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隨著我國改革開發的進一步發展，全國人民的生活都步入了小康時代。越來越多的人對物質生活要求也越來越高了，許多人都住進了高樓大廈。人口的繼續增長，使得建筑物越來越多，而土地資源有限，這樣導致土地價格越來越高，從而導致了建筑商的建筑成本也越來越高。降低建筑成本是建筑商首先考慮的方法，那么如何控制建筑成本呢？結構優化設計思想是目前國內外比較有價值的一套理論系統。運用該理論方法，實現人民對于居住環境和生活環境的改善，提高建筑產品的質量與品味，滿足小康社會人們對新生活的需求，同時降低工程建筑的造價成本，實現建筑商利潤最大化的目標，這具有適用、經濟、實用的價值。
1優化的結構設計方法
社會上的建筑物都很令人賞心悅目給人以美的享受，這是結構設計與建筑實施技術相互協調、密切配合，從而達到美觀效果的結果
建筑結構設計我們都追求安全、適用、經濟、美觀、施工簡單等五種目標。文中的結構設計優化，能實現建筑設計技術優化的目的，能應用于實踐，它不但滿足了人們對建筑美觀、造型優美的要求，又能使房屋的結構設計合理、性能安全、建筑成本經濟，成為名副其實的“經濟適用”建筑。結構設計優化方法從建筑上來分析，它主要體現在優化設計的建筑工程結構和建筑工程結構的總體優化設計兩個方面。
第一個方面：建筑模型的優化結構設計方法。
一項大的建筑工程，先設計建筑模型，那么建筑模型的優化是十分必要的。建筑工程的結構優化設計主要包括：基礎結構方案的優化
設計、圍護結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。除此之外，還需要做選型、布置、受力分析、造價分析等內容的優化設計。所有這些設計，都按照一切從實際出發的原則來進行，根據工程的具體實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。在進行結構設計時，首先要滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣可以避免水平荷載與建筑物中太大的扭轉作用力。在豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。在設計中，我們要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
第二個方面：建筑模型的優化結構設計的 計算方案。
完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。然而，結構設計的優化涉及到多個變量、多個約束條件，這是屬于一個非線性的優化問題，在設定計算方案時，需要將有約束條件轉變為無約束條件來進行計算。建筑工程設計中常用
的方法有Powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用這些方法來計算建筑模型的優化結構設計方案。
2優化的結構設計技術在實踐中的應用
在設計好了優化的結構設計方案后，就可以將該理論方法應用于實踐之中。結構設計的優化，是目前一個比較普遍的課題，要達到利
用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的，將結構設計優化方法應用于實踐之中，這是我們建筑工程設計
人員所追求的目標。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。
在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的三個方面的問題：參與結構設計優化的前期工作，將概念設計和細部結構設計進行優化，優化下部的地基基礎結構設計。下面就這三個方面進行詳細描述。
2.1參與結構設計優化的前期工作
因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。
2.2將概念設計和細部結構設計進行優化
概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效
果。
2.3優化下部的地基基礎結構設計
地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。
3優化的結構設計實際價值
結構設計優化在建筑設計中具有很重要的地位，首先使用結構優化的設計能降低建筑，其次進行優化結構的設計能提高建筑結構的經濟性。這些都具有實際價值。
3.1 通過結構優化設計來降低總造價
進行結構優化設計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數越多總建筑面積增大，單位建 筑面積占用的土地面積就越小，節約了用地成本，但建筑層數的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節約量就不與建筑層數增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數增加，傳給基礎的荷載將會增大，我們需要增大基礎，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。
3.2 通過進行結構設計優化來提高建筑結構的經濟性
建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。
4 結論
利用結構設計優化的技術方法，能提高有限的空間、有限的資源，讓其最大化的效果發揮，實現了經濟化、實用性和適用性的良好目標。滿足了建筑產品的品質要求不斷提高的目的，實現了人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高的需求，同時，這也實現了建筑商不斷尋求新的手段來滿足顧客的需求，達到降低建筑工程造價成本的目標。
5 參考文獻
[1]談建筑結構的優化設計[J].建筑科學，2009
[2]張紅友.優化結構設計減少建筑投資成本[J]，陜西建筑，2008（1 1）.
【關鍵詞】房屋結構設計 建筑結構 設計 優化
一、引言
針對建筑進行評價的指標比較多，同樣的，針對建筑性能評價的指標也多種多樣。一般的來講合格的、高質量的建筑，外觀應當是美觀且大氣，同時整個房屋建筑的基本結構完整、質量上乘，所使用的材料也相當考究。針對房屋結構設計的質量好壞、水平高低進行評價，對于整個建筑功能性的發揮以及整個建筑的后期使用均有著巨大的意義。所以，有必要針對房屋建筑的結構設計理念進行分析，對傳統的設計理論進行優化和改良，以現代化的審美標準來提高房屋結構設計的水準，促進我國建筑事業和相關設計行業的不斷發展。
二、建筑結構設計優化的基本理論
房屋結構設計，是一項技術含量很高的專業性活動。設計人員在進行具體房屋結構的設計時，應當兼顧建筑物的各種性能指標，包括使用價值指標、美學價值指標等。建筑物的功能價值，指的是建筑物作為人們的日常住所必須具有的遮擋風雨、抗溫度變化等基本功能；建筑物的審美價值，指的是建筑物的外形要美觀、結構搭配要協調，從而給人以美的享受。設計者不僅要考慮到房屋的基本性能，還要考慮到房屋的結構搭配以及美學價值的大小。在這樣的設計理念指引下，設計者就要從擬定的多種方案中選擇一種最佳方案，以實現房屋結構設計的綜合目標。我們可以將這個方案篩選過程用科學化方式加以表達，運用建筑學和相關的數學知識，在許多種設計方案中，選擇一種與設計目標最相符的、最能體現居住著需要的設計方案。
建筑結構設計優化，指的是在設計建筑結構時，要改革設計理念，應用科學、先進的設計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達到最佳效果的設計方法。建筑物內部的結構十分復雜，要將建筑物的各個部分完美組合在一起，使建筑物發揮最佳的功能，并不是一件容易的事情。建筑結構設計優化，具體包括建筑區中各個部分結構設計的優化，以及建筑物整體設計結構的優化。在這兩個部分中，建筑區整體結構的優化顯得更為重要，因為整體是各個部分的綜合，在完善房屋高性能方面發揮著更大的作用。具體來說，建筑物整體結構的優化包括房屋頂部設計的優化、房屋設計的優化，以及房屋細節結構設計的優化。在這三個大部分中，還可以細分出型號選擇、布局設置、受力研究、價格衡量等較小的設計項目。在實際的結構設計中，設計者還要緊密結合建筑工程的實際情況，努力實現房屋建造的經濟效益、社會效益和環境效益。
在確保房屋結構性能穩定的前提下，設計者要大膽創新，敢于探索新型的結構優化方案。在進行建筑結構設計的過程中，設計者要平衡房屋使用者和建造者的利益，充分考慮房屋建筑工作者的意見；在滿足建筑物建造者需求的基礎上，尋求新式的房屋結構布局方法。
具體而言，房屋的平面結構應當憑證，體現出建筑物的對稱美，并盡量減小平面建造質量與房屋剛性結構要求之間的差異，使得房屋在承受較大的水平方向作用力時，不至于發生結構性的扭曲；在滿足居住著使用要求的基礎上，設計者應將房屋的承重結構設計成豎直貫通的形式，以便增強房屋對豎直方向壓力的承受能力；盡量不更換房屋原有的轉換結構。因為一旦更換這些結構，就會消耗大量的建筑原料，不符合房屋建設的經濟性的要求，還不比較容易造成外來壓力集中于某一個承受點上的現象；豎直方向的剛性程度設計要遵循漸變規律，避免剛性結構角度的突然改變。否則，角度突變的部位在受到強烈的水平壓力時，不容易轉移壓力，這對于房屋整體抗壓性能的提升是很不利的。
三、房屋結構設計優化方法概述
