建筑结构的优化设计精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇建筑结构的优化设计范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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关键词：建筑结构；优化设计；细部；地基；抗震

中图分类号：TU3文献标识码： A

一、建筑结构设计优化的内容及其意义

当前，我国经济快速发展，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是改善人们居住环境方面的重要手段。建筑结构设计优化理念注重以实际为准则，根据工程建设的基本状况，以计划成本控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化结果方案。

建筑结构优化设计意义重大，一是大大提高建筑结构经济性，建筑进行结构设计优化可节省材料，有利于抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。节约用地，大量资料表明，建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。

二、建筑结构优化设计中的问题

现代的建筑结构设计优化工作是一个复杂的过程，关系着建筑的安全与否，是否经济和适用，在结构优化设计中也会遇到一些问题。

(一) 缺少详细的勘察地质资料

从现在的建筑结构设计工作来看，普遍缺少详细的勘察地质资料，只是简单的依据相临建筑的情况进行图纸设计。勘察施工场地的作用是保证科学的进行地基基础工作，并且达到最基本的安全保障。往往房屋设计工作人员只是把耐力数值控制到最小，就简单认为房屋建筑结构没有问题了，这种技术问题为房屋埋下了安全隐患。在对较软地基进行处理时，忽略了垫层换土设计，只是根据经验判断处理。房屋结构设计过程中，对于较软地基存在的安全隐患没有足够认识，单纯依据个人经验使用砂垫层强化承载力，对于其宽厚度缺乏精确计算，也造成了费用的浪费。

(二) 构造柱设计存在的问题

建筑结构设计中的构造柱可以设计为单一的受力柱，其横截面与配筋必须达到规范砼的规格，如果房屋结构包含抗震功能，必须要满足以上要求。当构造柱体被当做承重的柱体应用时，这就会使构造柱体的受力提前了，从而限制了构造柱体对建筑结构的拉束功能的完全发挥，使整体房屋结构设计暗藏了安全危机。地圈梁通常会植入构造柱体，这种情况下是不需要另外设置地基的，可是当构造柱体充当了承重柱体时，柱底部基础抗压能力必然会出现超负荷现象，裂缝也就产生了。在实际施工当中，处于承重梁下的柱体应当达到承重柱体的标准，假如承重梁的负载与跨度呈现最小状态时，梁下也可以使用构造柱体。这时候就要对构造柱体的功能忽略不计，重新检测墙体下半部分的抗压强度，达到要求才能设计施工。

(三) 抗震设计中存在的问题

在抗震建筑结构设计中，施工设计人员普遍认为六度设防可以看成是没有设防。为了方便受力分析，施工设计人员往往把柱体横截面较小设计，增加梁线的刚度，将梁设计成为铰支梁，柱体的抗压能力设计成轴心抗压。这种操作方法能够方便分析房屋结构的受力，但是针对整体的房屋结构安全带来了危险。忽视了梁与柱之间的弯矩约束，还有柱体的截面积较小，整个建筑结构一旦受力，抗弯能力明显不足，造成了梁底显现裂缝。

(四) 承重墙设计中存在的问题

建筑结构设计承重能力时主要是通过楼板设计完成的，在房屋建筑时经常将一些隔墙放置在楼板上，之后还会将这部分算在同等效果的荷载力范围内，楼板的配筋也会依据这个数据进行计算。除此之外，隔墙顶部采用立砖斜砌，造成楼板顶部出现裂缝。两个方向同时产生弯矩的双向板中的钢筋是要叠放并且要保持纵横方向，计算时应该依据双方向的高度。

三、建筑结构设计优化的基本步骤

通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数( 损失的期望 C2 和结构的造价 C1) 和约束控制相关参数( 结构的可靠度 PS) 等; 然而还有一些影响不是太大，其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示，这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数，使得工程造价最少。

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。

四、建筑结构优化设计的要点

（一）结构优化设计的规范

在对房屋建筑结构进行结构优化设计时，设计工作者应遵循相关的结构设计规范。房屋结构优化设计的追求决定了房屋结构优化设计对设计工作者提出了较高的要求，要求工作者不仅详细了解房屋结构设计规范的条文，同时也要能够根据房屋结构设计的实际情况，把房屋结构设计的结构优化设计方案科学合理的运用到实际的房屋工程中。

对于一些结构较为简单的房屋工程，某些结构设计规范可能过于保守，而对于一些结构复杂的，或者有特殊用途的房屋工程，某些结构设计规范又可能过于宽松，安全性不足，这就要求房屋结构设计结构设计优化工作者能够根据具体的工程情况，对结构设计条文进行适当的取舍，争取使设计成果达到最优化。

（二）前期方案设计期间将结构设计优化参与其中

建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案，并参与结构设计优化，就会争取到非常优秀的开端。但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多，如果能对建筑类别有所针对，并进行合理选择结构设计优化方案，将降低建筑的总投资成本，因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计，考虑结构的合理及可行性。

（三）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，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。在做立面设计的时候，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。

（四）地基基础结构设计

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。

（五）概念设计处理的实际建筑设计问题

在建筑结构设计中，很多外在因素是难以控制的，尤其是地震这种破坏力极强的自然灾害，对于建筑结构来说，破坏性是不可估计的。故此，在进行实际建筑设计时，必须充分考虑其建筑结构的地质特征，采用概念处理的原则进行合理的规划设计，将其存在的危险因素降至最低。在进行建筑结构设计时，要充分考虑抗震性能的重要性，分析其建筑阶段所受到的各种危险因素，采取合理的技术

