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摘要：随着我国建筑业的不断发展，越来越多的建筑质量问题受到关注。所以，在进行结构设计时，设计人员应该在保证结构安全的前提下，对其进行优化，提高建筑的整体质量。本文主要对结构设计优化在建筑结构设计中的应用进行了简要分析。
关键词：建筑；结构设计；优化技术
中图分类号：G267文献标识码： A
引言
在进行结构优化设计的过程中，前期合理的结构设计方案至关重要，因为一个合理的结构设计方案不但能够使建筑工程在技术上达到要求，还能够降低其在经济上的消耗。结构设计优化是一个涵盖面非常广的系统性问题，为此我们需要加大对结构设计优化方法的探究力度。
一、结构设计优化概述
结构的设计优化方法主要包括两个方面，一个是从整体出发，对结构模型进行合理调整，通过控制位移、刚度等参数保证结构的整体稳定性。另一个是从分部出发，对建筑物的基础结构、上部结构和围护结构等方面进行优化设计。对这些分部进行优化设计时，需要对建筑结构进行选型与布置，并进行工程造价分析和受力分析等。在具体的结构设计优化中，要以建筑工程的实际情况为基础，以实现建筑的经济效益和综合效益为目标进行设计优化。另外，在进行结构设计前，要对建筑的功能准确掌握，在此基础上尽可能地使各个平面布置的均匀、规则，使不同部位的质量和刚度差异得到缩小，避免建筑物在水平荷载作用下发生巨大扭转。竖向上要尽可能避免转换层的使用，避免应力集中问题的发生。
二、结构设计优化的原则
一般来说，结构设计优化要遵循以下原则。首先就是要符合居住者的需求，也就是说要确保建筑能够满足居住者日常生活所需的基础功能，使得居住者感觉方便舒适。其次，要充分考虑居住者的健康安全，也就是在进行结构优化设计时，必须要把安全性和环保性放在第一位，要使建筑能够长久使用，使得居住者感觉健康安全。然后，还要考虑到开发商的经济利益，因此設计师们在进行结构优化设计时，要使建筑项目资源分配最优化，尽力节省资源和成本。最后，设计师在对结构进行优化设计时，要大胆创新，多借鉴和使用一些新的结构形式和设计思路，不仅仅满足于结构的纵向功能齐全，应力均匀，刚柔度适中，还要根据建筑的特点，充分融入自己的创意和理念，使得建筑能够“形神兼备”。
三、结构设计优化技术
1、结构的抗震性设计
（1）结构抗震等级设计
在结构设计的过程中，建筑结构按其抗震设防烈度分类，建筑的抗震等级可以根据建筑高度、烈度和结构类型按照国家《抗震规范》附表确定。
（2）地震作用振型组合数据
当结构振型数大于3的时，应该取3的整数倍进行计算，但是该数据不可大于建筑物的层数；当建筑的层数小于等于2时，振型数则可以取建筑层数。对于那些不规则的结构，应当考虑扭耦联转，对于高层的建筑来说，振型数应当取大于等于9的数；建筑的层数多或者建筑结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如建筑结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取大于等于12的数。
2、结构周期性折减系数
在结构设计过程中，填充墙的存在使得整体结构的实际刚度要大于设计计算的刚度，计算的周期也会大于实际的周期，所以，当算得结构的剪力偏小时，会使结构某些部分不太安全，因而应该对结构的计算周期适当进行折减，以达到更好的效果。对于框架结构来说，一般采用填充墙，计算周期的折减系数可取大约0.6～0.7之间；当填充墙采取轻质砌块或墙体较少时，可取0.7～0.8之间；完全采取轻质性的墙体板时，则可以取到0.9。除非无墙的纯框架，否则计算周期尽量适当折减。
3、重视节点的设计原则
在结构体系中的节点是指各构件交接之处或连接异常的地方。不同类型的构件相连接，同一构件截面改变之处，都会形成需要在设计图中表示清楚的节点。广义上，诸如结构错层，体型改变，设置转换层是大型节点。当强大的荷载突然袭来之时，对于单一的构件，力量传递合理，因而可以控制。对于复杂的结构体系，各节点的复杂性难以预测和控制，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因为各个节点的力传递不顺畅而出现应力集中的现象，从而造成结构的破坏。历次灾害表明，从设计不合理的节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。
4、刚柔相济的设计原则
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构刚度过大则适应变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的荷载很大，容易造成局部受损甚至最后全部毁坏；而刚度过柔的结构虽然可以很好的释压、传递外力，但容易造成变形过大而无法运用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好， 到什么程度才算合适，这些问题需要建筑结构设计师在两者之间建立一个很好的平衡。
5、多道设防的设计原则
