结构设计基本步骤精品(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结构设计基本步骤范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词: 建筑，结构设计，质量，措施

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着我国市场经济状况的高速发展，城市化的进度正在逐渐加快，尽管房价商场非常猛烈，房地产市场的交易量依然与日俱增，对广大人民百姓来说，购置住房是生活中最重要的活动之一，不少工薪阶层将大半生的劳动所得消耗在房产上。同时，我国的内陆地区地震频发，住房的质量不但与广大人民的切身利益息息相关，还可能在自然灾害发生时直接影响到百姓的人身安全。建筑的结构设计在很大程度上影响着建设工程的安全可靠、美观实用、施工难度、工程造价等诸多品质，提高建筑结构设计质量自古以来，都是结构工程师最为关注的话题之一。同时，项目的特殊要求、施工环境的变化以及结构设计人员水平上的差异等诸多因素都与结构设计的出图质量密切相关。为了尽可能避免设计图纸上出现“漏、碰、错、缺”，相关领域的技术工作者应当通过有效的措施尽可能提高建筑结构设计的质量。

1 建筑结构设计的基本概念简介

结构设计的具体程序是需要严格遵守的。建筑物的设计工作实际上存在诸多分支，这些分支具体涵盖了结构设计、电气设计、建筑设计、暖气通风设计、给排水设计等。每个分支的具体设计过程都必须围绕四个根本目标: 审美要求、功能要求、环保要求以及经济要求。建筑的结构是建筑物发挥其使用功能的基本条件，因而，结构设计也是建筑物设计过程中极为重要的组成部分之一，结构设计细分为以下四个步骤: 设计结构方案、结构分析、设计构件、绘制施工图纸。

建筑结构的类型这一概念相对而言范围广、内容丰富。根据不同建筑物在具体功能要求上的差异，随着科学技术的发展，逐渐产生了诸多结构类型与结构的分类方法。从建筑物具体用途的角度，可以划分为民用建筑与工业建筑。如果依据建筑物的层数来分类，则可以分为超高层、高层、多层、单层建筑。建筑物使用的结构材料是有所区别的，从结构类型的角度来分类，大体上有: 混合结构、砌体结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构等。此外，建筑物的结构构件组成方式也存在较大的区别，从这个角度，可以划分为框筒结构、剪力墙结构、框架结构、筒中筒结构、筒体结构、框剪结构、束筒结构等。由此可见，建筑结构类型的划分方法颇多，内容也相对复杂。而建筑结构设计中还有一个很重要的名词: 概念设计。概念设计的具体含义指的是通过清晰、明确的概念结构，在不进行数值计算的情况下，根据分系统与整体结构系统间的结构破坏机理、力学关系、实验现象、震害以及工程经验所获得的原始设计思想与基本设计原则，对结构的计算结果做出合理、准确的分析，同时将计算假设与结构的实际受力状况间的差异也考虑在内，对结构或构造进行设计，尽可能保证建筑物的受力更安全、更合理、更协调。

2 概念设计的具体步骤与重要意义

在结构设计中，概念设计占据极其重要的地位，结构设计步骤通常可以划分为三步: 前期选择方案阶段，中期结构计算阶段以及后期制绘施工图阶段。结构设计与分析的首要步骤就是概念设计，以上三个步骤均与科学的概念指导不可分割。

一名好的结构工程师在每个项目工程设计的初始阶段，也就是建筑设计方案确定阶段，先按照自身的经验和专业基础，在心里经历一段优化过程，应用概念设计手段，能够快速、合理地构思，比较，抉择每一个结构体系，并且协助建筑师扩展或者实现建筑行业所需要的空间形式，想要的使用，构筑和形象功能，且将其定为目标，同建筑师共同决定建筑的总体结构方案，此外，还要确定整体结构体系和分体结构体系最佳的受力方案。得出来的方案一般具有清晰的概念和正确的定性，从而避免了后期不必要的运算，经济可靠性能较好。另外，这种方法也可以作为判断计算机的内力分析所得到的数据可靠性的依据。作为结构设计的灵魂和核心，概念设计统领着整个结构设计过程，也显示了设计工程师的理论和设计水平。通过结构概念设计的运用，可以从全局上明确结构的各项性能，从而科学的判断计算分析得到的结果并进行合理的利用，确保了设计过程中工程师的主体地位。

3 提高建筑结构设计质量的具体措施

建筑工程的一个特点就是受到地理因素的制约与影响，这个特点也导致设计过程中涉及的参数很可能具有一定的特殊性。简单举例有: 基本雪压、基本风压、场地土类别、地震烈度等铸锻参数的选取过程都要严格依照《全国基本雪压分布图》《全国基本风压分布图》以及工程地质报告这三份材料进行敲定，又如墙体围护的主材在不同地区存在差异，工程师则需要根据实际选用的主材确定墙体荷载。在开始设计之前，设计人员应当大量收集设计相关资料、深入研究设计规范，根据具体的工程类型、地域条件确定具体参数，这样的做法能够在加强计算结果可靠性的同时，避免参数不合理、参数错误造成的返工、浪费等现象。建模计算的前期处理是提高结构设计质量的重要措施之一。对荷载的计算要保证准确有效，估计、推测等无依据的做法是需要每个工程师尽可能避免的。建模的过程要严格按照科学的方法来给定输入，楼梯洞口输入处的局部开洞处理，转换层构件与悬挑构件设计中活荷载的不利影响，飘窗部分的荷载分析等都是需要格外注意的步骤。

在尚未了解各个参数具体含义的情况下，毫无依据的对参数进行盲目的修改是结构建模过程中的一个大忌。在调整参数的过程中，要格外注意不同参数的具体适用范围，具体的某一项参数大多具有较为严格的适用性，砖混结构下准确的参数，很可能不适用于框架结构，多层结构下准确的参数，对高层结构的适用性也未必能够保证。对相关计算软件的应用也要注意这个问题。不同的计算理论是具有其特定的假设条件的，软件的编制默认状态下均符合这些特定条件，为了避免出现参数不匹配、不适用的问题，在使用软件前必须了解清楚这款软件的具体技术条件，即使是最熟悉的PKPM 软件系列也不能忽略这个问题。缺乏对于软件技术条件的深刻理解，就无法合理、正确的应用软件进行实际设计。因过分信任计算机的计算结果，而忽视结构概念导致的严重错误，近年来在结构设计领域也屡见不鲜。相关领域工作者在必要的情况下要进行手算复核，而不是迷信软件的计算结果，这种情况对于带转换的构件设计工作最为重要。

