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房屋结构设计优化技术的实践应用
房屋结构设计优化技术的实践应用论文通过对建筑工程的结构进行优化设计处理，可以更好的实现建筑结构设计的整体优化，从而达到经济、科学及合理的设计要求。
房屋结构设计优化技术的实践应用【1】
摘要： 本文在全面分析建筑结构设计的需求与发展现状的前提下，概述建筑结构设计的基本原则和具体措施，并结合实例进行分析总结，对涉及现代技术手段的应用技巧，譬如双层钢筋水泥的混凝土结构应用、公共空间的组合设计、无梁楼盖的结构特点、基础施工的地基处理等等，形成全方位的建筑结构设计的应用模式，解决设计应用中的重点、难点等实际问题。
通过对建筑工程的结构进行优化设计处理，可以更好的实现建筑结构设计的整体优化，从而达到经济、科学及合理的设计要求。
关键词： 房屋;结构设计;优化;实践应用
0 引言
随着经济多元化趋势的不断深入，在房屋建筑领域的发展空间中，对房屋建筑造型和建筑的整体功能有了全面的要求提升，不管是工业建筑还是民用的私人住宅建设等，建筑结构设计的艺术应用和质量把握成为了当前着重考虑的因素，在全面构建建筑结构设计的整体性能的基础上，寻求结构设计的实际应用模式，对于建筑结构的本身设计有着重要的实际意义。
1 概述房屋建筑结构设计的整体观念
1.1 精心选定设计方案 随着建筑结构形式的多样化，在实际的建筑施工中，为了最大程度的满足施工的需要，结构设计开始向着越来越装拆简单、移动方便、承载性能强、使用安全可靠、适用经济的方向发展。
以建筑结构设计中常见的脚手架为例，有落地脚手架、挑架、爬架等之分。
其中使用最普遍的脚手架是落地脚手架，它具有装拆方便，搭设灵活，能适应建筑平、立面变化等优点，但是它的搭设高度受到一定的限制，并且因为它具有周转材料用量大，占用周期长的缺点，很难满足高层建筑施工的需求。
1.2 建筑结构设计的类型应用 在建筑结构设计的主要依据点上，侧重点就是关于质量，比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素，同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握，在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等等一些基本建筑结构的类型需要。
如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等，是在建筑结构设计中要考虑的要素。
2 分析建筑结构设计的整体原则
2.1 经济性建设原则 优化技术是指在满足建筑结构长远利益的同时，最大程度的减少建筑结构的近期投资，最大限度的提高建筑结构的可靠度和合理性。
通过采用优化技术，材料的性能价值会得到最大化，建筑结构内部各单元也会得到很好的协调，并且建筑规范所规定的安全度也会大大提高。
2.2 结构设计优化方法应用 一般来说在设计房屋建筑结构时会从以下五方面来考虑：适用、安全、经济、美观、便于施工，而建筑优化设计技术方法的应用不仅可以满足建筑美观、造型优美的要求，也能够有效增强房屋结构的安全性、经济性和合理性，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量等方面。
其中房屋工程分部结构优化设计又包括基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计等方面，可以说优化设计涉及建筑结构的很多方面。
在实际的结构设计中，应该注意很多的问题，比如为了使建筑物不被水平荷载作用发生太大的扭转，应该在满足设计意图的同时，尽可能的使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异等。
3 探讨房屋结构优化技术的实践应用方式
3.1 框剪设计的整体思路 框剪结构集框架结构布局灵活、剪力墙结构刚度较大的优点于一身，使得该种结构体系具有较好的延性和整体性。
目前框剪结构已被广泛的应用于公用建筑、住宅等高层建筑中。
在这个结构的剪力墙可以单独设置，也可以利用一些其他的墙体，比如电梯井、楼梯间等，此外，这个结构还可以有效的提高侧向刚度。
在实际的建筑施工中，主要有刚性、刚柔、柔性等不同的价值计算方法，一般来说选用哪种计算方法会根据抗震质量的不同来进行合理的选择，比如为了改善结构的抗震性能，应该注意场地的土质类别，对不同土质采取不同的加剪力墙等。
3.2 复合地基形成法的技术提升 通过对被加固土体填充相应的材料，改变土体的结构，使土体被增强或被置换形成一定的增强体，由增强体和周围地基土的共同承载荷载，形成复合地基的一些地基处理方法。
在建筑施工中，根据特殊地质条件对地基承载力的要求，而选用不同的处理方法达到相应要求。
比如通过填充砂和石料深入土体，被置换或挤密，从而达到提高承载力的目的等。
3.3 多层钢筋混凝土框剪结构设计 在多层钢筋混凝土框剪结构的设计上，全面把握设计的主要点，分析梁柱以及刚接或者铰接相连促成的承载重量体系，在依据设计图纸和文件的前提下，全面把握设计图纸的客观需要，同时加强规范性施工和管理，读懂并理解设计图纸中的每一项内容，达到按图纸施工、依据图纸设计的目的，作好技术交底。
根据建筑结构的实际需求，可以采用现浇式框剪设计，就是通过梁、柱、楼盖的现浇钢筋水泥混凝土结构，增强建筑结构的整体性能，提升抗震能力，在实际建筑设计中可以广泛应用;同时，还可以采用预制装配式设计，就是指梁、柱、楼板均为预制，这样可以减少工程的难度，提高工程的速度，但是，整体建筑质量的性能不是很强，抗震效果、漏水系统等会有一定的偏差，可以结合地质条件进行考虑。
