关键词：建筑结构；优化设计；优化意义；优化内容
中图分类号：TU318 文献标识码：A
随着我国经济地快速高效发展，结合科学技术地不断创新，人们的物质生活水平提升，因此人们对于物质生存的环境也提出了相应要求。建筑作为人们物质生存环境的载体，也需要随着时代的发展而创新。同时，社会对于节能越来越重视，不管是从社会整体优化资源配置的角度，建筑商降低成本的角度，还是使用者提升使用品质的角度，建筑结构的优化有着现实的必然需求，因为它能够实现社会整体利益的最大化。因此，建筑结构优化设计在节能社会中的作用越来越突出。
1、建筑结构优化设计基本理论分析
建筑结构的优化设计是指在满足各种规范和某些特定需求的情况下，使建筑结构的从分析、决策、设计、施工的整个过程都达到最优化的一种设计方案。传统的建筑设计方法一般过程是指“假设—分析—校核—重新设计”，对于整个方法的分析主要立足的是过去的经验，通过少数几个方案的分析比较来选择出适合的方案，一般的选择就是符合要求的方案。而新环境下，经验并不是全部，需要通过科学的分析决策来更好地进行设计优化，结构优化设计是指结构综合分析，以整体性的角度出发来是方案趋于最优化，主要的经过是“假定—分析—搜索—最优设计”其实的搜索过程不断地修改并优化的过程，通过循序渐进的修改来到达总体的目标，也就是每一个子系统都是最优化组合配置的情况下的整体价值最大化，其中每一个阶段都有着重要的作用，缺一不可。
2、建筑结构优化设计的基本要求
要想使得建筑结构真正意义上符合建筑结构的优化设计，能够更好的进行评判，我们需要制定一定的原则和标准，需要因地制宜，在总体上还要符合以下几点：功能性；安全性；环保性；利益最大化。
2.1功能性
建筑是人们的基础物质环境的载体，因此建筑的不断优化归根到底还是为了满足人们的物质生存环境需求。因此，随着时展的需要，人们对于建筑的需要不仅仅局限于实用性，同时更加强调适用性，同时还包括一定的美观性、舒适性，在建筑设计中更多的融入人性化设计。同时结合当展的现实情况，人性化的设计包括一定的绿化设计，自然利用。
2.2安全性
建筑作为人类基础的生存载体，对于人类有着必要保护性，因此安全是第一性的设计。建筑的优化设计中，安全性有着至关重要的地位，如果一味追求建筑的优化设计，而忽视其安全性，那么整一个过程就失去了其价值，安全性的设计不仅仅包括其建筑本身的牢固程度，也包括对于外部灾害的抵御程度，同时根据当地的现实情况，对于某些的特定自然灾害有所防范，比如地震多发地带的防震指数，台风多发地区的防台要求等。建筑的优化设计，让安全在其中发挥其基础性的作用，来更好地保障我们的生活和工作。
2.3环保性
环保性要求适应了新时代背景下“节能环保”的时代主题。这一点不仅仅体现在整一个设计理念之中，环保的时代主题之下，让我们的生活环境更加的低碳，因为内在环境和外在环境的和谐能让我们的生活工作更有效率，也更加充满人性化，同时对于建筑材料的应用，更好地追求环保型的材料，在保持功能性和安全性的基础上更好地发挥出环保性的价值和作用。同时，环保性还讲究对于施工后的材料的循环利用，让建筑过程更加符合可持续发展的要求，实现资源的最优化利用。
2.4利益最大化
利益最大化是指参与整一个过程的主体都实现了自我利益的最大化，促使整一个过程的利益的统一化。其实就这一点而言，参与建筑的主体包括建筑商和购买使用者，建筑商在追求成本的最低化，而使用者则是在追求价值的最大化，而通过建筑结构的优化设计能是两者和谐统一，同时对于整一个社会来说也是社会利益的最大化。总的来说，建筑结构优化设计就是从实际出发，结合实际施工情况，以计划控制为核心来达到优化设计的目标要求。
3、建筑结构优化设计的意义价值
为什么要在建筑结构上不断优化设计，因为有现实的多个方面因素构成，不管是从设计者，还是施工者，使用者或是对于整一个社会而言，都是有着现实的意义价值的。
3.1设计理念的优化完善
从设计理念层面上来说，优化的目标是达到整体价值的最大化。结合新时代的发展需求，设计上需要结合实际来不断创新。一方面，设计产生于实践发展的需要，而实践发展更是指导着设计，两者是相辅相成，和谐统一的。建筑学，作为人类发展史中的历史悠久的一门学科，它本身就是一门不断优化着的学科。
3.2建筑材料的创新应用
传统的建筑中，钢筋混凝土等材料是主体性的材料，在建筑成本中占有很大的比重，建筑结构的优化设计能够有效地降低这一方面的成本，对于大型的工程来说是一笔可以有效控制地成本，并且基本上不存在风险，可以说在前期的优化设计给后期的工作带来了极大优势，抓住了控制成本中可以优化的点，对于施工方来说，可以控制成本，减少投资额，灵活资本的运用，加速其周转，具有现实的经济价值。
3.3降低建筑设计的风险
据统计，40％建筑事故原因是建筑设计上的失误。因此建筑结构优化设计的意义不仅仅是控制成本，降低投资的需要，同时对于降低建筑风险来说也是有着重要的意义。现实的情况中，设计单位没有正规统一的规定，设计方的质量良莠不齐，导致施工方经常出现停工、返工等问题，不仅仅降低了工作效率，造成经济损失，还导致了建筑质量上存在瑕疵。因此，进行合理的建筑结构优化设计可以更好地提高设计质量，避免一些不必要的质量缺陷和质量问题，在合理保证有效利用各种资源的情况下确保质量过关。
3.4国家节能环保的需要
国家倡导“节能环保”其目的就是为了优化配置社会资源，同时真正倡导循环型经济发展。一方面，现实的很多资源存在不可再生性，节能是为了让资源得到最有效的配置利用，环保是为了更好地发展绿色GDP，对整一个社会来说都有着现实的意义。同时，在这一主题的号召下，有助于企业更加转型升级，符合社会发展的需要，能够更好地在社会竞争中占据有利位置。
4、建筑结构优化设计的内容
一般情况下，建筑结构设计主要是根据建筑设计的要求，采用合理的理念和方法来确定最优化的设计结构，布置，具体尺寸等方面内容，建筑结构优化设计对于每一个内容都提出最高的要求，进行充分的考虑，以求达到最优化的设计方法。
4.1建筑结构抗震设计的优化
地震属于自然灾害中对于房屋的考验程度最大的自然灾害之一。中国也属于地震多发地带，因此如何来更好地在建筑结构设计书完善抗震的设计一直是设计者们在思考的问题。
首先，设置多道的防震线，一个有效的抗震结构系统应该有多个延性较好的子系统构成，同时各个子系统合理统一形成最优化的整体。其次，一般强烈地震之后伴随着多次余震，因此对于这一情况也需要做一定的防范。因此在耗能材料上需要刚柔结合，更好地分散余震的能量，提高防震的性能。
4.2建筑结构的平面优化
一般来说，建筑结构平面设计上存在一定的瑕疵会导致结构出现一定的扭转，即在结构设计中未做到重心、质心、刚心的统一。因此为了降低楼层水平载荷的平均化分布，减轻扭转振动的效应，建筑平面应该在有效范围内不短的进行简化，更好地保证建筑结构的平面优化。
结束语：建筑结构优化设计在现实的建筑中应用越来越重要，随着社会经济的发展，生产力水平的提高以及人们对于自用居住建筑功能要求的不断改变，建筑优化设计发挥着其现实的作用和价值。这是一项不断发展探索着的事业，需要在实践中积累经验，发现问题，解决问题，才能有更加理想地发展和未来。因此，对于专业的设计人员来说，需要把提高设计质量作为自己终身奋斗的目标，在建筑设计领域贡献自己的力量。而对于社会来说，需要更多的鼓励，让建筑结构优化设计有一个更加适宜发展的环境。
参考文献：
【1】、孙国正·《优化设计及应用》·【M】·北京·人民交通出版社·2004
