序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇建筑結構的優化設計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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關鍵詞：建筑結構；優化設計；細部；地基；抗震

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

一、建筑結構設計優化的內容及其意義

當前，我國經濟快速發展，人們對居住條件及生活環境要求越來越高，而對建筑房屋進行優化設計，使其結構與美觀相互協調、同時適用、安全、經濟以及便利是改善人們居住環境方面的重要手段。建筑結構設計優化理念注重以實際為準則，根據工程建設的基本狀況，以計劃成本控制為中心來進行的結構優化設計，其內容就是利用對建筑基礎的結構、屋蓋系統的結構方案以及圍護系統結構方案等環節，建立起一種關于結構優化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數中的若干關鍵參數的科學計算，確立最終的建筑工程結構設計的優化結果方案。

建筑結構優化設計意義重大，一是大大提高建筑結構經濟性，建筑進行結構設計優化可節省材料，有利于抗震，減少內外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經濟性能。二是結構優化設計大大降低了建筑工程的總成本造價。節約用地，大量資料表明，建筑進行結構設計優化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內部各個不同單元之間更加充分協調，提升了建筑工程結構設計的經濟性。

二、建筑結構優化設計中的問題

現代的建筑結構設計優化工作是一個復雜的過程，關系著建筑的安全與否，是否經濟和適用，在結構優化設計中也會遇到一些問題。

(一) 缺少詳細的勘察地質資料

從現在的建筑結構設計工作來看，普遍缺少詳細的勘察地質資料，只是簡單的依據相臨建筑的情況進行圖紙設計。勘察施工場地的作用是保證科學的進行地基基礎工作，并且達到最基本的安全保障。往往房屋設計工作人員只是把耐力數值控制到最小，就簡單認為房屋建筑結構沒有問題了，這種技術問題為房屋埋下了安全隱患。在對較軟地基進行處理時，忽略了墊層換土設計，只是根據經驗判斷處理。房屋結構設計過程中，對于較軟地基存在的安全隱患沒有足夠認識，單純依據個人經驗使用砂墊層強化承載力，對于其寬厚度缺乏精確計算，也造成了費用的浪費。

(二) 構造柱設計存在的問題

建筑結構設計中的構造柱可以設計為單一的受力柱，其橫截面與配筋必須達到規范砼的規格，如果房屋結構包含抗震功能，必須要滿足以上要求。當構造柱體被當做承重的柱體應用時，這就會使構造柱體的受力提前了，從而限制了構造柱體對建筑結構的拉束功能的完全發揮，使整體房屋結構設計暗藏了安全危機。地圈梁通常會植入構造柱體，這種情況下是不需要另外設置地基的，可是當構造柱體充當了承重柱體時，柱底部基礎抗壓能力必然會出現超負荷現象，裂縫也就產生了。在實際施工當中，處于承重梁下的柱體應當達到承重柱體的標準，假如承重梁的負載與跨度呈現最小狀態時，梁下也可以使用構造柱體。這時候就要對構造柱體的功能忽略不計，重新檢測墻體下半部分的抗壓強度，達到要求才能設計施工。

(三) 抗震設計中存在的問題

在抗震建筑結構設計中，施工設計人員普遍認為六度設防可以看成是沒有設防。為了方便受力分析，施工設計人員往往把柱體橫截面較小設計，增加梁線的剛度，將梁設計成為鉸支梁，柱體的抗壓能力設計成軸心抗壓。這種操作方法能夠方便分析房屋結構的受力，但是針對整體的房屋結構安全帶來了危險。忽視了梁與柱之間的彎矩約束，還有柱體的截面積較小，整個建筑結構一旦受力，抗彎能力明顯不足，造成了梁底顯現裂縫。

(四) 承重墻設計中存在的問題

建筑結構設計承重能力時主要是通過樓板設計完成的，在房屋建筑時經常將一些隔墻放置在樓板上，之后還會將這部分算在同等效果的荷載力范圍內，樓板的配筋也會依據這個數據進行計算。除此之外，隔墻頂部采用立磚斜砌，造成樓板頂部出現裂縫。兩個方向同時產生彎矩的雙向板中的鋼筋是要疊放并且要保持縱橫方向，計算時應該依據雙方向的高度。

三、建筑結構設計優化的基本步驟

通常在對設計變量進行選擇時，我們把對建筑結構影響的主要參數作為設計變量。如目標控制的相關參數( 損失的期望 C2 和結構的造價 C1) 和約束控制相關參數( 結構的可靠度 PS) 等; 然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結構的相關要求就能夠滿足相應的設計要求的一些參數，我們可以用預定參數來表示，這樣能夠使得我們的設計量、計算量以及編制程序的工作量均大大減小。在進行結構設計優化的時候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關的預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋的截面積以及相應的失效的概率的函數，使得工程造價最少。

對于房屋的結構的設計優化來說，必須確保結構的可靠度，來對優化設計相關的約束條件進行相應的確定，設計優化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、構件單元約束、應力約束、結構體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態下的彈性約束到最終極限狀態的彈塑性約束等約束條件。在進行結構設計的時候，確保每個約束條件都必須滿足相關要求，以實現最佳的設計。在設計過程中必須對細部的結構進行相應的設計優化，例如，在現澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結構的基本要求條件下，達到既安全又經濟的目的。

四、建筑結構優化設計的要點

（一）結構優化設計的規范

在對房屋建筑結構進行結構優化設計時，設計工作者應遵循相關的結構設計規范。房屋結構優化設計的追求決定了房屋結構優化設計對設計工作者提出了較高的要求，要求工作者不僅詳細了解房屋結構設計規范的條文，同時也要能夠根據房屋結構設計的實際情況，把房屋結構設計的結構優化設計方案科學合理的運用到實際的房屋工程中。

對于一些結構較為簡單的房屋工程，某些結構設計規范可能過于保守，而對于一些結構復雜的，或者有特殊用途的房屋工程，某些結構設計規范又可能過于寬松，安全性不足，這就要求房屋結構設計結構設計優化工作者能夠根據具體的工程情況，對結構設計條文進行適當的取舍，爭取使設計成果達到最優化。

