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【摘 要】 对建筑结构进行优化设计是完成建筑的功能和实现投资成本的重要方法。国家一直提倡节约型社会。所以，建筑的供应者与需求者都对建筑结构的优化设计有更高要求。综合了工程建设的经验，建筑结构的优化设计主要要考虑三个因素：材料的选择、构件的设计及整体结构的布局，研究分析建筑结构优化设计的实现方法，可以给以后的建筑结构设计提供一些参考。
【关键词】 建筑结构；优化设计；方法
随着科学技术的逐渐创新，经济也在快速向前发展，人们对物质环境有了更高层次的要求，因为建筑是人类生存的必须物质。近几年，人们对节能环保型社会创建的越来越向往，对建筑结构优化设计的需要日益加剧。对建筑结构的优化设计不仅满足了节约投资建筑成本的要求，也使使用者对建筑的功能的需求得到满足，最终使社会的利益最大化。所以，对建筑的结构进行优化设计，这对眼下的节能环保型社会变得非常重要。
一、建筑结构优化设计的基本理论
建筑结构的优化设计关键表现在建筑工程的三个阶段：决策、设计和建设阶段。在决策阶段，需要先确定建筑的结构优化设计要达到的总体的目标，实现自身的功能，最大限度的确保安全，节约投资的成本；在其设计阶段，要明确整体的结构以及每个子系统的优化分布；在建设的阶段，把结构优化设计作为建设的基本原则，认真的建好每个子系统进而达到整体结构的优化布局。三个阶段的关系分别为：决策阶段的结构优化是最重要的，设计阶段的结构优化设计是核心内容，建设阶段的结构优化是根本，它们相互验证且相互补充。建筑结构优化设计的一些基本的要求：
（1）功能性
建筑是人类的生存的物质基础，建筑结构优化的最终的目标是最大化地满足人们对物质生存环境的需要。现在人们不再满足于建筑的实用性的功能，而对舒适、美观及协调等多方面提出了要求。
（2）安全性
建筑是人们生存的基础环境，与生产和生活密切相关。所以，安全成了建筑结构优化设计的必须重视的因素。不要为了追求建筑结构的优化设计而忽视了决策、设计和建设阶段的安全性建设，这样的建筑不仅没有任何意义，还会给人们使生活与生产受到致命的威胁。所以，安全是结构优化设计中的首先要考虑的因素。
（3）经济性
建筑结构优化设计的经济性指在市场经济条件下，对资源的优化配置的要求。经济性指对建筑结构的优化设计，从而达到节约材料与资源的目的，最终减少建设的成本。此外，由于很多材料和资源都很稀缺，建筑结构的优化设计可以合理的减少材料的用量，节约建设材料和资源的成本。
（4）环保性
建筑结构设计的环保性是在经济性基础上一个更高的要求，建筑结构优化设计经过整体布局的环保和材料的环保来证明可持续的发展理念正向建筑方面融合。在建筑材料的选择的方面，在确保建筑自身的功能且安全的基础上，最大化地选择节能环保型的材料，且在整体布局的结构优化过程中，不但要注意建筑的主体的内部结构统一且环保，还有建筑建设中废旧的材料的应用和处理，更要重视建筑以后使用的过程中对环境造成的影响。此外，材料的环保性和整体布局的环保性也是结构优化设计中安全性的表现。
二、建筑结构优化设计的策略
1.结构优化设计中的材料选择
根据建筑学和物理学的基本理论，建筑结构中的各个点、线和面都表现出一定程度的力学承载力，而材料又是力学承载力本的载体，配置好各种材料，可以增强构件的刚性、强度和延展性能，钢筋混凝土材料具有这几种性能。经过实践证明，对钢筋混凝土的结构设计中，梁柱是关键承受的载体，用钢筋混凝土铸成的梁柱能在一定程度上增强梁柱的抗压能力。所以，使用标号较高的钢筋混凝土，能够减小梁柱等一些构件的横截面积，减轻结构本身的重量，而且增大了使用的空间；而梁板耐受弯，用高强度的钢筋，可以合理的减少钢筋的用量。