手段，在建筑施工中注意刚度均匀、对称的重要性，同时还可以采取延性的设计原则，它可以有效的防止建筑结构在地震发生时所产生的突发性破坏，消耗一定的能量，减少破坏。

参考文献

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关键词:房屋结构;优化设计;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

中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：

在房屋建造的过程中，建筑结构成本的花费占了一个比较大的比例，通过结构设计的优化技术可以很有效的解决建筑成本造价方面的压力。因此，从事结构设计的工作人员应当充分考虑房屋建造过程中的合理性、经济性和适用性，从而在满足建造要求的前提下降低房屋建筑工程的总体造价。

一、房屋结构设计优化技术的现实价值及应用1、房屋结构设计优化技术的现实价值在进行房屋结构设计时，首先要做的便是要满足房屋结构效益的长远性。在这样的基础上尽量使房屋在投资上降低成本，结构上科学合理。和传统的房屋结构设计理念相比，现代房屋结构设计优化技术在房屋结构建造中的运用可以有效的降低建筑工程的成本，大概可以保持在10%—30%之间。结构设计优化技术的应用可以将建材的利用率及性能发挥到最大限度，使房屋内部的各个空间构成一个协调的整体，并符合我国相关安全质量的规定。此外，房屋结构设计优化技术的运用还可以对房屋的最初设计提供一定的帮助。因此，优化技术对房屋整体设计的安全性、舒适性、合理性起着相当重要的作用。2、房屋结构设计技术方案及其理论的应用房屋结构设计方案及理论在现实中的应用主要表现在两个方面：房屋整体工程结构的优化设计和房屋各个组成部分的优化设计。在这其中，房屋各个组成部分的优化设计包括很多方面，比如：相关基础结构方面的优化设计、相关细节结构方面的优化设计和房屋屋顶方面的优化设计等，对于这些方面的优化设计还包括很多更加细化的设计，如选型、布置、造价等方面。相关的设计工作者应当在满足房屋建造相关规定的前提下，充分考虑造价方面的因素来进行相关结构设计的优化。

二、房屋建筑结构优化设计的内容

一般，结构设计工作主要依据建筑设计的要求，运用合理的设计理念及方法来确定合适的结构形式、布置和具体的构件设计尺寸。对常见的钢筋混凝土房屋建筑结构体系进行优化时，可以从结构整体的布局和具体构件两方面的因素来考虑。影响整体结构布局的因素包括了建筑物的柱网尺寸、体型特征以及抗侧力构件的位置等，具体构件的因素主要包括构件的截面、布置、钢筋强度及配筋构造等。综合考虑这两方面因素的影响是必须的，为了达到这一目标，对工程师们提出了更高的要求：即需要结构工程师对结构及构件受力特征有充分的把握，可以根据构件设计规范的深刻理解及合理经验，采用合理的优化方法来进行有效设计。三、房屋建筑结构优化设计的措施3.1 加强剪力墙的设计

剪力墙设计中的关键是连梁的设计。连梁刚度的增大定会使得结构的地震作用也相应增大，这样连梁和墙肢分配内力也会增大。此时必须要增大构件的配筋量，显然这一设计结果必将会造成材料的浪费。所以，在住宅结构设计时，优秀的设计师都不会运用大刚度的窗下墙作为连梁，而是将连梁设计成刚度、截面较小的弱连梁。同时，在满足结构刚度及变形要求的前提下，要从经济角度与变形、抗力等方面综合考虑，合理的布置抗侧力构件。显然，剪力墙的数量越多，结构抗侧力的刚度越大，相应的结构位移将会减小。但结构地震力也会随抗侧力刚度的增大而加大，对结构的造价控制产生不利影响。所以剪力墙要以周边均匀、分散、对称等原则进行合理布置，以规定的水平位移限值为准尽可能的减少剪力墙的数量。

3.2 注重细部优化

(1)在重视整体设计的同时，也应当加强结构局部构件的精细设计。如在现浇板的设计中尽可能的把异形板划分为矩形板，这样既可以达到合理受力的目的也避免了拐角裂缝的出现。

(2)随着计算机技术及结构优化设计理论的结合，基于计算仿真的优化设计思路已经在工程结构的设计中得到了广泛的应用。通过计算机分析软件建立优化设计的分析模型，运用高效的计算机优化计算方法，设立结构设计需要达到的目标要求来最终实现结构设计优化的目的。在具体的设计优化过程中，优化设计实际上已由一个工程问题转变成为了一个数学问题，在大型复杂的结构优化设计中，基于这一思想的结构优化设计方案拥有其他算法无可比拟的优势。因此，工程设计人员加强基于计算机技术的优化设计分析是非常有必要。3.3 加强设计中建筑结构形式的选用

(1) 加强砌体结构设计

作为承重构件及抗侧移构件的砖砌体，它的平面布置比较灵活，但不适合做跃层结构。避免受力较大的突兀结构形式，门窗开洞的宽度最好不要超过 2.1m，纵向墙体数量不应少于三道，这一措施可适当减少构造柱的配筋。