【2】、张友鸿·优化结构设计减少建筑投资成本【J】·陕西建筑·2008-09
【3】王鹏远，林振国《工程结构与系统抗震优化设计的实用方法》【M】·北京：中国建筑工业出版社·2007-13
关键词：建筑结构；优化设计；分析
1 建筑结构优化设计的基本理论
结构优化设计不应仅仅在结构本身，而是应包括建筑的各方面，科学地确定建筑结构优化设计几项基本原则并有效地按照这些基本原则去进行建筑结构设计，是非常重要的。建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本：在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，3个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求：
（1）功能性
建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。对功能性的满足也不再局限于传统的实用，而是增添了舒适性、美观性、协调性等多种新元素，满足人类对基础物质生存环境的更高要求。
（2）安全性
建筑作为人类生存的基础生存环境，与人类的生产、生活紧密相关，安全性成为建筑结构优化设计的必然考虑因素。一味追求建筑结构的优化设计，忽略决策阶段、设计阶段、建设阶段的安全性，其作为建筑不但没有任何实际意义，反而会给人类正常生产和生活带来致命的危害。因此，安全性是结构优化设计中的必然考虑因素。
（3）经济性
建筑结构优化设计的经济性是市场经济条件下对资源配置提出的新要求。经济性是指通过建筑结构的优化设计，最大化的节约各种材料资源，达到减少建设成本的目标。另外，各种材料资源都存在一定的稀缺特性，建筑结构的优化设计能科学合理的减少材料的使用量，节省建设材料使用成本。
（4）环保性
建筑结构设计的环保性是继经济性之后的一大更高要求，建筑结构优化设计过程通过材料选用品种的环保、整体布局的环保来体现可持续的发展理念。在建筑资源的材料选用方面，在保证建筑本体功能性、安全性的基础上，最大可能的选择节能环保型材料，同时，在结构优化的整体布局中，不仅强调建筑主体内部结构的统一与环保，也包括建筑建设过程中废旧材料的处理与应用，更不能忽略建筑未来使用过程中对环境产生的重要影响。另外，材料选用的环保、整体布局的环保也是结构优化设计过程中安全性的体现。
2 建筑结构优化设计的策略、安全与经济
2.1结构优化设计中的材料选用
基于物理学与建筑学的基本原理，建筑结构各个点、线、面都呈现出一定的力学承载力特征，而力学承载力本身的载体就是材料，通过各种材料的配置，加强构件的强度、刚性与延展性，钢筋混凝土材料的打造适应了这一趋势。工程实践证明，钢筋混凝土的结构设计中，梁柱是主要的承受载体，打造钢筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的抗压力。因此，在工程建设实践中，采用高标号的钢筋混凝土，可以减少梁柱等构件的横截面，减轻结构本体的重量，同时也扩大了使用空间：而梁板以受弯为特性，采用高强度钢筋，能科学合理的减少钢筋的使用量。另外，结构建设者应科学合理的匹配钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土的投放比例，最大限度发挥钢筋混凝土复合材料的复合特殊性能，所以在高层建筑结构中，在结构的转换层、受力复杂的衔接点部位与大跨度结构上，采用型钢混凝土、预应力混凝土是比较好的选择，同时保证高层建筑功能性、安全性、经济性的最大化性能发挥。在建筑结构设计与建设过程中，存在非常多的钢筋混凝土现浇板中混凝土标号过高的情况，一味追求高标号混凝土是没有任何意义的，高标号的混凝土无法理想发挥其强度性能，反而为抵抗高强混凝土较大的收缩变形和满足最小配筋率要求，板中钢筋的配筋量却相继增加，直接导致钢筋的使用量增加，间接影响工程投资成本的提高。
2.2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主要涉及梁、柱子、剪力墙的布置与设计。目前，高层建筑的结构设计大多采用框架一剪力墙结构体系，这种体系由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙2部分组成，框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可为铰接。高层建筑体日趋复杂，各种不同功能的建筑用房综合在一起，组成形态各异的高层建筑，给建筑结构优化设计增加了一定的难度。而框架一剪力墙结构体系具有灵活组成使用空间的优点，比较容易满足建筑物的使用要求，而且框架一剪力墙结构体系有较高的承载力，较好的延伸性和整体性，并且具备很强的吸收地震力的能力，从而大大减小了结构本身的侧移。因此，在建筑结构优化设计的实践过程中，在框架一剪力墙结构设计中，剪力墙刚度的确定除了必须满足强度条件外，还必须使结构具有一定的侧向刚度。基于此，剪力墙刚度的大小将直接影响到结构的安全性及工程造价成本。另外，在框架一剪力墙结构初步设计阶段，简捷、准确地确定框剪结构中剪力墙最优数量，即可避免重复、繁琐的结构刚度调整计算，还可以达到减少经济成本的目标。
梁的选用与布置。常规梁经济性最好，但严重影响建筑层高，尤其是在目前土地资源有限的情况下，最终还是无法实现社会整体经济效益的最大化；宽扁梁能减少梁的截面高度，增加建筑物的净高。在建筑物总高度限制的情况下，可以增加层数，以获得更多的建筑面积。但宽扁梁在经济指标上与常规梁相比并不是最优，由于y方向截面高度减小，使得纵向钢筋的配筋率较高，同时挠度偏大。在跨度进一步加大的情况下，也可采用预应力梁，以满足建筑物的特殊要求，但费用较高。此外，高层建筑框架柱截面大小主要由轴压比控制，在上部轴力一定的情况下，可以通过加大柱截面、提高混凝土设计强度、加大柱箍筋、采用钢混凝土柱等不同方法来控制柱轴压比，最大化程度保证功能性与安全性。
2.3结构优化设计中的整体布局
为实现这些目标，建筑结构决策者与设计者须从结构优化设计的全局观念出发，利用结构设计中的点、线、面，确定建筑结构设计的总体布局，处理好点、线、面之间的架构关系，借助于材料的选用、构件的布置，充分发挥单个构件与整体结构的配合与协调，使之能实现最佳受力状况，既实现整体结构良好的承重力、刚性与延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，保证达到建筑设计的国家质量标准，实现建筑功能性、安全性与经济性的多重目标。
【关键词】高层建筑；结构设计；问题及对策
引言
我国科学技术不断进步，高层建筑结构优化设计是我国高层建筑设计与管理中较为重要的一个环节，其主要的目标就是在于提升高层建筑的结构合理性和经济性。但是，在我国高层建筑结构设计的优化过程中还存在很多的问题，无论是管理体制方面还是在具体的实施过程中，都存在很多的不足之处，所以我们需要加强高层建筑结构设计的优化工作，保证各个环节都能够做到科学严谨、合理，从而使得高层建筑结构设计的优化能够得到最大程度的保障，为我国的经济发展做出应有的贡献。
1 高层建筑结构设计的重要意义