（二）前期方案設計期間將結構設計優化參與其中

建筑方案設計前期如有一個優秀的、合理的設計方案，并參與結構設計優化，就會爭取到非常優秀的開端。但目前在前期設計方案中結構設計優化參與其中的并不多，如果能對建筑類別有所針對，并進行合理選擇結構設計優化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設計初期應注意建筑方案的結構優化設計，考慮結構的合理及可行性。

（三）細部結構設計優化

概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，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。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。在做立面設計的時候，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。

（四）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。

（五）概念設計處理的實際建筑設計問題

在建筑結構設計中，很多外在因素是難以控制的，尤其是地震這種破壞力極強的自然災害，對于建筑結構來說，破壞性是不可估計的。故此，在進行實際建筑設計時，必須充分考慮其建筑結構的地質特征，采用概念處理的原則進行合理的規劃設計，將其存在的危險因素降至最低。在進行建筑結構設計時，要充分考慮抗震性能的重要性，分析其建筑階段所受到的各種危險因素，采取合理的技術

手段，在建筑施工中注意剛度均勻、對稱的重要性，同時還可以采取延性的設計原則，它可以有效的防止建筑結構在地震發生時所產生的突發性破壞，消耗一定的能量，減少破壞。

參考文獻

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關鍵詞:房屋結構;優化設計;措施

Abstract: With the development of society, the people’s demand for the material and the change of market price makes the building cost rises stage by stage, using structural optimization design method to optimize the design of building structure is the important measure to maximize resources. This paper mainly explores the building structure optimization design related content and structure design optimization technology and its application in structure design.

Key words: building structure; optimization design; measures

中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：

在房屋建造的過程中，建筑結構成本的花費占了一個比較大的比例，通過結構設計的優化技術可以很有效的解決建筑成本造價方面的壓力。因此，從事結構設計的工作人員應當充分考慮房屋建造過程中的合理性、經濟性和適用性，從而在滿足建造要求的前提下降低房屋建筑工程的總體造價。

一、房屋結構設計優化技術的現實價值及應用1、房屋結構設計優化技術的現實價值在進行房屋結構設計時，首先要做的便是要滿足房屋結構效益的長遠性。在這樣的基礎上盡量使房屋在投資上降低成本，結構上科學合理。和傳統的房屋結構設計理念相比，現代房屋結構設計優化技術在房屋結構建造中的運用可以有效的降低建筑工程的成本，大概可以保持在10%—30%之間。結構設計優化技術的應用可以將建材的利用率及性能發揮到最大限度，使房屋內部的各個空間構成一個協調的整體，并符合我國相關安全質量的規定。此外，房屋結構設計優化技術的運用還可以對房屋的最初設計提供一定的幫助。因此，優化技術對房屋整體設計的安全性、舒適性、合理性起著相當重要的作用。2、房屋結構設計技術方案及其理論的應用房屋結構設計方案及理論在現實中的應用主要表現在兩個方面：房屋整體工程結構的優化設計和房屋各個組成部分的優化設計。在這其中，房屋各個組成部分的優化設計包括很多方面，比如：相關基礎結構方面的優化設計、相關細節結構方面的優化設計和房屋屋頂方面的優化設計等，對于這些方面的優化設計還包括很多更加細化的設計，如選型、布置、造價等方面。相關的設計工作者應當在滿足房屋建造相關規定的前提下，充分考慮造價方面的因素來進行相關結構設計的優化。

二、房屋建筑結構優化設計的內容

一般，結構設計工作主要依據建筑設計的要求，運用合理的設計理念及方法來確定合適的結構形式、布置和具體的構件設計尺寸。對常見的鋼筋混凝土房屋建筑結構體系進行優化時，可以從結構整體的布局和具體構件兩方面的因素來考慮。影響整體結構布局的因素包括了建筑物的柱網尺寸、體型特征以及抗側力構件的位置等，具體構件的因素主要包括構件的截面、布置、鋼筋強度及配筋構造等。綜合考慮這兩方面因素的影響是必須的，為了達到這一目標，對工程師們提出了更高的要求：即需要結構工程師對結構及構件受力特征有充分的把握，可以根據構件設計規范的深刻理解及合理經驗，采用合理的優化方法來進行有效設計。三、房屋建筑結構優化設計的措施3.1 加強剪力墻的設計

剪力墻設計中的關鍵是連梁的設計。連梁剛度的增大定會使得結構的地震作用也相應增大，這樣連梁和墻肢分配內力也會增大。此時必須要增大構件的配筋量，顯然這一設計結果必將會造成材料的浪費。所以，在住宅結構設計時，優秀的設計師都不會運用大剛度的窗下墻作為連梁，而是將連梁設計成剛度、截面較小的弱連梁。同時，在滿足結構剛度及變形要求的前提下，要從經濟角度與變形、抗力等方面綜合考慮，合理的布置抗側力構件。顯然，剪力墻的數量越多，結構抗側力的剛度越大，相應的結構位移將會減小。但結構地震力也會隨抗側力剛度的增大而加大，對結構的造價控制產生不利影響。所以剪力墻要以周邊均勻、分散、對稱等原則進行合理布置，以規定的水平位移限值為準盡可能的減少剪力墻的數量。

3.2 注重細部優化

(1)在重視整體設計的同時，也應當加強結構局部構件的精細設計。如在現澆板的設計中盡可能的把異形板劃分為矩形板，這樣既可以達到合理受力的目的也避免了拐角裂縫的出現。

(2)隨著計算機技術及結構優化設計理論的結合，基于計算仿真的優化設計思路已經在工程結構的設計中得到了廣泛的應用。通過計算機分析軟件建立優化設計的分析模型，運用高效的計算機優化計算方法，設立結構設計需要達到的目標要求來最終實現結構設計優化的目的。在具體的設計優化過程中，優化設計實際上已由一個工程問題轉變成為了一個數學問題，在大型復雜的結構優化設計中，基于這一思想的結構優化設計方案擁有其他算法無可比擬的優勢。因此，工程設計人員加強基于計算機技術的優化設計分析是非常有必要。3.3 加強設計中建筑結構形式的選用

(1) 加強砌體結構設計

作為承重構件及抗側移構件的磚砌體，它的平面布置比較靈活，但不適合做躍層結構。避免受力較大的突兀結構形式，門窗開洞的寬度最好不要超過 2.1m，縱向墻體數量不應少于三道，這一措施可適當減少構造柱的配筋。