(2) 加强底部框架剪力墙的设计

底部框架剪力墙的结构由于竖向抗侧力构件是不连续的，使得设计中受力平衡易出现问题，因此对建筑平面的要求是比较严格的。承重墙要尽量放在框架梁上，如果出现了放在次梁上的墙体时要加大该主梁、次梁及框架梁的配筋，加大此处的楼板厚度。户型设计中尽量让大房间布置在临街面，厨房、卫生间等小房间布置在背面，这样可以方便临街面柱网的布置等。四、房屋结构设计优化技术在结构设计中的应用1、概念设计优化技术及建筑结构设计在当代建筑的设计中，概念设计是设计思想展示中的关键因素。作为设计人员，最重要的事就是在特定的空间内，利用整体的概念进行总体设计方案的确定。把建筑中构件与结构、结构与结构之间的关系进行一定的处理，想要将概念设计较好的完成，设计人员定要建立在丰富建筑经验的基础上。随着其经验的增长，作品也将变得越来越完美、新颖。在相同的设计方案中，建筑中的结构组成设计同样存在很多变化，即便是内部结构设计已经确定的建筑，它的分析方法也存在着很多不同，比如材料、设计参数、负荷等参数的取值就不尽相同。而上述这些问题并不完全可以通过计算机完成，需相关工作人员自己对其进行判断及处理。这些判断和处理都需要在按照一般规律的前提下，依据已有的工程经验得到最终的结果，这一过程就是上面所说的概念设计。2、概念设计处理的实际建筑设计问题勘察设计在工程中有着相当重要的作用，优秀的设计是创建优质工程的前提。优秀的结构工程师都会在每一项工程设计的开始阶段，依据经验及专业设计理论，在脑海中进行一个“优化”的过程。运用概念设计的方法，可以有效、迅速地对结构体系进行构思、选择，同时，这也是判断计算机内力分析输出的数据是否可靠的主要依据。概念设计是结构设计的核心及灵魂，它将会统领结构设计的整个过程，同时也贯穿着设计工程师的知识水平与设计水平。运用结构概念设计从整体上来把握结构的各项性能，这样才可以对计算分析结果进行科学的判断及合理的采用，保证工程师在设计中处于主导地位。

【结语】:总之，结构设计在当今房屋的建筑工程中是一项责任比较繁重的项目，其设计水平将直接影响着建筑物的适用性、经济性和安全性。房屋建筑结构的成本在工程项目中占有很大的比例，优质的结构设计不仅能够确保房屋使用的安全性，而且还可以减少建设的成本，进而获取最大的经济效益。这也就要求结构工程师需在每一个工程项目的设计中均可以做到不懈地追求最优最佳，不断地探求自然法则，要通过反思和比较，在经验的累积中不断提高自己的判断力及创新力。

参考文献：

［1］潘亮.房屋结构设计中机构设计优化技术的应用.科技风.2011(12)

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关键词：高层建筑；剪力墙；优化设计

有人认为 ,优化结构设计只是抽钢筋的问题 ,其实不然。一栋建筑方案产生后 ,结构从选型和布置开始就存在优化与否的问题 ,再加之后续的精心设计、准确计算、合理选用等全过程的优化设计才能产生优化的结构。如果仅是抽钢筋的概念 ,优化是非常有限的 ,因为所有设计依据同样的条件 ,遵循同一本规范 ,计算采用同样的软件 ,结果应该是一样的。随着建筑事业的发展,建筑结构设计水平也相应地不断提高, 但是另一方面,由于技术原因而造成的质量低劣和浪费现象也时有发生,为此本文对近年来在工程实践中的体会和心得,主要是分析高层建筑的设计优化特点进行阐述,供参考讨论。

一、高层建筑结构优化设计

1对高层建筑结构方案进行优化采用何种方法，首先应分析这一问题的目标函数、目标函数中的各种变量这些变量之间的各种数学解析关系以及与各种变量有关的约束条件，在分析的基础上是采用间接优化还是直接优化方法来确定。高层建筑结构方案优化的目标就是材料耗量，材料耗量决定于构件的截面尺寸大小，截面尺寸必须满足通过力学分析得到各构件内力后的强度计算及位移变形等条件。因此，目标函数很难用明确的数学解析式来表达，不能用数学上求极小值的方法，也就是一般所说的间接优化方法来优化。高层建筑结构方案的优化只能采用直接优化法来解决，即给目标函数中变量以已知值，经过试算使其满足一定的约束条件，求得其目标值，并找出使目标值逐步变小而趋向最佳值的路线或方向，以达到目标函数的最优值。因此，可以采用满应力法进行高层建筑结构优化设计。

2 满应力设计法是在桁架等杆系结构的设计中发展起来的，是结构优化中最简单、最易为工程人员理解的一种准则法。所谓满应力是指结构构件在荷载作用下的最大应力达到所用材料的容许应力，此时材料的强度得到充分利用，构件截面面积将是最小，故可作为桁架最轻设计或体积最小设计的一个准则。满应力设计法是结构在规定材料和几何形状的条件下，按照满应力准则的要求，修改构件的截面尺寸，使每一构件至少在一种工况下达到或接近其容许应力限值的优化算法。如果结构除了应力约束外还有界限约束，则要求每一构件应力约束和界限约束中至少有一个达到临界值。

3 利用满应力设计法进行高层建筑的结构优化设计要遵循以下步骤：首先，要根据常规做法和经验确定结构构件的初始截面尺寸，并按构件分类分别建立柱、墙、梁可供选择截面尺寸的数据库；其次，要对结构构件进行力学分析，算出各工况下结构的位移及内力，并对结构构件进行承载力计算；再次，要根据计算结果，对构件截面尺寸进行调整，在满足位移条件的前提下，尽量充分发挥构件材料的性能，即按规范计算使其接近满应力状态，但截面选择应在指定的数据库中进行，并统计截面需修改的个数；然后，根据修改截面的数量、性质，由人工干预决定或指定一个限值自动决定是否重新计算，即返回到第二步计算，如此循环反复，直到满足要求为止；最后，输出最后优化的构件截面尺寸及计算结果。