3.4 框架梁、柱箍筋间距的优化 对不同抗震等级的框架梁，柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。
侧重点就是关于质量，比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素，同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握，在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等等一些基本建筑结构的类型需要。
如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等，是在建筑结构设计中要考虑的要素。
4 结语
房屋建筑结构设计是一个综合性很强的技术活，无论是从建筑结构的实际需求出发还是建筑本身的特点出发，在充分考虑地质条件、施工手段、技术应用、质量管理等综合因素的基础上，力求结构设计与实际发展相融合，形成和谐性的发展模式，整体推进建筑结构设计与实际施工的方法应用相结合，更好的提升工程设计的质量。
参考文献：
[1]段佳琦.浅谈对建筑结构设计的认识[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2010(11).
[2]马雪丽.浅析建筑结构设计[J].黑龙江科技信息，2011(10).
[3]万石兵.结合实例谈旧水泥混凝土路面改造方案设计[J].中国新技术新产品，2011(16).
[4]陈燕华，曾晓云，袁康.暴风雪对建筑结构雪荷载取值的影响[J].低温建筑技术，2010(03).
[5]佘毅.关于建筑结构设计安全性的再认识[J].技术与市场，2011(06).
房屋结构设计优化技术的实践应用【2】
【摘 要】近年来，由于土地价格市场的变化，不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力，同时，人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求，而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥，实现经济化、实用性和适用性的良好目标。
【关键词】结构关键词：设计; 技术; 实践
1.结构设计优化技术提高建筑结构经济性
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%～33%。
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。
2.房屋结构设计优化方法应用
房屋建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理。
房屋建筑结构设计优化方法主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。
房屋工程分部结构优化设计包括：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括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。
进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。
2.1房屋结构设计优化中计算参数的优化
所有的计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。
通常情况下，计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层问位移(包括最大位移与平均位移比)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、墙和柱的轴压比、柱底内力设计值、地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值及超筋超限信息等等。
为了分析判断计算机计算结果是否合理.结构设计计算时.除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确填写抗震设防烈度和场地类别，合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是非常重要的，这些参数要按照电算程序软件的有关规定设置.使结构设计更加合理。
2.2 建立科学合理设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。
结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。
通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。
二、目标函数的确定。
使用函数找出满足既定条件的最优解。
最后，约束条件的确定。
房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。
设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
3.房屋结构设计优化技术的几大实践应用
结构设计优化方法应用于实践之中，是目前一个比较广泛的课题，而且结构设计优化应在前期参与。
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。
如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。