(2) 加強底部框架剪力墻的設計

底部框架剪力墻的結構由于豎向抗側力構件是不連續的，使得設計中受力平衡易出現問題，因此對建筑平面的要求是比較嚴格的。承重墻要盡量放在框架梁上，如果出現了放在次梁上的墻體時要加大該主梁、次梁及框架梁的配筋，加大此處的樓板厚度。戶型設計中盡量讓大房間布置在臨街面，廚房、衛生間等小房間布置在背面，這樣可以方便臨街面柱網的布置等。四、房屋結構設計優化技術在結構設計中的應用1、概念設計優化技術及建筑結構設計在當代建筑的設計中，概念設計是設計思想展示中的關鍵因素。作為設計人員，最重要的事就是在特定的空間內，利用整體的概念進行總體設計方案的確定。把建筑中構件與結構、結構與結構之間的關系進行一定的處理，想要將概念設計較好的完成，設計人員定要建立在豐富建筑經驗的基礎上。隨著其經驗的增長，作品也將變得越來越完美、新穎。在相同的設計方案中，建筑中的結構組成設計同樣存在很多變化，即便是內部結構設計已經確定的建筑，它的分析方法也存在著很多不同，比如材料、設計參數、負荷等參數的取值就不盡相同。而上述這些問題并不完全可以通過計算機完成，需相關工作人員自己對其進行判斷及處理。這些判斷和處理都需要在按照一般規律的前提下，依據已有的工程經驗得到最終的結果，這一過程就是上面所說的概念設計。2、概念設計處理的實際建筑設計問題勘察設計在工程中有著相當重要的作用，優秀的設計是創建優質工程的前提。優秀的結構工程師都會在每一項工程設計的開始階段，依據經驗及專業設計理論，在腦海中進行一個“優化”的過程。運用概念設計的方法，可以有效、迅速地對結構體系進行構思、選擇，同時，這也是判斷計算機內力分析輸出的數據是否可靠的主要依據。概念設計是結構設計的核心及靈魂，它將會統領結構設計的整個過程，同時也貫穿著設計工程師的知識水平與設計水平。運用結構概念設計從整體上來把握結構的各項性能，這樣才可以對計算分析結果進行科學的判斷及合理的采用，保證工程師在設計中處于主導地位。

【結語】:總之，結構設計在當今房屋的建筑工程中是一項責任比較繁重的項目，其設計水平將直接影響著建筑物的適用性、經濟性和安全性。房屋建筑結構的成本在工程項目中占有很大的比例，優質的結構設計不僅能夠確保房屋使用的安全性，而且還可以減少建設的成本，進而獲取最大的經濟效益。這也就要求結構工程師需在每一個工程項目的設計中均可以做到不懈地追求最優最佳，不斷地探求自然法則，要通過反思和比較，在經驗的累積中不斷提高自己的判斷力及創新力。

參考文獻：

［1］潘亮.房屋結構設計中機構設計優化技術的應用.科技風.2011(12)

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關鍵詞：高層建筑；剪力墻；優化設計

有人認為 ,優化結構設計只是抽鋼筋的問題 ,其實不然。一棟建筑方案產生后 ,結構從選型和布置開始就存在優化與否的問題 ,再加之后續的精心設計、準確計算、合理選用等全過程的優化設計才能產生優化的結構。如果僅是抽鋼筋的概念 ,優化是非常有限的 ,因為所有設計依據同樣的條件 ,遵循同一本規范 ,計算采用同樣的軟件 ,結果應該是一樣的。隨著建筑事業的發展,建筑結構設計水平也相應地不斷提高, 但是另一方面,由于技術原因而造成的質量低劣和浪費現象也時有發生,為此本文對近年來在工程實踐中的體會和心得,主要是分析高層建筑的設計優化特點進行闡述,供參考討論。

一、高層建筑結構優化設計

1對高層建筑結構方案進行優化采用何種方法，首先應分析這一問題的目標函數、目標函數中的各種變量這些變量之間的各種數學解析關系以及與各種變量有關的約束條件，在分析的基礎上是采用間接優化還是直接優化方法來確定。高層建筑結構方案優化的目標就是材料耗量，材料耗量決定于構件的截面尺寸大小，截面尺寸必須滿足通過力學分析得到各構件內力后的強度計算及位移變形等條件。因此，目標函數很難用明確的數學解析式來表達，不能用數學上求極小值的方法，也就是一般所說的間接優化方法來優化。高層建筑結構方案的優化只能采用直接優化法來解決，即給目標函數中變量以已知值，經過試算使其滿足一定的約束條件，求得其目標值，并找出使目標值逐步變小而趨向最佳值的路線或方向，以達到目標函數的最優值。因此，可以采用滿應力法進行高層建筑結構優化設計。

2 滿應力設計法是在桁架等桿系結構的設計中發展起來的，是結構優化中最簡單、最易為工程人員理解的一種準則法。所謂滿應力是指結構構件在荷載作用下的最大應力達到所用材料的容許應力，此時材料的強度得到充分利用，構件截面面積將是最小，故可作為桁架最輕設計或體積最小設計的一個準則。滿應力設計法是結構在規定材料和幾何形狀的條件下，按照滿應力準則的要求，修改構件的截面尺寸，使每一構件至少在一種工況下達到或接近其容許應力限值的優化算法。如果結構除了應力約束外還有界限約束，則要求每一構件應力約束和界限約束中至少有一個達到臨界值。

3 利用滿應力設計法進行高層建筑的結構優化設計要遵循以下步驟：首先，要根據常規做法和經驗確定結構構件的初始截面尺寸，并按構件分類分別建立柱、墻、梁可供選擇截面尺寸的數據庫；其次，要對結構構件進行力學分析，算出各工況下結構的位移及內力，并對結構構件進行承載力計算；再次，要根據計算結果，對構件截面尺寸進行調整，在滿足位移條件的前提下，盡量充分發揮構件材料的性能，即按規范計算使其接近滿應力狀態，但截面選擇應在指定的數據庫中進行，并統計截面需修改的個數；然后，根據修改截面的數量、性質，由人工干預決定或指定一個限值自動決定是否重新計算，即返回到第二步計算，如此循環反復，直到滿足要求為止；最后，輸出最后優化的構件截面尺寸及計算結果。