在结构设计的过程中，建筑物计算分析的结果是为了确保在静力荷载以及自然灾害造成的动力荷载作用下具有较强的整体安全性。然而，仅仅依靠计算分析结果展开的设计，在实际生活中是很难避免荷载作用下建筑物局部开裂、破坏等现象的。针对不同的自然灾害，要进行专门的防护性设计。以地震为例，可以根据工程抗震等级的要求指标，按照设计规范中的具体要求，在结构设计过程中采用必要的构造措施。

4 结语

通过文章中的分析，概念设计在建筑结构设计的过程中扮演了很重要的角色。除此之外，针对软件计算参数、计算结果的荷载分析、数学建模工作的有效进行，都是提高建筑结构设计质量的好办法。

参考文献:

［1］ 马玉刚． 浅谈如何提高建筑结构设计质量［J］． 工程技术，2010( 7) : 5．

［2］ 张丽莉． 浅谈提高建筑设计质量的措施［J］． 建筑工程，2010( 4) : 7．

篇(2)

关键字：民用建筑；结构设计；工程造价

中图分类号： TU723 文献标识码： A

在足以满足建筑工程所想要达到的预期结果的前提之下，在经过对建筑项目进行合理而且科学的设计后，特别是对工程造价控制的有效性的关键就在于对建筑结构所需要进行优化设计，以至于可以说在一定的程度范围内，工程造价和建筑结构设计之间是存在着一种既相互制约而又互相促进的关系。经有关部门的精确分析发现，在建筑的最初的设计时期，在设计过程当中所需要耗费的成本，在建筑工程中所占据的比例不足总费用的1％，但是建筑设计的合理性，是否科学、有效，对于工程造价会造成非常大的影响，甚至影响力在75％以上，在建筑中期的设计时期，相对于工程造价进行控制的有效性能够高达87％，当进入到工程的施工期以后，对工程造价控制的有效性就只在12％左右。

1、建筑结构设计与工程造价的概念

1．1建筑结构设计的概念

建筑结构设计是指针对各个建筑工程当中的具体结构，经过仔细地比对和选择，然后具体规划，最后通过具体的描述等步骤，从而表达设计师在进行建筑结构设计意图的过程。完美呈现建筑设计方案以及符合建筑实用功能，这是是建筑结构设计在原则上的前提；而在非常严密的设计规范引导下，以建筑的总体安全为根本，在得以实施的过程中采取相对比较有效的方法，将建筑结构造价最优化，使得能够将顾客的具体要求以及建筑设计师的思维构想具体化为有用的施工图纸，从而用以指导建筑工程的具体施工过程。

1．2工程造价的概念

工程造价是指对建筑工程项目在实施过程中所要进行的前期策划，然后需要方案具体的可行性的分析和研究，然后再针对方案进行合理的论证，接下来的设计招标和项目的推进过程以及实施等方面，最后在方案实施过程中的管理，这些具体的每个步骤所需要花费的费用总和的统称，而且在建筑工程得以实施的每个步骤所可能会形成的工程造价的额度会和分布时有所差异。根据相关部门的研究调查表明，设计阶段对工程总造价的影响是在投资决策阶段意外最为显著的。

2、建筑结构设计对与工程造价所产生的影响

2.1结构设计方案对投资决策阶段的具体影响

在前面的数据上已经显示出，在建筑的设计阶段的时候，在设计过程中所会花费的成本只是不到整个建筑工程的总花费的1％，但是就是这只是占据总花费不到 1％阶段，75%的工程造价形成都由它决定。在一个单独的建筑项目的设计过程中，建筑结构设计方案的比对和选择以及选择建筑结构的材料的问题，都可能在极大程度上影响到投资决策。

2.2结构设计方案对经常性费用的具体影响

建筑结构设计方案不仅会对一次性的投资决策产生巨大的影响，而且还会对建筑项目完成交付之后的一些经常性的费用产生不可估量的巨大影响。

2.3规划设计质量方面的影响

通过对建筑行业事故的分析，可以发现，质量、结构设计作为主要的原因之一。有一部分建筑物的质量设计并没有达到相关的标准和要求，这将潜伏着巨大的安全隐患；除此之外，就是结构设计对建筑质量未造成威胁，在建筑过程中也会出现一系列问题，极易产生工程质量不合格的问题，这就需要进行返工，无疑不利于工程的顺利建设，更有甚者，将造成建筑物的安全问题随处可见。

3、工程造价在民用建筑结构设计中的控制策略

3.1判断优劣采取招标的方式

招标与投标不但要出现在规划设计方案的选择阶段，而且在工程图纸设计的时候同样需要存在，此种方式将建立起有效的竞争意识，形成争先创优的局面。如此一来，众多竞争设计团队将会严以律已，注重细节问题的分析，因为他们知道，稍有不慎，将会面临竞争的失败，这样也将同时激发他们的积极进取心，让他们能够为自己制定出更高的要求。招标、投标之后，就进入了实施阶段，当工程完成以后，我们需要做出相应的评价，这个时候，我们必须要针对建筑的质量、创造性、成本投入等方面做出科学的评估，与此同时，还要在经济、效果以及技术方面加以考量。在选择施工团队的时候，尽可能选择资深团队，并且有实战经验的团队，当然还需要具备一定的创造性，能够尽最大可能的降低投资成本，建造出适合于时展的新型建筑物。

3.2将经济效益与技术性相关联

（1）作为建筑物的开发设计人员，一定要具备一定的经济节约意识。在规划设计的同时，要定期不定期的与技术人员进行协商、洽谈，尤其对于经济效益，不可出现孤立的局面，大家要众志成城、团结协作。在设计的早期阶段，对施工过程做好经济预算，将工程造价合理控制在最优设计方案中。

（2）在工程规划设计的时期，经济技术人员要给予规划设计人员一定的经验协助，尽最大可能的收集与本工程相关的资料和数据，建造科学、合理的经济指标，为项目规划人员提供详细的预算结果，营造一种良好的氛围。

（3）在规划设计的同时，将经济效益与技术相关联，这就需要经济专员与技术专员思想统一起来，经济专员要自觉的参与到设计活动中去。严禁出现浪费的现象，寻求最佳方案，优化产业结构。

