间，应当依据实体来进行放样，在有条件的情况下，也可以专门定制相应的模具来进行加工。例如在对柱筋框以及柱筋等环节进行放样定位的过程中。或者采用水平和竖向的墙体梯格筋控制建设过程中的钢筋位置，这样能够减少钢筋位移情况的出现。
3.2明确钢筋的梁柱节点
由于大型高层建筑中的钢筋使用量较多，故而会产生密集的梁柱节点，为了保证每个节点的准确性和有序性，一般要事先在计算机中对现场的钢筋进行绘图放样，之后以1：1的比例制作模拟样板，将其放置在施工现场，这样就能够为施工中钢筋的梁柱节点建设提供指导。
3.3实行样板引路制度
在施工现场，会有不同部门的工作人员，要保证钢筋工程的统一性和精确性，就需要工作人员严格遵守施工现场的实体样板，保证工程的质量和速度。
三、分析钢构的钢结构住宅体系
1、钢框架+钢板剪力墙结构体系
钢框架+钢板剪力墙对建筑平面的适应性较强，且其侧向刚度最大，侧向位移小，舒适性好，成本较低。特别是钢框架、混凝土筒体体系，结合楼、电梯间布置的混凝土核心筒，不但能提高建筑的防火性能，而且也能最大限度降低人群行走、电梯运行噪声对住户的影响。在筒体中设置钢柱、钢梁，小仅增加结构的延性，提高建筑的抗震能力，而且还可以调整施工顺序，提高施工速度。
2、高频焊接矩形钢管混凝土柱
高频焊接矩形钢管是将一定宽度的钢带，在常温条件下经过一组纵向排列的轧辊，逐步变形，达到适用要求的尺寸，而后通过高频焊接而成的具有闭口断面的型钢产品。相比由四块钢板焊接而成的矩形钢管，冷弯高频焊接方钢管仅有一条通长焊缝，焊接变形影响范围小，焊接质量稳定，材料损耗少。同时还具有良好的抗震性能、耐火性能及现场安装方便等特点。
3、高频焊接H型钢梁
目前我国H型钢有热轧H型钢、焊接H型钢和高频焊接H型钢三种类型。高频焊接H型钢除了具有传统H型钢截面模量大，承载力高等优点外，还具有自己的特点：
截面尺寸灵活，高频焊接H型钢生产线可方便地生产出上、下翼缘不等宽、不等厚的H型钢，使材料得到充分利用。
制作方便，质量有保证，高频焊接H型钢生产过程实现了自动化，其产品质量不受人为因素影响，生产效率高，焊缝质量稳定。
4、钢筋衍架混凝土楼板
楼盖系统在整个结构的工程量中占相当大的比例，在很大程度上影响了整个结构的工程造价和施工进度。如何提高装配化程度、加快施工速度是推广钢结构住宅必须解决的难题。钢筋桁架模板是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋析架，并将钢筋桁架与镀锌压型钢板焊接成一体的组合模板。在钢筋桁架模板上浇注混凝土，便形成钢筋桁架混凝土现浇楼板。
与其它现有压型钢板组合楼板相比，最大的特点是用做施工阶段模板的钢模待混凝土达到规定强度后可方便的拆除，然后像普通混凝土楼板一样作饰面处理，这不仅节约了一笔数额可观的吊顶费用，而且，使房间的净空不被侵占。模板工程和钢筋绑扎工程得到了简化，从而保障了楼板与梁柱结构在施工速度上的协调一致。
5、钢构件的防腐
据调查，在正常的大气湿度下，建筑室内的钢构件腐蚀是有限的，只有暴露于室外或处于高湿度环境的钢构件锈蚀很严重。我们对钢构件的防腐给予了足够重视，首先在钢构件表面涂防腐涂料，再在涂料外侧做防火处理，进一步使构件与空气中的水和氧气隔离，达到更为有效的防腐目的。所以，7#楼钢结构住宅体系，不但在建造过程中达到了节能节地节材的目标，同时还满足了住宅舒适性、安全性及降低运行能耗的要求。更重要的是它可以降低材料消耗、提高劳动效率及工程质量，是值得探索的住宅产业化模式。
四、结束语
建筑建设的发展迅速对建筑结构设计的要求不断地完善。但从设计质量方面来看，并不理想，结构设计中经常遇到各种问题。在建筑结构设计中，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，必须充分地理解新规范，密切结合新规范和工程实际情况，应作出合理的结构方案选择。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，才能够积累经验，利用正确的概念进行结构设计的优化，不断地提高工程设计水平。
参考文献：
[1]马峦.结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2014，05：215.