二、 結構優化設計策略

鋼筋混凝土框架-剪力墻結構是高層建筑結構中最常采用的承載體系之一，它同時具有框架結構建筑平面布置靈活，能獲得大空間，建筑立面易于處理，以及剪力墻結構抗側移剛度大、整體性好、抗震能力強的優點。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結構更為有利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框-剪結構是一個具有雙重承載體系的非常復雜的空間受力體系，力學分析難度較大，其優化設計就更為復雜和難以實現。所以，筆者以下謹通過已有的工程設計經驗提出步驟性的建議，不作深入的學術探討。希望國內外學者和工程設計人員今后對此能有更多有益的嘗試，探討更多有關框-剪結構的優化設計方面的課題，以推動我國節能事業的發展。

1框架結構的分部優化設計技術

鋼筋混凝土框架結構屬于具有多個多余約束的超靜定結構，其荷載效應不僅與外荷載大小有關，還與結構構件的材料特征、幾何構造特征有關。鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計，即是在結構整體內力分析完成后，根據梁柱各構件的控制內力進行截面優化設計，確定滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征和配筋量的優化結果，由此導致原結構的幾何特征和荷載特征發生變化，優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化，各構件控制截面上的控制內力也發生相應變化，據此再進行新一輪的優化設計。因此框架結構的分部優化設計實際上是一個迭代、漸進的尋優過程，計算結果雖不總能等價于整體優化設計結果，但通常能給出工程實用的滿意結果。

鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計方法的具體步驟為：

（1）初始選型：根據結構平面、立面布置及建筑物設計使用功能，分析結構所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型,初選梁柱的幾何尺寸；

（2）結構分析：按照結構的實際幾何構造特征，計算結構所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋混凝土結構進行空間內力分析。根據結構分析結果，將截面尺寸相同的構件的控制截面內力，根據其大小進行分類，并確定每一類構件的設計控制內力；

（3）截面優化設計：針對每一種梁柱構件的控制內力進行優化設計，得出優化約束條件下的結構幾何構造特征和配筋特征的優化設計結果，從而構成新的優化意義上的設計結構；

（4）收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個較小的數值，作為檢驗結構收斂性的條件，進行收斂性判斷。若優化結構與原結構基本一致，則認為優化結構是收斂的，可以轉入下一步的可行性判斷，否則轉回第②步重新進行結構分析、優化設計；

（5）可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理，作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整，直到方案可用為止。

2 第二階段：剪力墻構件的優化設計

剪力墻結構構件的優化設計主要是結構剛度與延性指標的最佳組合，可用力學準則進行優化。結構剛度對結構的影響主要為結構的自振周期和側向位移，結構延性對結構的影響主要為保持承載力前提下的變形能力。因此，可用結構整體的側向位移量來協調結構的剛度和延性。我們根據高層結構設計規范對結構層間位移和頂點總側移的限值來控制結構的剛度設計和延性設計。

3 第三階段：框架結構的優化設計

框架結構的優化設計準則是一個結構準則，在一次整體分析完成之后，可按照前述方法對框-剪結構中的框架部分進行優化設計。

三、框-剪結構的優化設計步驟

1 分析結構平面、立面布置特點，根據工程經驗選定剪力墻抗側力構件的布置位置及幾何厚度；

2根據結構使用荷載特點，根據經驗歸并框架結構類型，并初步選定每一類型框架結構梁柱構件的幾何尺寸；

3 進行整體結構的空間內力分析；

4 根據結構分析計算結果，檢查結構的層間位移及頂點總位移是否滿足規范要求。若滿足規范要求，則轉入第5步進行判斷；若不滿足規范要求，則直接返回第1步，進行剪力墻水平截面面積的修正；

5 剛度最優化判斷：比較結構實際側移值和規范限值，若│max(δ/h)-［δ/h］│/［δ/h］≤ε1且│max(Δ/H)-［Δ/H］│/［Δ/H］≤ε2，則轉入第6步進行計算；否則轉入第1步，并用原剪力墻厚度乘以修正系數ζ=max{ζ1，ζ2}(ζ1=［δ/h］/max(δ/h)，ζ2=［Δ/H］│/max(Δ/H))，來修正剪力墻幾何尺寸，重新進行結構分析；

6分別進行剪力墻和框架結構構件的截面優化設計；

7收斂性判斷：比較優化結構與原結構的接近程度，若優化結構與原結構基本一致，則認為優化結構是收斂的，可以轉入下一步進行可行性判斷，否則將優化結構作為原結構轉回第3步重新進行結構分析、優化設計；

8可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理，作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整，直到方案可用為止。

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關鍵詞：剪力墻結構；設計；建筑；應用；優化

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

1. 概述

時代的發展和人民生活水平的提高，讓人們對居住環境的要求也逐步的增多，傳統意義上的住宅，均以滿足“住”為先決設計條件，但是現代化的建筑設計理念，更多的注重“宅”的存在形式和特點。很多較為先進的結構設計方式被得以充分的展現，這其中應用最多、受關注度最高的應屬剪力墻結構，這種結構設計因為剛性強、且實際使用材料較少，對整體施工質量的保障有穩定作用，所以已經逐步的成為了一種主流設計。

2. 剪力墻結構設計的基本原則

為了減少建筑結構本身的重量，相應的增加建筑結構的抗震性，也并不是任何的情況下都可以使用剪力墻結構的，在設計階段，要充分考慮到剪力墻結構的實際應用范圍，最大化的減少因為剪力墻結構的使用對施工方面的影響。當然，如果把增加單位面積內的實際使用率作為前提的話，尤其是在高層建筑中，剪力墻結構的設計和施工形式還是首先方案。

3. 剪力墻結構的特點

剪力墻結構的特點主要是便于大模板技術的應用，室內墻面平整，墻體不需抹灰，增加室內凈面積，而這一點，恰恰是工程建設單位和用戶都十分關注的，至于剪力墻抗側剛度大，側移小的特點由于在實際中并不經常遇到，所以人們的關注度也不高。