3.3钢筋使用量与部件截面尺寸要得到有效控制

3.3.1钢筋使用量的有效控制

建筑物在设计的同时，一定要有节制的使用钢筋，尽可能的减少钢筋的使用量，选取性能较好的钢筋，高强钢筋则是一个不错的选择。我们在使用高强钢筋的同时，自然而然减少了钢筋的使用量，这将在一定程度上降低了建设成本，有利于造价的有效控制。HRB335级钢筋作为传统工程建筑常用的钢筋，HPB235级钢筋用于板筋与箍筋，由此可知，这种钢筋是以前工程上面所使用的，显然已经无法满足当前工程需求。在选择钢筋的时候，我们一定要切合实际，从工程本身出发，在考虑功能、性能和经济的原则上，进行钢筋的选择，当前HRB400钢筋被广泛运用，其特点为：强度高、延展性好、性价比高等，在工程施工过程中，此种钢筋的优势非常突出。

3.3.2 部件截面尺寸的有效控制

建筑物的柱子、梁、混泥土、板等的厚度就是所谓的部件截面。钢筋使用量与部件截面尺寸的大小成反比，也就是说建筑物部件截面在变大的时候，钢筋的使用量会有所减少，反之，当建筑物部件截面变小的时候，钢筋的使用量会随之增多，而建筑物部件截面的增大，会加大混泥土的使用量，这样将加大建筑物负荷。这种纵横交错的关系十分复杂，这就需要我们对此做好科学、合理的预算和设计。这些工作不是一个部门一个人所力所能及的，而是需要整个团队的相互协作，在保证建筑物外观大方、美观，结构合理、质量达标的前提下，进行建筑物部件截面的定量，保证截面尺寸大小符合最优的设计方案。

3.3.3地基基本形式的有效选择

地基基本形式的有效选择对于整个建筑物而言，其意义深远而重大，除此之外，地基基本形式的有效选择对于总工程造价的控制有着巨大的影响。相关调查发现：地基基本形式所产生的成本占整个工程造价的10％-20％。由此可以看出，地基基本形式的选择尤为关键，规划设计师一定要结合地质地貌与工程自身特征，进行地基基本形式的有效选择，在选择的同时，需要考虑的外界因素大体上包含了：水文条件、自然条件、地质条件以及建筑物的受力情况等。一般而言，地基基本形式的选择方法有很多种，这个时候就需要设计人员通过对经济、技术、性能等方面的比对，选择最佳方案，以此达到民用建筑结构设计中对工程造价的合理控制。

4、结语

综上所述，在民用建筑结构设计的同时，我们需要关注每一项重要指标，尤其是对于工程造价的有效控制。由于直接关系到运营者的收益，因此，工程造价预算人员一定要具备资深的任职条件和先进的经济意识，只有严谨的态度和细心的工作，方可收到预期的结果。当然从工程造价控制中，我们可以看到一个企业的综合素质和一个团队的业务技能。随着一幢幢建筑物的雄起，工程造价控制预算不可或缺，这也将是人类今后对民用建筑结构设计研究和探索的重要方向。

参考文献：

[l]陆增雨.如何处理结构设计与工程造价的平衡关系[J].价值工程,201 1.30(12):l10．

[2]刘秀玲.工程造价与建筑结构设计的关系及优化措施研究[J].科技信息.2011(35):259．

[3]戚豹.建筑结构选型[M].北京：中国建筑工业出版社,2008.

篇(3)

针对土木工程专业结构类课程设计在人才培养和教学中存在的问题，构建了结构类课程设计的目标体系和内容体系，基于整体性提出了结构类课程设计改革和实践方案。实践表明，提高了学生的工程结构设计能力和素质，缩短了学生毕业后工作的适应期。

关键词：

课程设计；结构设计素质；土木工程；适应期

基金项目：

黑龙江省教育科学―十二五规划课题（重点课题GBB1212055；规划课题GBC1213115）；黑龙江科技大学教学改革项目(JY14-88)。

目前，一般院校土木工程专业人才培养都趋向于培养高级应用型技术人才。土木工程专业的实践性很强，而土木工程结构设计是土木工程专业学生必备的业务能力之一，是土木工程专业高素质人才培养的一个极其重要的实践性教学环节。土木工程结构类课程设计是本科生学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等专业主干课程后，针对所学的各种不同结构体系和构件的设计理论、设计方法和设计计算步骤等内容进行的阶段性总结及设计训练。同时，进行结构类课程设计既是学生顺利完成毕业设计的基础，又是学生毕业后从事土木工程结构设计、技术咨询等工作的前奏。结构类课程设计教学质量将直接影响到学生毕业后从事土木工程结构设计的能力和素质，也将直接影响到学生就业质量，但是，大多数高等院校的结构类课程设计的实践教学内容、教学模式等不能适应新新形势下土木工程人才培养的要求。分析表明，主要存在以下几方面问题：（1）各门结构类课程设计的设计题目和设计内容相互独立，缺乏系统性和整体性，并没有充分考虑各门课程设计之间相关性；（2）各门课程设计的题目来源和设计内容的工程背景不详，缺乏与实际工程的紧密衔接，缺乏应用性；（3）各门课程设计的任务书中所给基础性数据和参数过于具体，不利于学生独立分析问题解决问题能力及创新能力的培养；（4）课程设计的过程管理，质量监控和成绩评定缺乏有效机制；（5）条件保障有待于加强，必要的课程设计指导书等资料匮乏。基于上述存在的问题，进行结构类课程设计的改革研究与实践势在必行。因此，以系统论为先导，基于土木工程结构的整体性概念，加强结构类课程设计的多维度的研究与探索，对提高学生工程结构设计素质，实现学生毕业后从事结构设计的零适应期培养具有重要的显示意义。