[2]张洁.建筑结构设计的优化设计研究[J].江西建材，2014，07：24.
[3]張海滨.建筑结构设计中的优化策略[J].产业与科技论坛，2014，05：71-72.
[4]杨全庆，杨庆兵.建筑结构设计中结构概念应用分析[J].科技致富向导，2014，02：70.
【关键词】 建筑结构；设计；优化设计
一、建筑结构优化设计
结构设计优化方法的应用结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括：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含选型、布置、受力分析、造价分析等内容，并应在满足设计规范和使用要求的前提下，结合具体工程的实际情况，围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。
结构设计优化方法的实践价值笔者认为，在满足建筑结构长远效益的前提下，应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比，采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%～30%。优化技术的实现，可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，并具有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策，优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。
二、举例说明结构设计优化措施
1、工程概况
某住宅小区是本市保障性住房住宅小区，从规划阶段即开始进行生态住宅区的策划，基本做到保持原有的生态系统，充分考虑自然通风、日照、交通等因素，最大限度减少对周边环境的影响。小区内部采用了雨水回收，中水回用，太阳能热水及光伏发电等绿色技术，小区的7#住宅楼为本地区住宅产业化实践的第一栋钢结构住宅。该楼总建筑面积为6305.06平方米，建筑层数13层，建筑高度40.10m，平面尺寸65.5mX13.6m，最大柱网尺寸为6.9mX7m。采用的是钢结构住宅体系，结构形式为矩形钢管混凝土框架+钢板剪力墙结构体系，楼板为钢筋桁架混凝土楼板，围护结构为水泥纤维版灌浆体系。大部分构件均在工厂内加工，现场的主要工作是组装，大大减少了现场人工用量。
2、框架剪力墙结构施工技术
框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构结合体，它同时有着两种建筑结构体系的优点。一方面，框剪结构能够为建筑物室内布置提供更大的使用空间，另一方面又有着剪力墙结构所具有的良好抗侧力性能，刚度大，能够保证建筑工程结构的稳定。如果建筑工程要采用框架剪力墙结构进行施工，那么在建设框架剪力墙结构的时候，必须要把握好以下3个关键技术：钢筋工程技术、模板工程技术和混凝上工程技术。
3、钢筋工程施工技术
框架剪力墙结构施工中，钢筋工程的建设要注意把握好材料的选择。在实际施工操作中，钢筋工程的建设需要用到大量的钢筋材料，这些材料在形状、规格上各有不同，比如直径为6毫米或8毫米的一级钢，直径为12毫米、18毫米，或者70毫米的三级钢等等。钢筋工程施工中所遇到的主要难题有：由于钢筋节点太过密集，所以在对钢筋进行安装和浇筑时，钢筋节点容易发生位移。钢筋工程施工中容易出现的节点位移问题，通常采取以下措施加以解决：
3.1对箍筋框进行固定
在进行钢筋工程施工期间，应当依据实体来进行放样，在有条件的情况下，也可以专门定制相应的模具来进行加工。例如在对柱筋框以及柱筋等环节进行放样定位的过程中。或者采用水平和竖向的墙体梯格筋控制建设过程中的钢筋位置，这样能够减少钢筋位移情况的出现。
3.2明确钢筋的梁柱节点
由于大型高层建筑中的钢筋使用量较多，故而会产生密集的梁柱节点，为了保证每个节点的准确性和有序性，一般要事先在计算机中对现场的钢筋进行绘图放样，之后以1：1的比例制作模拟样板，将其放置在施工现场，这样就能够为施工中钢筋的梁柱节点建设提供指导。