除此之外，剪力墻在施工過程中施工工藝較繁瑣，總體施工造價較高，也是制約剪力墻結構設計的一個很大的缺點問題。

4. 剪力墻結構設計的優化

4.1 剪力墻結構的優化原則

一般情況下，建筑結構的剛度越大，其結構穩定性就越好，抗震作用力也就越強，但是如果無限制的增加建筑結構的剛度的話，勢必會增加整體工程造價，而且，如果剛度過大的話，容易出現層間移位過小等問題。所以，在對建筑進行優化的時候應主要考慮定量和定型的研究分析之后再確定剪力墻的結構優化。

4.2 剪力墻結構的優化標準

結合工程中的實際情況，在做剪力墻結構設計的時候，基本上遵循以下原則：一是，盡量避免出現“一字型”剪力墻，避免樓面梁一側或兩側擱置在“一字型”剪力墻或其連梁上；二是使得結構受力更加合理，能在滿足規范要求的前提下，使剪力墻的結構性能達到最優，經濟性更加合理；三是通過改變剪力墻的數量及其布置使得結構的樓層剛度、周期、層間位移角更加合理。

4.3 剪力墻結構設計的優化措施

4.3.1 在合理范圍內盡量減小剪力墻厚度

剪力墻結構的取值，直接影響到結構的自重，所以在進行剪力墻結構設計的時候，首先應該在合理、可控的范圍內盡量減小剪力墻的厚度，這樣不僅減少了施工工程的總造價，而且能讓結構的剛度達到一個較為適中的程度，使其既能滿足結構抗測力的要求，也能使結構自身的質量達到一個較為穩定的范圍內。

4.3.2 嚴格控制剪力墻的配筋率

在建筑施工過程中，對配筋率有明確的國家規范要求，針對剪力墻結構而言，實際施工要求也較為詳細，《混凝土規范》規定，抗震等級為一、二、三級的剪力墻的水平和豎向分布鋼筋配筋率均不應小于0.25%；四級抗震等級剪力墻不應小于0.2%，分布鋼筋間距不應大于300mm；其直徑不應小于8mm。這在高層或者剪力墻墻肢較長的剪力墻結構中應該是合理的，但對于短小、低矮的剪力墻，應適當減小其水平筋的配筋率;墻的豎向最小配筋率應包括邊緣構件中的鋼筋，同時應注意避免豎筋過多使墻的抗剪強度小于抗彎強度，對抗震不利。

4.3.3 減輕結構自重

通過優化設計，減少了混凝土的使用量，就減輕了結構自身的重量，從而可以減小結構內力、豎向荷載和水平地震作用力。這種方式較適用于高層建筑，基本上以不同的高度選取不同的減少量為最佳。

5. 剪力墻結構設計在建筑中的實際應用

5.1 剪力墻結構的平面布置

剪力墻結構設計中的軸對稱安排方式，是對于剪力墻結構的平面布置起到至關重要的決定性作用的。這種軸對稱設計在實際應用中，其目的是最大化的減少剪力墻的扭矩，進而讓剪力墻的側向剛度能充分地發揮出應有的作用。這種情況在高層建筑中十分的常見，而且抗側性的增大，對于原本起到抗震作用的剪力墻結構設計是有影響的，但是通過軸對稱的安排方式，能在兩個甚至是四個作用力面上對扭矩起緩沖作用，實際運用效果是十分明顯的。

5.2 約束邊緣構件處理

剪力墻結構設計中要充分地考慮到邊緣構件的處理問題，因為在實際應用中，剪力墻的邊緣構件主要以無約束邊緣構件和有約束邊緣構件兩種，而這兩種邊緣構件的極限承載力差距是很大的，無約束邊緣剪力墻構件和有約束邊緣剪力墻構件在矩形截面上的承載力，最高情況下可以出現40%的差距，所以，必須要根據實際情況，按照剪力墻結構的軸壓比的等級來設計、安裝何種類型的邊緣構件。

5.3 高層建筑剪力墻結構設計應用

由于剪力墻結構的突出特點，在土地集約化使用率較高的城市中，雖然剪力墻的設計存在著工程造價較高的情況，但是和目前居高不下的房價比起來就相形見拙了，所以這種設計方式被廣泛應用于高層建筑，特別是高層住宅建筑中。在這里需要著重指出的是，利用剪力墻設計的住宅，住戶在實際使用過程中不能輕易的對建筑結構進行改動，否則受影響的不僅是住戶本身，輕則是上下樓都受到影響，重則建筑物自身的穩定性也受到一定影響。

5.4 剪力墻結構設計在高層抗震應用

剪力墻在設計過程中，基本上是遵循著整體設計直通到頂的原則，對于高層建筑而言，能有效的起到一定的抗震作用，但是由于剪力墻設計自身存在著剛度不穩定的情況，如果在實際施工中再采用直通到頂的話，那么不僅會影響到結構的自重，還無法控制層間移位情況，所以在設計初期，就基本上遵循著30層以下的建筑，每5-7層變化一次剪力墻剛度的設計，自下而上采取逐漸減小的方式進行；30層以上且150米以下的建筑，要根據實際環境情況進行剪力墻結構設計。這樣的設計形式，就基本上能滿足高層建筑的抗震需求了。

6. 剪力墻結構設計的未來發展方向

目前制約剪力墻結構不能大面積推廣的原因有兩個，一個是工程施工工藝較為繁瑣，另一個是總體施工造價較高，在未來的剪力墻結構設計過程中，如果可以跟材質相結合，在上述兩個層面上有所突破的話，剪力墻結構設計的實際使用率將會大大提高。另外，目前的剪力墻結構主要作用一是增加單位面積里的實際使用率，二是起到高層建筑的抗震作用，研究人員是否能通過精確的計算和具體的試驗測算出剪力墻結構設計的其它優點，也是剪力墻結構發展的一個新突破口。

7. 結束語

剪力墻結構的合理設計和安排，對于建筑，尤其是高層建筑的設計而言是十分重要的，通過剪力墻結構的設計和使用能增加單位面積的實際利用空間，但是就它的穩定性而言，是關乎于整個建筑物的整體結構安全的，所以專業設計人員必須嚴格按照相關的規程，根據建筑工程的實際情況，綜合考慮高度、剛度等因素，對剪力墻結構進行科學的分析和精確的計算，使其作用和功效發揮到最大化，在確保建筑整體的穩定性和可靠性的前提下，取得社會效益和經濟效益的雙贏。

參考文獻：

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[2]. 尹永青. 高層住宅剪力墻結構設計探究[J]，《山西建筑》2014年 第14期：42-43；

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關鍵詞 建筑；設計；結構；優化；方案；抗震；

Abstract: With the social development and progress, we have more and more attention to optimize the design of building structures, building structures to optimize the design for the real life of great significance. This paper describes the architectural structure to optimize the design of relevant content.