1基于整体性构建结构类课程设计的目标体系和内容体系

目标是改革和建设的导向，课程设计的改革亦应如此，明确培养目标是首要的工作。依据社会对土木工程设计人才的需求，明确结构类课程设计改革主要目标是：基于土木工程结构的整体性，培养学生从事工程结构设计和技术咨询等工作的能力和素质，实现毕业后从事结构设计零适应期。具体说，学生在学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程后，通过进行系统的课程设计进一步深化对结构体系和各结构构件的基本概念、基本理论和基本设计方法和公式的理解和应用，并且从土木工程结构整体上把握不同结构体系及其基本构件的具体设计方法和步骤；加强学生对计算机技术（结构电算分析、绘图等）和信息技术应用能力的培养，加强学生设计资料和参考文献查询与检索能力的培养，以及对不同结构体系及其构件的结构施工图表达能力的培养；同时，从多维度培养学生的工程素质（工程意识、工程设计能力等）、创新意识和能力，以及团队协作精神和品质等。土木工程结构是由各种不同受力状态的构件组成的一个空间结构承重体系。对于建筑工程来说，任意一个建筑结构都是由竖向结构承重体系、水平结构承重体系和下部结构承重体系组成的空间承重骨架，这三部分承重体系之间并不是孤立存在，而是相互连接，组成一个一个系统。这样无论以哪一部分体系为内容进行课程设计，都应该基于整体（系统）性去分析相互之间的关联性[1-3]。传统的结构类课程设计内容体系包括单向板肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房排架结构设计、钢屋架结构设计和基础工程结构设计。由于混凝土结构的装配式单层工业厂房排架结构在目前实际工程中应用较少，且在排架柱设计时，内力组合理论与框架结构中框架柱的内力组合理论相同，因此在新的课程设计内容体系中将其取消。根据土木工程的专业主干课课程体系构建土木工程专业（建筑工程方向）结构类课程设计内容体系。结合一幢多层混凝土框架结构工业厂房（附带有多层砌体结构办公楼）。从房屋建筑工程结构整体性的角度编写结构类课程设计任务书，内容包括总则（包含设计目的、工程背景资料、建筑图纸等）和各分项课程设计内容的设计要求及相关资料和参考文献，在课程设计任务书中体现出：钢屋盖结构课程设计主要是设计框架厂房的屋盖，混凝土梁板结构课程设计主要是设计框架结构厂房及砌体结构办公楼的楼盖和楼梯；通过完成屋盖和楼盖结构设计，即可确定出由屋盖和楼盖传递给框架和墙体的荷载，这样就可以进行框架结构和砌体的课程设计。砌体结构课程设计主要设计砌体结构部分的墙体、墙梁、过梁、圈梁和雨篷等。上述四项课程设计内容的完成，即完成了整个建筑结构体系的上部结构体系的结构设计，也确定出了上部结构传递给基础的荷载；再根据地质条件等其他因素，进行基础工程的选型和设计计算，完成基础的结构设计[1]。

2基于整体性培养学生结构设计能力及创新意识和能力

结构设计是一项富于创新的工作。在课程设计任务书中，根据建筑的使用功能要求和建筑模数的要求给定相关的尺寸（柱网尺寸、标高、层高等），通过这些尺寸的合理交叉使班级每个学生具有一组基础数据；对于楼面的做法、楼（屋）面可变荷载等都不直接给出，由学生自己设计或查阅资料确定，这相当于每个学生的设计方案计算都不尽相同。对于结构体系的具体结构形式也不做明确的规定（如混凝土梁板结构课程设计中不明确要求必须采用何种结构形式的楼盖和楼梯等），让学生根据结构实际情况进行结构设计，这样通过课程设计的训练，既培养了学生的创新意识和创新能力，又培养了学生独立分析问题和解决问题的能力。学生集中在第六学期8周的时间内系统地完成规定五项设计内容，每项设计内容完成后，要求学生要保存每项课程设计数据和成果，以便进行下一项课程设计时应用到上一项课程设计的数据，保持其设计数据的连续性和完整性。同时，建立每个学生课程设计档案，最终完成五项课程设计后，使每个学生的各项课程设计的设计成果归档到一起，统一保管，有利于学生在第8学期进行毕业设计时提供参考。基于整体性学生系统地完成了任务书中规定的五项课程设计内容，实现了一幢建筑的整个结构设计，既完成了结构的上部承重体系（水平承重体系和竖向承重体系）和下部承重体系的结构设计。这样组织开展课程设计，系统地巩固了学生所学的混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程的设计理论和设计方法，提高了学生结构设计方面专业知识的运用能力；设计既紧密结合工程实际，又提高了学生对建筑结构设计的整体性认识。计算机辅助设计在土木工程中的应用已经非常广泛，用于结构分析和绘图的软件（如PKPM、天正、CAD等）也较多，结合建筑工程计算机辅助设计课程的开设，在课程设计中，对于每一分项课程设计，要求学生手工绘图和计算机绘图相结合。要求至少一张手工绘图，目的在于强化手工绘图的基本技能；同时，要求学生至少一张计算机绘图。对于结构设计计算，要求采用电算和手算相结合，应用电算对手算进行复核[4-5]。结构类课程大作业也是对学生所学专业设计知识在实际工程设计中的综合性训练，有针对性地安排设计型大作业，可以实现对学生所学专业知识的系统设计训练，及时检测学生生多所学知识的掌握程度；同时，实现对课程设计起到良好的衔接和促进作用。例如，在混凝土结构设计原理课程教学中，当讲完受弯构件纵向钢筋的弯起、截断和锚固等内容后，就可以及时地给学生布置一道均布荷载作用下外伸简支梁设计的大作业，主要是强化学生对受弯构件纵向钢筋弯起、截断和锚固等构造要求的理解和掌握。学生完成此大作业后，有助于加深理解肋梁楼盖结构和楼梯结构中各类梁的纵向钢筋构造要求。此外，结构类课程设计内容体系中取消了单层工业厂房排架结构课程设计，但单层工业厂房排架结构内力计算及组合的方法对后续课程的学习是非常必要的。为了加强学生对这部分知识的理解和应用，可以安排排架结构内力计算和组合的大作业。

3基于整体性加强过程管理、质量控制和评价机制

结构类课程设计的时间比较紧，设计计算和绘图的工作量较大；并且一般高的院校第六学期的结构类课程设计和高一年级本科生的毕业设计同时进行，教师指导课程设计和毕业设计的工作量较大。为此，在第五学期相关结构类课程的结构设计内容讲完后，就把课程设计任务书发到学生手中，使学生能结合所学内容，有针对性地提前思考和准备课程设计。将课程设计紧密融入相关课程教学中；同时，任课教师在结构类课程教学中既要给学生讲清本门课程的课程设计内容和课程设计的必要性，又要讲清课程设计直接相关的内容，特别是指出学生设计中经常出现的问题。在具体设计时，指导教师要通过正确的引导，使学生进一步重视课程设计，激发学生的积极性和主动性。指导学生制定较为详尽的课程设计进度计划，按计划每天加强指导和考核，培养学生自我管理、自我约束的意识和严谨、务实的工程师品质，保证课程设计按时高质量完成。五个分项课程设计内容构成一个系统，各分项课程设计按照“3+1”人才培养的要求，集中于第五学期完成，综合性较强，因此对指导教师的指导能力和水平以及时间的保障也提出了较高要求。为保证指导质量。依据教师专业能力优势，对指导教师实行分组，每组集中对一个或几个班级进行指导，要求每组指导教师对五项课程设计内容的指导，分工协作；对于不同分项课程设计内容的指导实行主指导教师负责制，且对于不同分项课程设计内容的指导实现指导教师的优势互补。避免一位指导教师集中指导一个或几个班级课程设计时，在时间上和指导能力与水平上的不足。改革课程设计的评价办法，基于整体性原则，在考核结构方案和结构选型的合理性、设计计算的准确性和图纸绘制规范性的基础上，还要结合平时的表现考核独立分析问题和解决问题的能力、计算机应用能力等。并且有必要通过答辩的方式进一步考核学生课程设计是否存在抄袭、对设计基本理论的理解和应用情况[6]。同时，指导教师通过对课程设计的指导、审阅和答辩，及时进行总结和研讨课程设计中存在问题和不足；并且也有必要针对学生设计中存在的问题对学生组织召开课程设计专项总结会。这样循序渐进，逐步提高学生设计的水平。