二、 结构优化设计策略

钢筋混凝土框架-剪力墙结构是高层建筑结构中最常采用的承载体系之一，它同时具有框架结构建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面易于处理，以及剪力墙结构抗侧移刚度大、整体性好、抗震能力强的优点。在水平荷载作用下，具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。但钢筋混凝土框-剪结构是一个具有双重承载体系的非常复杂的空间受力体系，力学分析难度较大，其优化设计就更为复杂和难以实现。所以，笔者以下谨通过已有的工程设计经验提出步骤性的建议，不作深入的学术探讨。希望国内外学者和工程设计人员今后对此能有更多有益的尝试，探讨更多有关框-剪结构的优化设计方面的课题，以推动我国节能事业的发展。

1框架结构的分部优化设计技术

钢筋混凝土框架结构属于具有多个多余约束的超静定结构，其荷载效应不仅与外荷载大小有关，还与结构构件的材料特征、几何构造特征有关。钢筋混凝土框架结构的分部优化设计，即是在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化，据此再进行新一轮的优化设计。因此框架结构的分部优化设计实际上是一个迭代、渐进的寻优过程，计算结果虽不总能等价于整体优化设计结果，但通常能给出工程实用的满意结果。

钢筋混凝土框架结构的分部优化设计方法的具体步骤为：

（1）初始选型：根据结构平面、立面布置及建筑物设计使用功能，分析结构所受的竖向荷载和水平荷载及其传力路线，并考虑施工因素，归并框架梁、柱的类型,初选梁柱的几何尺寸；

（2）结构分析：按照结构的实际几何构造特征，计算结构所受竖向荷载及水平荷载，对钢筋混凝土结构进行空间内力分析。根据结构分析结果，将截面尺寸相同的构件的控制截面内力，根据其大小进行分类，并确定每一类构件的设计控制内力；

（3）截面优化设计：针对每一种梁柱构件的控制内力进行优化设计，得出优化约束条件下的结构几何构造特征和配筋特征的优化设计结果，从而构成新的优化意义上的设计结构；

（4）收敛性判断：在工程精度意义上选取一个较小的数值，作为检验结构收敛性的条件，进行收敛性判断。若优化结构与原结构基本一致，则认为优化结构是收敛的，可以转入下一步的可行性判断，否则转回第②步重新进行结构分析、优化设计；

（5）可行性判断：对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。

2 第二阶段：剪力墙构件的优化设计

剪力墙结构构件的优化设计主要是结构刚度与延性指标的最佳组合，可用力学准则进行优化。结构刚度对结构的影响主要为结构的自振周期和侧向位移，结构延性对结构的影响主要为保持承载力前提下的变形能力。因此，可用结构整体的侧向位移量来协调结构的刚度和延性。我们根据高层结构设计规范对结构层间位移和顶点总侧移的限值来控制结构的刚度设计和延性设计。

3 第三阶段：框架结构的优化设计

框架结构的优化设计准则是一个结构准则，在一次整体分析完成之后，可按照前述方法对框-剪结构中的框架部分进行优化设计。

三、框-剪结构的优化设计步骤

1 分析结构平面、立面布置特点，根据工程经验选定剪力墙抗侧力构件的布置位置及几何厚度；

2根据结构使用荷载特点，根据经验归并框架结构类型，并初步选定每一类型框架结构梁柱构件的几何尺寸；

3 进行整体结构的空间内力分析；

4 根据结构分析计算结果，检查结构的层间位移及顶点总位移是否满足规范要求。若满足规范要求，则转入第5步进行判断；若不满足规范要求，则直接返回第1步，进行剪力墙水平截面面积的修正；

5 刚度最优化判断：比较结构实际侧移值和规范限值，若│max(δ/h)-［δ/h］│/［δ/h］≤ε1且│max(Δ/H)-［Δ/H］│/［Δ/H］≤ε2，则转入第6步进行计算；否则转入第1步，并用原剪力墙厚度乘以修正系数ζ=max{ζ1，ζ2}(ζ1=［δ/h］/max(δ/h)，ζ2=［Δ/H］│/max(Δ/H))，来修正剪力墙几何尺寸，重新进行结构分析；

6分别进行剪力墙和框架结构构件的截面优化设计；

7收敛性判断：比较优化结构与原结构的接近程度，若优化结构与原结构基本一致，则认为优化结构是收敛的，可以转入下一步进行可行性判断，否则将优化结构作为原结构转回第3步重新进行结构分析、优化设计；

8可行性判断：对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性。若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。

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关键词：剪力墙结构；设计；建筑；应用；优化

中图分类号：TU2文献标识码： A

1. 概述

时代的发展和人民生活水平的提高，让人们对居住环境的要求也逐步的增多，传统意义上的住宅，均以满足“住”为先决设计条件，但是现代化的建筑设计理念，更多的注重“宅”的存在形式和特点。很多较为先进的结构设计方式被得以充分的展现，这其中应用最多、受关注度最高的应属剪力墙结构，这种结构设计因为刚性强、且实际使用材料较少，对整体施工质量的保障有稳定作用，所以已经逐步的成为了一种主流设计。

2. 剪力墙结构设计的基本原则

为了减少建筑结构本身的重量，相应的增加建筑结构的抗震性，也并不是任何的情况下都可以使用剪力墙结构的，在设计阶段，要充分考虑到剪力墙结构的实际应用范围，最大化的减少因为剪力墙结构的使用对施工方面的影响。当然，如果把增加单位面积内的实际使用率作为前提的话，尤其是在高层建筑中，剪力墙结构的设计和施工形式还是首先方案。