在建筑結構設計工作中，造價是極為關鍵的一個環節，也是整個工程中比例極為重大的問題。結構設計優化技術的選用對于造價控制極為關鍵，可以產生客觀的經濟效益。為此，建筑設計部門和有關工作人員在工作中必須要遵守經濟、適用、合理、科學的設計原則，精心設計，采取科學的現代化技術手段制定出能夠滿足建設設計、工作要求的設計方案，從而實現降低工程造價、取得工程最大經濟效益的目的。
1.結構設計優化技術分析
在剛從事建筑工程項目結構設計的時候，除了考慮到設計對象的基本使用功能以及安全可靠性之外，還應當在工作中考慮到將它作為設計對象來進行分析，使得其盡可能的達到完美。這就是工程和結構的最優化問題，是一個用科學的語言來描述的問題。對于利用確定的數學方法，在所能的設計方案的集合中搜索出可以讓人滿足、達到預計標準的方案。
結構設計優化方法從建筑理論上進行分析，主要是體現房屋工程分布結構的優化設計和整體結構優化設計兩個不同的方面。其中房屋結構整體優化設計則是一個涵蓋了房屋系統的設計、房屋圍護結構設計、房屋選型設計、房屋布置、房屋受力分析以及地面工程等多個環節的復雜工作。而局部設計主要是指對房屋某一部位和分項工程進行優化和改進的結果。
2.房屋結構優化設計的意義
就一個建筑工程項目而言，結構設計優化技術的應用不僅可以達到降低工程造價、提高工程效率的效果，而且對于實現房屋的美觀性、實用性以及室內空間的個性化布置有著重要的意義。在建筑市場上，每一個單位和企業都希望工程在滿足建筑結構長遠效益的基礎上，最大限度的減少和降低建筑結構的近期投資，同時保證建筑物的節后可靠性、科學性，也只有這樣，才能夠在工作中實現持續發展、可持續發展以及更多的市場經濟效益。
四、結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用
結構設計優化方法和技術使用于實踐之中的一個廣泛課題，是建筑工程項目的整體設計、前期設計、抗震設計等多個部分環節組成，利用結構優化的方法不改變使用性能的前提降低工程造價，已取得巨大的經濟效益。
1.結構設計優化前注重事項
結構設計過程中，前提方案時明確設計方案目標的前提，前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段機構設計并不進行參與，設計者進行建筑設計時大多不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。
2.直覺優化（概念設計優化）技術與建筑結構設計
直覺設計用于沒有具體數量的情況下，由于不確定性和計算難度大等差異，在對于統一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是唯一的；建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一半規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3.概念設計處理的實際建筑設計問題
概念設計所要處理的問題是不確定的，多種多樣的，例如一些抗震能力。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或是破壞程度降至最低。因此，分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的做法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞。
五、結束語
綜上所述，只有合理地選擇建筑結構設計方案，不但可以滿足相應的技術要求，還能節約工程成本，因此在建筑結構優化設計時，合理的設計方案極其重要。但是建筑的結構優化設計非常復雜，且具有很強的綜合性，因此必須深入研究對建筑結構設計的優化方法。
參考文獻：
[1]周宏偉 芻議房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J] 四川水泥 2014（12）
【關鍵詞】房屋結構設計；結構設計；優化設計技術；應用
近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環境的要求不斷提高，相應建筑產品的品質要求也就不斷提高，這就讓開發商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發商追求的直接目標，這就需要我們利用結構設計優化設計技術方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發揮，實現經濟化、實用性和適用性的良好目標。
1. 結構設計優化方法
賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結構設計相互協調密切配合的結果。建筑結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果，而建筑設計優化設計技術方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優美的要求又能使房屋結構安全、經濟、合理，成為實際意義上的“經濟適用”房。從建筑上分析結構設計優化方法，它主要體現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程結構總體的優化設計量方面。
房屋工程分部結構優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容，在實施過程中，還應該按照一切從實際出發的原則，結合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。進行結構設計時，應在滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
1.1結構優化設計模型。結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟如下：（1）設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。（2）目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后，約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中，要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
1.2結構優化計算方案。結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。
2. 結構設計優化技術的實踐應用
結構設計優化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。
2.1結構設計優化應注意前期參與。因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。
2.2概念設計結合細部結構設計優化。
（1）概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效果。
（2）與宏觀把握相對應的，設計的過程同時要注意對于細部的結構設計優化，比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規范要求即可，達到既安全又經濟的目的。
2.3下部地基基礎結構設計優化。地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。
3. 結構設計優化的現實意義
3.1結構優化設計降低總造價。進行結構優化設計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節約了用地成本，但建筑層數的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節約量就不與建筑層數增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數增加，傳給基礎的荷載將會增大，我們需要增大基礎，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。
3.2進行結構設計優化提高建筑結構經濟性。
（1）建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。
（2）與傳統的結構設計相比，采用結構設計優化方法可以使建筑工程造價降低6%～34%。優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調，不僅可以實現建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節省，達到了建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優化設計手段，達到這5個方面的最佳結合，符合現今建筑商對于建筑結構的效益的需求，也符合市場可持續發展的需求。
參考文獻
[1]談建筑結構的優化設計[J].建筑科學，2009（4）.
[2]張紅友.優化結構設計減少建筑投資成本[J]. 陜西建筑，2008（11）.
[3]馬臣杰，張良平，范重.優化技術在深圳京基金融中心中的應用[J]. 建筑結構，2009（4）.