4基于整体性加强条件保障机制建设

良好的教学条件保障是完成高质量课程设计的基石。对于结构类课程设计的整体性改革，结合学生的特点，编制高质量的课程设计指导书是重要的条件保障之一。结合结构类课程设计任务书编写其课程设计指导书。针对学生初次进行结构设计的特点，指导书中应详细说明各结构体系设计的基本理论、基本方法和设计步骤；并且编写具有代表性的工程实例及设计计算和绘图中应特别注意的问题。同时，指导书中的工程实例集中反映现行结构设计规范条文的应用、最新科研成果及工程经验，这样通过工程实例引导学生加深理解所需理论知识，进一步促进理论与实践相结合，有利于提高课程设计质量。

5结束语

上述结构类课程设计改革的研究成果已经过两届毕业生的实践性教学中的实践，取得了较好的效果，学生的工程结构素质得到了提高，促进了毕业设计质量的提升。从学生就业来看，近两届毕业生到设计单位就职的明显增多；信息反馈表明，这些毕业生在实际工作中明显体现出适应期短、上手快的特点，得到了工作单位的认可。

作者：薛志成 裴强 李长凤 杜文学 杨磊 单位：黑龙江科技大学建筑工程学院 大连大学土木工程技术研究与开发中心

参考文献：

[1]薛志成,徐晓红.土木工程结构设计类课程体系优化设置及建设的研究[J].高等建筑教育,2009,18(5):97-101.

[2]江树勇,任正义,赵立红.基于系统论的工程实践教学体系设计研究[J].高教论坛,2009(3):81-83.

[3]郇筱林,戴素娟.土木工程专业钢结构课程设计质量监控体系的构建[J].高等建筑教育,2015,24(5):103-105.

[4]肖鹏,李琮琦,康爱红.基于系列化模式的土木工程专业课程设计教学改革[J].高等建筑教育,2010,19(5):128-131.

篇(4)

关键词：概念设计；结构设计；促进

Abstract: with the continuous development of China's economy and the progress of the cause of building, also obtained the rapid development, continuous development in the construction business conditions, structural design method is more and more, strengthen the study on building structural design, become the important way to enhance the quality of construction. Conceptual design as the main approach to architectural design innovation, has been widely used in the design of building structures,

Key words: conceptual design; structure design; promote

中图分类号：TU318文献标识码：A

引言

概念设计作为创新设计的重要形式，其优点越来越多的体现出来，被更多的建筑结构设计师所发现和采纳，并成为当前至今后一段时间建筑结构设计的重要思想。所以，加强对建筑结构概念设计的研究，有着重要的理论和现实意义。本文在分析概念设计内涵的基础上，就建筑结构设计中概念设计的应用策略进行了分析。

一、建筑结构设计中概念设计的内涵

（一）概念设计的内容分析

概念设计指的是在建筑结构设计的开始阶段，建筑设计工程师按照已有的建筑设计理论，并根据工程的施工经验，从宏观的思维出发，对建筑结构设计的策略做概念性的评价与选择。设计师通过将整个建筑结构的系统布局做必要的抗震保护，以提升建筑结构设计的合理性。所得到的方案一般概念清晰，定位准确，便于进行手算，有效的避免后期设计过程中产生的一些繁琐的计算，提高建筑设计的经济性和可靠性。同时，概念设计也是进行计算机内力分析输出数据可靠性判断的主要依据。

（二）概念设计的基本步骤的分析

在建筑结构设计过程中，概念设计是在建筑设计师不断满意的过程中实现的，概念设计的过程可以划分为下面三个步骤：

第一个步骤：分析阶段，即对设计问题做全面理解的过程。分析阶段的主要特征是设计系统信息的模糊性，在进行分析的过程中，手中掌握的数据是不全面的，可供设计师使用的陈述同样需要进行陈述和充实。

第二个步骤：综合阶段，即实现解决方案的一个过程。在这一步骤实施的过程中，设计师通过使用各种专业知识，按照所积累的工程经验，将建筑设计的大体思路，借助于图纸的形式表达出来的过程。这一过程的主要特点是通过设计师的灵感和专业思维发挥主导作用，以实现建筑结构设计图纸的表达和产生。

第三个步骤：评估阶段，即对设计出的方案做有效判断和选择的过程。这一阶段的特点是循环的过程，该循环过程会持续到双方对方案满意为止。建筑结构设计人员在作出评估的时候，会通过各种功能模型、计算手段等对比各个方案的优势，以更好的获得建筑施工的经济性和建筑施工技术的可行性。

二、概念设计的重要意义分析

概念设计师体现建筑设计师先进设计思想的关键，一个优秀的建筑结构设计师能够通过运用特定空间中的系统概念，来进行建筑结构总体方案的有效设计，并将建筑设计的目的有意识的同建筑构件与整体结构的关系进行巧妙的处理。一般情况下，优秀的建筑结构设计师其概念设计的创新是有效的，随着他们对建筑概念设计的研究，其设计的成果会越来越鲜明，设计的创新度也越来越高。当前在分工细化的市场环境下，大部分结构设计师更多的是依赖于各种建筑设计的规范、建筑结构设计手册、电脑程序等进行传统的建筑结构设计，这在一定程度上缺乏了有效的创新。在计算机一体化应用的今天，设计师往往不能够及时的发现建筑结构设计中的一些不合理的内容。随着设计师年龄的不断增长，使得他们已有的建筑设计概念逐渐模糊甚至遗忘，影响了建筑设计成果的创新。注重建筑结构概念设计的意义，还因为当前的建筑结构设计的理论同计算机理论之间存在一些缺陷和不足，例如在进行混凝土结构设计的时候，内力的计算是在弹性理论的计算方法基础上的，而建筑结构的截面设计却是在塑性理论的极限条件下进行设计的一种方法，这个矛盾的存在使得计算的结构，同建筑结构的实际手里状态有着很大的差异，为了对这种计算理论缺陷作出补偿，尤其需要建筑结构设计师优秀的概念设计措施来改正这些缺陷。