此外，结构的建设人员要科学的配比钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋的比例，使钢筋混凝土的特殊性能最大限度地发挥出来，因此高层建筑结构中，在受力复杂的衔接点位置、结构的转换层和跨度较大的结构上，用钢混凝土是比较好的，也确保了高层建筑在功能、安全和经济等方面都能最大化发挥其性能。在建筑结构设计和建设中，出现了很多钢筋混凝土的现浇板中混凝土的标号太高的现象，过多地要求高标号的混凝土的意义不大，高标过高的混凝土没有办法发挥它的强度的性能，还会为了防止高强混凝土大的收缩变形与符合最小配筋率的要求，板中钢筋的配筋量也增加了，这样造成了钢筋的使用量增大，增加了工程投资成本。且近几年洪水、泥石流和地震等自然灾害的频繁发生且强度逐渐提高，对建筑材料的抗水性、抗土性和抗震性提出了更高的要求，所以，在建筑结构优化设计的决策、设计以及建设等阶段，我们都一定要考虑材料的质量、品种、价格以及对周边环境适应的程度，在最小化牺牲经济性的基础上，使建筑结构的、安全性、功能性、环保及节能性达到最大化。
2.结构优化设计中的构件布置
建筑结构优化设计中的构件布置部分主要是柱子、梁和剪力墙的设计。现在，高层建筑的结构设计大都采用框架-剪力墙的结构体系，此种体系是剪力墙与钢筋混凝土框架组成的，一般情况下，框架的梁柱是刚接的，剪力墙和框架是刚接的或铰接的。高层建筑体逐渐变得复杂，由于不同功能、形态的建筑建在一块组成的高层建筑，这使建筑结构优化设计有了很高的难度。框架-剪力墙的结构体系能灵活的组合使用空间，容易达到建筑物使用的要求，且框架-剪力墙的结构体系的承载力较高，整体性与延伸性都很好，还有较强吸收地震力的能力，进而很大程度上减少了结构自身的侧移。所以，在框架-剪力墙结构设计中，对剪力墙刚度的要求不但一定要达到强度要求，还一定要使结构有一定的侧向的刚度。在此基础上，剪力墙的刚度大小直接关系到结构的安全和工程的成本。此外，在框架-剪力墙结构起初的设计时，确定框剪结构体系中剪力墙最优的数量，能消除繁琐的、重复的结构刚度的计算，还能减少成本。梁的选择和分布。常规的梁最经济，但是严重限制建筑的层高，特别是考虑到目前土地资源有限，最后无法达到社会整体利益最大化。宽扁的梁可以减小梁的截面的高度，增加了建筑物的净高度。在建筑总高度限制时，能增加层高得到更大的建筑面积。但是宽扁的梁在经济性方面没有常规的梁好，因为y方向上截面的高度减小了，使纵向钢筋的配筋率变高，且挠度变大。随着跨度进一步地增大，可用预应力的梁，来达到建筑物的要求，但是其费用比较高。而且高层建筑框架柱的截面面积是轴压比控制的，在上面轴力一定时，可增加柱截面、增加混凝土设计强度、使用钢混凝土柱、增大柱箍筋等方法对柱轴压比进行控制，最大化程度确保其功能和安全。
3.结构优化设计的整体布局
要完成这些目标，建筑结构设计者必须从结构优化设计的全局来考虑，利用结构设计中的点、线、面，规划建筑结构设计的总体的布局，科学地处理点、线与面间的关系，通过材料的选择和构件的布置，充分地发挥单个构件和整体结构的协调，最终达到其最好的受力情况，不但让整体结构有好的承重力、延展性和刚性，也让单个构件被最好的利用，确保符合建筑设计国家的质量标准，最终使建筑有好的功能、安全且经济。
三、结语
对建筑结构的优化设计是实现建筑的功能和节约建筑成本的有效方法。此外，建筑的开发商和投资者不能只追求结构优化设计的经济性，尽量降低技术和质量标准、减少材料来获取利益，当然也不能只注重技术、忽视了成本。结构优化设计的最终目标是使建筑有好的功能、安全、经济且环保。所以，在确保建筑功能和安全的基础上追求建筑建设的经济和环保性是建筑建设的最好选择。要实现这个目标，以后的建筑结构设计者们要把建筑安全性、功能性、环保性和经济性结合在一起，真正地实现建筑结构的优化，给人们创造一个更加美好的的生存环境。
参考文献：
