摘要：建筑市场竞争不断加剧，使得建筑企业对于房屋建筑设计的重视程度越来越高，尤其是房屋建筑结构设计对于整个房屋建筑施工质量和安全性有着重要影响，如何对房屋结构设计进行优化，提升设计标准，降低成本投入是房屋建筑企业关心的主要问题。
关键词：建筑结构；结构设计；设计优化
引言
在结构设计中，相关设计人员要根据工程的实际情况，结合工程的施工方案，与时俱进，采取新的设计方法对结构设计加以优化，对原有的结构设计进行不断的改进与创新，使建筑工程不仅能够满足实际需要，更符合人们的审美需求，同时保证工程的质量，这也是促进建筑行业健康、长远发展的关键。
一、优化房屋结构设计中的建筑结构方法分析
1、确立设计中的变量参数
在建立模型过程中设计者需要掌握其中变量的情况，并对其中的参数实施筛选，从而找到结构设计中较大的影响的部分，并把其中变化较小的参数置于次要位置，然后再充分考虑参数中的主要指标，一方面可以减轻设计者结构设计方面的压力，另一方面也对房屋计算所需要的工作量带来积极帮助。
2、确定目标函数
这一步骤主要针对结构设计过程中所确定的各项参数进行属性归纳，这就需要设计者把建筑结构中所产生较小影响的参数找出来，并将它们归为预定参数，这就可以有效减少函数模型中计算量。当目标函数确立之后，则需要进一步根据相关的函数而找出最优解，最后就可以在房屋结构设计方面优化应力约束、裂缝宽度的约束以及结构强度方面的约束。
3、分析优化设计的衡量条件
根据房屋结构的实际设计情况分析，在优化结构设计方面不仅需要掌握结构设计的方案，而且还需要把其中所涉及的多个变量以及约束条件充分掌握。例如对房屋结构的尺寸控制方面，要掌握好房屋的框架的稳定性，并分析房屋结构最大的受力限度以及变形结构的可塑性等。因此，房屋结构的设计者就需要根据建设过程中的各个不同规定而将施工中约束条件以及目标确定好，同时对其中的各种条件做好相关的规定，进而能够有效实现房屋的优化设计。此外，在优化设计过程中还需要做到化繁为简，把各项约束条件充分地转换为有效的约束条件并计算，其中常用的计算方法有Powell法以及符合型法等。
二、结构设计优化在建筑结构设计中的应用
纽宾凯国际社区K1地块属于带裙房的超高层建筑楼，建筑总高度140米，位于武汉市汉阳区琴台大道以南，赫山路以西，西南方向为现状高压线走廊。规划净用地面积6811.52平方米，总建筑面积36474.47平方米，计容积率建筑面积31923.67平方米，容积率4.69，建筑基底面积1411.50平方米，建筑密度20.72%，地下车库及设备用房建筑面积3367.82平方米。
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1、结构的平面设计优化
（1）平面设计要遵循简单、对称、规则、均匀的设计原则；（2）控制结构的长宽比以保证平面结构的刚度，保证平面的宽度，限制平面的长度，对长矩形平面的使用加以控制，以避免产生过大的扭转效应；（3）尽量避免使用角部交叠和细腰形平面，这种平面链接较弱，协同工作能力差，如果在较复杂的高层结构中使用这种平面，那么要注意对其楼板进行加固，保证结构设计的有效性；（4）平面的角落区域和凹角部位不宜设置电梯，电梯应尽量布置在剪力墙筒体上以确保电梯运行的安全性；（5）高层建筑中如沉降缝、伸缩缝等结构设置，会衍生出独立的结构单元，这些结构单元要保证平面形状的规则性、刚度的对称性，才不会使建筑在地震中受到损害，针对刚度偏心的问题，应当在设计时采用精细的内力分析法，对结构进行精准计算，确保结构的稳定性。
2、上部结构设计优化