Keywords architecture; design; structure; optimization; programs; earthquake;

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

引言

科學技術的不斷創新，推動經濟不斷向前快速發展，人們對物質生存環境提出了更高要求，而建筑是人類物質生存環境的重要載體。近年來，節能環保型社會建設理念的不斷深入人心，進一步加劇了建筑的需求者與供應者對建筑結構優化設計的需要。建筑結構的優化設計，不但滿足了投資者控制建筑投資成本的目標，而且更加符合使用者對建筑本體功能的需求，從而實現了社會整體經濟效益的最大化。因此，建筑結構的優化設計，在市場經濟下的節能環保型社會越來越成為可行。

1、建筑結構優化設計的基本理論

建筑結構的優化設計主要體現在建筑工程的決策階段、設計階段、建設階段。在建筑工程的決策階段，確定結構優化設計所要達到的總體目標，滿足本體功能，最大程度保障安全性，縮減投資成本；在建筑工程的設計階段，確定每一個子系統及整體結構的優化布局；在建筑工程的建設階段，以結構優化設計為建設原則，組織建設好每一個子系統從而實現整體結構優化布局。決策階段結構優化選擇是關鍵，設計階段結構優化設計是核心，建設階段結構優化建設是基礎，3個階段互相驗證、互為補充、缺一不可。

建筑結構優化設計的基本要求：

(1)功能性

建筑是人類的基礎物質生存環境，建筑結構優化的終極目標就是為了滿足人類對物質生存環境的最大化需求。對功能性的滿足也不再局限于傳統的實用，而是增添了舒適性、美觀性、協調性等多種新元素，滿足人類對基礎物質生存環境的更高要求。

(2)安全性

建筑作為人類生存的基礎生存環境，與人類的生產、生活緊密相關，安全性成為建筑結構優化設計的必然考慮因素。一味追求建筑結構的優化設計，忽略決策階段、設計階段、建設階段的安全性，其作為建筑不但沒有任何實際意義，反而會給人類正常生產和生活帶來致命的危害。因此，安全性是結構優化設計中的必然考慮因素。

(3)經濟性

建筑結構優化設計的經濟性是市場經濟條件下對資源配置提出的新要求。經濟性是指通過建筑結構的優化設計，最大化的節約各種材料資源，達到減少建設成本的目標。另外，各種材料資源都存在一定的稀缺特性，建筑結構的優化設計能科學合理的減少材料的使用量，節省建設材料使用成本。

(4)環保性

建筑結構設計的環保性是繼經濟性之后的一大更高要求，建筑結構優化設計過程通過材料選用品種的環保、整體布局的環保來體現可持續的發展理念。在建筑資源的材料選用方面，在保證建筑本體功能性、安全性的基礎上，最大可能的選擇節能環保型材料，同時，在結構優化的整體布局中，不僅強調建筑主體內部結構的統一與環保，也包括建筑建設過程中廢舊材料的處理與應用，更不能忽略建筑未來使用過程中對環境產生的重要影響。另外，材料選用的環保、整體布局的環保也是結構優化設計過程中安全性的體現。

2. 建筑中的優化設計方案

（1) 房屋結構周期性折減系數。房屋框架結構和頂蓋等結構設計中，因為填充墻體存在使結構實際表現剛度大于設計計算剛度，計算周期也會大于實際周期，所以當算出結構剪力偏小時，會使房屋的某些結構不安全，而應該對房屋結構計算周期適當的進行折減，這樣能達到很好的效果，但是對于房屋框架結構，計算的周期不宜折減或折減系數取小。

（2) 耐久性的優化設計。在之前大部分混凝土結構設計方案中，很多沒有充分考慮到建筑結構設計耐久性，也就是保證房屋建成之后，在合理使用期限內，要能滿足用戶正常使用要求。但是很多的設計未能達到，造成此現象的根本原因是沒有充分考慮到建筑結構在使用的過程中，由于遭受條件和使用環境變化最終造成房屋結構損傷，引起房屋可靠度指數下降。對一般高層混凝土結構設計來說，低造價和省材料設計都應為滿意的結構設計，但隨著人們生活水平的提高和在實際工程中，有時在其他使用要求或技術指標上升為設計主要矛盾時，設計者們就要放棄對經濟的單純追求。所以當選以混凝土結構優化為設計的主要目的時，就應依據設計所要面對的關鍵性問題，分清主次，選多目標或單目標來實施優化，達到滿意效果。

3．建筑結構抗震設計內容

建筑結構的抗震設計分為兩大部分：計算設計和概念設計。以達到合理抗震設計的目的。

3.1 計算設計

建筑結構抗震計算包括兩部分：地震作用計算和結構抗震驗算。

3.1.1 地震作用計算

地震作用曾稱為地震荷載，包括水平地震作用、豎向地震作用和扭轉地震作用，它與地震的性質和建筑結構的特性有關。地震作用計算的方法有：反應譜法、振型分解反應譜法和動力分析法（時程分析法），其中反應譜理論被廣泛的運用于地震作用的計算。

（1）反應譜理論是一種擬靜力方法，它是考慮了結構的動力特性（自震周期、震型和阻尼）所產生的共震效應，其計算過程是先用動力方法計算質點體系地震反應，建立反應譜和反應譜曲線，然后用加速度反應譜計算結構的最大慣性力作為結構的等效地震荷載，最后按靜力方法進行結構計算設計。反應譜理論是依據彈性結構地震反應得到的，但如果遇到強烈地震結構進入彈塑性階段時，則反應譜理論不能計算出構件進入彈塑性狀態的內力、變形，也無法找出結構的薄弱位置，因此專家提出了延性這一概念，利用延性系數來概括結構超出彈性階段的抗震能力，從而使反應譜由彈性變成塑性。