【關鍵詞】 建筑；結構設計；優化
隨著業主對建筑物安全性、適用性提出越來越高的要求，建筑結構設計優化成為企業在激烈競爭中脫穎而出的關鍵。結構設計優化必須通過反復推敲，結合力學等多門學科知識一起分析，確保數據與規范要求相一致，最終確定最佳方案。盡管目前設計單位眾多，而且多種設計軟件可供選擇，但是設計思想普遍保守，很難在結構設計中實現技術與經濟并行的目標，為了有效控制造價，促進企業、國家發展，優化結構設計勢在必行。
1 結構設計及其優化的含義
在結構設計中，主要從力學角度分析尺寸、剛度等是否符合構造需求，通過這種設計得到的方案可以通過變量或者參數的形式展現出來，變量或者參數最終構成目標函數。通過傳統的結構設計得到的是可行性設計，基本是基于安全角度確定的，但是并不是最優設計方案。下面根據兩個工程實例的數據分析，對房屋結構設計中設計優化方法的探討。結構設計優化可以實現量的優劣取舍，得到最佳方案。
2 建筑結構設計優化實例分析
2.1 實例一
廣東某化工有限公司-商業廣場，工程等級二級（地下2層，地上9層，多塔框剪，65162.8O）。該工程地下室超長，長邊約280米，短邊約30米，成功用不設變形縫設計解決了混凝土開裂和防水難題，但是工程經濟性及使用空間的合理性卻遭受考驗。地下室樓蓋選型對于控制工程造價有直接影響。通常樓蓋形式可以分為梁板式與無梁樓蓋兩大類，其中梁板式又分為雙向和單向，無梁樓蓋分為實習和空心。下面按柱距8.9mx8.9m的各種樓蓋結構形式對比計算分析，并作出如下材料用量分析表：
最終本工程負一層樓蓋采用無梁樓蓋，主要考慮到地下室凈高及減少基坑開挖深度；地下室頂板樓蓋采用主次梁（單向板）樓蓋，主要考慮到造價最低及本工程地下室頂板作為上部結構嵌固端，同時需滿足規范相關規定要求應采用梁板式結構。
總結： 1、從以上《材料用量分析表》中可以看出梁板式樓蓋中主次梁（單向板）結構形式的單位面積造價最低，井字梁結構形式的單位面積造價最高，十字梁結構形式單位面積造價介于兩者之間； 2、主次梁樓蓋與無梁樓蓋單位面積用鋼筋量比較接近，但無梁樓蓋混凝土用量較多，使其單位面積造價高于主次梁樓蓋； 3、主次梁結構形式由于其中一個方向框架梁梁高與次梁同高，設備管道可以垂直于次梁布置，這樣可以提高地下室凈高，無梁樓蓋考慮150mm操作空間其地下室凈高比主次梁結構提高了100～200mm，但比主次梁結構增加了近三分之一的重量，增加基礎造價； 4、無梁樓蓋施工簡潔、施工速度較快，模板簡單，能夠有效滿足工期要求，視覺美觀，無梁樓蓋由于自重較重，故對地下室抗浮有利； 5、當地下室層數較多（3層以上）地質條件較好時，結構抗浮要求較高，可采用無梁樓蓋結構形式增加結構自重有效的抵抗水浮力以降低抗浮設計難度；當地下室層高受限制時采用無梁樓蓋或空心樓蓋結構形式可較好的達到地下室凈高要求； 6、當地下室層數較少（2層）抗浮水位較低時建議采用主次梁結構形式，以減輕結構重量； 7、對于地下室頂板，當做為上部結構的嵌固端時，由《建筑抗震設計規范》6.1.14條：“地下室在地上結構相關范圍的頂板應采用現澆梁板式結構，相關范圍以外的地下室頂板宜采用現澆梁板結構”，故根據規范要求，建議采用主次梁（單向板）結構或梁板加腋大板結構。
以上結構經濟性對比僅限于平面結構構件的對比，實際上整個地下室工程的經濟性應充分考慮地下室層高、埋深、基坑的開挖、支護結構等各項工程的綜合造價。
2.2 實例二
廣東省韶關市某鎮政府辦公樓工程，建筑層數為四層，砌體結構，并選用條形基礎，工程鋼筋用量如下表如示：
通過上表可以發現該工程總含鋼量為30.977kg/m2，該值偏高，因此可以通過結構設計優化在此環節控制造價。
工程中采用了鋼筋混凝土構造柱，構造柱能滿足抗震與抗剪要求，但不用承受豎向荷載。構造柱大多設置于橫縱墻交線，也設置在墻轉角等處，為了使房屋穩定性得到提升，構造柱的尺寸較大。本工程位于六度區，構造柱按照規定應當設置在電梯間四角、外墻四角和對應轉角處、隔12m或單元橫墻與外縱墻交接處、樓梯間對應的另一側內橫墻與外縱墻交接處。本工程在規范中要求設置構造柱以外的多個部位設置了構造柱，為了控制造價可以將規范要求外的構造柱去除。根據抗震規范，砌體結構建筑的構造柱截面不得小于180mm×240mm。箍筋間距不超過250mm，并加大四角處布置構造柱的截面。在本工程采用的構造柱規格為360mm×240mm、240×480mm等，鋼筋直徑均為14mm。將鋼筋直徑改為12mm，并統一構造柱規格為240mm×240mm，可以使鋼筋用量得到控制。
該工程使用現澆板，在設計初期，多由經驗公式確定板厚，該板厚只作為暫定值，為了精確確定板厚，還需進行裂縫和撓度驗算，并逐漸降低板厚后反復驗算，如果板厚降低后仍滿足設計要求，則優化是可行的。本工程中4.1米開間房間板厚設計是130毫米，經過撓度圖分析和裂縫分析，板厚設計偏保守，經兩次降低板厚與驗算，最終確定110毫米符合設計需求。本工程采用的現澆梁也有優化空間，內廊處的梁是多余的，而且主梁為跨度取值的1/10。該比例相對保守，根據本工程開間不大，結合考慮梁的經濟配筋率主梁梁高取跨度1/12～1/15也可以滿足設計要求。降低部分圈梁高度，原圈梁高度為了配合建筑門窗統一為600mm，現降低東西向無窗及小窗墻體圈梁梁高。
基礎造價在工程總造價中比重大，埋深、尺寸等都直接影響總造價。由于基礎的影響因素眾多，所以基礎設計優化的途徑更多，潛力更大。在以往的結構設計優化嘗試中，盲目增加基礎寬度及埋深都未取得良好效果，有時還適得其反。一般層數較低的工程條形基礎、灰土基礎與磚基礎應用都比較廣泛，本工程選擇鋼筋混凝土基礎，基礎埋深1.70米。通過分析土層較為理想，基礎高度具有優化空間。基礎埋深偏高，而且施工現場地質情況良好，基礎埋深設置為1.40米即可滿足設計需要，后經地基土淺層平板載荷試驗，承載力滿足要求。
經過上述優化，鋼筋使用量降低約21t。僅從鋼筋角度就已減少大量成本，因此可以說明建筑結構設計優化在控制造價方面有突出作用。總結上述優化措施如下：合理確定構造尺寸與鋼筋直徑；簡化梁板柱受力體系，省去不必要的梁設置；降低圈梁高度；合理選擇基礎形式及埋深。
3 結構設計優化的注意事項
結構設計優化確實可以有效控制工程造價，提高企業經濟效益，但是具體實施過程中卻必須克服一些困難：施工單位為了加快工程進度，沒有嚴格按照設計進行，從而無法實現設計效果；部分設計人員工作經驗不夠豐富，從而在設計時顧此失彼；將過多的精力與時間放在建筑局部的設計上，缺乏大局觀，對整體造價考慮過少；一味追求控制工程造價，使建筑物的安全性和耐久性得不到保證，實際施工過程中偷工減料現象嚴重。以上幾點都是影響建筑結構設計優化實際效果的重要因素，在設計過程中必須杜絕這些現象的發生。
4 小結
人類的資源不斷被消耗，如何提高資源利用率是每位建筑結構設計人員必須面對的問題。建筑結構設計優化是控制工程造價的重要手段，但是也不能在追求效率的同時忽略質量，既省材又實用是進行結構設計優化時遵循的重要原則。
【參考文獻】
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關鍵詞：輕型鋼結構；結構優化設計；造價低
Abstract: at present, the domestic the most widely used of light steel structure is not only the door frame, it has the construction period is short, low cost, low cost and later period maintenance supply responsibility such advantages as a single, in industrial construction market occupied a very important position, so do the door frame of the structural design and optimization design of the steel structure design personnel is very important, this paper steel portal frame structure design of the light steel structure optimization design work on several points are discussed.