上部结构进行优化过程中不仅要建立优化模型，而且还要有针对性地进行系统优化，设置合理剪力墙，对框架合理间距进行控制，在剪力墙的设置上必须各个质量都是均匀的，这样所建设起来的楼层平面刚度中心才能够和整体结构中心重合，能够有效提升房屋建筑的稳定性，减少风力或是地质运动对建筑造成的破坏。在房屋建筑施工过程中，设计人员在建筑布局允许的情况下可以设计大开间剪力墙，加长剪力墙的墙肢长度、减少墙肢数量，这样能够减少在房屋建筑施工当中投入的混凝土。另外，布置较长剪力墙的同时可以减少边缘构件的数量，从而减少钢筋数量。这样能够有效降低施工成本，但剪力墙还是要根据实际情况来进行设计。
3、抗震优化设计优化
首先是高层建筑建设地点的选取，尽量避开特别活跃的地震带，减少地震发生的频率为主要，实在避不开，也要考虑地基沉降对高层建筑安全性的危害。其次要对高层建筑的结构进行合理化设置，合理搭配不同构件的位置，使相互之间的受力均衡，既可以发挥构件的功能性作用，又要减少地质灾害对高层建筑安全性的危害。再其次是对高层建筑剪力墙的设计要求，应当以提高承重结构的抗侧力为根本需要，在满足建筑结构的耗能力量和承载力的基础上，对于高层建筑的稳固性进行加强，防止高层建筑构件出现位移现象，避免高层建筑的质量弊端。
4、抗风结构设计优化
良好的抗风性能对于整个高层建筑工程具有不可估量的影响，其优化设计策略的目的是保证建筑物的稳定性，提高抗风承载力，主要通过四个步骤进行优化抗风设计，第一步是高层建筑基础的稳定性设计，在这一步中，最为关键的是建筑结构材料的选择，提高建筑结构的基础填充密度，主要是出于稳固基础，防止左右倾覆的目的，在底部的基层结构中，使用抗拔锚杆，可以充分发挥地基的稳定性能，提高高层建筑的防风力量。第二步是风力减振系统的优化，对于风力减振系统，高层建筑设计应用最为广泛，应用过程中，一方面可以减少风力对建筑物的冲击振动作用，另一方面可以通过减振功能，保持高层建筑的稳定性，优化之后的减振系统可以更好的提高减振系统的减振作用。第三步是解决设计中水平力与风荷载力问题。由于风荷载力对高层建筑的冲击作用，高层建筑内部的构件由此会受到一定的压力作用，一般情况下，风荷载力会小于高层建筑的承受能力，但是一旦超过高层建筑的承受范围，风荷载力还会和水平力发生叠加作用，加大建筑物的破坏作用，因此，在这一步骤中，解决水平力和风荷载力的叠加问题，主要是采取加固高层建筑的结构的稳定性作用，比如，使用高强度的钢筋混凝土结构，加强构件中力量的平衡，防止水平力与风荷载力对建筑的损害。第四步，根据高层建筑物的功能作用，提高高层建筑的刚度和建筑物的承载力，详细准确的计算出高层建筑工程所在地的风荷载力数据，并同时根据相关规范要求，严格进行抗风结构设计。
结语
针对建筑的结构设计来说，必须要对其进行优化技术的应用，不论是在经济效益方面还是在满足用户需求方面都具有十分重要的意义，所以针对结构来说，必须要全面的提高优化技术的应用，在实际工作当中对其结构设计人员的优化技术能力进行不断提高，使其充分的保证结构设计的整体质量，同时也能够促进其企业的经济效益水平得到更好的提高。
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2011.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2010.
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京.中国建筑工业出版社.2011.
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2012.
论文作者:邱名子
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：结构设计论文; 高层建筑论文; 结构论文; 建筑论文; 荷载论文; 平面论文; 刚度论文; 《基层建设》2017年第17期论文;