3. 剪力墙结构的特点

剪力墙结构的特点主要是便于大模板技术的应用，室内墙面平整，墙体不需抹灰，增加室内净面积，而这一点，恰恰是工程建设单位和用户都十分关注的，至于剪力墙抗侧刚度大，侧移小的特点由于在实际中并不经常遇到，所以人们的关注度也不高。

除此之外，剪力墙在施工过程中施工工艺较繁琐，总体施工造价较高，也是制约剪力墙结构设计的一个很大的缺点问题。

4. 剪力墙结构设计的优化

4.1 剪力墙结构的优化原则

一般情况下，建筑结构的刚度越大，其结构稳定性就越好，抗震作用力也就越强，但是如果无限制的增加建筑结构的刚度的话，势必会增加整体工程造价，而且，如果刚度过大的话，容易出现层间移位过小等问题。所以，在对建筑进行优化的时候应主要考虑定量和定型的研究分析之后再确定剪力墙的结构优化。

4.2 剪力墙结构的优化标准

结合工程中的实际情况，在做剪力墙结构设计的时候，基本上遵循以下原则：一是，尽量避免出现“一字型”剪力墙，避免楼面梁一侧或两侧搁置在“一字型”剪力墙或其连梁上；二是使得结构受力更加合理，能在满足规范要求的前提下，使剪力墙的结构性能达到最优，经济性更加合理；三是通过改变剪力墙的数量及其布置使得结构的楼层刚度、周期、层间位移角更加合理。

4.3 剪力墙结构设计的优化措施

4.3.1 在合理范围内尽量减小剪力墙厚度

剪力墙结构的取值，直接影响到结构的自重，所以在进行剪力墙结构设计的时候，首先应该在合理、可控的范围内尽量减小剪力墙的厚度，这样不仅减少了施工工程的总造价，而且能让结构的刚度达到一个较为适中的程度，使其既能满足结构抗测力的要求，也能使结构自身的质量达到一个较为稳定的范围内。

4.3.2 严格控制剪力墙的配筋率

在建筑施工过程中，对配筋率有明确的国家规范要求，针对剪力墙结构而言，实际施工要求也较为详细，《混凝土规范》规定，抗震等级为一、二、三级的剪力墙的水平和竖向分布钢筋配筋率均不应小于0.25%；四级抗震等级剪力墙不应小于0.2%，分布钢筋间距不应大于300mm；其直径不应小于8mm。这在高层或者剪力墙墙肢较长的剪力墙结构中应该是合理的，但对于短小、低矮的剪力墙，应适当减小其水平筋的配筋率;墙的竖向最小配筋率应包括边缘构件中的钢筋，同时应注意避免竖筋过多使墙的抗剪强度小于抗弯强度，对抗震不利。

4.3.3 减轻结构自重

通过优化设计，减少了混凝土的使用量，就减轻了结构自身的重量，从而可以减小结构内力、竖向荷载和水平地震作用力。这种方式较适用于高层建筑，基本上以不同的高度选取不同的减少量为最佳。

5. 剪力墙结构设计在建筑中的实际应用

5.1 剪力墙结构的平面布置

剪力墙结构设计中的轴对称安排方式，是对于剪力墙结构的平面布置起到至关重要的决定性作用的。这种轴对称设计在实际应用中，其目的是最大化的减少剪力墙的扭矩，进而让剪力墙的侧向刚度能充分地发挥出应有的作用。这种情况在高层建筑中十分的常见，而且抗侧性的增大，对于原本起到抗震作用的剪力墙结构设计是有影响的，但是通过轴对称的安排方式，能在两个甚至是四个作用力面上对扭矩起缓冲作用，实际运用效果是十分明显的。

5.2 约束边缘构件处理

剪力墙结构设计中要充分地考虑到边缘构件的处理问题，因为在实际应用中，剪力墙的边缘构件主要以无约束边缘构件和有约束边缘构件两种，而这两种边缘构件的极限承载力差距是很大的，无约束边缘剪力墙构件和有约束边缘剪力墙构件在矩形截面上的承载力，最高情况下可以出现40%的差距，所以，必须要根据实际情况，按照剪力墙结构的轴压比的等级来设计、安装何种类型的边缘构件。

5.3 高层建筑剪力墙结构设计应用

由于剪力墙结构的突出特点，在土地集约化使用率较高的城市中，虽然剪力墙的设计存在着工程造价较高的情况，但是和目前居高不下的房价比起来就相形见拙了，所以这种设计方式被广泛应用于高层建筑，特别是高层住宅建筑中。在这里需要着重指出的是，利用剪力墙设计的住宅，住户在实际使用过程中不能轻易的对建筑结构进行改动，否则受影响的不仅是住户本身，轻则是上下楼都受到影响，重则建筑物自身的稳定性也受到一定影响。

5.4 剪力墙结构设计在高层抗震应用

剪力墙在设计过程中，基本上是遵循着整体设计直通到顶的原则，对于高层建筑而言，能有效的起到一定的抗震作用，但是由于剪力墙设计自身存在着刚度不稳定的情况，如果在实际施工中再采用直通到顶的话，那么不仅会影响到结构的自重，还无法控制层间移位情况，所以在设计初期，就基本上遵循着30层以下的建筑，每5-7层变化一次剪力墙刚度的设计，自下而上采取逐渐减小的方式进行；30层以上且150米以下的建筑，要根据实际环境情况进行剪力墙结构设计。这样的设计形式，就基本上能满足高层建筑的抗震需求了。