安全的结构体系是多道设防的，在实际的建筑结构中，绝大多数结构都为超静定结构体系。当地震来临时，所有能够抵抗外力的构件都在协同工作，如果此时，局部构件在设计或者施工中有瑕疵，一旦由于裂缝等问题影响了局部构件承受荷载的能力，而使局部构件产生破坏的话，静定结构体系破坏带来的后果是不堪设想。近几年国家把这方面的抗震规范补充的更加细致，超静定结构体系的应用，尤其是在砌体结构的楼梯间处的表现尤为突出。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是相当危险的。超静定结构体系，仅仅理解为纵抗震墙或者框架柱设置为纵贯三道，是远远不够的。当我们设计较为复杂的高层建筑时，也要考虑到局部破坏对整体结构稳定性的影响。理解和活用超静定结构体系就体现了多层设置防线的结构设计思路。
6、概念优化设计与分部结构优化设计相互结合
概念优化设计对结构的整体稳定性具有重要作用。可以肯定的说，经过概念优化设计的结构是能在各种各样可能出现的环境情况作用下使房屋破坏程度最小的。所以，研究分析如何应对建筑可能遭受到的多种不确定因素是检测结构设计合理性的重要途径。地震作为对结构破坏性最大的因素之一，是结构优化设计需要应对的一个重要问题，因此应验证建筑结构对地震等突发事件的抵抗能力。刚度的对称均匀是降低地震破坏力度的重要手段之一；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏。多道设防的设计思路能使建筑在特大地震作用下先破坏次要的构件，消耗一部分地震能量，从而保证大震不倒。所以这些常用的抗震设计思想在整个结构优化设计过程中都应该引起足够的重视，并得到应用。结构设计应该未雨绸缪，从计算和构造等各个方面都采取一些有助于提高建筑抗震能力的措施，尽量避免不利于抗震设防的工程作法。刚度均匀、延性设计和多道设防等思路在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。
结束语
我们常说，结构是建筑的骨骼。好的结构设计师总希望可以通过合理的结构体系来增进建筑的安全性与美感。结构设计师应严格遵循“安全、经济、美观”的设计理念，努力探索更合理的结构设计方案，使得建筑成为拥有实用性和艺术性的美妙融合。
参考文献
[1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2010，（9）.
[2]张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012，（11）.
[3]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2010，（19）.
关键词：建筑；结构设计；优化技术
中图分类号：G267文献标识码： A
引言
在进行结构优化设计的过程中，前期合理的结构设计方案至关重要，因为一个合理的结构设计方案不但能够使建筑工程在技术上达到要求，还能够降低其在经济上的消耗。结构设计优化是一个涵盖面非常广的系统性问题，为此我们需要加大对结构设计优化方法的探究力度。
一、结构设计优化概述
结构的设计优化方法主要包括两个方面，一个是从整体出发，对结构模型进行合理调整，通过控制位移、刚度等参数保证结构的整体稳定性。另一个是从分部出发，对建筑物的基础结构、上部结构和围护结构等方面进行优化设计。对这些分部进行优化设计时，需要对建筑结构进行选型与布置，并进行工程造价分析和受力分析等。在具体的结构设计优化中，要以建筑工程的实际情况为基础，以实现建筑的经济效益和综合效益为目标进行设计优化。另外，在进行结构设计前，要对建筑的功能准确掌握，在此基础上尽可能地使各个平面布置的均匀、规则，使不同部位的质量和刚度差异得到缩小，避免建筑物在水平荷载作用下发生巨大扭转。竖向上要尽可能避免转换层的使用，避免应力集中问题的发生。
二、结构设计优化的原则
一般来说，结构设计优化要遵循以下原则。首先就是要符合居住者的需求，也就是说要确保建筑能够满足居住者日常生活所需的基础功能，使得居住者感觉方便舒适。其次，要充分考虑居住者的健康安全，也就是在进行结构优化设计时，必须要把安全性和环保性放在第一位，要使建筑能够长久使用，使得居住者感觉健康安全。然后，还要考虑到开发商的经济利益，因此設计师们在进行结构优化设计时，要使建筑项目资源分配最优化，尽力节省资源和成本。最后，设计师在对结构进行优化设计时，要大胆创新，多借鉴和使用一些新的结构形式和设计思路，不仅仅满足于结构的纵向功能齐全，应力均匀，刚柔度适中，还要根据建筑的特点，充分融入自己的创意和理念，使得建筑能够“形神兼备”。
三、结构设计优化技术
1、结构的抗震性设计
（1）结构抗震等级设计
在结构设计的过程中，建筑结构按其抗震设防烈度分类，建筑的抗震等级可以根据建筑高度、烈度和结构类型按照国家《抗震规范》附表确定。
（2）地震作用振型组合数据