[1]高新艳.钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D].太原
[2]江欢成.优化设计的探索和实践[J].建筑结构，2006，36
[3]孫国正.优化设计及应用[M].北京：人民交通出版社，2004
【关键词】 建筑结构；优化设计；方法
随着科学技术的逐渐创新，经济也在快速向前发展，人们对物质环境有了更高层次的要求，因为建筑是人类生存的必须物质。近几年，人们对节能环保型社会创建的越来越向往，对建筑结构优化设计的需要日益加剧。对建筑结构的优化设计不仅满足了节约投资建筑成本的要求，也使使用者对建筑的功能的需求得到满足，最终使社会的利益最大化。所以，对建筑的结构进行优化设计，这对眼下的节能环保型社会变得非常重要。
一、建筑结构优化设计的基本理论
建筑结构的优化设计关键表现在建筑工程的三个阶段：决策、设计和建设阶段。在决策阶段，需要先确定建筑的结构优化设计要达到的总体的目标，实现自身的功能，最大限度的确保安全，节约投资的成本；在其设计阶段，要明确整体的结构以及每个子系统的优化分布；在建设的阶段，把结构优化设计作为建设的基本原则，认真的建好每个子系统进而达到整体结构的优化布局。三个阶段的关系分别为：决策阶段的结构优化是最重要的，设计阶段的结构优化设计是核心内容，建设阶段的结构优化是根本，它们相互验证且相互补充。建筑结构优化设计的一些基本的要求：
（1）功能性
建筑是人类的生存的物质基础，建筑结构优化的最终的目标是最大化地满足人们对物质生存环境的需要。现在人们不再满足于建筑的实用性的功能，而对舒适、美观及协调等多方面提出了要求。
（2）安全性
建筑是人们生存的基础环境，与生产和生活密切相关。所以，安全成了建筑结构优化设计的必须重视的因素。不要为了追求建筑结构的优化设计而忽视了决策、设计和建设阶段的安全性建设，这样的建筑不仅没有任何意义，还会给人们使生活与生产受到致命的威胁。所以，安全是结构优化设计中的首先要考虑的因素。
（3）经济性
建筑结构优化设计的经济性指在市场经济条件下，对资源的优化配置的要求。经济性指对建筑结构的优化设计，从而达到节约材料与资源的目的，最终减少建设的成本。此外，由于很多材料和资源都很稀缺，建筑结构的优化设计可以合理的减少材料的用量，节约建设材料和资源的成本。
（4）环保性
建筑结构设计的环保性是在经济性基础上一个更高的要求，建筑结构优化设计经过整体布局的环保和材料的环保来证明可持续的发展理念正向建筑方面融合。在建筑材料的选择的方面，在确保建筑自身的功能且安全的基础上，最大化地选择节能环保型的材料，且在整体布局的结构优化过程中，不但要注意建筑的主体的内部结构统一且环保，还有建筑建设中废旧的材料的应用和处理，更要重视建筑以后使用的过程中对环境造成的影响。此外，材料的环保性和整体布局的环保性也是结构优化设计中安全性的表现。
二、建筑结构优化设计的策略
1.结构优化设计中的材料选择
根据建筑学和物理学的基本理论，建筑结构中的各个点、线和面都表现出一定程度的力学承载力，而材料又是力学承载力本的载体，配置好各种材料，可以增强构件的刚性、强度和延展性能，钢筋混凝土材料具有这几种性能。经过实践证明，对钢筋混凝土的结构设计中，梁柱是关键承受的载体，用钢筋混凝土铸成的梁柱能在一定程度上增强梁柱的抗压能力。所以，使用标号较高的钢筋混凝土，能够减小梁柱等一些构件的横截面积，减轻结构本身的重量，而且增大了使用的空间；而梁板耐受弯，用高强度的钢筋，可以合理的减少钢筋的用量。此外，结构的建设人员要科学的配比钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋的比例，使钢筋混凝土的特殊性能最大限度地发挥出来，因此高层建筑结构中，在受力复杂的衔接点位置、结构的转换层和跨度较大的结构上，用钢混凝土是比较好的，也确保了高层建筑在功能、安全和经济等方面都能最大化发挥其性能。