6. 剪力墙结构设计的未来发展方向

目前制约剪力墙结构不能大面积推广的原因有两个，一个是工程施工工艺较为繁琐，另一个是总体施工造价较高，在未来的剪力墙结构设计过程中，如果可以跟材质相结合，在上述两个层面上有所突破的话，剪力墙结构设计的实际使用率将会大大提高。另外，目前的剪力墙结构主要作用一是增加单位面积里的实际使用率，二是起到高层建筑的抗震作用，研究人员是否能通过精确的计算和具体的试验测算出剪力墙结构设计的其它优点，也是剪力墙结构发展的一个新突破口。

7. 结束语

剪力墙结构的合理设计和安排，对于建筑，尤其是高层建筑的设计而言是十分重要的，通过剪力墙结构的设计和使用能增加单位面积的实际利用空间，但是就它的稳定性而言，是关乎于整个建筑物的整体结构安全的，所以专业设计人员必须严格按照相关的规程，根据建筑工程的实际情况，综合考虑高度、刚度等因素，对剪力墙结构进行科学的分析和精确的计算，使其作用和功效发挥到最大化，在确保建筑整体的稳定性和可靠性的前提下，取得社会效益和经济效益的双赢。

参考文献：

[1]. 吕白、贾东旭. 高层剪力墙结构连梁的设计与分析[J]，《商品与质量：建筑与发展》2013年 第6期：20-21；

[2]. 尹永青. 高层住宅剪力墙结构设计探究[J]，《山西建筑》2014年 第14期：42-43；

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关键词 建筑；设计；结构；优化；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;

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

引言

科学技术的不断创新，推动经济不断向前快速发展，人们对物质生存环境提出了更高要求，而建筑是人类物质生存环境的重要载体。近年来，节能环保型社会建设理念的不断深入人心，进一步加剧了建筑的需求者与供应者对建筑结构优化设计的需要。建筑结构的优化设计，不但满足了投资者控制建筑投资成本的目标，而且更加符合使用者对建筑本体功能的需求，从而实现了社会整体经济效益的最大化。因此，建筑结构的优化设计，在市场经济下的节能环保型社会越来越成为可行。

1、建筑结构优化设计的基本理论

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. 建筑中的优化设计方案

（1) 房屋结构周期性折减系数。房屋框架结构和顶盖等结构设计中，因为填充墙体存在使结构实际表现刚度大于设计计算刚度，计算周期也会大于实际周期，所以当算出结构剪力偏小时，会使房屋的某些结构不安全，而应该对房屋结构计算周期适当的进行折减，这样能达到很好的效果，但是对于房屋框架结构，计算的周期不宜折减或折减系数取小。

（2) 耐久性的优化设计。在之前大部分混凝土结构设计方案中，很多没有充分考虑到建筑结构设计耐久性，也就是保证房屋建成之后，在合理使用期限内，要能满足用户正常使用要求。但是很多的设计未能达到，造成此现象的根本原因是没有充分考虑到建筑结构在使用的过程中，由于遭受条件和使用环境变化最终造成房屋结构损伤，引起房屋可靠度指数下降。对一般高层混凝土结构设计来说，低造价和省材料设计都应为满意的结构设计，但随着人们生活水平的提高和在实际工程中，有时在其他使用要求或技术指标上升为设计主要矛盾时，设计者们就要放弃对经济的单纯追求。所以当选以混凝土结构优化为设计的主要目的时，就应依据设计所要面对的关键性问题，分清主次，选多目标或单目标来实施优化，达到满意效果。

3．建筑结构抗震设计内容

建筑结构的抗震设计分为两大部分：计算设计和概念设计。以达到合理抗震设计的目的。

3.1 计算设计

建筑结构抗震计算包括两部分：地震作用计算和结构抗震验算。

3.1.1 地震作用计算

地震作用曾称为地震荷载，包括水平地震作用、竖向地震作用和扭转地震作用，它与地震的性质和建筑结构的特性有关。地震作用计算的方法有：反应谱法、振型分解反应谱法和动力分析法（时程分析法），其中反应谱理论被广泛的运用于地震作用的计算。

（1）反应谱理论是一种拟静力方法，它是考虑了结构的动力特性（自震周期、震型和阻尼）所产生的共震效应，其计算过程是先用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱和反应谱曲线，然后用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载，最后按静力方法进行结构计算设计。反应谱理论是依据弹性结构地震反应得到的，但如果遇到强烈地震结构进入弹塑性阶段时，则反应谱理论不能计算出构件进入弹塑性状态的内力、变形，也无法找出结构的薄弱位置，因此专家提出了延性这一概念，利用延性系数来概括结构超出弹性阶段的抗震能力，从而使反应谱由弹性变成塑性。

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关键词：建筑结构；设计优化；基本理论；手段和意义

随着社会经济的不断发展，人民的生活水平显著提高，越来越多的人对物质生存的环境提出了更高的要求，其中建筑是人类物质生存环境的重要载体。近年来兴起的节能环保型社会的建设理念越来越得到人们的共识。本文分析了建筑结构优化的基本理论，并提出了建筑结构优化设计应采取的手段。

一、建筑结构优化设计的基本理论

结构设计优化方法的理论是指在从事结构的设计师时，除了考虑设计对象的基本使用功能及安全可靠性，还应该把它的设计对象设计得尽可能的完美。这就是我们所说的结构设计的最优化问题。用科学的语言表述出来就是，利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，找到能够满足预定目标的最满意的答案。建筑结构的优化设计体现在建设工程的各个阶段，包括决策阶段、设计阶段、建设阶段。在决策阶段，我们要确定建筑结构优化设计所要达到的整体目标，满足其本体功能，最大程度的保障安全性，降低投资成本；在设计阶段，我们要确定每个字系统的优化方案；在建设阶段，应以结构的设计优化为基本原则，组建好没一个子系统，从而实现整体结构的优化布局。在决策阶段的优化选择是关键，设计阶段的优化设计是核心，建设阶段的结构优化建设是基础，只有三个阶段紧密配合，才能实现建筑结构优化设计的总体目标。