Keywords: light steel structure; The structure optimization design; Low cost
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
現在越來越多的輕型鋼結構門式剛架被用在工業廠房、公路（鐵路）庫、倉庫、飛機庫、集貿市場、現代農業建筑、現代牧野建筑、體育場館、展廳、航空港、商業建筑中，這種廣泛的應用必將要求結構設計工作者具有扎實的專業功底、豐富的工程經驗，能根據具體的工程實際情況，對輕鋼廠房進行結構設計優化，達到結構設計的最小用鋼量。本文結合多年的設計經驗和有關資料，分析了不同跨度、不同柱距、不同檐口高度、不同材料等級、不同荷載及有無吊車、吊車噸位大小等因素的變化對用鋼量的影響，對輕鋼廠房結構中哪些途徑達到對結構設計的優化。
1輕鋼廠房優化設計中合理跨度的確定
在輕鋼廠房中跨度的合理選擇將直接影響廠房的用鋼量。不同的生產工藝流程和使用功能在很大程度上決定著廠房的跨度，因此應根據廠房的使用功能和生產工藝條件來確定較為合理的經濟跨度。一般情況下，當柱高及荷載一定時，適當加大跨度，剛架的用鋼量增加并不明顯，但節省空間，基礎造價低，綜合效益較為可觀。通過大量計算發現當檐口高度為6米、柱距為7.5米、荷載情況完全一直的情況下（恒荷載為0.5KN/m2，基本風壓為0.4 KN/m2，無吊車荷載）跨度在18~48米之間的剛架單位用鋼量（Q235-B）為18~35kg/m2，當檐口高度為12m時（其他情況一樣），跨度在18~48米之間的剛架單位用鋼量（Q235-B）為25~40kg/m2，當檐口高度超過18m時，宜采用多跨剛架，其用鋼量較單跨剛架節約16.7%左右，因此，設計者應根據具體要求在方案設計時選擇較為經濟的跨度。
2輕鋼廠房優化設計中合理柱距的確定
在輕鋼廠房中柱距的選擇是否合理將直接影響廠房的用鋼量。剛架的間距跟剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關，當剛架跨度、屋面荷載、檐口高度、無吊車荷載、鋼材標號等情況相同的情況下，隨著柱距的增加，剛架用鋼量比例呈逐漸下降趨勢，但當柱距增加到一定數值后剛架用鋼量隨柱距的增加而下降的幅度較為平緩，而檁條、墻梁、柱間支撐等構件隨柱距的增大而增加，就房屋總用鋼量而言，隨柱距的增大先下降而后上升。一般情況下，門式剛架常用柱距建議取7~8m。當無吊車或吊車噸位較小時，柱距可取7.5~8m；當吊車噸位較大時，柱距可取7~7.5m。筆者經過對多年工作的總結得出一個大致的結論，在通常情況下，柱距取7.5m左右較為經濟，小于7m或者超過9m，結構總用鋼量會明顯增加。另外還應在結構設計中考慮設計的標準化、定型化、品種規格化等因素的影響。
3輕鋼廠房優化設計中科學的力學模型的確定
門式剛架形式多種多樣，鋼柱可以是實腹式，可以是組合實腹式，也可以是格構式。梁柱剛接節點中中和軸的選取對高強螺栓直徑以及端板厚度都有很大的影響。柱腳的連接形式一般多位鉸接，多跨中柱可做成搖擺柱，柱子與基礎做成鉸接形式。但當柱子較高或有較大噸位吊車時，為控制柱頂及牛腿頂面水平，一般可將柱與基礎做成剛接形式。門式剛架梁柱一般采用實腹式變截面，除腹板高度變化外，厚度也可以有變化；上下翼緣寬度及截面也可根據情況變化；相鄰單元的梁翼緣也可以做成不同截面。因此影響整個剛架用鋼量的因素有上下翼緣的寬度和厚度，腹板的高度和厚度，而且這些因素相互影響，相互制約。柱通常為楔形截面，其最大截面高度與最小截面高度之比為2~3為宜。構件的平面外穩定可通過設置隅撐來保證，可有效減小梁柱截面面積，以達到減少輕鋼廠房總用鋼量的目的。
4輕鋼廠房優化設計中荷載的合理的確定
輕型鋼結構設計過程中首先應明確的是廠房所承受的各種荷載效應。荷載的大小對構件的截面的選取有直接的影響，而且更關乎著結構安全性能，因此，設計工作開始前應廣泛收集資料，并根據當前規范合理確定房屋的各種荷載是非常必要的。一般來說，房屋所承受的荷載主要有：恒荷載、活荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載及積灰荷載。對于吊車荷載，應根據具體情況考慮多臺吊車荷載折減系數，吊車工作制以及吊車的技術參數，都對門式剛架的強度、穩定性以及變形都有很大的影響。輕型門式剛架結構設計應對各類荷載以及各自折減系數考慮周全，既要保證廠房結構的安全可靠性，也要最大限度地降低廠房的總體用鋼量。
5輕鋼廠房優化設計中鋼材類型的合理的確定
在結構設計時，主剛架宜采用Q345-B鋼材，吊車梁宜采用Q345-C鋼材，材質應符合《低合金高強度結構鋼》（GB/T1591-94）要求。當結構構件的截面面積由其強度控制時，采用Q235鋼所需的截面為采用Q235鋼的1.47倍，而Q345鋼材價格略微高于Q235鋼材，綜合考慮采用Q345鋼材較省。當構件的截面尺寸由變形(即構件剛度)和穩定性控制時，材料強度的影響就不十分明顯了，因為構件的剛度和穩定與材料強度無關。因此，構件材料的合理選擇應根據實際情況，綜合分析比較確定。
6輕鋼廠房優化設計中其他方面
輕鋼廠房中的次要構件主要包括廠房的柱間支撐、屋面水平支撐、山墻抗風柱、隅撐、天溝板、屋面及墻面檁條等構件。這部分用鋼量約占總用鋼量的25%~30%。因此，正確的構件設計及構造對保證整個的結構安全、節省材料、控制工程造價具有非常重要的意義。在無吊車的輕鋼房屋中，柱間支撐的上柱支撐，可以優先采用柔性支撐，下柱支撐可以考慮采用型鋼支撐。屋面支撐宜優先考慮設置柔性支撐。門式剛架輕型房屋結構屋面、墻面檁條一般采用冷彎薄壁C型鋼或Z型鋼，宜優先采用Q345鍍鋅冷彎薄壁型鋼，但從合理的群面造型考慮，檁條截面高度也不宜過高，一般以不大于280mm為宜，因冷彎薄壁型鋼易于加工和維護以及節省鋼材的目的，應優先選用冷彎薄壁型鋼，盡量不采用實腹式型鋼如工字鋼，避免采用格構式檁條。
7結論
在輕鋼房屋結構設計過程中用鋼量的控制非常重要，通過以上敘述，可以的出如下幾點結論：
1） 在滿足工藝專業及甲方對廠房布置的要求的前提下，一般輕鋼廠房的柱距應優先考慮7.5m為宜。
2） 在滿足工藝專業、甲方及場地條件的要求的前提下，一般輕鋼廠房的經濟跨度在18~36m，吊車噸位較大時，經濟跨度在24~36m，無吊車或吊車噸位較小時，經濟跨度在18~24m。
3） 在滿足廠房正常使用的前提下，應盡量降低廠房的檐口高度。
4） 在廠房的結構設計過程中，應將各種荷載及其折減系數考慮周全。
5） 屋面檁條及墻梁盡量采用冷彎薄壁C型鋼。
6） 在滿足焊接工藝及其他條件的前提下，且構件設計由強度控制時，盡量采用低合金高強度鋼材。