当结构振型数大于3的时，应该取3的整数倍进行计算，但是该数据不可大于建筑物的层数；当建筑的层数小于等于2时，振型数则可以取建筑层数。对于那些不规则的结构，应当考虑扭耦联转，对于高层的建筑来说，振型数应当取大于等于9的数；建筑的层数多或者建筑结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如建筑结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取大于等于12的数。
2、结构周期性折减系数
在结构设计过程中，填充墙的存在使得整体结构的实际刚度要大于设计计算的刚度，计算的周期也会大于实际的周期，所以，当算得结构的剪力偏小时，会使结构某些部分不太安全，因而应该对结构的计算周期适当进行折减，以达到更好的效果。对于框架结构来说，一般采用填充墙，计算周期的折减系数可取大约0.6～0.7之间；当填充墙采取轻质砌块或墙体较少时，可取0.7～0.8之间；完全采取轻质性的墙体板时，则可以取到0.9。除非无墙的纯框架，否则计算周期尽量适当折减。
3、重视节点的设计原则
在结构体系中的节点是指各构件交接之处或连接异常的地方。不同类型的构件相连接，同一构件截面改变之处，都会形成需要在设计图中表示清楚的节点。广义上，诸如结构错层，体型改变，设置转换层是大型节点。当强大的荷载突然袭来之时，对于单一的构件，力量传递合理，因而可以控制。对于复杂的结构体系，各节点的复杂性难以预测和控制，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因为各个节点的力传递不顺畅而出现应力集中的现象，从而造成结构的破坏。历次灾害表明，从设计不合理的节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。
4、刚柔相济的设计原则
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构刚度过大则适应变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的荷载很大，容易造成局部受损甚至最后全部毁坏；而刚度过柔的结构虽然可以很好的释压、传递外力，但容易造成变形过大而无法运用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好， 到什么程度才算合适，这些问题需要建筑结构设计师在两者之间建立一个很好的平衡。
5、多道设防的设计原则
安全的结构体系是多道设防的，在实际的建筑结构中，绝大多数结构都为超静定结构体系。当地震来临时，所有能够抵抗外力的构件都在协同工作，如果此时，局部构件在设计或者施工中有瑕疵，一旦由于裂缝等问题影响了局部构件承受荷载的能力，而使局部构件产生破坏的话，静定结构体系破坏带来的后果是不堪设想。近几年国家把这方面的抗震规范补充的更加细致，超静定结构体系的应用，尤其是在砌体结构的楼梯间处的表现尤为突出。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是相当危险的。超静定结构体系，仅仅理解为纵抗震墙或者框架柱设置为纵贯三道，是远远不够的。当我们设计较为复杂的高层建筑时，也要考虑到局部破坏对整体结构稳定性的影响。理解和活用超静定结构体系就体现了多层设置防线的结构设计思路。
6、概念优化设计与分部结构优化设计相互结合
概念优化设计对结构的整体稳定性具有重要作用。可以肯定的说，经过概念优化设计的结构是能在各种各样可能出现的环境情况作用下使房屋破坏程度最小的。所以，研究分析如何应对建筑可能遭受到的多种不确定因素是检测结构设计合理性的重要途径。地震作为对结构破坏性最大的因素之一，是结构优化设计需要应对的一个重要问题，因此应验证建筑结构对地震等突发事件的抵抗能力。刚度的对称均匀是降低地震破坏力度的重要手段之一；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏。多道设防的设计思路能使建筑在特大地震作用下先破坏次要的构件，消耗一部分地震能量，从而保证大震不倒。所以这些常用的抗震设计思想在整个结构优化设计过程中都应该引起足够的重视，并得到应用。结构设计应该未雨绸缪，从计算和构造等各个方面都采取一些有助于提高建筑抗震能力的措施，尽量避免不利于抗震设防的工程作法。刚度均匀、延性设计和多道设防等思路在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。
结束语
我们常说，结构是建筑的骨骼。好的结构设计师总希望可以通过合理的结构体系来增进建筑的安全性与美感。结构设计师应严格遵循“安全、经济、美观”的设计理念，努力探索更合理的结构设计方案，使得建筑成为拥有实用性和艺术性的美妙融合。
参考文献
[1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2010，（9）.
[2]张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012，（11）.
[3]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2010，（19）.