二、建筑结构设计的基本要求

1、 功能性

建筑作为人类基础的物质生存环境，其结构优化的终极目标就是满足人类对物质生存环境的最大化地需求。与传统的实用相比，增加了舒适性、协调性和美观性等多种要求，从而满足人类对基础物质生存环境的更高要求。

2、 安全性

我们在追求建筑结构的功能性的同时，不能忽略建筑结构的安全性要求，任何东西如果没有了安全保障都会失去价值，与生命相比，任何东西都要让位。如果建筑商一味地追求建筑结构的优化设计而忽略了决策阶段、设计阶段和建设阶段的任何一个环节的安全方面的一个小小的问题，都会给人类的正常的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要考虑的因素。

3、 经济型

市场经济条件下要求对资源进行合理的配置，建筑结构优化设计的经济性适应了这一要求。经济性是指经过建筑结构的优化设计后，能够最大化的节约资源，达到减省建设成本的作用。此外，资源是有限的，很长时期才能再生，存在一定程度的稀缺性，所以建筑结构的优化设计能科学合理的减少材料的使用，从而节省建设成本。

4、 环保性

建筑选材必须选用各种环保材料，人们生活水平的提高对生活质量提出了更高的要求，不仅仅是住的上房子，还要住好的房子。不再把钱看得像以前那样重要，与之相反的是更加强调健康的重要性。筑结构整体布局当中，不仅要求建筑结够主体内部结构的统一与环保，还强调，建筑过程中的废料的处理方面的环保。同时，建筑在未来的使用过程中也必须是环保的。

三、建筑结构优化设计的手段

1、 结构优化设计中的材料选用

物理学和建筑学的基本原理要求我们，建筑结构的各个点、线、面都应体现出力学承载力的特征，其中力学承载力的载体本身就是材料。为此，我们在选材是必须要慎重。通过各种材料的配置，加强构件的强度、任性和延展性，钢筋混凝土材料的打造适应了这一趋势，工程实践表明，钢筋混凝土的结构设计，把梁柱作为主要得力的承受载体，钢筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的压力。因此，在工程的设计实践中，采用高标号的钢筋混凝土能够减少梁柱等构件的横截面，减轻结构本体的重量，同时也能扩大其使用空间；梁板以受弯为特性，采用高标号的钢筋混凝土能够减少钢筋的使用数量。结构的构建者应该科学合理的配比钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土的投放比例，以使其达到最优性能。近年来，自然灾害不断增多，强度也成提高的趋势，对建筑材料的抗震性、抗水性、抗土性等提出了新的要求，为此，建筑结构优化设计应在决策阶段、设计阶段和假设阶段全面考虑材料的品种、质量、价格和对周围环境的适应程度，在最小化牺牲经济性的同时，最大化的保证建筑结构的功能性、安全性以及环保性。

2、 结构优化设计中的构建布置

建筑结构优化设计中的构建布置是指梁、柱子和剪力墙的布置与设计。高层建筑的结构设置大都采用框架―力墙的结构体系，这种体系主要有钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成，框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可以为铰接。框架―力墙的结构体系具有较高的承载力，较好的延展性和整体性的优点，并且具备了很强的吸收地震力的能力，在建筑结构优化设计中，剪力墙的刚度的确定出了满足强度条件外，还必须是结构具有一定的侧向刚度，基于此原因，剪力墙的刚度的大小将直接影响到结构的安全性和工程造价的成本的大小。在梁的选用方面，常规梁的经济型最好，但会严重影响到建筑层的高度，在目前的土地资源有限的情况下依然无法实现社会整体经济效益的最大化；宽扁梁能够减少梁的截面高度，从而可以增加建筑物的净高，在建筑物的总高度有限制的情况下，可以增加建筑物的层数，从而获得更多的建筑面积。但是宽扁梁也不是经济指标最优的梁。我们的目标只有一个，最大化程度保证功能性和安全性。

3、 结构优化设计中的整体布局

建筑结构的决策者和设计者应从全局观念出发，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、面之间的框架结构关系，并借助材料的选用和构建的布置，是单个构件与整体的结构相配合，使之能够实现最佳的受力状况。即实现整体结构的良好的承重力、刚性和延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，保证达到建筑结构设计的国家质量标准。

四、建筑设计优化的意义

1、 通过结构优化设计来降低总造价

进行结构优化设计过程中，我们知道多层住宅和高层住宅相比较，层数越其总建筑面积就越大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地资源。但与此同时，随着建筑层数的增多，建筑总高度也会增加，楼间距就得加大，这是占用的土地节约量就与建筑曾数的增加比例不相同了。此外，一栋楼不管有多少层只有一个屋盖，它的成本下降会比较的明显。就基础部分而言，虽然也只是各层公用的，当层数增加时会加大基础部分的负荷量，为此要加大基础部分的建设，这样造价虽有降低，但并不如屋盖的效果那样明显。

2、 通过建筑结构优化来提高建筑结构的经济性

随着建筑层数的增加，墙体的面积和主体的体积会随之增加，结构的自重也会增加，基础合住的承受力相应也会增加，水卫和电器管线会增长；相反降低层高，可以节省材料，有利于抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离会减少，间接的节约了用地，建筑面积相同的情况下，如果选用不同的楼形时，它的外墙的周长会减少。基于此，当选用越接近圆形或方形的的平面形状时，外墙周长的系数就会越小，基础，外墙砌体以及内外表面的装修都会随之减少，同时，受利性能也能得到加强，增加了建筑的经济性能。