7） 在滿足工藝布置的前提下，盡量減少變形縫的設置。
8） 在可能的條件下，盡量采用鉸接平板柱腳。
【參考文獻】
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【2】 GB50018-2002 冷彎薄壁型鋼技術規程[S]
關鍵詞：建筑；結構設計；優化
中圖分類號：TU198文獻標識碼： A
在建筑領域內，數字計算機和相關的數字技術，不僅能夠讓從業者輕松自如的完成數據分析和計算、項目設計和出圖等一系列工作。而且它也帶給了我們許多“新體驗”。比如說：建筑結構設計優化。經驗告訴我們，在以數字計算機為操作平臺，以數學、力學等學科為參考的建筑結構設計優化工作，不僅能夠輔助結構師進行項目“可執行性”（傳統結構設計）這一主要工作，同時，它也能夠對結構設計的“安全性”、“經濟型”等有關問題起到權衡利弊的作用。
一、建筑結構設計優化的好處
我們都知道，在傳統的建筑結構設計中，設計者通常會根據設計要求，然后結合以往的實踐經驗，參考近似的設計方案，以判斷的方式去著手進行相應的設計方案，在此之后，再去進行有關“強度”、“剛度”、“穩定”等相關方面的計算。在運用此方法進行結構設計時，如果條件允許的話，設計者還會從結構布局、結構外形、材質選擇等方面入手，去尋求一個更為合理的設計方案，而在力學分析方面也僅僅是起到了一個核對查考、比較驗證的作用。于是，傳統的建筑結構設計就暴露出以下這么幾種主要弊端：①工作量大、效率低下；②由于時間限定和設計者經驗不足等內外因素，致使所敲定的設計方案并非是最為理想、科學的方案；③以分析和計算各種外界因素作用下的受力、變形等力學反應為工作目標，未達到設計這一層面。
然而，伴隨著數字技術等科學技術的崛起和涌進，我們人類的思維、感想等各種與設計有關的因素，也不斷地被充溢和改變著。能夠起到“分析”作用的傳統結構設計方式就明顯的有些力不從心了。因為，現在不管是任何一種設計，其除了要滿足設計對象的工藝性能等藝術特征，可靠性、安全性等使用性性能之外，還要做到設計對象被生產時，達到消耗最低、誤差最小、費用最低等目的。而建筑結構設計優化，就是如此。
事實證明，建筑設計優化能夠做到：“將設計周期縮短到最小范圍，節省大量人力，提高設計質量及水平，從而，最終取得顯著的經濟和社會效益。”而建筑結構設計優化是如何做到這點的呢，這要從其方法和技術上談起。
二、建筑結構設計優化的方法
和所用結構設計優化一樣，建筑結構設計優化的主要特征是讓“參與計算的部分以變量的方式”出現。通俗的講，就是在設計過程中，在符合各種相關規范、規定條例之下，將所有能夠實現結構設計的方案全部羅列出來。而后，在數學手段的輔助之下，按照設計預定要求，從中挑選一個“可執行性”、“科學性”和造價最低等各種優勢兼顧的最優方案。而具體到方法的應用上，建筑結構和工程造價是兩個最為明顯的突破口。
（一）建筑結構
建筑抗震設計要求建筑平面宜規則、簡單、對稱，減少偏心，平面的長寬比不宜過長、平面凹凸不能太大，豎向抗側力構件盡量連續等。因此建筑設計師在建筑方案設計階段全局考慮尤為重要。同時結構師參與建筑方案的設計也是很有必要的。建筑方案規則合理了，結構設計師再在受力分析及概念設計方面進行計算分析、合理調整。就能做出完成一個既經濟有安全的結構，做到既節省又節能的要求！大量工程實例表明，不規則的建筑方案很大程度上使得結構師在優化設計上顯得有些力不從心。
對于一項工程而言，從建筑工程的結構入手，是設計師最長使用的結構設計優化辦法。誠然，建筑結構總體是由若干個分部結構構建而成的，而建筑分部結構又可被分為：“基礎結構”（建筑框架）、“屋蓋結構”、，“圍護（墻體）結構”以及“結構細部”（如：門窗、地板等）等多個方面。于是，每一個分部結構都成為了設計師使用結構設計優化的突破口，在具體操作時，設計者便可以在相關規定要求范圍之內，圍繞造型、選材、布局、位置、力學、造價等各個優化設計關鍵因素去結合具體情況（建筑師等相關人員的需求），本著經濟效益、安全系數“雙豐收”的方針，由片面（每一個分部結構）及全面的進行建筑結構優化設計。
（二）工程造價
經試驗證明，在建筑工程項目中，正確使用建筑結構優化方法，可以讓工程造價降低到5%-30%（就現況而言，但隨著技術的革新，比率會越來越高）。所以，在保證建筑內部各個分支能夠相互協調，保障建筑的安全性、合理性，結構可靠度的情況之下，合理的利用建筑材質材料，是降低工程造價的最直接的方式。于是，這也就成為建筑結構設計優化方法的另一個“著陸點”。
綜上所述，我們不難看出：從正確的“入口”使用建筑結構設計優化方法，是實現建筑適用性能高、安全性能高、成本低廉等優勢行之有效的途徑。而在具體應用上，我們還要毫無紕漏的應用技術手段，來予以實現。
三、建筑結構設計優化技術上的難題
每一項建筑結構設計，它都會產生出許多種結構布局設計方案，另外，建筑物細部的處理方式更是千差萬別的。對于設計者而言，通過一味的去分析設計中各種相關參數、材料、負荷值等數值，去尋求優化設計并非是科學的。因為，就拿負荷值來說，同種負荷情況下，也存在有許多不同的分析方式方法。
其實，建筑結構設計優化，同樣也要遵循傳統結構設計的流程的：“設計（擬定各個相關尺寸）校核（審核是否符合規范條例）修改設計方案再校核”，如此循環，直至達到理想方案。而在此流程中，結構設計師的經驗、學識、閱歷是起著不容小覷的作用的。例如說：每一個建筑項目都會在其建設中或建成后，有可能遇到許多不可預見的自然災害，如地震、火山噴發等地質災害。而在建筑結構設計優化過程中，設計者就要做到防患于未然。落實到操作上，我們首先要將不利于對抗“地震”等自然災害的做法排除在外，其次，我們在設計優化過程中，一定要認真考慮“地震作用”、“風荷載”以及“軸力”、“彎矩”、“剪力”等和“外荷載”相關的各種數值。而在解決此問題上，設計者可以憑借自己的工作經驗和學識，去因地適宜的進行設計。諸如：剛度平衡對稱可以減輕地震給建筑帶來的損害；“延性設計”可以避免建筑在地震影響下，發生“脆性斷裂”現象；以及“多道設防設計”會讓在特大地震發生時，先破壞建筑的次要構造元素，以達到最小限度的影響主體建筑結構。另外，隨著建筑樓層的不斷增高，結構師可以在滿足建筑師設計訴求的基礎之上，采用水平布置對稱、規則，豎向上下貫通的優化方法。如此的優化方法，由于盡可能的縮小了質量和剛度中心，使得建筑物不會出現由于水平負荷過大，產生扭曲的狀況。
結語