利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的。
结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益。
3.1概念设计结合细部结构设计优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据。
设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。
与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。
注意钢筋的选择，I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力却相差很大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。
在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，满足基本的规范要求即可，达到既安全又经济的目的。
3.2地基基础结构设计优化
地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。
桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。
独立基础设计荷载取值的优化。
钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架，一房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。
因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入：另一种情况是.在设计独立基础时，作用在基础顶面上的外荷载柱脚内力设计值，只取轴力设计值和弯矩设计值，无剪力设计值，或者甚至只取轴力设计值。
以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小，配筋偏少，影响基础和上部结构的安全。
3.3框架梁、柱箍筋间距的优化。
对不同抗震等级的框架梁，柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。
根据这些规定.工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大问距为]00mm.非加密区箍筋最大问距为200ram。
电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区问距为100mm，并以此为依据计算出加密区箍筋面积.由设计人员要据规范确定箍筋直径和肢数。
但是.在程序内定的条件下.当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋，此时可适当增加箍筋直径或加密箍筋间距。
对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时。
在某些情况下.亦可能因非加密区箍筋问距采用200mm引起配箍不足。
因此.我们也应适当增加箍筋直径或加密箍筋间距。
这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值.并且不乘以剪力增大系数。
4.结束语
随着人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，为了降低项目工程造价，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥，实现经济化、实用性和适用性的良好目标。
结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用【3】
摘 要：随着人们对物质需求及市场价格的逐渐攀升，促使建筑的成本也在一定程度上得到提高，采用结构设计优化措施能够改进建筑结构，从而将资源得到最大程度的利用。
文章主要对建筑结构设计优化方法进行分析，并对建筑结构设计中应注重的问题进行了简要的探讨。
关键词：房屋建设;结构设计;优化
现如今，随着我国土地价格的逐年增长，这就对开发商控制总建筑成本带来了相应的压力，其次，随着社会的不断发展，人们对居住条件的要求也逐步提升，房屋建筑不断满足人们的居住条件是未来的首要目标，促使开发商不断的探索新技术，既能符合顾客的需求，又能使工程造价得到控制。
采用结构设计优化的方法能够使有限的空间及资源得到最大程度的发挥，从而使房屋建筑工程逐渐实现经济化、适用性的发展。
1 房屋建筑施工中结构设计的优化
满足人们需求的建筑物要求主要指的是建筑的美观及设计两者间的相互作用的结果。
建筑结构主要通过五方面进行表现：适用、安全、经济、美观及方便施工。
然而，在建筑设计优化技术的应用上不仅能够确保建筑结构的美观、而且又能提升房屋建筑的安全、经济且合理。
并在一定程度上促使建筑行业得到发展。
在房屋建筑方面，其结构设计的优化方法主要体现在以下几方面：房屋工程分部机构的优化及房屋工程结构总体的优化。
房屋建筑施工分部结构优化主要是指，基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化及结构细部的设计优化。
其次，还包括对选型、布置、受力分析、造价分析等方面的优化。
在对房建工程能够进行设计施工时，应严格按照从实际出发的原则进行实施，确保其能够满足工程自身的发展状况，并对房屋建筑的综合经济效益的发展进行结构优化，使其能够满足设计要求的同时，尽可能的将平面进行布置规划，促使刚度及质量中心间的差异降低。