结语：

利用结构设计优化的技术方法，能够提高有限空间、有限资源的利用效率，实现效果的最大化，从而实现经济化、实用性和适用性的良好目标。同时，能满足人们对居住条件及生活环境的要求不断提高的需求，满足对建筑产品的品质要求不断提高的目的。此外，还能实现建筑商不断寻求新的手段满足顾客要求的想法，达到降低建筑工程造价成本的目的。

参考文献：

[1] 刘伟，结构设计优化在建筑设计中的应用[J]，2012（4）

[2] 余旭、潮贵友，建筑结构设计中有关问题的探讨[J]，2009（7）

[3] 沈汝伟，对建筑结构优化设计的探讨[J]，2010（8）

[4] 刘利锋，钢筋混凝土建筑结构设计优化研究[J]，2010（20）

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1高层建筑结构设计的特点

1.1具有较高的抗震设计要求。高层建筑结构设计时，对于其抗震性能有更高的要求，不仅需要充分的考虑竖向荷载和风荷载，同时还需要保证结构性能的良好性，只有这样才能有效的提高高层建筑结构抗震的能力，使其具有较好的牢固性和安全性。1.2减轻高层建筑自重比。在建筑结构设计上，对于减少高层建筑的自重比要比多层建筑的自重比减轻具有更直接的影响。高层建筑如果自身的自重减轻了，在相同的基础上就可以多建层数，更有益于经济效益的提高。而且高层建筑的重量与地震效应是成正比的关系的，高层建筑的重量越大，在地震发生时其作用于结构上的剪力则会越大，而所产生的倾覆力矩也会增加，这就导致作用于竖向结构的除加轴力增加，从而导致建筑物发生倒塌的可能，所以减少高层建筑的自重，可提高高层建筑结构抗震性能的重要手段。1.3重视轴向变形。采用框架体系和框架———剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。1.4概念设计与理论计算同样重要。在我国高层建筑结构的抗震设计时，通常分为计算设计和概念设计两部分。近几年来，我国高层建筑结构的抗震设计无论是分析手段还是分析原则都得以不断的提高和完善，但在设计计算时是在一定假想条件下进行的，但由于实际地震作用的复杂性和不确定性，所以高层建筑结构的抗震设计与实际情况存在着较大的偏差，这样就导致结构进入到弹塑性之后，极易导致局部开裂及破坏的情况发生。因此，高层建筑的概念设计也是非常重要的。

2高层建筑结构优化设计策略

目前高层建筑结构中，钢筋混凝土框架-剪力墙结构是最常采用的结构，由于其具有框架结构，所以其平面布置可以很灵活的进行布置，以获得较大的空间，整体性较好，而且抗震能力也较强，由于其框架剪力墙结构具有较多的优点，因此在水平荷载下，框架剪力墙具有单纯的框架或是单纯的剪力墙更为水利的水平变形曲线。但钢筋混凝土框-剪结构是一个具有双重承载体系的非常复杂的空间受力体系，力学分析难度较大，其优化设计就更为复杂和难以实现。钢筋混凝土框架结构的分部优化设计，即是在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征和配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征发生变化。优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各构件控制截面上的控制内力也发生相应变化，据此再进行新一轮的优化设计。2.1钢筋混凝土框架结构的优化设计方法的具体步骤。1）初始选型：根据结构平面、立面布置及建筑物设计使用功能，分析结构所受的竖向荷载和水平荷载及其传力路线，并考虑施工因素，归并框架梁、柱的类型，初选梁柱的几何尺寸。2）结构分析：按照结构的实际几何构造特征，计算结构所受竖向荷载及水平荷载，对钢筋混凝土结构进行空间内力分析。根据结构分析结果，将截面尺寸相同的构件来控制截面内力，根据其大小进行分类，并确定每一类构件的设计控制内力。3）截面优化设计：针对每一种梁柱构件的控制内力进行优化设计，得出优化约束条件下的结构几何构造特征和配筋特征的优化设计结果，从而构成新的优化意义上的设计结构。4）收敛性判断：在工程精度意义上选取一个较小的数值，作为检验结构收敛性的条件，进行收敛性判断，若优化结构与原结构基本一致，则认为优化结构是收敛的，可以转入下一步的可行性判断，否则转回第2）步重新进行结构分析、优化设计。5）可行性判断：对优化设计结果进行一次内力分析，检验其可用性，若整体分析能够满足工程设计要求，则可按此方案进行配筋和构造处理，作为最终的优化设计结果。否则需根据工程经验和结构内力分析结果进行局部调整，直到方案可用为止。2.2框-剪结构的设计优化。在对框架-剪力墙设计优化时，其涉及的问题较多，主要的有三个方面。首先需要对结构最优设防水平进行决策，其次，还要对框架和剪力墙结构的协同性、承载力、刚度及变形能力进行匹配设计，最后需要对结构的构件进行优化设计。高层建筑结构的设计对于高层建筑工程的质量具有极其重要的作用，所以对于高层建筑及超高层建筑的优化设计是十分重要的，其不仅能够使高层建筑结构更加合理，而且对于高层建筑经济效益的实现及新型结构形式具有更广泛的研究和推广意义。（本文来自于《工程科技》杂志。《工程科技》杂志简介详见.）

作者：滕宝权 单位：黑龙江省新建监狱工程设计科