由上述可見，建筑結構設計優化的出現，為現在的建筑選擇了一個最為有效、科學的建筑結構。有句名言曾經說到：“建筑的目標在創造完美，也就是創造最美的效益。”對于一個建筑結構設計師來說，在保證建筑安全、可靠性的前提之下，探索科學、經濟、實效性的建筑結構是非常值得提倡的。因為，建筑結構設計優化方法的技術性實現，不僅可以讓建筑項目在施工中找尋到最經濟、最合理的材料利用方式，也可以讓結構內部各元素得到很好的調配，更可以使落成的建筑擁有極高的安全度。無疑，建筑結構設計優化是讓建筑實現經濟、安全、且不乏適用性的最佳途徑。
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【關鍵詞】房屋結構設計；建筑結構設計優化方法；實際應用
一、前言
近年來，人們對生活質量的要求不斷的提高，對房屋建筑的要求逐漸的從實用性向功能性、安全性、可靠性方向轉變，這給房屋建筑結構設計提出了更高的要求，如何提高房屋建筑結構設計質量，已經成為房屋建筑企業亟待解決的問題，同時也是社會各界廣泛關注的焦點。通過將建筑結構設計優化方法應用在房屋結構設計中，能夠有效的保證房屋建筑的功能性、經濟性以及實用性。因此，文章針對房屋結構設計中建筑結構設計優化方法實際應用的研究具有非常重要的現實意義。
二、建筑結構設計優化方法的概念以及重要性分析
1建筑結構設計優化方法的概念。建筑結構設計優化方法是從理論、經驗上對進駐結構設計進行優化，以建筑結構優化設計理論為依據，同時憑借經驗對建筑結構進行分析與認知，以此對建筑結構的整體進行優化，是對建筑設計以及工程部分的設計優化與完善。在進行建筑結構設計時，為了保證建筑結構設計的經濟性，以及降低結構設計分析的難度，應該嚴格的控制建筑結構設計的所有環節，進而保證建筑結構設計能夠滿足實際需求。
2建筑結構設計優化方法的重要性。建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用，能夠實現對房屋建筑結構的優化設計，不僅能夠有效的控制房屋建筑工程的造價，還能夠滿足建筑的實用性與美觀性。對于建筑企業來說，希望以最少的投資獲得最大的利益，因此必須保證房屋建筑結構設計的安全性、可靠性以及科學性，這就要求對房屋結構設計進行優化。與傳統房屋結構設計相比，結構優化設計方法的優點在于：保證房屋建筑結構的安全性；合理協調房屋建筑結構內部的所有單位；合理的利用材料的性能；降低工程造價6%-35%。由此可見，通過將建筑結構優化設計方法應用在房屋結構設計中，能夠有效的提高房屋建筑結構的安全性、實用性以及經濟性。
三、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用分析
1建筑結構設計優化方法分析。建筑結構優化設計方法主要包括以下幾種：（1）拓撲優化方法，拓撲優化方法的主要內容是尋找建筑結構剛度最理想的傳力模式或者分布方式，以此優化結構的性能或者降低建筑結構的自重，拓撲優化方法是結構設計初始階段提出的概念性設計，通過整數變量的形式或者邏輯變量的形式來表現建筑結構的實際分部形式，以此或者最佳的布局設計方案，該種建筑結構設計優化方法與其他方法相比，其經濟效益更高，更容易被廣大工程設計人員所接受；（2）外形優化方法，外形優化方法的研究時間相對較短，指的是在結構拓撲結構一定的基礎上，調整結構內部形狀與框架，以此對建筑結構進行改進與優化，以對象為標準將外形優化方法分為兩種，即桿系結構與連續體結構，對于桿系結構外形優化方法，應該以節點作為為設計變量，然后進行截面優化，通常采用分布優化與綜合優化進行求解；對于連續體結構，通常采用數值、解析兩種方法進行結構外形優化；（3）截面優化方法，截面優化方法是采用有限元方法計算設計變量的所受應力與結構位移，通過科學的數學規劃方法以及靈敏度分析，實現對房屋建筑結構的優化。
2建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用分析。文章以某房屋建筑工程為例，該房屋建筑工程采用鋼筋混凝土框架結構體系，建筑面積為6408平方米，由于施工現場條件有限，建筑平面長度設計為58.1米，寬度設計為15.6米。該建筑工程總共7層，層高設計為3.6米，走廊寬度為2.4米，房間開間進深為6.6米，地基承載力控制在120kN/O-140kN/O之間，由于冬季氣溫相對較低，并且地下水深度為7m左右，地下水、降水會對混凝土造成侵蝕，為了保證該房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑結構設計優化方法對房屋結構設計進行優化和完善，具體表現為：
2.1創建房屋建筑結構優化設計模型。想要實現對房屋建筑結構的整體優化，應該創建完善的房屋建筑結構優化設計模型，具體步驟表現為：第一步，合理的選擇設計變量，在選擇設計變量時，應該將影響建筑結構的主要參數作為設計變量，例如約束控制參數、目標控制參數等，同時還存在一些影響相對較小、變化范圍也相對較小，能夠滿足相關設計要求的一些參數，通常采用預定參數表示，這樣能夠有效的降低編制程序工作量、計算量以及設計量；第二步，確定目標函數，在進行結構優化設計時，應該尋找一組可以滿足預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋截面積等的函數，以此降低工程造價；第三步，確定約束條件，為了保證房屋建筑結構的可靠性，在進行房屋建筑結構設計優化時，應該確定優化設計的相關約束條件，房屋建筑結構設計優化的約束條件主要包括結構體系約束、應力約束、構件單元約束、尺寸約束、結構強度約束、裂縫寬度約束等，同時在進行房屋建構設計過程中，還應該對實際的約束條件與目標約束條件進行比較分析，以此保證所有的約束條件都能夠滿足相關的設計要求，實現對房屋建筑結構的最佳設計。
2.2設計計算方案與程序。在進行房屋建筑結構優化設計時，設計人員應該對設計方案進行合理的優化，在此過程中會涉及到眾多的變量與約束條件，設計人員在進行設計與計算的過程中，應該充分、全面的了解這些變量與約束條件，并進行科學的分析，采用數學計算方式，實現對房屋建筑結構的優化設計。當創建了模型以及確定設計方案之后，設計人員還應該根據設計方案制定相應的程序，把相關變量錄入計算機，當出現設計變動時，應該改寫基礎結構，然后進行重新錄入，由計算機根據相關的編程數據得出相應的結果。
2.3結果分析。當計算機計算出結果之后，應該對結果進行分析，以此判斷設計方案的科學性與合理性。在進行房屋建筑結構設計時，應該保證房屋建筑結構設計滿足結構規范標準，這就要求設計人員從多個方面考慮，綜合分析之后更好的完善結構設計，降低建筑結構設計難度，在不影響整體施工質量的前提下，降低施工企業的施工成本。因此，在進行房屋建筑結構設計時，設計人員應該正視經濟與技術之間的矛盾，通過優化設計，有效的的解決經濟與技術之間的矛盾，盡可能的降低施工成本消耗。