3.3实行样板引路制度
在施工现场，会有不同部门的工作人员，要保证钢筋工程的统一性和精确性，就需要工作人员严格遵守施工现场的实体样板，保证工程的质量和速度。
三、分析钢构的钢结构住宅体系
1、钢框架+钢板剪力墙结构体系
钢框架+钢板剪力墙对建筑平面的适应性较强，且其侧向刚度最大，侧向位移小，舒适性好，成本较低。特别是钢框架、混凝土筒体体系，结合楼、电梯间布置的混凝土核心筒，不但能提高建筑的防火性能，而且也能最大限度降低人群行走、电梯运行噪声对住户的影响。在筒体中设置钢柱、钢梁，小仅增加结构的延性，提高建筑的抗震能力，而且还可以调整施工顺序，提高施工速度。
2、高频焊接矩形钢管混凝土柱
高频焊接矩形钢管是将一定宽度的钢带，在常温条件下经过一组纵向排列的轧辊，逐步变形，达到适用要求的尺寸，而后通过高频焊接而成的具有闭口断面的型钢产品。相比由四块钢板焊接而成的矩形钢管，冷弯高频焊接方钢管仅有一条通长焊缝，焊接变形影响范围小，焊接质量稳定，材料损耗少。同时还具有良好的抗震性能、耐火性能及现场安装方便等特点。
3、高频焊接H型钢梁
目前我国H型钢有热轧H型钢、焊接H型钢和高频焊接H型钢三种类型。高频焊接H型钢除了具有传统H型钢截面模量大，承载力高等优点外，还具有自己的特点：
截面尺寸灵活，高频焊接H型钢生产线可方便地生产出上、下翼缘不等宽、不等厚的H型钢，使材料得到充分利用。
制作方便，质量有保证，高频焊接H型钢生产过程实现了自动化，其产品质量不受人为因素影响，生产效率高，焊缝质量稳定。
4、钢筋衍架混凝土楼板
楼盖系统在整个结构的工程量中占相当大的比例，在很大程度上影响了整个结构的工程造价和施工进度。如何提高装配化程度、加快施工速度是推广钢结构住宅必须解决的难题。钢筋桁架模板是将楼板中钢筋在工厂加工成钢筋析架，并将钢筋桁架与镀锌压型钢板焊接成一体的组合模板。在钢筋桁架模板上浇注混凝土，便形成钢筋桁架混凝土现浇楼板。
与其它现有压型钢板组合楼板相比，最大的特点是用做施工阶段模板的钢模待混凝土达到规定强度后可方便的拆除，然后像普通混凝土楼板一样作饰面处理，这不仅节约了一笔数额可观的吊顶费用，而且，使房间的净空不被侵占。模板工程和钢筋绑扎工程得到了简化，从而保障了楼板与梁柱结构在施工速度上的协调一致。
5、钢构件的防腐
据调查，在正常的大气湿度下，建筑室内的钢构件腐蚀是有限的，只有暴露于室外或处于高湿度环境的钢构件锈蚀很严重。我们对钢构件的防腐给予了足够重视，首先在钢构件表面涂防腐涂料，再在涂料外侧做防火处理，进一步使构件与空气中的水和氧气隔离，达到更为有效的防腐目的。所以，7#楼钢结构住宅体系，不但在建造过程中达到了节能节地节材的目标，同时还满足了住宅舒适性、安全性及降低运行能耗的要求。更重要的是它可以降低材料消耗、提高劳动效率及工程质量，是值得探索的住宅产业化模式。
四、结束语
建筑建设的发展迅速对建筑结构设计的要求不断地完善。但从设计质量方面来看，并不理想，结构设计中经常遇到各种问题。在建筑结构设计中，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，必须充分地理解新规范，密切结合新规范和工程实际情况，应作出合理的结构方案选择。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，才能够积累经验，利用正确的概念进行结构设计的优化，不断地提高工程设计水平。
参考文献：
[1]马峦.结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2014，05：215.
[2]张洁.建筑结构设计的优化设计研究[J].江西建材，2014，07：24.
[3]張海滨.建筑结构设计中的优化策略[J].产业与科技论坛，2014，05：71-72.
[4]杨全庆，杨庆兵.建筑结构设计中结构概念应用分析[J].科技致富向导，2014，02：70.