目前，我国高层建筑结构设计大多数是运用钢筋混凝土作为最基本的材料。钢筋混凝土具有造价低、来源丰富、形状多样等特点，可以实现结构设计师的各种创意设计，还能有效地节省钢材。钢筋混凝土结构在耐久性、耐火性以及承载能力方面有着明显的优势，并且通过建筑设计师的巧妙设计，还能实现非常理想的抗震性。钢筋混凝土结构也有一些缺点，例如：断面大、自重大，而且费模费工。
伴随着社会的进步与发展，人们生活水平不断提高，高层建筑也正在飞速发展，并形成更具有商业化、城市化以及工业化的结果。科学技术的不断进步，出现的轻质高强的材料，为高层的建筑发展提供了有利的条件。近些年以来，高层建筑在世界各地不断涌现，因此，对高层建筑的结构设计特点与结构进行全面的了解成了首要的问题，唯有如此，才能达到先进的，安全的并且能保证质量的设计产品，才能真正提高高层建筑结构设计的品质，进而满足人们居住的条件。社会经济的快速发展，对高层建筑的结构设计来讲起到很大的促进作用，同时，对设计的质量也提出更高的要求，要把高层建筑结构设计的质量提高到更高的档次，就必须提高建筑设计师的设计水平，并且要把握结构设计中的独特的特点，把这些重要的要素结合在一起并进行有效的运用，才能实现高层建筑结构设计的完美品质。
2 高层建筑结构计算中要点和优化策略
2.1 优化高层建筑结构计算中的计算软件选用
在进行高层建筑结构设计时，应该按照实际情况选择适当的计算软件进行处理，在选择三维空间分析软件时不能选取力学模型相同的，特别是在遇到受力比较复杂的情况下，譬如在对框支剪力墙进行分析的过程中，因为其产生了多次的变换，所以选择软件的过程中需要特别注意。同时在分析局部受力比较繁琐的构件时，还需要根据分析的结果对配筋设计进行改动。
2.2 优化高层建筑结构计算中的计算参数取值
首先，将建筑物的抗震功能考虑到建筑结构设计中时，需要考虑结构的平扭转耦联，将其加到结构计算的过程中，要保证振型数等于或者大于十五，多塔结构的振型数需要大于或者等于九倍的原振型数，同时还需要保证振型参与质量大于等于结构总质量的90%，如果达不到这个要求，就会在后面的计算过程中出现较大的误差，计算结果也不再具有参考意义。
其次，计算高层建筑结构的内力位位移时，如果只考虑梁、柱等关键部位结构构件的刚度，而不计算非承重结构构件的刚度，那么最终测量计算出来的自振周期就会比实际测量的值大，这样最终设计出来的结构受到地震的作用也会相对较小。特别是在设计框架结构过程时建筑的刚度很大，过多的实心墙体运用会使得整个周期实测值变小；运用剪力墙结构时，较少的砖块使用量能够保证墙体的刚度较小，这样就能够保证测量值和实际计算值之间的差距较小。因此在对建筑结构进行设计过程中，在考虑建筑结构的抗震性能时需要将非承重结构的刚度等因素考虑进去，使用数据时也需要结合非承重墙相关方面的数据，通过一定的计算进行相应的改动，但是现在很多建筑设计师在对结构设计进行改进时，通常都是利用软件的默认值1.0，这样就会导致很多有其他结构的建筑都会存在很大的安全隐患，抗压抗震能力十分微弱。
3 高层建筑结构设计中的要点与优化策略
3.1 优化高层建筑结构设计中梁柱构造
如果梁的腹板高度hW≥450mm，就应该在梁的两侧分别依照高度来配置纵向安排钢筋，每侧纵向钢筋的截面面积不应该比腹板截面积（bhW）的0.1%还要小，同时间距不应该比200mm大。在实行抗震设计的过程中，框架柱应该达到剪压比的需要，它的截面关键应该让轴压比来掌控。不过在结构设计里面常常会产生轴压比μN达上限甚至超限的现象，但箍筋的体积配箍率ρV却无法达到规程需要的状况。这就违背了框架柱的强剪弱弯准则，同时对柱的延性产生了一定的作用。
3.2 优化高层建筑结构设计中过渡层设计
假使剪力墙结构在转换层或者是过渡层中，例如：底层框架剪力墙结构，这种结构在应对地震时能够展现出最大的抗剪切力合抗倾覆力矩，而且这种结构不利于它在地震中的受力。而且，因为受到了垂直均匀荷载的作用，转换层或者过渡层在受到剪力墙压剪以及拉剪作用，结构的横向荷载发生作用，会导致转换层或者过渡层剪力墙结构受到的很像承载力减少，同时结构的抗裂性也会降低。通过实验不难发现，一旦结构中的反复横向荷载和垂直同时作用时，转换层或者过渡层所受到的横向荷载以及承载力就会减少很多。可是如果按照平常的检验和计算对其进行检验时，如果结构的垂直荷载或者结构高跨比较小时，那么最后估算出来的剪力墙承载力就会比较大，这样会导致整个建筑的安全系数较低，抗震能力较弱。因此，在设计建筑结构转换层或者过渡层时应该在每个结构部分里加入构造柱和圈梁，这样就能够形成一个类框架系统，整个系统的抗震能力就得到了显著提升，结构过渡层或者转换层传送剪切力更加灵敏，延展性等各方面的性能会大大增强，整个建筑会更加趋于安全。
4 结语
综上所述，我国高层建筑正在不断发展，高层建筑的结构设计正在不断优化，其在高层建筑工程发展中慢慢体现出了极其重要的作用。在当前国内外经济形势的一片大好的发展背景下，加强高层建筑结构设计的优化管理，有着非同寻常的作用。与此同时，通过对高层建筑结构设计的科学优化，能够促进投资成本在工程项目的质量安全和环保节能等方面进行合理而均衡的分配，从而使高层建筑项目获得更高的增值，并进一步推动我国经济建设以及城市化步伐的加快。而负责高层建筑结构设计优化的相关人员，要对这些工作有充足的把握。在这种情况下，才会完成好高层建筑结构设计的优化等一系列工作，进而保证高层建筑工程项目设计管理的顺利进行。
参考文献：
[1]李源新.高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化[J].科技创新导报，2012（15）.
[2]姜海菊.江浙地区高层建筑基础的选型与优化设计___以某高层住宅楼工程为例[J].建筑，2011（08）.
关键词:基础设计; 结构优化; 结构计算; 选材; 规范
Abstract: the urbanization process let urban construction to enjoy unprecedented development. In recent years, the shape, the structure of the complex irregular complex construction, especially complex high-rise building more and more emerging, the design of building foundation put forward higher request. How to ensure the safety of the structure of the premise, through to the foundation of the optimization of the structure to reduce the construction cost has become a structural engineer must of research. Combining with the design of building foundation scheme selection, structure calculation, material selection and regulate the use of paper analyzed, based on the optimization of the structure design are proposed.