四、結束語
總而言之，房屋結構設計是一項復雜的系統工程，通過將建筑結構設計優化方法應用在房屋結構設計中，能夠保證房屋建筑的安全性，降低投入成本，為人們建造安全、美觀、舒適、實惠、耐用的房屋建筑工程。
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【關鍵字】房屋結構設計；建筑結構設計；優化方法；意義
1 建筑結構設計優化的基本理論
對于房屋建筑本身來講，給人們提供一個良好與舒適的生活環境，使得人們免受風吹日曬，從而保證人們的學習效率與工作效率，這是房屋的功能價值；而房屋本身的美觀性能夠符合人們的審美需求，并且使得房屋本身與周圍一些物體良好地結合起來，形成一個有機的整體，這是房屋的美學價值。而對于房屋建筑設計人員來講，如何將房屋的功能價值與美學價值統籌起來，是房屋設計質量優良的關鍵所在，因此一個優良的房屋建筑設計師應該引入房屋建筑結構優化設計的理念，并且充分考慮房屋的功能價值與美學價值，進而尋求出一個最佳的房屋優化方案，從而設計出滿足建筑結構設計優化要求與人們需求的房屋建筑。
所謂的建筑結構設計優化是指在進行房屋結構設計的過程中引入先進的設計理念，采用合理與科學的方式選擇出最佳的設計方案，從而使得設計出的房屋建筑在各項標準上都能夠達到最佳的標準。而建筑結構設計優化主要分為房屋建筑的各部分設計優化以及整體設計的優化，而對于房屋建筑來講是一個由許多部分組成的一個有機的整體，那么在建筑結構設計優化方面，整體設計的優化就顯得尤為重要，只有重視房屋建筑結構整體設計的優化，才能夠使房屋建筑結構的各個部分有機地結合在一起，相互協調，成為一個整體，才能夠使得設計出來的房屋更具完善性。
在建筑結構設計的優化方案上，應該遵從做到更好的理念，不斷使房屋結構設計更加完善。而對于具體的建筑結構設計優化方案來講，首先應該保證房屋的性能與房屋結構的良好性與結構的穩定性，在此基礎之上，不斷引進先進的設計方案，對設計方案進行不斷的探索與創新，從而設計出更加優秀的建筑結構設計優化方案。
2房屋結構設計中建筑結構設計優化技術的重要意義
隨著人們對房屋建筑的要求逐漸提高以及市場中競爭的不斷增加，對建筑結構設計進行優化具有十分重要的意義，通過對建筑結構設計進行優化不僅可以大大增加房屋建筑本身的美觀性，使得房屋建筑結構更加穩定，從而增加其本身的實用性，這樣會大大增加房屋建筑本身在市場中的競爭優勢；而且在一定程度上能夠對房屋建筑的工程造價進行嚴格與合理的控制，從而使得建筑企業對房屋建筑工程的投資減小到最小，進而實現了建筑企業盈利的最大化，因此就必須對建筑結構設計進行優化。
除此之外，在對結構設計優化和傳統房屋結構設計的比較中可以看出：經過結構設計優化的房屋建筑要比傳統的房屋結構設計所投入的工程造價節省6%―35%，而且應用結構設計優化技術能夠使得整個房屋建筑中的各個組成部分得到合理與最佳的協調，從而保證房屋建筑整體的美觀性與統一性。除此之外，結構設計優化技術還能夠對建造房屋的材料進行合理的利用，從而不僅僅大大增加了房屋建筑的質量與安全系數，而且通過對建筑材料利用的最大化實現了房屋結構設計過程中的經濟性與實用性的理念。
3 房屋結構設計中的建筑結構設計優化的具體措施
3.1 設計結構模型
對于建筑結構設計優化，首先應該縱觀房屋建筑的整體，將房屋建筑整體結構設計優化作為整個結構設計優化的重點，那么就應該設計房屋建筑的模型。其具體的方法與步驟主要如下：
（1）由于在具體的房屋建筑結構設計的過程中是一個十分復雜的過程，要充分考慮到各種因素對房屋建筑結構的影響，因此在變量的選擇上要具有合理性與科學性，這就需要房屋設計師在對參考指標進行選擇的過程中不應該選擇影響因數較多或者變化幅度較大的參數，這樣就可以盡可能地避免外界一系列因素的影響，從而能夠十分準確并且十分迅速地找出最佳的參數取值。
（2）充分考慮各個房屋建筑的實際情況，選擇出最適合此房屋建筑的函數來進行對房屋結構設計的輔助運算。在對房屋結構進行設計的過程中，設計師可以對事先設計出的一些函數進行計算，例如：房屋橫截面尺寸的函數和鋼筋尺寸面積的函數等，通過事先預算，要找出最經濟與適合的一組函數，從而不僅可以保證建筑材料的 合理利用，而且在一定程度上可以大大節省投資的浪費，達到節省成本的作用。
（3）要對條件進行準確與詳細的測量。對房屋建筑結構的設計中，保證房屋建筑的質量與安全系數是建造房屋的基礎，因此對于房屋設計人員來講，應該首先保證房屋質量性與房屋結構的穩定性，要與房屋本身的具體情況有機結合起來，充分考慮與注意到在房屋建筑實際的施工中與實現對房屋結構進行設計的差異，從而設計出能夠更加負責要求與標準的最佳房屋建筑結構設計方案。
3.2 決定計算方法
對于房屋建筑結構設計的整個過程來講，其本身就是一個十分復雜的過程，而要想找出最佳的房屋結構設計方案，就必須要對所有的數據以及條件進行詳細與準確的計算，通過對各個計算結果進行比較進行得出最佳的房屋結構設計方案。在此期間所要計算的數據與方法是十分繁瑣與復雜的，那么就會消耗大量的時間，并且一旦在計算過程出現失誤或錯誤，就會給最后的方案選擇帶來一定的誤差。因此，在對數據以及條件進行詳細與準確計算的過程中應該充分結合房屋建筑的實際情況，找出可以將問題進行簡單化的計算方法，從而不僅可以大大提高計算的準確度，還可以節省大量的時間，從而提高對房屋建筑結構設計的效率。
3.3 選擇最優程序
在對設計完房屋建筑結構模型與選擇出最佳的 計算方法之后，就需要相關設計人員充分結合上面的兩個步驟選擇出最佳的房屋建筑結構設計的程序，進而保證房屋建筑過程中各個功能的完善性與正常的運轉，從而可以提高房屋建筑的整體工作效率，這對于房屋建筑結構優化設計來講具有十分重要的作用。
3.4 分析統計結論
在相關設計人員對各種數據進行計算并且得出相應的計算結果之后要對這些數據進行詳細與綜合的分析統計，要把握整個房屋建筑結構設計的全局，充分考慮到各個設計方案的優點與缺點，并選擇出一套最佳的設計方案。
4結語
總而言之，房屋結構設計中建筑結構設計優化是一個繁瑣而且復雜的過程，它不僅可以保證房屋建筑的良好質量與建筑結構的穩定性，還可以在大大增加房屋建筑的美觀性的前提下，將投資成本控制在最小，從而不僅滿足了人們日益增長的需求，還在一定程度上實現了建筑企業盈利的最大化。因此房屋結構設計中建筑結構設計優化對于當今房屋建筑來講是十分重要的。
參考文獻：
[1] 周宏偉.芻議房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J].四川水泥，2014，（12）：283-283，286.