在建筑结构设计和建设中，出现了很多钢筋混凝土的现浇板中混凝土的标号太高的现象，过多地要求高标号的混凝土的意义不大，高标过高的混凝土没有办法发挥它的强度的性能，还会为了防止高强混凝土大的收缩变形与符合最小配筋率的要求，板中钢筋的配筋量也增加了，这样造成了钢筋的使用量增大，增加了工程投资成本。且近几年洪水、泥石流和地震等自然灾害的频繁发生且强度逐渐提高，对建筑材料的抗水性、抗土性和抗震性提出了更高的要求，所以，在建筑结构优化设计的决策、设计以及建设等阶段，我们都一定要考虑材料的质量、品种、价格以及对周边环境适应的程度，在最小化牺牲经济性的基础上，使建筑结构的、安全性、功能性、环保及节能性达到最大化。
2.结构优化设计中的构件布置
建筑结构优化设计中的构件布置部分主要是柱子、梁和剪力墙的设计。现在，高层建筑的结构设计大都采用框架-剪力墙的结构体系，此种体系是剪力墙与钢筋混凝土框架组成的，一般情况下，框架的梁柱是刚接的，剪力墙和框架是刚接的或铰接的。高层建筑体逐渐变得复杂，由于不同功能、形态的建筑建在一块组成的高层建筑，这使建筑结构优化设计有了很高的难度。框架-剪力墙的结构体系能灵活的组合使用空间，容易达到建筑物使用的要求，且框架-剪力墙的结构体系的承载力较高，整体性与延伸性都很好，还有较强吸收地震力的能力，进而很大程度上减少了结构自身的侧移。所以，在框架-剪力墙结构设计中，对剪力墙刚度的要求不但一定要达到强度要求，还一定要使结构有一定的侧向的刚度。在此基础上，剪力墙的刚度大小直接关系到结构的安全和工程的成本。此外，在框架-剪力墙结构起初的设计时，确定框剪结构体系中剪力墙最优的数量，能消除繁琐的、重复的结构刚度的计算，还能减少成本。梁的选择和分布。常规的梁最经济，但是严重限制建筑的层高，特别是考虑到目前土地资源有限，最后无法达到社会整体利益最大化。宽扁的梁可以减小梁的截面的高度，增加了建筑物的净高度。在建筑总高度限制时，能增加层高得到更大的建筑面积。但是宽扁的梁在经济性方面没有常规的梁好，因为y方向上截面的高度减小了，使纵向钢筋的配筋率变高，且挠度变大。随着跨度进一步地增大，可用预应力的梁，来达到建筑物的要求，但是其费用比较高。而且高层建筑框架柱的截面面积是轴压比控制的，在上面轴力一定时，可增加柱截面、增加混凝土设计强度、使用钢混凝土柱、增大柱箍筋等方法对柱轴压比进行控制，最大化程度确保其功能和安全。
3.结构优化设计的整体布局
要完成这些目标，建筑结构设计者必须从结构优化设计的全局来考虑，利用结构设计中的点、线、面，规划建筑结构设计的总体的布局，科学地处理点、线与面间的关系，通过材料的选择和构件的布置，充分地发挥单个构件和整体结构的协调，最终达到其最好的受力情况，不但让整体结构有好的承重力、延展性和刚性，也让单个构件被最好的利用，确保符合建筑设计国家的质量标准，最终使建筑有好的功能、安全且经济。
三、结语
对建筑结构的优化设计是实现建筑的功能和节约建筑成本的有效方法。此外，建筑的开发商和投资者不能只追求结构优化设计的经济性，尽量降低技术和质量标准、减少材料来获取利益，当然也不能只注重技术、忽视了成本。结构优化设计的最终目标是使建筑有好的功能、安全、经济且环保。所以，在确保建筑功能和安全的基础上追求建筑建设的经济和环保性是建筑建设的最好选择。要实现这个目标，以后的建筑结构设计者们要把建筑安全性、功能性、环保性和经济性结合在一起，真正地实现建筑结构的优化，给人们创造一个更加美好的的生存环境。
参考文献：
[1]高新艳.钢筋混凝土框架结构的整体分析与优化设计[D].太原
[2]江欢成.优化设计的探索和实践[J].建筑结构，2006，36
[3]孫国正.优化设计及应用[M].北京：人民交通出版社，2004