Keywords: basic design; Structure optimization; Structure calculation; Select material; standard
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
一、引言
地基基础是建筑结构主要的组成部分，关系的到整个建筑结构安全性与经济性。安全性和经济性历来建筑工程中不可或缺的两个方面，为了安全性而不考虑经济性或者为了经济性而不顾及安全性都是不可取的。通过优化设计在建筑基础设计的安全性和经济性之间寻求一个合理的平衡点是结构基础设计的最终目的。
二、建筑基础设计优化
结构基础设计的优化首先从基础选型和布置开始，通过结构计算来验证基础方案的准确性和可行性，再根据规范和实际工程经验对建筑材料的选用进行合理的分析，使其得到充分的利用。
(一) 建筑基础方案选择
建筑基础的合理选型与布置是整个结构设计中的一个极其关键的部分。有时对于同一种场地地基有多种基础形式可供选用，而各种基础形式的工程造价和施工难度是不同的；即使是同一种基础形式，基础布置的不同也可能对工程造价产生巨大影响。所以在基础选型时，应充分考虑更方面的因素，权衡利弊，合理选择，优化决策。
1) 建筑基础方案的优选，首先要以准确的岩土工程勘察资料为依据。如场地工程地质条件、岩土物理力学性质、地基承载力、地下水位、场地土动力学参数等，这是基础方案安全合理的基础要素。通过对岩土工程勘察资料的分析，再综合上部结构的结构形式，能够确定合理的建筑基础的形式和布置。
2) 建筑基础的形式和布置确定后，应考虑基础与上部结构的相互作用。建筑结构设计常规的方法是将上部结构和基础二者作为彼此独立，离散的结构单元进行力学分析。实践表明，这种常规法计算得到的基底应力和基础沉降量往往与实测值差别很大。因此，基础问题的解决不宜单纯着眼于基础。另一方面，上部结构设计过程中，也应该注意由于地基沉降变形差异而引起的上部结构次应力，开裂等不良现象。故而，更应该把基础与上部结构视为一个统一的整体，从二者相互作用的概念出发来考虑基础方案。当然，基础与上部结构的相互作用分析相当复杂，合理的方法应该从二者之间满足静力平衡和变形协调两个条件出发进行分析，了解基础刚度变化对上部结构内力的影响，上部结构对基础变形的约束作用，以及采用不同地基计算模型可能在基础和上部结构中产生的差异。
(二) 基础结构计算
随着计算机技术在结构基础设计中的应用，基础设计得到了不断完善和发展，特别是在设计的精确性和可靠性方面显示出了独有的优势。但也应该看到，计算机结构设计程序是被动的计算过程，主要程序由计算机完成，计算中不免出现误差，故在结构计算中需注意：
1) 提高自主性而避免盲目依赖性。有时设计错误发生的原因是工程师过于依赖计算程序而导致。在依靠计算机计算过程中，工程师或设计员需提高计算的自主性，在设计中要对设计数据和计算结果进行反复的核对和审查，避免因计算机计算而导致的错误在实施中发生。特别是对基础几何尺寸、荷载数据的核对定要做到分毫不差。同时，在输入计算过程中，需要对数据的真实性进行分析后采用，切不可盲目。
2) 合理选用计算结果。在计算过程中，计算参数的不同选择会导致不同的计算结果，这些计算结果是否在结构基础设计中和实际情况相符合，这就需设计师结合实际施工而进行分析。
3) 注意实际结构和计算模型差异。计算程序通常是以各种假定和理想状态为前提的，而实际的结构承受力不可能达到理想状态，所做的假设在实际中也因外在因素的不断变化而发生变化，这就需要在结构基础设计从实际和结果对比中找到契合点，如果结果和实际不符，则需要进行重新计算。
(三) 提高材料的利用率
在整个结构基础中，要想让造价得到降低，在安全的基础上高效，还需要从用材的选择上进行分析，做到物尽其用，合理而充分。
在施工中，构件的不同受力点、工作环境和材料的力学特点不同将决定着材料的利用率。如在钢筋混凝土结构中，当柱子以受压为主时，就需根据材料的抗压性来进行选择，以高标号混凝土为主，减小构件截面，增加使用空间；因梁板受弯为主，在选材中则选用高强度钢筋，从而减少钢筋用量。此外还需注意钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土强度的匹配度，以达到最大限度地发挥出材料性能的作用。
在实际的结构基础设计中因材料的选择利用不当而造成的浪费现象十分普遍，如在基础底板中因混凝土标号过高而造成混凝土不能发挥其应有作用，甚至为抵抗高强度的混凝土较大的收缩变形和满足最小配筋率要求，导致配筋量增加，造价提高等。
(四) 设计中对《规范》的正确理解和应用
《规范》是设计中的基础，是必须遵守的标准。在结构基础设计中，要达到安全而高效，就需要对《规范》进行研究学习并正确应用。一方面，要深度理解《规范》中的相关条文，以《规范》的要求为基本设计准则，根据具体设计对象、环境和构件的特点，参照工程安全性和经济性要求，进行设计。另一方面，对《规范》中的构造措施要给予足够的重视。因设计中很多工程师都过多注重计算机的计算结果而忽视了实际设计环境的分析，从而导致安全性和经济性受影响。以抗震性为例，因抗震计算只是一种近似方法，设计需建立在震害和总结基础上进行，故而对《规范》中的抗震设计原则和计算方法的遵循必须的，同时还要考虑抗震构造措施。
三、结语
基础工程的造价在整个建筑工程造价中所占的比例较高，尤其在地质条件比较复杂的情况下更是如此。因此在建筑基础设计过程中遵循合理选型、计算准确、材尽其用、符合规范的原则，对建筑基础设计进行合理、细致的优化，能够起到降低工程造价的作用。
参考文献：
[1]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S]
[2] JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[3] GB50011-2011，建筑抗震设计规范[S]
关键词：绿色建筑设计；设计优化；绿色建筑技术
中图分类号：TU984
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2009)04-0027-02
一、绿色建筑设计基本原则
(一)环境优先原则
绿色设计回应了人们对土地和土地上的生物之依恋关系，并通过将自然元素及自然过程显露和引导人们体验自然，来唤醒人们对自然的关怀。对环境的考虑应具有以下几方面的特征：
1．能帮助我们看见和关注人类在大地上留下的痕迹；
2．能让复杂的自然过程可见并可以理解；
3．把被隐藏看不见的系统和过程显露出来；
4．能强调人与自然尚未被认识的联系。
(二)整体性原则
生态学是一门关联整合，强调相互作用于适应的科学。因此以生态学理论为指导的绿色设计应该被视为一种强调关联性的、整体性的设计。它包含了所有减少建筑系统影响生态环境的设计努力。
(三)健康舒适原则
对于造型、经济等做出的内部环境品质牺牲姑且不说，我们必须掌握保护环境与为人设想的平衡。我们强调高效节约不能以降低生活质量、牺牲人的健康和舒适性为代价，尊重环境，并非要建立在抑制人类需求的基础上，对人类健康、舒适方便的追求必须放在与保护环境同样重要的位置。建筑物的一个主要目的是为生活、生产活动提供健康、无害、舒适的环境。创造优美的外部空间环境，改善室内环境品质，提高舒适度，保障安全供水，降低环境污染，满足人们生理和心理的需求。
二、绿色建筑规划设计
(一)节地与室外环境
1．建筑场地选址无洪灾、泥石流及含氛土壤的威胁，建筑场地安全范围内无电磁辐射危害和火、爆、有毒物质等危险源。
2．住区建筑布局保证室内外的日照环境、采光和通风的要求，满足相关规范中有关住宅建筑日照标准的要求。
3．绿化种植适应当地气候和土壤条件的乡土植物，选用少维护、耐候性强、病虫害少，对人体无害的植物。
4．住区的绿地率不低于30％，人均公共绿地面积1～2平方米/人。
5．选用已开发且具城市改造潜力的用地或在废弃场地上进行建设；若为已被污染的废弃地，需要对污染土地进行处理并达到有关标准。
6．住区公共服务设施按规划配建，采用综合建筑并与周边地区共享。住区公共服务设施按规划配建，采用综合建筑并与周边地区共享。
7．住区内部及附近无污染散发源。
8．住区环境噪声符合相关规范的规定。
9．住区室外日平均热岛强度不高于1.5℃。
10．住区风环境有利于冬季行走舒适及过渡季、夏季的自然通风。
(二)节能与能源利用
1．住宅围护结构热工性能指标符合国家和地方居住建筑节能标准的规定。
2．当设计用集中空调(含户式中央空调)系统时，所选用的冷水机组或单元式空调机组的性能系数(能效比)应符合国家标准相关规范中的有关规定值。
3．设置集中采暖和(或)集中空调系统的住宅，采取室温调节和热量计量设施。