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關鍵詞：建筑結構；設計優化；基本理論；手段和意義

隨著社會經濟的不斷發展，人民的生活水平顯著提高，越來越多的人對物質生存的環境提出了更高的要求，其中建筑是人類物質生存環境的重要載體。近年來興起的節能環保型社會的建設理念越來越得到人們的共識。本文分析了建筑結構優化的基本理論，并提出了建筑結構優化設計應采取的手段。

一、建筑結構優化設計的基本理論

結構設計優化方法的理論是指在從事結構的設計師時，除了考慮設計對象的基本使用功能及安全可靠性，還應該把它的設計對象設計得盡可能的完美。這就是我們所說的結構設計的最優化問題。用科學的語言表述出來就是，利用確定的數學方法，在所有可能的設計方案的集合中，找到能夠滿足預定目標的最滿意的答案。建筑結構的優化設計體現在建設工程的各個階段，包括決策階段、設計階段、建設階段。在決策階段，我們要確定建筑結構優化設計所要達到的整體目標，滿足其本體功能，最大程度的保障安全性，降低投資成本；在設計階段，我們要確定每個字系統的優化方案；在建設階段，應以結構的設計優化為基本原則，組建好沒一個子系統，從而實現整體結構的優化布局。在決策階段的優化選擇是關鍵，設計階段的優化設計是核心，建設階段的結構優化建設是基礎，只有三個階段緊密配合，才能實現建筑結構優化設計的總體目標。

二、建筑結構設計的基本要求

1、 功能性

建筑作為人類基礎的物質生存環境，其結構優化的終極目標就是滿足人類對物質生存環境的最大化地需求。與傳統的實用相比，增加了舒適性、協調性和美觀性等多種要求，從而滿足人類對基礎物質生存環境的更高要求。

2、 安全性

我們在追求建筑結構的功能性的同時，不能忽略建筑結構的安全性要求，任何東西如果沒有了安全保障都會失去價值，與生命相比，任何東西都要讓位。如果建筑商一味地追求建筑結構的優化設計而忽略了決策階段、設計階段和建設階段的任何一個環節的安全方面的一個小小的問題，都會給人類的正常的生產和生活帶來致命的危害。因此，安全性是結構優化設計中的必然要考慮的因素。

3、 經濟型

市場經濟條件下要求對資源進行合理的配置，建筑結構優化設計的經濟性適應了這一要求。經濟性是指經過建筑結構的優化設計后，能夠最大化的節約資源，達到減省建設成本的作用。此外，資源是有限的，很長時期才能再生，存在一定程度的稀缺性，所以建筑結構的優化設計能科學合理的減少材料的使用，從而節省建設成本。

4、 環保性

建筑選材必須選用各種環保材料，人們生活水平的提高對生活質量提出了更高的要求，不僅僅是住的上房子，還要住好的房子。不再把錢看得像以前那樣重要，與之相反的是更加強調健康的重要性。筑結構整體布局當中，不僅要求建筑結夠主體內部結構的統一與環保，還強調，建筑過程中的廢料的處理方面的環保。同時，建筑在未來的使用過程中也必須是環保的。

三、建筑結構優化設計的手段

1、 結構優化設計中的材料選用

物理學和建筑學的基本原理要求我們，建筑結構的各個點、線、面都應體現出力學承載力的特征，其中力學承載力的載體本身就是材料。為此，我們在選材是必須要慎重。通過各種材料的配置，加強構件的強度、任性和延展性，鋼筋混凝土材料的打造適應了這一趨勢，工程實踐表明，鋼筋混凝土的結構設計，把梁柱作為主要得力的承受載體，鋼筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的壓力。因此，在工程的設計實踐中，采用高標號的鋼筋混凝土能夠減少梁柱等構件的橫截面，減輕結構本體的重量，同時也能擴大其使用空間；梁板以受彎為特性，采用高標號的鋼筋混凝土能夠減少鋼筋的使用數量。結構的構建者應該科學合理的配比鋼筋混凝土結構中的鋼筋和混凝土的投放比例，以使其達到最優性能。近年來，自然災害不斷增多，強度也成提高的趨勢，對建筑材料的抗震性、抗水性、抗土性等提出了新的要求，為此，建筑結構優化設計應在決策階段、設計階段和假設階段全面考慮材料的品種、質量、價格和對周圍環境的適應程度，在最小化犧牲經濟性的同時，最大化的保證建筑結構的功能性、安全性以及環保性。

2、 結構優化設計中的構建布置

建筑結構優化設計中的構建布置是指梁、柱子和剪力墻的布置與設計。高層建筑的結構設置大都采用框架―力墻的結構體系，這種體系主要有鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土剪力墻兩部分組成，框架的梁柱為剛接，框架與剪力墻可為剛接，也可以為鉸接。框架―力墻的結構體系具有較高的承載力，較好的延展性和整體性的優點，并且具備了很強的吸收地震力的能力，在建筑結構優化設計中，剪力墻的剛度的確定出了滿足強度條件外，還必須是結構具有一定的側向剛度，基于此原因，剪力墻的剛度的大小將直接影響到結構的安全性和工程造價的成本的大小。在梁的選用方面，常規梁的經濟型最好，但會嚴重影響到建筑層的高度，在目前的土地資源有限的情況下依然無法實現社會整體經濟效益的最大化；寬扁梁能夠減少梁的截面高度，從而可以增加建筑物的凈高，在建筑物的總高度有限制的情況下，可以增加建筑物的層數，從而獲得更多的建筑面積。但是寬扁梁也不是經濟指標最優的梁。我們的目標只有一個，最大化程度保證功能性和安全性。

3、 結構優化設計中的整體布局

建筑結構的決策者和設計者應從全局觀念出發，利用結構設計中的點、線、面，確定建筑結構設計的總體布局，處理好點、線、面之間的框架結構關系，并借助材料的選用和構建的布置，是單個構件與整體的結構相配合，使之能夠實現最佳的受力狀況。即實現整體結構的良好的承重力、剛性和延展性，也實現單個構件的最大化與最佳化利用，保證達到建筑結構設計的國家質量標準。