三、概念设计的建筑结构设计中的应用

在建筑结构设计的过程中，协同工作概念，指的是要求整个建筑结构内部的每个构件，

实现相互间的配合，共同支撑建筑结构质量，协同工作及要求建筑结构构件，能够有效的承载极限状态的受力，同时当受力达到极限状态的时候，还需要各个构件能够实现共同的耐久寿命。建筑结构的协同工作主要表现为：建筑基础同建筑上部结构的关系方面，一定要将建筑的基础同建筑的上部结构看成是一个系统，不能将这两部分分开来进行处理。比如，对于砖混结构的建筑物，一定要通过圈梁与构造柱，把建筑的上部结构同建筑基础连接到一起，而不能够单独依靠建筑基础的刚度来抵抗各种不均匀的沉降。

另外，当结构受力的时候，建筑结构中的各个构件能够保证较高的应力值。在进行多高层建筑结构设计的时候，要最大程度上避免短柱，这样能够保证同层的柱子在同一个水平位移的时候，能够同时发挥最大的承载力，但是因为建筑物高度和建筑楼层的增加，各种竖向的巨大荷载以及水平方向的荷载，使得建筑物底层柱截面不断的增大，因此使得高层建筑的产生了很多的短柱，为了更好的避免出现这些问题，针对较大截面的柱子，可以将柱截面进行开竖槽，将矩形柱变成田形柱，以更好的增大长细比例，避免短柱的产生。针对梁跨高比例的限制，大部分还没有充分的认识到，其实同长短柱混杂的结果是相同的，长短梁位于相同的框架中，是不利于建筑物稳定性的。同时因为梁的剪力增加，会导致支撑柱的周丽产生大幅度的增加，这一设计原则违背了协同工作的目的，并提高了建筑结构的工程造价。进行多高层建筑结构设计的目的，是为了有效的抵抗水平力的作用，避免扭转的产生，为了实现抵抗水平力的功能，要尽量将平面上两个正交方向的尺寸接近，为的是更好的保证这个方向上的惯性矩实现相等，以避免因为一个方向强度储备过大，使得另一个方向较弱。所以，抗侧力结构最好设置在四周，以更好的提升系统的抗侧刚度，增大抗扭惯性矩。与此同时，要增加梁或者楼层的刚度，提高柱能承担更大的整体弯矩，即提高转换层的效果。有效防止扭转，是由于在扭转产生的时候，各个柱子的节点水平位移不等，距离扭转中心较远的角柱所受的剪力大，而中间柱子受的剪力小，产生的破坏从外到里。为了避免扭转的产生，抗侧力结构要进行对称步骤，最好设置在结构的两端，靠着四周进行设计，以有效的提升抗扭惯性矩。

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［关键词］：建筑结构设计；桩基先行设计；可行性；利弊

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

在建筑结构设计中，经常面临特殊问题需要特别处理，比如桩基先行的设计方法。“桩基先行”即是指在建筑结构设计中桩基先行设计，其他部分施工图再后续配合完善出图的情况。“桩基先行”的设计，在一定程度上不利于最大限度地控制成本，也可能导致各方面细节配合的不到位，出现设计不合理的情况，然而“桩基先行”又可以较大程度地节省工期，对于建设单位时间意味着经济效益。因此“桩基先行”在建筑结构设计中是确实存在的一个情况，本文将以项目实例（福州贵安某高层住宅）为分析对象，分析“桩基先行”的利与弊及其在实际施工操作中的可行性，对建筑结构设计中“桩基先行”的设计方法进行浅简的探讨与思考。

一、实例项目的简要工程概况

（一）实例项目概况

本项目位于福州市连江县潘渡乡，基地交通便利，该项目规划用地包括经营性房地产用地、商业金融用地、旅游文化服务用地以及其它用地。地块占地面积77701.01m2，由22栋住宅楼、13栋商业楼及纯地下车库组成，总建筑面积231643m2，其中住宅楼地下一层与纯地下车库相连通，商业楼沿小区规划道路而建。本文主要介绍20#楼的桩基设计。20#楼地上32层，其中一~三十二层均为住宅。地下一层为停车库、设备用房等。具体剖面见20#楼1-1剖图（如图1）。该楼属于A级高度的高层建筑。

（二）实例项目结构设计参数

1、地质概况。本工程地表下30米内的土层主要有5层(如图2)，从上到下依次为残积土、全风化凝灰岩、砂土状强风化凝灰岩、碎块状强风化凝灰岩、中风化凝灰岩。本工程建设不受地下水影响，可不考虑地下水的腐蚀性。

2、抗震设防标准。本工程建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），结构设计使用年限为50年，上部结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级；工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组，结构阻尼比在多遇地震作用下的弹性分析时取0.05，地震影响系数最大值为0.04；场地类别为2类，场地特征周期为Tg=0.45s。本工程基本风压按照50年重现期取值，为0.80 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

二、“桩基先行”设计方法的利弊与可行性

（一）“桩基先行”设计方法的弊处

1、不利于最大限度地控制成本。建筑结构设计中，如果桩基先行设计，其他部分施工图再后续配合完善出图，如果单从最大限度节约成本的角度上，是不太可取的。因为桩基设计时，专业间配合尚处于不是非常完善的程度，后面伴随着或多或少的调整，从这个意义上，桩基设计时承载力适当富余是势在必行的，毕竟结构整体安全是结构设计的底线。所以说桩基先行设计在一定程度上不利于最大限度地控制成本。

2、不利于各专业配合，可能导致设计不合理。正常情况下，施工图设计是个各专业往返提资配合，最终协调到位并出图的过程。随着社会经济发展，建筑设计的门槛和要求也变得越来越高，大方向确定的前提下，建筑细节变得尤为重要。而建筑细节的合理设计，正是这么一个慢慢磨合、协调甚至妥协的过程。桩基先行设计这个环节里，通常只是结构专业打头阵，其他各专业很难介入较深，由此较容易造成各方面细节配合的不到位，造成设计的不合理情况的出现。

（二）“桩基先行”设计方法的益处

1、可以较大程度地节省工期。桩基先行设计最为突出的优势就是可以较大程度地节省工期。毕竟施工图设计的整个周期少则一两个月，多则三五个月甚至以上，而时间通常意味着经济效益，也往往是建设单位最为注重的方面。桩基施工通常是个冗长的过程，按照统筹方法，施工图设计深化的几个月时间，用来施工桩基，自然是较佳的选择。