4．利用场地自然条件，合理设计建筑体形、朝向、楼距和窗墙面积比，采取有效的遮阳措施，充分利用自然通风和天然采光。
5．选用效率高的用能设备，如选用高效节能电梯。集中采暖系统热水循环水泵的耗电输热比，集中空调系统风机单位风量耗功率和冷热水输送能效比符合相关规范的规定。
6．当设计采用集中空调(含户式中央空调)系统时，所选用的冷水机组或单元式空调机组的性能系数(能效比)比国家标准相关规范中的有关规定值高一个等级。
7．公共场所和部位的照明采用高效光源和高效灯具，并采取其它节能控制措施，其照明功率密度符合相关规范的规定。在自然采光的区域设定时或光电控制的照明系统。
8．设置集中采暖和(或)集中空调系统的住宅。采用能量回收系统(装置)。
9．根据当地气候和自然资源条件，充分利用太阳能、地热能等可再生能源。可再生能源的使用占建筑总能耗的比例大于弱。
(三)节水与水资源利用
1．在方案、规划阶段制定水系统规划方案。统筹考虑传统与非传统水源的利用。
2．设置完善的供水系统，水质达到国家或行业规定的标准，且水压稳定、可靠。
3．设置完善的排水系统，采用建筑自身优质杂排水、杂排水作为再生水源的，实施分质排水。
4．用水分户、分用途设置计量仪表，并采取有效措施避免管网漏损。
5．采用节水器具和设备，节水率不低于8％。
6．合理规划地表与屋面雨水径流途径，降低地表径流，采用多种渗透措施增加雨水渗透量。
7．绿化用水、景观用水等非饮用水采用非传统水源。
8．绿化灌溉采取微灌、渗灌、低压管灌等节水高效灌溉方式。
(四)节材与材料资源利用
1．室内装饰装修材料满足相应产品质量国家或行业标准，其中材料中有害物质含量满足相关规范的要求。
2．采用集约化生产的建筑材料、构件和部品，减少现场加工。
3．建筑材料就地取材，至少20％(按价值计)的建筑材料产于距施工现场500公里范围内。
4．使用耐久性好的建筑材料，如高强度钢、高性能混凝土、高性能混凝土外加剂等。
5．将建筑施工、旧建筑拆除和场地清理时产生的固体废弃物中可循环利用、可再生利用的建筑材料分离回收和再利用。在保证安全和不污染环境的情况下，可再利用的材料(按价值计)占总建筑材料的5％，可再循环材料(按价值计)占所用总建筑材料的10％。
6．在保证性能的前提下，优先使用利用工业或生活废弃物生产的建筑材料。
7．使用可改善室内空气质量的功能性装饰装修材料。
8．结构施工与装修工程一次施工到位，避免重复装修与材料浪费。
9．采用高性能、低材耗、耐久性好的新型建筑结构体系。
三、绿色建筑设计的优化
(一)社会、经济对绿色建筑的影响将会改变
绿色建筑目前主要实践在住宅、办公楼等类型，一般为中小型规模。今后有向工业建筑、文教建筑类型以及大型、高层建筑发展的趋势。
随着绿色建筑所占比例的提高，当前这种社会、经济彻底主宰绿色建筑的局面势必扭转。呈现出一种互动关系，从而达到以绿色化、人性化为目的，政府职能、经济为手段的理想状态。
(二)绿色设计将进一步完善
通过世界范围内对绿色化设计的进一步研究，我们可以得出这样的结论：建筑必将沿着以下轨道实现。
1．个人及社会的绿色意愿；
2．绿化所需设计程序，设计工具的开发及普及；
3．绿色的舒适环境基准；
4．绿色环境所需的专用的气象资料；
5．长期有计划的绿化实施及测试经验；
6．可再生的能源的开发、发展；
7．更加准确严格的建筑标准；
8．全球化的产品认证体系。
(三)绿色建筑技术将实现突破
在不远的将来，通过技术进步和转变经营管理方式，建筑业的劳动生产率和科技贡献率将会大幅提高；随着科学合理的建筑规划设计、适宜的建筑技术和绿色建材的出现，建筑工业化、现代化水平将会不断提高，设施管理效率和工作效率也会上升；积极发展中的智能型绿色建筑会使建筑整体系统的使用寿命延长，而且具有更强的性能及灵活性。
关键词：中学校园； 教学楼； 场地设计； 整体性；和谐
Abstract:With the design and the experience of Ye Fei General Building in Nan'an Technical School， the article discuss the practical application of the ideas of the design on site in the practice. Based on the layout of existing building on the campus， the demands of the function and the regional characters of the environment， we try to research rational and effectual concepts of creation in order to make the relation between old and new building be harmonious and symbiotic.
Key words:middle schoolyard; the building of teaching; site design; integrality; harmonization
在当代教育事业不断发展的大好形势下，学校招生规模在扩大，校园建设速度也在提高，在建设过程中面临校园总体布局重新整合的问题，新旧建筑和谐共处的问题，以及实现校园建设可持续发展的问题等。在既有环境中，一座新建筑的介入，建筑设计必须从建设基地特定的自然条件和人文环境出发，把新建筑视为既有环境中的一个重要组成部分，通过优化设计要素进行环境整合，只有这样，才能在一定程度上体现环境的特殊性，才能表现建筑师对建筑与环境理解的个性化，从而体现建筑与自然的和谐关系，使得建筑风格不仅兼具特定地域的环境特征和人文特色，又能提高校园整体可持续发展的适应性。
1工程概况
南安职业中等专科学校（以下简称“南安职专”）位于福建省南安市城南，泉州市鲤城区通往南安市的308省道线南侧。整个校园坐落于山丘之上，总体成北低南高的走势。从校园的总体布局上看，其主轴线从北侧的正大门始向西南方向至办公楼前的圆形绿化岛发生一次转折，使得轴线呈正南方向贯穿整个校园，叶飞将军教学楼（以下简称“将军楼”）建设基地处于这段正南轴线的东侧地块。由于山丘地形的影响，建筑沿等高线布置，使得将军楼建设基地东侧的其它建筑不是呈南北座向。将军楼是在校园中一座石构教学楼被确认为“危房”拆除后进行原址重建的项目，由南安市爱国华侨黄仲咸先生捐资人民币170万元，委托华侨大学关瑞明先生主持设计。将军楼的名称取自南安籍爱国将领叶飞先生的姓名，反映出南安人民对叶飞将军的纪念与缅怀。工程建设根据基地现状与投资情况，建筑面积控制在2600m2±5%以内，造价控制在650元/m2左右。
2基地条件
将军楼建设基地位于校园主轴线的东南侧，基地的正北侧为一座现有的教学楼“仙都楼”；东北侧紧挨着一座作为仓库的平房，朝向南偏西55O；在仓库背后且与之平行的是一座学生宿舍楼，形成了基地东侧半围合的形态。基地西侧为运动场，南侧为拟建的教学楼用地。地面经平整后，基地的室外标高与北侧的仙都楼一致（见图1）。
3场地设计的探索
建筑的形成过程，是吸取有利因素和排除不利因素的过程。在设计中运用节地设计思想，一方面为了能处理好建筑与其外部环境的协调关系，另一方面也能充分利用空间，达到节约土地资源的目的，对场地进行优化设计就是要提高建筑空间的使用效率，使得平面布局合理，发挥建筑空间的最大效用。 转贴于
3.1总体布局
从校园总体规划图中可以看出，将军楼的选址位于教学区、宿舍区与活动区的空间节点上，针对建筑周边的既有建筑和道路的情况，对建筑平面的外轮廓进行限定，从而与环境建立起一种协调的关系，加强校园空间的整体性。考虑到建筑物的功能要求、地段的具体条件以及建筑物本身的经济性，建筑总体平面采用集中式布置。一般来说，集中式布置较分散式布置更能节约用地，因为采用集中式布置，建筑场地、道路、日照与防火间距等所需的空地比较少，这样，不仅能充分利用土地，并能兼顾之后的发展用地。具体的方法如下：
（1）对齐法：将军楼的西侧与仙都楼的西侧对齐，使将军楼角点B、F与仙都楼角点A处于同一条线上；
（2）平行法：根据设计规范要求，取d1值为25m，绘制与仙都楼平行的BC线；同样方法绘制与仓库平行的CD线，但d2值可以小于25m，根据建筑面积来计算具体取值；
（3）垂直法：直角作为教室空间的首选形状，因此，南侧边界与东南侧边界的确定采用垂直法，令FEBF，DECD，可得出带有三个直角的五边形BCDEF，其中五条边的长度待定（见图2）。
3.2单体设计
叶飞楼几乎是在学校教学区的边缘处，经过对建设地块环境的仔细研究，设计时充分考虑四周建筑走向，从图面上来看，建筑的主要形体围合成了一个凹形空间，犹如一凹形容器——兼具与外部景观间的最大渗透性和保持独立的最大内省性（见图3）。
3.2.1流线分析