四、建筑設計優化的意義

1、 通過結構優化設計來降低總造價

進行結構優化設計過程中，我們知道多層住宅和高層住宅相比較，層數越其總建筑面積就越大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節約了用地資源。但與此同時，隨著建筑層數的增多，建筑總高度也會增加，樓間距就得加大，這是占用的土地節約量就與建筑曾數的增加比例不相同了。此外，一棟樓不管有多少層只有一個屋蓋，它的成本下降會比較的明顯。就基礎部分而言，雖然也只是各層公用的，當層數增加時會加大基礎部分的負荷量，為此要加大基礎部分的建設，這樣造價雖有降低，但并不如屋蓋的效果那樣明顯。

2、 通過建筑結構優化來提高建筑結構的經濟性

隨著建筑層數的增加，墻體的面積和主體的體積會隨之增加，結構的自重也會增加，基礎合住的承受力相應也會增加，水衛和電器管線會增長；相反降低層高，可以節省材料，有利于抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離會減少，間接的節約了用地，建筑面積相同的情況下，如果選用不同的樓形時，它的外墻的周長會減少。基于此，當選用越接近圓形或方形的的平面形狀時，外墻周長的系數就會越小，基礎，外墻砌體以及內外表面的裝修都會隨之減少，同時，受利性能也能得到加強，增加了建筑的經濟性能。

結語：

利用結構設計優化的技術方法，能夠提高有限空間、有限資源的利用效率，實現效果的最大化，從而實現經濟化、實用性和適用性的良好目標。同時，能滿足人們對居住條件及生活環境的要求不斷提高的需求，滿足對建筑產品的品質要求不斷提高的目的。此外，還能實現建筑商不斷尋求新的手段滿足顧客要求的想法，達到降低建筑工程造價成本的目的。

參考文獻：

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[4] 劉利鋒，鋼筋混凝土建筑結構設計優化研究[J]，2010（20）

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1高層建筑結構設計的特點

1.1具有較高的抗震設計要求。高層建筑結構設計時，對于其抗震性能有更高的要求，不僅需要充分的考慮豎向荷載和風荷載，同時還需要保證結構性能的良好性，只有這樣才能有效的提高高層建筑結構抗震的能力，使其具有較好的牢固性和安全性。1.2減輕高層建筑自重比。在建筑結構設計上，對于減少高層建筑的自重比要比多層建筑的自重比減輕具有更直接的影響。高層建筑如果自身的自重減輕了，在相同的基礎上就可以多建層數，更有益于經濟效益的提高。而且高層建筑的重量與地震效應是成正比的關系的，高層建筑的重量越大，在地震發生時其作用于結構上的剪力則會越大，而所產生的傾覆力矩也會增加，這就導致作用于豎向結構的除加軸力增加，從而導致建筑物發生倒塌的可能，所以減少高層建筑的自重，可提高高層建筑結構抗震性能的重要手段。1.3重視軸向變形。采用框架體系和框架———剪力墻體系的高層建筑中，框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力，中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時，此種軸向變形的差異將會達到較大的數值，其后果相當于連續梁中間支座沉陷，從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。1.4概念設計與理論計算同樣重要。在我國高層建筑結構的抗震設計時，通常分為計算設計和概念設計兩部分。近幾年來，我國高層建筑結構的抗震設計無論是分析手段還是分析原則都得以不斷的提高和完善，但在設計計算時是在一定假想條件下進行的，但由于實際地震作用的復雜性和不確定性，所以高層建筑結構的抗震設計與實際情況存在著較大的偏差，這樣就導致結構進入到彈塑性之后，極易導致局部開裂及破壞的情況發生。因此，高層建筑的概念設計也是非常重要的。

2高層建筑結構優化設計策略

目前高層建筑結構中，鋼筋混凝土框架-剪力墻結構是最常采用的結構，由于其具有框架結構，所以其平面布置可以很靈活的進行布置，以獲得較大的空間，整體性較好，而且抗震能力也較強，由于其框架剪力墻結構具有較多的優點，因此在水平荷載下，框架剪力墻具有單純的框架或是單純的剪力墻更為水利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框-剪結構是一個具有雙重承載體系的非常復雜的空間受力體系，力學分析難度較大，其優化設計就更為復雜和難以實現。鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計，即是在結構整體內力分析完成后，根據梁柱各構件的控制內力進行截面優化設計，確定滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征和配筋量的優化結果，由此導致原結構的幾何特征和荷載特征發生變化。優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化，各構件控制截面上的控制內力也發生相應變化，據此再進行新一輪的優化設計。2.1鋼筋混凝土框架結構的優化設計方法的具體步驟。1）初始選型：根據結構平面、立面布置及建筑物設計使用功能，分析結構所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型，初選梁柱的幾何尺寸。2）結構分析：按照結構的實際幾何構造特征，計算結構所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋混凝土結構進行空間內力分析。根據結構分析結果，將截面尺寸相同的構件來控制截面內力，根據其大小進行分類，并確定每一類構件的設計控制內力。3）截面優化設計：針對每一種梁柱構件的控制內力進行優化設計，得出優化約束條件下的結構幾何構造特征和配筋特征的優化設計結果，從而構成新的優化意義上的設計結構。4）收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個較小的數值，作為檢驗結構收斂性的條件，進行收斂性判斷，若優化結構與原結構基本一致，則認為優化結構是收斂的，可以轉入下一步的可行性判斷，否則轉回第2）步重新進行結構分析、優化設計。5）可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性，若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理，作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整，直到方案可用為止。2.2框-剪結構的設計優化。在對框架-剪力墻設計優化時，其涉及的問題較多，主要的有三個方面。首先需要對結構最優設防水平進行決策，其次，還要對框架和剪力墻結構的協同性、承載力、剛度及變形能力進行匹配設計，最后需要對結構的構件進行優化設計。高層建筑結構的設計對于高層建筑工程的質量具有極其重要的作用，所以對于高層建筑及超高層建筑的優化設計是十分重要的，其不僅能夠使高層建筑結構更加合理，而且對于高層建筑經濟效益的實現及新型結構形式具有更廣泛的研究和推廣意義。（本文來自于《工程科技》雜志。《工程科技》雜志簡介詳見.）

作者：滕寶權 單位：黑龍江省新建監獄工程設計科