（三）“桩基先行”设计方法的可行性

从上述利弊分析可以得知，在地质勘察报告通过施工图审查单位审查，建筑专业平立面达到初步设计（或以上）深度，设备专业基本配合完毕的情况下，桩基先行设计是可行的，对注重工期的建设单位而言，更是至关重要。

三、“桩基先行”设计方法的步骤

1.确定结构计算参数

根据地质报告及相关规范，确定科学可行的结构计算参数。

2.试算

确定好结构计算参数之后，接下来较为重要的环节就是试算，用以确定结构体系。唯有结构体系完全确定下来，桩基设计才能随之进行，有序展开。对于本工程这种普通住宅而言，很大程度上，剪力墙的合理布置（须基本做到不对建筑的使用功能产生不良影响、不影响建筑立面效果、墙柱面积与建筑面积的比值基本在合理经济的范围内等等）即意味着结构体系的初步确定。还有一些重要的细节，必须在这一个环节得以确认，否则很有可能引起后期的返工、修改，如梁、板、墙混凝土强度等级分层变化、各非标准层的计算层高、地下室周边覆土情况、屋面以及电梯机房屋面的大概布置情况等等。

3.深化配合

对于普通高层住宅而言，桩基先行设计阶段中的结构专业深化配合，一般是指标准层要完全细化到位。建筑方案达到扩初（或以上）深度的时候，标准层平面基本上已经确定。此时标准层的细化工作即可随之开展。荷载细化自然是至关重要的一方面，其他关键的细节在于剪力墙墙厚（影响使用空间），墙肢长度（影响门窗宽度或者地下车位使用），外圈梁高（影响立面造型以及结构电算位移）等等。

4.预留一定富余量

如前文所说，结构整体安全是结构设计的底线，所以在建筑专业图纸尚未完全完善的阶段，既要先行设计桩基，又要在大的结构体系确定、不动摇的情况下，将结构各方面荷载考虑周全，确保后期施工图设计的时候不出现大范围增加以至于影响桩基安全度，则是对结构设计师很大的考验和挑战。

以本工程为例，建筑提资图纸深度略有不足，立面线脚、屋面、机房屋面均未完全深化设计。故在桩基设计时，本人大概估算了并预留了整栋楼周圈线脚的总重量（约为30KN/m），考虑了大屋面、电梯机房屋面找坡荷载【1.5 KN/㎡（跨度≤3m）；2.0 KN/㎡（3m＜跨度≤5）；2.5 KN/㎡（5m＜跨度≤7m】、电梯吊钩荷载，充分考虑了地下室顶板周边结构布置情况（因建筑地下室无法提资到位，故暂按周边均为9m跨度的顶板代入结构参与计算）做到了不疏忽、不遗漏、不浪费，确保了施工图阶段的建筑调整不会影响结构桩基的安全储备，使后期设计保持了一定的弹性。事实证明，也唯有正确、周到地考虑好这一切，并严格地执行，才可能做好桩基设计工作。

四、“桩基先行”设计与常规设计的后期比较

本工程于2012年1月顺利通过桩基施工图审查，并于3月份通过全部施工图审查。相比之下，建设单位比正常流程（全套施工图设计——审查通过——桩基施工）多获得了两个月的宝贵时间，由此也收获了较为客观的经济效益。

为了确保前期桩基设计的安全，本工程在施工图设计阶段的末段，对之前已出图的桩基进行了复核，原桩基均满足设计要求，且最终的剪力墙墙下内力均与桩基设计时偏差较小（约2%~3%）。由此可知，桩基先行设计方案是可行的，设计也较为合理。

通过上述对项目实例（福州贵安某高层住宅）的具体分析，本文认为“桩基先行”的设计方案存在利与弊，但在现实施工操作中，只要按照严谨科学的设计步骤，将结构各方面荷载考虑周全，本着对工程负责的态度，积极协调各专业的配合设计，“桩基先行”设计方法是可行的，具有操作性的。

参考文献：

[1]王宝烨.桩基基础的发展及其应用[M].建材技术与应用，2002.

[2]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].中国建筑工业出版社，2009.

[3]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.

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关键词：价值工程 产品设计 结构

1、价值工程的基本内容

价值工程是以提高实用价值为目的，以功能分析为核心，以资源的开发与节省为基础，以科学分析方法为工具，用最少的成本支出实现给定功能的产品开发的科学方法。换言之，即以最低的寿命周期费用，可靠地实现产品的必要的功能，对产品的功能，成本所进行的有组织的分析研究活动。国家标准给出的定义是“价值工程是通过各相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，提高对象价值的思想方法和管理技术”。

价值工程活动中对于问题的分析是围绕以下7个问题依次展开的：(1)它是什么？(2)它的用途是什么？(3)它的成本是多少？(4)它的价值是多少？(5)有其他方法能实现这个功能吗？(6)新方案的成本是多少？(7)新的方案能否满足要求。这7个问题的解答过程，就是价值工程的工作程序和步骤，即：选定对象、收集情报资料、进行功能分析、提出改进方案、分析和评价方案、实施方案、评价活动成果。

2、价值分析的基本方法

价值工程是用功能分析的方法，以最低成本获得产品的必要功能，从而达到提高价值的目的[1]。在价值工程活动中，功能F(Function)、成本C(Cost)、价值V(Value)三者之间的关系是：

按照价值工程的理论，产品的价值是指功能和成本（包括设计、制造、试验、使用、维护等成本）的比值。提高产品的价值有五种途径：

(1)产品功能不变，用降低成本的方法来提高产品的价值；

(2)维持成本不变，通过提高功能来提高产品的价值；

(3)既提高产品功能，同时也降低其成本；

(4)小幅提高成本，大幅提高产品功能）；

(5)小幅减少产品功能，大幅降低产品成本。

分别表达为：，，，，

以上五种方法都是通过对F和C的调整来达到提高产品价值的目的。

3、产品设计的主要工作

产品设计包括很多具体的内容，如：功能设计、运动设计、结构设计、强度、刚度设计、尺寸设计、几何精度设计、材料设计，以及外观设计等[2]。

产品结构设计是针对产品内部结构、机械部分的设计。评价一个产品的好坏，最首要的标准是实用，要实现预定的功能，这一要求能否达到，完全取决于结构设计。结构设计是产品形成过程中最重要的内容，也是最复杂的环节。

机器设备的功能要由一系列符合装配关系的零件和部件来实现，设计过程中需要考虑产品结构紧凑、外形美观，既要求安全耐用、性能优良，又要易于制造、降低成本。结构设计人员需要各种要求与限制条件寻求对立中的统一，给出协调、合理的设计方案。