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關鍵詞：房屋結構設計設計優化理論分析應用
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
在房屋結構設計中，選擇最為合理、科學的建筑材料，在前期設計、下部地基基礎設計中應用最優設計方法，不僅能夠使建筑物實現審美價值與功能性的統一，同時能夠從整體上節省房屋工程建造成本，實現良好的經濟、社會效益，較好地迎合了當前科學發展觀、可持續發展理念的要求。
一、關于建筑結構設計及優化的理論分析
1.所謂的建筑設計，就是設計師把美觀、實用等一些原則綜合起來，然后根據一些不同地區的不同情況加以綜合利用，運用一些建筑學的原理，進行設計。從建筑學的理論上來看，能具體體現的有兩部分：第一房屋工程的結構設計，第二房屋工程的結構優化設計。就房屋工程的結構優化設計具體包括頂部優化方案的設計、內部結構細小部分的優化設計、圍護結構優化的方案設計，還包括造價方面的分析、周圍設施的布置、建筑物的受力分析等等。房屋的設計不僅僅在前期需要注意，還涉及施工及建設的后期。在具體的施工過程中，還是要根據實際的情況來選擇最佳的建筑方案，以房屋建筑的綜合指數最好的方案進行房屋的建筑和設計。
2.這樣的環境對建筑設計師有了新的要求和挑戰，所以身為一個設計師，要勇于面對新的挑戰和難題，不斷進行綜合的對比和分析，從而選擇出最佳的方案。在一些建筑設計的過程中，建筑師要以自己所學的理論為基礎，然后根據當地的具體環境和條件，還要結合安全、美觀、實用、大方、節省材料的原則因地制宜進行方案的設計工作，從而達到最佳的效果。建筑設計師在工程的基礎之上進行一些方案的具體的設計和步驟之后，在平面上，建筑物應該盡量對稱，盡可縮小一些差異，比如質量中心與剛度中心的距離要小，這樣一來，建筑物在水平方向承載一些壓力的時候不會產生一些或大或小的扭轉，有助于增強建筑物的穩定性。在豎方向的布置上，在滿足基本功能的前提下，要保障承載重量結構部件的通暢，盡量避免轉換器的使用，這樣有助于減少施工的步驟，而且節省了一部分的材料。同時，這樣的設計比加轉換器的設計更加穩重，提高了建筑整體安全性。
二、關于建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用
1.分階段優化與壽命優化。在限定時間內，每一個項目工程都有使用的期限，而且在每一個環節中，都可以設計出多種方案以供參考與挑選。也就是說，在每個階段，都可以對方案進行優化。因此，房屋建筑結構的設計人員可在確定優化方法的時候，可以將各個階段的性質作為依據，從而優化整體工程的壽命，并對建筑的施工質量予以保障，使得企業的經濟收益能夠有所增加。
2.局部優化與整體優化。復雜性與層次性是任何一個項目建筑設計都具備的兩大特點。從復雜性方面來看，其主要包括零部件的選取、建筑原材料的選取以
及結構類型的選取等內容。從層次性方面來看，其主要包括建筑的結構體系、設計體系以及安裝設計體系等，而在每一個體系之內又包括了很多個下屬體系。在設計房屋建筑的時候，設計人員應該優化各個下屬的系統，沖破各個布局間的橫向關聯，對工程進行疊加。因此，在建筑任何房屋的時候，優化的著眼點都應該是整體而非局部。只有這樣，才能達到真正設計優化的目的。
3.房屋基礎地基優化設計。房屋地基作為其結構設計的關鍵，為達到優化設計的目的，首先需要確保其地基結構設計的最優規劃。隨著建筑行業的飛速發展，房屋地基設計也正根據其建筑成品的功能、具體形態不同，其對地基的具體標準要求也存在著強弱差異，基于房屋基礎地基設計更需要從其實際情況出發，設定好地基實際勘測計劃，在結構優化設計時，秉承節省工程造價的原則，若地基設計主要以地樁為基礎，則需要根據實際受力情況，對不同材質的地樁進行考察，選擇最佳的設計方案。
4.對建筑主體上部結構進行的科學性優化。房屋建筑的上部結構設計應當建立相應的模型并進行系統的優化。整個過程最先一步就應當合理地設置剪力墻，保證剪力墻整體的質量是均勻的，這樣能將樓層中平面剛度的中心點重合于樓層整體的結構重心，從而減少地震或者風力等對其的破壞性。在房屋建設時，如果條件允許，要盡可能地對剪力墻進行大開間的構造，加長剪力墻的墻肢長度，這樣就能減少墻肢的數量，還能在符合標準的基礎上減少混凝土的使用。另外，剪力墻里的暗柱是拿一般性鋼材鑄造而成，如果采用較大的剪力墻就可以減少相對的鋼筋使用數量，減少相應的成本。然而如果建筑的本身不具有相應的條件，而且對于抗震抗壓的要求較高，就不得構造過大的剪力墻。
5.選擇節能指標較高的結構設計類型。將建筑結構設計方案應用于房屋結構設計中主要是為了在降低工程造價的基礎上，提升房屋建成后的整體效益。因此，需要選擇節能指標較高的結構設計類型。常規設計中主要有三種房屋結構形式，分別為短肢剪力墻結構、框架結構及框架與剪力墻融合的結構模型。第一種結構設計的抗震性能較高，且并不需要較多材料的選用，第二中結構設計由于其柱截面較大會影響房屋內部家具的布置，而第三種結構綜合適應能力較強，抗震效果好，且抗測力效果較為明顯。三種結構類型均有其自身存在的優缺點，在選擇最優設計方案時同時需要從房屋實際需求出發，將造價與后期效益均納入考慮的范疇，據實際情況選擇最佳設計方案。
6.結構優化與建筑優化保持協調。對于結構的設計要保證建筑的整體結構與整體平面緊密配合，這樣能實現建筑本身的美觀與結構的相應合理性的效果。對于建筑系統來講要保證簡潔，墻體與支柱不能有錯位的現象，高度要與截面的面積相通。在樓體設計時，自身受力較多的轉角區域，要選擇高強建材做為承重的材料，從而能夠更好地降低自重。對于整體來講要保證重心、剛心、質心三者正確交疊，防止扭轉的狀況出現。
隨著我國人口的不斷增長，一寸土地一寸金的情況在我國也一直持續著。土地價格的飛漲要求建設單位更加嚴格的控制建設成本，這也導致建筑行業的競爭越來越激烈，而優化房屋的結構設計是建設單位實現低投入高回報的有效途徑之一。此外，隨著對國民經濟實行的一系列宏觀調控，國家要求建筑設計單位進一步響應國家的四節一環保要求，在保證建筑外形美觀合理的情況下，提高建筑的使用舒適度。優化建筑設計結構，是每個建筑設計單位均需要面臨的問題之一，它是建筑企業實現與時俱進的重要體現。
參考文獻：
［1］張英迪．試析結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用［J］．科技與企業， 2012( 22) ．
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