基于与四周环境的互动关系，流线分析主要是对出入口的分布及交通流线进行设计，以此对人在空间环境中的活动行为加以协调组织。南面是采光通风最好的朝向，建筑物的主入口放置这一侧，并结合入口处预留的广场空间，使之能与操场互相呼应，建筑视野开阔。西北侧临着学生宿舍区，考虑另一入口放置在西北侧，以便能组织人流疏散。两个出入口节点的布置，加上以尽可能在南北侧多布置功能用房的前提，平面水平方向上自然形成了Z字折线形的交通流线。随着功能用房的叠加，竖直方向的交通核顺应而生，结合折线形水平流线的两个转折处设置楼梯，这样，折线形水平流线与点状竖直交通核构成了立体的交通系统。
3.2.2空间布局
以流线为基础的水平空间划分是在适合使用要求的几何网格上进行的，教室标准平面选用7.2m×8.4m网格上进行划分。设计时首先保证教室朝南，出于对该地区主导风向为东南向的考虑，将卫生间结合楼梯间放置在北侧，减少了对主体教室的影响。这样处理得到了五间完整的教室，并使得建筑平面布局更加完满（见图4）。
竖直方向空间布置采用功能分层的设计手法，一层设计成书库及阅览部分，便于大股人流疏散；二层以上布置成合班教室。在平面处理中，建筑体块的东北角出现折形空间，与主体走向成35°偏角。为使得教室尽量能朝南采光通风，在平面处理上设计四个折形窗，既满足了这一要求，也丰富了立面效果（见图5）。
3.2.3造型设计
基于建筑面积的控制，本方案的主体建筑层数设计为五层，在南面主入口的两侧突出的教室为四层，将军楼的造型通过这样对称的形式达到一种平衡。这一中高两底的形体构成，是闽南传统建筑交椅式建筑形象的缩影，是对传统建筑文化的一个延续，加强了建筑形象的立体感。闽南地区春夏盛行偏南风，秋冬盛行偏北风，建筑采用外廊，既符合当地气候条件，也能达到节能的目的。
在处理新建筑与原有建筑的关系时，大致是通过空间、造型、色彩等方面来建立新建筑与原有建筑两者之间的有机关系，使它们既有呼应又互相区别。基于相对有限的基地和资金条件，将军楼以实训中心楼的材质和色彩为参照体系，力求使其与周围的建筑环境和谐统一。在立面处理上，对窗与实墙的比例进行探索。在窗墙的虚实变化之中，形象得以生动体现，为使其具有较大的表现力，特别是立面上折形走廊的处理，不仅适当地放大了走廊交通空间，而且加强了立面上光影效果，增强了凹凸之感（见图6）。
4结语
在校园规模不断发展的过程中，为了创建一个良性的、可持续发展的空间形态，构筑合理的、有效的空间以适应多变的需求是势在必行的。张锦秋先生在设计实践中，逐渐体会到“和谐建筑”的理念包含两个层次。第一个层次是“和而不同”，第二个层次是“唱和相应”。“和”是指相异因素的统一，“同”是指相同因素的统一。[1]在汲取既有建筑风格特征的基础之上，通过创新的手法使得新建建筑风格能做到虽有别于已有建筑，却能与之相“和”的境界，从而达到和谐共生。
场地优化设计，不但节约用地和提高平面布局的合理性，而且给建筑与其场地之间关系的处理提供了一种恰当的方式。使得新旧建筑之间能进行良性的对话，从而建筑与多变的校园环境达到和谐共生，大大提高了新建建筑在校园环境中的适应性，这是本次方案设计过程中的一重大收获和尝试。
(项目负责人：关瑞明；建筑设计：关瑞明陈艳艳；结构设计：黄奕辉罗才松； 合作单位：福州联盛建筑设计院）
关键词：建筑结构设计；优化方案；应用
中图分类号：TU2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）10-
1.建筑结构设计的概念及其主要内容
1.1 建筑结构设计的概念
能够利用结构语言把建筑师和工程师想要阐述的意思表达出来，这就是建筑结构设计。所谓的结构语言，就是结构师把设计图归纳、总结得出的结构元素。
1.2 建筑结构设计的主要内容
结构元素包括了建筑物的基础、地面、墙面、梁、柱体等结构，加上竖向、横向的承重和抗力体系，把建筑物的载荷以最简单的方式传到基础上，就称为建筑结构设计。主要可以分为以下三大内容：建筑物的基础、上部结构和细部结构。
2.建筑结构设计的优化目的
建筑物除了其本身的使用功能外，其外形设计也能够让人们赏心悦目的欣赏。所以建筑师在设计建筑物的时候，不仅仅要考虑到建筑物的使用功能，还要考虑到建筑物的外形设计。这就要求结构设计和建筑的施工技术能够相互协调、配合。在进行建筑结构设计的时候，其主要目标是安全、适用、经济、美观和施工简单。而所谓的建筑结构优化设计，就是在原有的建筑物工程结构满足施工约束条件下，按照预设的目标寻找出最适合、最经济的施工方案的设计方法。优化建筑结构设计不仅可以满足人们对于建筑外形的美观要求，还可以令建筑结构设计满足经济适用建筑的条件，例如令建筑物的设计变得合理、提高建筑物的安全性能、降低建筑物的施工成本等等。一般来说，优化建筑结构设计的主要内容主要是优化建筑物工程的总体结构和建筑物工程的部分结构。此外，在进行建筑物结构设计优化的过程中，应该要以符合设计规范和建筑物使用要求的前提下，一切设计以实际情况为基准，以最大程度提高建筑物的综合效益为目标。
3.建筑结构设计方案优化的主要内容
3.1 建筑物结构周期性的折减系数
对建筑物的框架结构和顶盖等结构的设计中，计算周期一般会比实际周期大，因为在施工时，由于填充墙体的存在会导致结构的实际表现刚度大于设计刚度。所以一旦计算出建筑物的结构剪力偏小，会导致建筑物的部分结构安全性能降低，这时候就需要对建筑物的结构进行适当的周期性折减计算。但对于建筑物的框架结构是不适合进行折减计算或把折减系数取小的。
3.2优化建筑物耐久性设计
在很多混凝土的结构设计中都没有全面、综合地考虑到建筑物的耐久性，从而导致有许多建筑设计都未能达到当初的设计目标。当建筑物的设计者遇到建筑物的其他使用功能要求或是施工技术指标上升为设计建筑物的主要矛盾时，设计师就要放弃建筑物对经济的单纯追求，这时候往往需要根据建筑物设计所需要解决的重要性问题，挑选出适合的目标来进行优化，才能达到满意的优化建筑结构设计方案的效果和目的。
4.关于建筑结构设计优化方案的分析
一般人对于优化建筑结构设计方案来说有很多误解，例如对设计方案挑毛病、妨碍施工进行等。但实际上对建筑结构设计方案进行优化是有利而无害的。下面作者将会简单列出对建筑结构设计方案进行优化的好处。
4.1把原有的建筑结构设计进一步完善
通过集体对建筑结构设计方案进行讨论、沟通，找出更加经济合适的设计方案，才能满足现代社会对于建筑物日益提高的要求。其中主要的优化内容是建筑物的结构、水电和暖通设施以及通风等各种设计，所以要求各专业的设计人员要集中在一起进行讨论和商议。当然，在对建筑结构设计方案进行优化的前提是要充分尊重原有的设计方案，在讨论和沟通的过程中相互学习，相互帮助，这对于双方的技术水平的提高都有一定的好处和帮助。
作者在上文提到过，对建筑结构设计方案进行优化的主要目标是安全、适用、经济、美观和施工简单。所以优化建筑结构设计可以令建筑物的设计变得合理、提高建筑物的安全性能、降低建筑物的施工成本等等。所以说，优化建筑结构设计方案是对原有的设计方案进一步完善，令建筑的功能结构更完善，节省施工成本，减少原有设计方案的错误，求取最大程度的经济效益。
优化建筑结构设计方案包括对建筑物结构总体进行优化优化建筑结构设计的主要内容主要是优化建筑物工程的总体结构和建筑物工程的部分结构。因此，对建筑结构设计方案进行优化不仅仅是建筑物的内部和外部结构，还包括建筑物的地基、基础的结构进行优化。要根据现场施工的地质条件来选择最适合的基础类型，才可以在确保建筑物的安全使用的前提下最大限度地降低建筑物的工程造价。
4.2优化建筑结构设计方案并不会影响工程的施工进度
要对原有的结构设计方案进行优化的原因主要有：原设计的施工工艺难度较大、建筑物的使用功能要改变以及在进行工程造价预算后，该工程的造价超出了甲方的投资预算。一般来说，原结构设计方案的设计图纸生成之后才会对建筑结构设计方案进行优化，因此，优化设计方案是可以和工程的施工进度同时进行的，而且还可以按照施工阶段的要求分段进行。
4.3优化原有的结构设计方案会对工程总造价造成影响
由于建筑物层数与总建筑面积成正比，因此对于高层或多层建筑物来说，单位建筑面积和建筑物所占的土地面积的比值也变大，在一定程度上极大地提高了土地的利用价值。但另一方面，当建筑物的总高度不断变大，高层建筑与高层建筑之间的距离也要随之而变大，这使得土地的使用价值不会随之而提高。这时候，就可以通过对建筑物的基础部分、承重结构等部分进行优化，进行优化后将会对建筑物的工程总造价造成一定的影响。
5.结语
对建筑设计方案进行优化可以为建筑工程带来一定的经济效益。而对于提出最优的设计方案往往需要解决复杂的施工难题和克服各种施工条件。本文对建筑结构设计优化方案进行简单的分析和研究，以期参考。
参考文献
[1]杨宇.尹航.美国绿色BIM 应用状况及其对中国建设领域的影响分析[J].中国工程科学，2011.
