一、建筑結構優(yōu)化設計基本原則

1.1建筑平面布置產(chǎn)生規則結構效應的原則

　　有規則建筑體型和平面布置的結構，因其受力較簡(jiǎn)單，造價(jià)相對較低。但由于不同使用功能的需要，建筑的體型和平面布置是多種多樣的，不可能因結構要求規則而對建筑師的創(chuàng )作提出無(wú)理要求，倒是可以在滿(mǎn)足不同使用功能的前提下，通過(guò)對結構墻、柱的***和墻肢長(cháng)短的調節，使不規則的建筑體型和平面布置產(chǎn)生規則結構的效應，同樣可以使建筑結構達到經(jīng)濟合理和安全耐用的預定目標。

1.2提高建筑舒適度原則

　　所謂好的建筑，應是從建筑、結構、裝飾裝修到給排水、暖通、空調、燃氣、電氣安裝等各專(zhuān)業(yè)的優(yōu)化設計組合，是整體優(yōu)化設計，如果僅僅是某個(gè)專(zhuān)業(yè)設計得好，是不可能被稱(chēng)作是一個(gè)好建筑的，結構設計也不能例外的;建筑結構設計要能***地滿(mǎn)足建筑平面布置、內部空間高度和建筑立面等使用功能和外形觀(guān)感的要求，投入使用后，使用戶(hù)在工作和生活中感到很舒適，使建筑真正成為人人贊***好建筑，這才是建筑結構優(yōu)化設計的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。因此，建筑結構的優(yōu)化設計應包含結構體系的優(yōu)選、傳力途徑的科學(xué)性、構件布置的合理性、構件和材料選用的正確性等內容;應該把盡可能提高建筑投入使用后的舒適度作為建筑結構優(yōu)化設計的一條重要基本原則。

1.3建筑結構整體安全度原則

　　我國早已頒布實(shí)施的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)規定的抗震設計的標準是：“小震不壞，中震可修，大震不倒”，是說(shuō)整個(gè)建筑結構所有構件要共同達到的目標。如果一個(gè)工程有99%的構件在大震作用下不會(huì )被***， 而其中有1%的構件即使在小震作用下就被***，導致整個(gè)建筑垮塌，那么，這個(gè)工程還能說(shuō)是結構安全嗎?所以結構優(yōu)化設計應***考慮整體建筑的每個(gè)構件，使結構體系中每個(gè)構件都具有合理的可靠性，確保整個(gè)結構體系的安全性能，確保實(shí)現結構設計規范規定的設計標準，達到建筑結構既安全耐用又經(jīng)濟合理的總目標。這就是結構設計應堅持的建筑結構整體安全度原則。

1.4不同構件采用不同的安全系數的結構優(yōu)化設計原則

由于現澆鋼筋混凝土樓板的約束作用，可以在很大程度上提高樓蓋梁的承載能力，***時(shí)可提高約1.5倍。而現行國內結構計算軟件卻不能準確反映現澆樓板的這種約束作用，因此，按力學(xué)計算結果進(jìn)行結構設計的話(huà)，對現澆樓蓋梁而言，它的安全系數就偏高了許多。另一方面，從對出現垮塌事故的工程進(jìn)行事故原因***和分析可以得知，由于樓蓋或樓蓋梁的問(wèn)題而導致結構***的工程實(shí)例極少，除非是結構計算本身有誤;從許多震害***的工程實(shí)例中也可得知，在***力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墻、柱等豎向構件首先遭到***所致。在實(shí)際的結構設計工作中，若不考慮構件的實(shí)際承載能力，對所有構件采取相同的安全系數，就會(huì )造成建筑結構在安全性和經(jīng)濟性方面的不合理。因此，在結構設計時(shí)，對***構件、靜定結構和豎向構件應采用較大的安全系數，而對樓板和樓蓋梁的安全系數可予以適當降低，這樣處理既可以降低工程造價(jià)，又可提高結構的綜合安全度。

二、房屋建筑結構優(yōu)化設計的必要性

為了達到結構優(yōu)化設計的目的，工程設計人員必須在保證結構安全的前提下，通過(guò)對建筑結構的整體概念分析，采用合理的優(yōu)化設計理念和方法進(jìn)行優(yōu)化設計，使得能有效地控制工程造價(jià)，滿(mǎn)足***方的經(jīng)濟性要求。通過(guò)以往的優(yōu)化設計經(jīng)驗來(lái)看，相比于傳統的設計方法，優(yōu)化設計通?？梢赃_到降低工程造價(jià)5%～30%的目的。但是在實(shí)際的工程設計中，很多因素都制約了優(yōu)化設計的開(kāi)展和實(shí)施。比如，工程的設計進(jìn)度的要求，使得設計人員根本無(wú)暇顧及到結構的優(yōu)化設計要求;再者，由于知識水平的***，傻瓜化的設計軟件使得部分設計人員對優(yōu)化設計的理解缺乏，更談不上有效合理的優(yōu)化設計，大部分設計人員在所謂優(yōu)化設計中總著(zhù)眼于局部部位而忽略了結構總體方案的設計，沒(méi)有從總體***上考慮造價(jià)的控制。為此，為了降低工程造價(jià)的成本，提高設計人員在提高設計人員在實(shí)際工作中對優(yōu)化設計的認識和重視非常必要，只有加強技術(shù)和經(jīng)濟效益的有效結合，通過(guò)合理的優(yōu)化設計方案，才能達到創(chuàng )造更大的社會(huì )效益。