有效的使水平荷载现象造成建筑物扭转的作用得到改善。
在竖直的方向应避免采用转换层，促使应力集中现象得到改善。
①结构优化设计的分析。
在各种对变量受到影响的过程中选出最为关键的参数，并构建函数模型，结合科学有效的方法进行分析。
其结构设计的总体优化分析主要采用以下方法：首先，对设计变量的正确选择。
正常情况下，在对设计变量进行选择时，应采用影响相对较大的参数，使涉及到的参数能够按其重要性进行明确的划分，将变化影响不大的参数划分为预定参数，通过此类措施可以将设计编程中预测工作量进行控制。
其次，对目标函数的确定。
利用函数来挑选出符合条件的最优解。
然后，对条件的确定进行约束。
在房屋施工中其结构的可靠度进行优化设计的约束条件主要包含以下几部分内容：应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束等，在设计过程中，应确保各类约束条件能够符合现有规范的相关要求。
②结构设计方案的计算。
结构设计优化设计作为一个非线性的优化问题，主要通过多个变量及多个约束条件表现出来。
在对优化方案进行计算设计时，应使原有的约束条件转化为无约束条件来进行计算。
常采用的方法主要有：拉氏乘子法、符合型法及Powell等。
在对设计方案进行制定以后，需要对运算程序进行编制，能够促使计算出的结果符合最优效果。
2 结构设计优化技术在房屋建筑施工中的应用
在我国房屋建筑施工过程中，采用结构设计优化的方法得到施工单位的广泛关注。
在对结构优化方法的使用中，不改变使用性能的前提下能够促使工程造价得到一定程度的降低，给施工企业发展带来应有的贡献。
结构设计优化技术主要在整体的设计、前期设计、房屋改造、抗震性能等环节得到应用，使其效益发挥到最大化。
应严格按照结构设计优化方法及实践进行施工，应注重以下几个问题：
①结构设计优化前期的注意事项。
在对结构设计优化技术进行施工之前，其方案的选择直接对建筑的总投资造成一定的影响。
在现如今，房屋建筑施工中存在的普遍问题则是在实际方案的结构设计前期根本无法进行参与，设计人员在对建筑结构进行设计时，往往会忽略结构的合理性及可行性，在一定程度上使建筑设计结果对设计结构产生应有的影响。
其余方案的选用在一定程度上会使设计结构的难度得到一定程度的增加，从而使建筑的总投资得到增加。
当方案设计处于初期阶段时，结构设计计划根本无法参与进来，要求我们结合不同种类的建筑物，采用有效的结构形式进行施工，合理有效的设计方案是房屋建设施工的一个良好开始。
②概念设计与细部结构相互结合。
概念设计主要在没有具体数值量化的作用下进行使用，例如地震设防烈度。
由于其自身具备不确定性，从而使设计形式与现实存在着较大的差异，在设计时通常采用概念设计的方式进行，将数值作为辅助及参考的重要依据。
要求设计人员在设计过程中应采用灵活的设计优化方法进行设计，使其结构设计优化能够达到最佳效果。
同时，在设计的过程中应严格对细部结构进行优化，例如当现浇板中异形板的位置处发生裂缝，可以将其划分为矩形板。
应做好对钢筋的选择，在现今市场中，I级钢筋与冷轧带肋钢筋两者间的价格大致相同，相比而言，两者之间其自身存在的极限抗拉力度相差较大，因此，在确保塑性满足设计要求的同时，对现浇板受力钢筋进行选择时，可优先采用冷轧带肋钢筋进行使用。
在对内部进行设计时，应确保外立面的悬挑板与钢筋能够满足相关设计要求，最终使房屋施工达到安全且合理的效果。
③对下部地基的基础结构进行设计。
在对地基基础结构进行设计优化时，应选用合适的方案进行，若其地基为桩基础，应结合施工现场的地质状况进行分析，采用的桩基类型必须符合安全且降低造价。
桩端持力层影响着灌注桩的桩长，并采用对比的方式进行选择，采用合适的方案进行施工。
3 结构设计优化在房屋建筑施工中的作用
①促使房建施工中总造价得到有效的降低。
多层住宅与高层住宅相比，其层数较多、总建筑面积过大，单位面积内占用的土地面积相对较小，能够使用低成本进行控制。
另外，随着房屋建筑层数的逐渐增多，建筑高度也在相应增加，从而导致楼与楼之间的间距扩大，促使土地节约效率降低。
在对高层建筑进行施工时，其每栋楼都会设置一个盖层，盖层的设置不会随着楼层的变化而改变，所以其施工成本也不会增加。
在房屋建筑中的基础部分，虽然也存在各层共用的现象，但是随着建筑层数的增长，对基础的荷载作用得到增强，因此需要增大基础来满足其承载力度。
②提升建筑结构的经济性能。
随着建筑层数的不断增加，会使墙体的面积、柱体的体积、结构的自重、基础与柱梁的承载力度都得到增加;反之，通过对建筑楼层进行控制，不仅能节省施工材料、增强抗震性能，还能是楼与楼间的日照距离就相应减小，使用地得到有效的节约。
当建筑面积相同时，建筑物自身采用不同平面形状，其外墙的周长也会大不相同。
在建筑物是圆形或类似方形的时候，其外墙间的周常系数也相对较小，从而使基础、外墙砌体、内外装修等面积也得到一定程度的减少，使其建筑物的受力性能得到提升，促使建筑的经济性能得到增强。
4 结 语
结构设计优化技术与传统的结构设计相比，其应用能够促使建筑工程的造价得到有效的降低，优化技术的实现能够将施工材料的性能得到合理的利用，合理的协调建筑结构内部各单元间，不仅确保建筑的适用性及美观，而且大大的节省了施工造价，从而使建筑工程的优化设计能够满足居民的适用、安全、经济等需求，符合现今市场的发展要求。
参考文献：
[1] 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).
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