关键词：建筑结构；结构设计；优化设计
中图分类号： TU3 文献标识码： A
对于当前现代化的建筑结构设计优化来讲，应当采取全新的理念和政策思想，对传统的方式进行改进，而合理并且科学化的设计防范不仅可以使得设计的技术标准更加严格，同时还可以全面的降低建筑的经济性损失，降低造价，并且为后续管理工作的增强奠定坚实的基础。在实践的工作当中，应当重点的分析建筑结构设计优化理论，同时加强对现实意义的研究，建立起相应的模型，进而使得优化的步骤和思想得以实现。
一、房屋建筑结构优化方法的重要性
如今，随着城市化进程的不断加快，城市建筑土地资源越来越紧缺，因此高层或超高层住房将成为城市住宅的发展方向，相较于传统的建筑模式，高层建筑等新型建筑的建设具有更大的难度，这就要求相关的施工建设人员应该重视房屋结构优化问题，在减少资金投入的同时，进行细致的建筑设计方案规划，运用新技术和新理念，建设出既安全又经济的建筑。根据相关数据可以看出合理的房屋结构设计可以减少建设资金投入，与没有进行设计优化的建筑相比采用优化法进行优化后的建筑能够节省10%～20%的建设费用。不过，在实际的施工建设过程中，优化设计的实施往往不是一帆风顺的，可能因为多方面的限制而难以进行。首先，很多施工单位都会因为赶工程进度，而不顾施工质量，对于房屋设计的缺陷不予及时的优化处理，而对最后的建筑质量造成影响。其次，还有一些施工建设人员自身经验不足、专业素质不高，无法进行建筑设计优化。最后，还因为一些施工建设人员和设计人员只注重建筑的部分建设，而忽视建筑的整体设计，不能准确的制定工程预案，影响建筑整体的造价。对建筑的结构进行设计优化能够合理的规划建筑设计，减少工程资金投入，房屋结构各个方面整合起来，保证建筑质量，为人们提供经济安全的住房。
二、结构设计优化技术的方法
1.建立相应的结构优化模型
结构优化设计的实质，是利用相应的数学知识，对就爱你住结构中的各种参数进行整理和分析，然后依据结构整体，构建相应的数学模型，寻求最优设计的过程实际上就是对最优解的求解过程。因此，在对房屋结构进行优化设计时，需要建立相应的优化模型。首先，对设计变量进行合理选择，设计变量对于房屋结构设计的影响是十分巨大的，设计人员需要按照变量的重要性，对其设计的参数进行分类，将影响较小的变量作为预定参数，从而简化计算流程。其次，要对目标函数进行确定。在这里的目标函数，就是满足建筑实际需求的最优解。然后，明确约束条件。对于房屋结构优化设计而言，其约束条件主要包括强度约束、尺寸约束、应力约束、弹塑性约束时，可以按照现行的房屋建筑设计规范，对优化设计的约束条件进行明确。
2.确定结构设计优化方案
对于房屋建筑而言，结构设计的优化方案，主要是指结构的布局以及细部的优化。结构布局的合理性直接影响着房屋结构的造价，因此要求其结构尽量简单，传力直接，避免多次传力的情况。而细部优化是一个较为广泛的概念，包含的内容相对较多，根据其对于房屋结构的影响程度分析，最为关键的部分，是对构件截面的合理选择。例如，竖向构件应该在满足实际需求的前提下适当选择轴压比，轴压比过大或过小都会影响配筋的设置。梁的截面设置同样如此，如果截面过大，会影响建筑内部的有效空间，而截面过小，则会导致配筋相对较大，影响造价。
三、建筑结构设计中优化设计的技术方法
1.保证设计优化的可靠度
对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候，确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如，在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂，我们可以简化成矩形板，然后再合理的选择钢筋，在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。
2.概念设计
对于房屋建筑而言，在相同的建设条件下，采取不同的结构布局方式，就会产生不同的设计效果。因此，在房屋结构优化设计的过程中，应该实现细部结构优化与概念设计的有机结合，这样才能切实有效地提高结构优化设计的效果。这里的概念设计，主要是指将建筑的设计概念作为设计工作的重点，属于一种贯穿设计整个过程的设计方法，主要是针对缺乏相应数值的细节进行处理，如地震设防烈度量化等情况，如果单纯依靠相应的公式，得出的结果必然会与实际情况存在较大的差异，而采用概念设计的方法，则可以将数值作为一种参考依据，从而对结构设计中的细节进行合理把握，提升结构优化设计的质量。
3.选择最适宜的基础形式
根据相关统计，建筑基础形式在房屋建筑的投资成本中占到30%左右，所以建筑基础形式是影响工程成本的主要因素。一种合理、优化的建筑工程基础形式，对建筑工期和建筑工序等都会有利。现在我国的房屋建筑主要是指高层或者超高层的楼宇建筑，所以对于地基的选择也就显得至关重要，基础机构的造价与地质条件有着非常紧密的关系。因此一定要选择好最优化的基础形式。
4.材料优化设计
建筑结构在材料方面的优化就是使建筑材料最充分的利用，对材料的选择很关键，选择合适的材料既能够满足使用的功能，又能提高房屋建筑质量，当然还能最大化地降低成本，节省更多资源。所以要求在材料采购选择时一定要对所需的材料性质、各项质量指标熟悉了解，购买时本着经济实用的原则。材料也要方便施工，保证施工安全易操作。钢筋是建筑时最重要的材料之一，在选择时大部分的设计人员都会强化着眼于钢筋的配置计算上，很容易忽视钢筋的种类。现在市场中钢筋的种类很多，所以好的优化设计方案应该是在满足设计承载力要求的前提下，选择适合的钢筋种类和数量，这样就能很大程度上降低资金投入。
5.排水结构协调优化
在工程建设中建筑的给排水专用房里面往往会有很多机械设备，这样会加大其负荷量，因此需要尽量把水泵安置于地下室中。值得注意的是排水房间中的管道数量较多，且大小不一、粗细不同，所以要在楼板上加固穿孔位，预留符合标准的孔洞，尽量不要设置会影响水平方向管线贯穿柱和建筑梁结构的孔洞。如果管道贯穿的是房屋的承重墙，还应该注意对墙体进行加固和维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调，避免出现管道绕柱或梁的状况。
6.结构同电气的协调优化
如果用导线的形式将电气的管线安装于金属管外部或墙体、楼板处，那么就会加大施工难度。因此，在管线贯穿建筑梁的情况下，需要在保证墙体厚度的同时在建筑梁上打孔，并要保证墙体一侧平面和建筑梁齐平，不能让管线暴露在墙体外。
综上所述，对建筑结构进行优化设计，对工程预算能够有效的减少，对建筑的使用功能也能更好的保证。因此要做好建筑结构的优化设计，采用新的技术，设计合理的优化方案，保证房屋建设的安全经济。
参考文献：
[1]秦兴勇.基于工程造价控制的钢筋砼建筑结构优化设计[D].华南理工大学,2012.