三、房屋建筑結構優(yōu)化設計的內容

　　結構設計的工作主要是根據建筑設計的要求，采用合理的設計理念和方法，來(lái)確定適當的結構形式、布置以及具體的構件設計尺寸。對常見(jiàn)的鋼筋混凝土住宅結構體系進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以從結構整體的***以及具體構件兩方面的因素來(lái)加以考慮。影響結構整體的***的因素包括了建筑物的體型特征、柱網(wǎng)尺寸、層高以及抗側力構件的位置等具體構件因素主要包括結構的布置、構件的截面、混凝土和鋼筋強度等級及配筋構造等。綜合考慮兩方方面的因素影響是必須的，為了實(shí)現這一目標，對工程師提出了更高的要求，即需要結構工程師對結構和構件受力特征有充分的把握，能根據構件設計的合理經(jīng)驗和規范的深刻理解，采用合理優(yōu)化方法進(jìn)行有效設計。

3、房屋建筑結構優(yōu)化設計的措施

3.1建筑結構形式的優(yōu)化設計

3.1.1剪力墻的設計

　　聯(lián)肢墻是通過(guò)連梁連接的各墻肢聯(lián)結而成，從而增加了墻肢的約束條件。連梁的剛度增大必將使得結構的***作用也增大，這樣連梁和墻肢分配內力也相應增大，此時(shí)必須增大構件的配筋量，顯然這一設計結果必然會(huì )造成材料的浪費。因此，在住宅結構設計時(shí)，一般情況下不宜采用大剛度的窗下墻作為連梁，而宜將連梁設計成為截面、剛度較小的弱連梁。同時(shí)，在滿(mǎn)足結構剛度與變形要求時(shí)，應從經(jīng)濟角度與抗力、變形方面綜合考慮，合理布置抗側力構件。顯然，剪力墻數量越多，結構抗側力剛度愈大，相應結構位移會(huì )減小，但是結構***力會(huì )隨抗側力剛度增大而加大，對結構的造價(jià)控制不利。因此剪力墻應以周邊均勻、對稱(chēng)、分散等原則合理布置，以規范規定的水平位移限值為準盡可能減少剪力墻數量。

3.1.2砌體結構的設計

　　作為承重構件和抗側移構件的磚砌體，其平面布置較為靈活，但不適宜做躍層結構及受力較大的突兀結構形式。門(mén)窗開(kāi)洞寬度不宜超過(guò)2.1m，縱向墻體數量不宜少于三道，這一措施可以適當減少構造柱的配筋。宜使砌體房屋成為縱橫剛度相近、各層約束合理分布的空間受力體系。

3.1.3底部框架剪力墻的設計

　　底部框架剪力墻結構由于豎向抗側力構件不連續，使得建筑物在轉換層上下出現剛度、內力和位移突變，促使部分構件提前***，因此對建筑物在轉換層上下的剛度比的要求比較嚴格，以緩解構件內力、位移突變的情況。由于底部框架剪力墻結構容易出現剛度突變、位移突變等不規則項，在設計時(shí)應盡量避免錯層、樓板不連續、平面或豎向尺寸突變等不規則項，以免形成具有較明顯的抗震薄弱部位的特別不規則結構。承重墻盡量放在框架梁上，如果出現放在次梁上的墻體時(shí)，應適當加大該次梁、主梁、框架梁的安全系數，加厚該處的樓板厚度。

3.2注重細部?jì)?yōu)化

3.2.1在注重整體設計的同時(shí)，也應加強結構局部構件的精細設計。比如現澆板設計中盡量把異形板劃分為矩形板，這樣既達到合理受力的目的，也避免了拐角裂縫的出現。

3.2.2底部框架抗震墻的底框梁箍筋配箍量一般較大，此時(shí)若選用冷軋帶肋鋼筋作為箍筋，便可減少箍筋肢數或箍筋直徑，達到降低造價(jià)的以及方便施工的目的。還有，為減少柱構件底部截面，采用***度的混凝土是不錯的選擇，但是水平構件混凝土可適當減少混凝土的標號，滿(mǎn)足了受力要求，也節約了成本。

3.3結構設計軟件在優(yōu)化設計中的運用

隨著(zhù)計算機技術(shù)以及結構優(yōu)化設計理論的結合，基于計算***的優(yōu)化設計思路已經(jīng)在工程結構設計中得到了廣泛的應用。通過(guò)利用計算機分析軟件建立優(yōu)化設計的分析模型，采用***的計算機優(yōu)化計算方法，設立結構設計達到的目標要求，***終實(shí)現結構設計的優(yōu)化目的。在具體的優(yōu)化設計過(guò)程中，優(yōu)化設計實(shí)際上已經(jīng)由一個(gè)工程問(wèn)題轉變?yōu)橐粋€(gè)數學(xué)問(wèn)題。在大型復雜結構的優(yōu)化設計中，基于這一思想的結構優(yōu)化設計方法具有其他算法無(wú)法替代的優(yōu)勢。因此，工程設計人員加強基于計算機技術(shù)的優(yōu)化設計分析非常必要。

四、結語(yǔ)

從理論上講，任何建筑體型都有一種相對比較規則的結構受力方案，因為當建筑體型確定以后，整體建筑的形心和質(zhì)量中心就也確定了，結構設計師在設計時(shí)只要使結構的荷載中心和剛度中心盡可能地接近乃***重合，該建筑結構就基本具備了穩定和規則性的條件，通過(guò)從整體和細部的優(yōu)化設計，采用合理的結構形式和布置，優(yōu)化構件設計和構造，使得建筑結構符合安全耐用和經(jīng)濟合理的要求。