4、产品结构设计中的价值工程方法

价值工程是用最低的成本实现必要的产品功能，其核心问题就是寻找功能与成本之间的最佳关系[3]。

产品结构是具象的，它是功能的载体。而功能则是抽象的，是产品的本质属性。用价值工程的方法对产品的结构设计进行分析，是从结构入手去研究产品的功能，通过功能分析、功能整理、功能评价找出设计方案的改进目标。

用价值工程理论指导改进产品的结构设计，是要以最低的总成本确保产品必要功能（主要功能和次要功能）的实现，同时去掉不必要的功能（亦称过剩功能）。减少不必要的材料消耗，在保证产品质量的前提下，尽量做到缩小体积，减轻重量，降低单位产品材料消耗量。这与尺寸链设计中的最短尺寸链原则是一致的。

5、价值工程方法应用实例

本文选择的价值工程分析方法研究对象为一大型板坯加热移动翻转设备系统中的热板坯移动翻转装置。该装置主要由移动翻转车、平移油缸、翻转臂、翻转油缸及装在固定支座上的铰接轴、配重块等组成，如图1所示。

图1 8臂板坯移动翻转装置 图2 6臂板坯移动翻转装置

该装置由水平移动小车2、平移油缸4、翻转油缸3及装在固定支座铰接轴上的翻转臂1、同步轴5、配重块6等组成。用翻转油缸推动翻转臂转动、使翻转臂上起支承作用的钩头承接高温板坯，完成翻转动作，并用配重块平衡翻转力矩；用水平油缸的活塞杆端推动水平移动小车前后移动，并可由同步轴连接二边车轮以保证同步行走。

板坯移动翻转装置中与加热板坯直接接触的是翻转臂。原方案设计了8个翻转臂，通过强度分析计算，可知左右两端的翻转臂受力较小，从结构简化考虑，对方案进行了改进，成为图2所示的6臂结构。经验算，该结构可以满足强度、刚度方面的要求。

根据价值工程的原理来分析，可以看出，在满足功能要求的前提下，减少两臂后，结构简化了，用料少了，重量减轻了，加工和装配的难度降低了，符合前述价值工程基本方法中的第一种――产品功能不变，通过降低成本的方法来提高产品和设计的价值。

6、结语

产品设计需要遵循传统的设计原理与方法。用现代的观点来看，更要强调设计过程与设计结果的优化。运用价值工程的分析方法对产品的结构设计加以改进，在满足产品功能的前提下，采用简化的结构可提高设计乃至产品本身的价值。

参考文献

[1]李小林,许宏武,张可能等.论价值工程在工程设计中的应用[J].西部探矿工程,2007.10.

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关键词：建筑；结构设计；优化技术

Abstract: The optimum design of building structures is a complex process, which belongs to the comprehensive decision problems. Need factors to consider practical, safe, economy and the overall effect in the process of optimization. The optimization technology and practical application of building structure and practical level and overall effect was improved ways of building structure, and for the building structure space utilization optimization was analyzed.

Key words: building; structure design; optimization technique

中图分类号：TS958.1+7文献标识码：A 文章编号：

1、建筑结构的人性化特点与优化内容

建筑的人性化是体现建筑实用性的一个重要方面，尤其是随着社会经济的不断发展和进步，人们对于自身居住条件提出了更高的要求。在居住环境方面，不但要求有房可居，同时还要求住得方便、住得舒适。这时，以实用性为基础的“人性化”就成为了人们对建筑设计追求的一个重要概念。而在现代建筑结构设计优化的过程中，现代建筑设计就需要以“人性化”这个特点为基础，采用“以人为本”的设计理念，对建筑的整体结构进行优化。人性化建筑结构的特点具有这样的几个特点：

（1）合理的空间布局，通常而言在人少地多的地方选择独立的小高层以及别墅，而在人多地少的地区则尽量建设高层，而且在建筑整体结构之内具有明确的用地分工，能够提高对土地空间的利用率。

（2）整体建筑结构极具艺术效果，通常在进行结构设计是在充分考虑通风以及采光等因素的基础上，一般尽可能的将客厅和卧室布置在建筑整体结构的南面，而将厨房、餐厅以及卫生间设置在建筑的北面。阳台直接与阳客厅相通，这样就使得穿过阳台时不需要穿过卧室，将私人空间和公共空间相分离，有效的保证了住宅类建筑使用过程中的私密性。而通过采用建筑结构优化设计的方法，不但可以实现建筑的上述特点，还可以有效的降低建筑结构设计的成本。其中，在进行结构优化的过程中，主要的优化对象和优化内容包括：建筑基础结构的优化、建筑屋盖系统的优化、建筑围护结构的优化以及细部结构的优化等内容。而针对上述结构具体方面的优化还包括具体的选型、结构的布置、结构整体受力分析以及结构造价分析等，在确保达到实用要求以及建筑标准的同时，通过与具体的工程实际情况相结合，达到优化设计的目的。

2、结构设计优化方法的理论体现

在从事工程项目和结构的设计时，除了要考虑设计对象的基本使用功能及安全可靠性外，还应该考虑到把它设计对象设计得尽可能完美。这就是工程和结构的最优化问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，搜索到能够满足预定目标的、最令人满意的方案。结构设计优化方法从建筑理论上分析，具体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两方面。后者的优化设计包括：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。穿插其中的，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目，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。建筑师在保证设计安全的前提下，应该敢于挑战新的结构形式。在建筑结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通；能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中；竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。

3、建筑结构设计优化技术的步骤

3.1 结构优化模型

房屋结构整体优化设计方法分以按三个步骤进行：

3.1.1选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数（结构造价C1 和损失期望C2）和约束控制参数（结构的可靠度PS）；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量。

3.1.2确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小。

3.1.3确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、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、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。

3.2 设定优化设计计算方案

房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。

3.3 进行程序设计

根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。

3.4 结果分析

对计算结果进行分析，确定最优设计方案。在执行以上步骤的过程中，必须要全方位、多角度考虑方方面面的问题。这主要是因为建设投资是一项耗资巨大的工程，涉及到的方面比较复杂，因此，必须进行总法规和考虑，不能仅仅为了节约资金投入而忽视了设计的优化作用。要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。总之，建筑结构优化设计方法的研究是一个非常复杂的综合决策问题。适用、安全、经济、美观和便于施工是进行建筑工程设计的一般原则，而这5 个方面各有所重，又互为矛盾，一个优秀的设计往往是这5 个方面的最佳结合。我们需在实践过程中多实践、多探索，以最低的造价实现最佳的经济效益，实现经济、合理和美观的设计要求。

4、结构设计优化技术的实践应用

4.1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。

4.2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。

4.3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。