【关键词】：房屋建筑 结构设计优化设计方法
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
房屋工程建设中房屋结构优化设计对于整个工程的作用是不容忽视的。因为房屋建筑的目标就是用最少的资金达到提高整个工程结构的坚固性和可靠性，从而产生最大化的经济效益。优化设计方案是控制造价和节省工程开支最有效的方法之一，通过合理的建筑结构方案优化设计方法更佳合理进行工程资源配置，以期达到房屋建筑结构设计的安全性、适用性和经济性目标。在房屋建筑工程结构设计工作中，特别是常见的钢筋混凝土住宅结构体系进行优化时，要综合考虑从结构整体的布局以及具体构件两方面的因素，也是建筑结构优化设计的主要内容所在，因此，要达到结构优化设计的目标，对当前房屋建筑工程师就提出了更高的要求，要求工程师不仅能够对建筑结构和构件受力的特征有充分的把握，还要能够根据构件设计的经验提出对房屋结构设计更加合理有效的优化设计方法。
一、房屋建筑结构优化设计的措施
1、加强剪力墙的设计
影响压弯构件的延性或屈服后变形能力的因素有：截面尺寸、混凝土强度等级、纵向配筋、轴压比、箍筋量等，其主要因素是轴压比和配箍特征值。剪力墙墙肢的试验研究也表明，轴压比超过一定值，很难成为延性剪力墙。剪力墙构造边缘构件的配筋区分底部加强部位和其他部位，除应满足受弯承载力要求外。底部加强部位的构造边缘构件采用箍筋，其他部位采用拉筋，其拉筋水平间距不应大于纵向间距的2倍，转角处宜采用箍筋。当抗震墙的构造边缘构件的端柱承受集中荷载时，其端柱的纵向钢筋、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求。
连梁是对剪力墙结构抗震性能影响比较大的构件，采用斜交叉配筋方式，可以大大改善连梁的延性。剪力墙是平面构件，在其自身平面内有较大的承载力和刚度，平面外的承载力和刚度小，结构设计时一般不考虑剪力墙平面外承载力和刚度。抗震设计的剪力墙结构，应力求使两个方向的刚度接近。
框架一剪力墙结构设计的关键是剪力墙的数量和布置。在一榀很长的框架中（为纵向），剪力墙不宜集中布置在该榀框架的两尽端，以避免在温度变化、结构涨缩时由于两端的约束作用而造成楼盖梁板开裂。剪力墙的间距不宜过大。
2、加强设计中建筑结构形式的选用
不同的建筑类别和功能要求决定了户型的选择，当前越来越多的房屋建筑为高层建筑结构，除了要合理选择结构抗侧力体系外，要特别重视建筑体形和结构总体布置。建筑体形是指建筑的平面和立面；结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能具有决定性的作用。
(1)加强结构抗震设计。结构抗震设计有许多不确定因素（地震特性、结构扭转等），进行精确的抗震计算是非常困难的。结构的抗震设计除了进行细致的计算外，要特别注重结构概念设计。概念设计是指在结构设计中，结构工程师运用“概念”进行分析，做出判断，并采取相应措施。根据概念设计，抗震房屋的建筑体形和结构总体布置应符合如下原则：采用规则结构，不采用严重不规则结构；确的计算简图和合理的传力路径；具有必要的刚度和承载力，具备良好的弹塑性变形能力和消耗地震能量的能力；部分结构或构件破坏不应导致结构倒塌，增加超静定结构的次数。满足抗震设计原则：即：“强节弱杆”、“强竖弱平”、“强剪弱弯”；置多道抗震防线，形成两道或多道的抗震防线，增强结构抗倒塌能力。第一道防线是地震时先屈服的结构单元和构件，应是延性大、耗能力好的结构单元或构件，如剪立墙结构的连梁等。第二道防线的结构单元也有足够的抗震能力，如框架-剪力墙结构的框架。
(2)加强底部框架剪力墙的设计。高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构中的剪力墙为第一道防线的主要抗侧力构件。为了提高其变形和耗能能力，对框架—剪力墙结构中的剪力墙墙厚、墙体最小配筋率和端柱设计等做出了较严格的规定：剪力墙的厚度不应小于160 mm且不应小于层高的1/20，底部加强部位的剪力墙厚度不应小于200 mm且不应小于层高的1/16。剪力墙的周边应设置梁(或暗梁)和端柱组成的边框。端柱截面宜与同层框架柱相同，并应符合有关框架构造配筋规定；剪力墙底部加强部位的端柱和紧靠抗震墙洞口的端柱宜按柱箍筋加密区的要求沿全高加密箍筋。剪力墙的横向和竖向分布钢筋，配筋率均不应小于0.25%，并应双排布置，拉筋间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。框架—剪力墙结构的其他抗震构造措施，应符合对框架及剪力墙的有关要求。
二、结构设计优化技术在房屋建筑结构设计中的应用
1、房屋建筑结构设计中的概念设计方法
在房屋建筑工程中，对于同一个建筑方案可以有不同的实现途径和结构设计；这是由于房屋建筑结构的参数、荷载、所用的建筑材料的不同和差异都会导致各项的取值不尽相同的，因此，对于房屋建筑结构设计的细节处理方法也不是唯一的，而是需要工程师们根据多年设计经验和实际操作理论和工程进展情况自行判断，计算机无法解决诸多不确定问题。工程师们的判断根据房屋结构设计规律的指导下进行主观的概念设计，而这种概念设计是工程师在多种备选方案中的必要的选择过程。
2、概念设计处理的实际建筑设计问题
概念设计帮助工程师使房屋建筑工程结构不受来自自然和人为不确定因素影响和破坏，即使产生破坏概念设计也可将这种破坏程度降至到最低点。因此，概念设计为了达到这一目的。就要首先考虑如何使房屋建筑不受这些不确定的外力因素的影响作为设计的主要内容。而综合所有不确定的因素中，地震是最为常见的，因为一旦发生地震其由于没有活动规律其破坏力是极大的，所以在房屋建筑结构设计过程中应该充分的考虑到地震的破坏作用，要尽可能采取有效的抗震措施，通常房屋高层建筑的外形分为板式和塔式两大类：板式建筑平面两个方向的尺寸相差较大，塔式建筑平面两个方向的尺寸接近。对抗震有利的建筑平面形状是简单、规则、对称、长宽比不大的平面。
三、总结
近年来，随着我国高层建筑的发展，在其房屋建筑结构设计中会经常遇到一些问题，这就需要我们建筑结构设计人员通过自身经验进行自主创新，要不断通过正确的概念方法进行房屋建筑结构的优化设计。
【参考文献】：
[1]史曼柏.住宅建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新导报，2009，(21)：36-36.
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