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摘要：本文首先从建筑结构基本设计原则、建筑结构整体安全度原则以及不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则分析了建筑结构优化设计原则，然后进行了房屋建筑结构优化设计的内容探讨，最后，从剪力墙的设计、砌体结构的设计、底部框架剪力墙的设计进行建筑结构形式的优化设计，展开建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析。
关键词：建筑结构；设计优化；房屋结构；设计应用
Abstract: this article first from the building structure, basic design principles, the principle of overall safety structures and different components have different safety factor analysis of the principle of structure optimization design for structure optimization design principle, and then discussed the content of the building structure optimization design, and finally, from the design of the shear wall, the design of the masonry structure, frame shear wall at the bottom of the design for the optimal design of building structure, building structural design optimization method on the analysis of application of building structure design。
引言：建筑结构设计，不仅需要能尽可能地与建筑平面布置、内部空间高度相符合，而且建筑结构设计还需要满足使用功能、安全性能以及外形观感的要求，这是建筑结构优化设计的核心之处，在建筑投入使用后，还需要建筑便于人们的工作和生活成为设计的落脚点，基于此，笔者进行建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探讨。
一、建筑结构优化设计原则
1.建筑结构基本设计原则
建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则[1]。
2.建筑结构整体安全度原则
建筑结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件，使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性，确保整个结构体系的安全性能，确保实现结构设计规范规定的设计标准，达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。这就是结构设计应坚持的建筑结构整体安全度原则[2]。
3.不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则
因为现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在很大程度上增强楼盖梁的承载能力，最高时可提高约1.5倍。而现行国内结构计算软件还无法精准表现出现浇楼板的这种约束作用，所以，在建筑结构设计当中需要根据力学计算结果，这对现浇楼盖梁来说，其安全系数明显提高。此外，从对出现坍塌事故的工程进行事故原因调查和分析来看，因为楼盖或楼盖梁的问题而引起结构破坏的事故案例只是极个别，结构计算本身有误除外;从许多震害调查的工程实例原因调查和分析来看，建筑坍塌的主要是因为在地震破坏下墙、柱等竖向构件受到强烈摇晃所致。在实际的建筑结构设计工作中，如果欠缺对建筑墙、柱等竖向构件的实际荷载能力考虑，缺乏对不同的构件采取不同的安全系数计算，不仅会造成建筑的经济效益受到损害，而且建筑结构的安全性带来隐患。所以，如何在建筑结构进行优化设计需要考虑到建筑墙、柱等竖向构件需要有更高安全程度要求，相比建筑墙、柱等竖向构件对楼板和楼盖梁的安全系数可略微降低，这样处理既能提高结构的综合安全度，同时还是坚持的经济效益原则。
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二、房屋建筑结构优化设计的内容
结构设计的工作任务是基于建筑设计的要求，采用科学的设计理念和方法，来确定适当的结构形式、布置以及具体的构件设计尺寸。对普通的钢筋混凝土建筑结构进行优化设计时，不仅需要从建筑结构整体的布局着手，还需要从具体构件要素来综合考虑。影响建筑结构整体的布局的因素有很多，首先我们会想到建筑物的体型特征、层高，其次，柱网尺寸、抗侧力构件的位置等也是影响建筑结构整体的布局的主要因素。此外，具体构件要素更是数不胜数，主要包括结构的布置、构件的截面、混凝土和钢筋强度等级及配筋构造等[3]。综合考虑结构整体的布局以及具体构件因素影响是必须的，为了实现这一目标，对建筑设计者提出了更高的要求，即需要结建筑设计者对结构和构件受力特征有全面的认识，实践经验和充分的把握，进而在房屋建筑当中采用合理方法进行有效设计。
三、建筑结构形式的优化设计
1、剪力墙的设计
剪力墙是通过连梁连接的各墙肢联结而成，并用它抵抗水平力的一种结构体系。连梁的刚度是和剪力墙结构的抗震荷载是成正比的，当剪力墙结构的抗震荷载需要增大时，连梁的刚度也需要增大，这样连梁和墙肢分配内力也相应增大，此时必须增大构件的配筋量，显然这一设计结果必然会造成钢筋用量的增加，造成成本增加。所以，在建筑结构设计时，通常不需要将大刚度的窗下墙作为连梁，而应该采用截面、刚度较小的弱连梁。并且，在与结构刚度与变形要求相符合时，需要从节省建造成本层面、抗力、变形角度进行考虑，科学布置抗侧力构件。显然，剪力墙的数量与结构抗侧力刚度是是成正比的，但是结构地震力会随抗侧力刚度增大而加大，对结构的造价控制不利。所以，剪力墙的布置中需要注意以下方面，（1）.沿建筑物的主要轴线双向布置，（2）.为增加抗震能力，剪力墙的布置应尽量拉通对直外、（3）.剪力墙的布置应贯通建筑物全高，避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙、（4）.要避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢。简而言之，周边均匀、对称、分散等原则合理布置。从经济层面来说，剪力墙的布置在符合标准规定的水平位移限值的要求基础上，需要尽可能减少剪力墙数量。
2、砌体结构的设计
砌体结构作为承重构件和抗侧移构件，其平面布置较为灵活，纵横墙应均匀对称，上下连续贯通，窗间墙宽度应该均匀适中，需要注意的是，砌体结构不应该做跃层结构，更不应该以受力较大的突兀结构形式设计。门窗开洞宽度应该设计在2100，至少需要设计三道纵向墙体数量，以上方式能够适当减少构造柱的配筋。此外，砌体结构的设计不仅应该使砌体房屋成为纵横刚度相近，而且，砌体结构的设计还应该使各层约束合理分布的空间受力均匀。
3、底部框架剪力墙的设计
底部框架剪力墙结构由于竖向抗侧力构件不连续，使得建筑物在转换层上下出现刚度、内力和位移突变，促使部分构件提前破坏，因此对建筑物在转换层上下的刚度比的要求比较严格，以缓解构件内力、位移突变的情况[3]。由于底部框架剪力墙结构容易出现刚度突变、位移突变等不规则项，在设计时应尽量避免错层、楼板不连续、平面或竖向尺寸突变等不规则项，以免形成具有较明显的抗震薄弱部位的特别不规则结构。承重墙尽量放在框架梁上，如果出现放在次梁上的墙体时，应适当加大该次梁、主梁、框架梁的安全系数，加厚该处的楼板厚度[4]。
四、结语：
综上所述，从理论上讲，任何建筑体型都有一种相对比较规则的结构受力方案，因为当建筑体型确定以后，整体建筑的形心和质量中心就也确定了，结构设计师在设计时只要使结构的荷载中心和刚度中心尽可能地接近乃至重合，该建筑结构就基本具备了稳定和规则性的条件，通过从整体和细部的优化设计，采用合理的结构形式和布置，优化构件设计和构造，使得建筑结构符合安全耐用和经济合理的要求[5]。
参考文献：
[1]张宇龙.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].建筑工程技术与设计,2018,(28):831.
[2]尹梓铧.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析研讨[J].装饰装修天地,2018,(11):154.
[3]刘涛.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析[J].建筑工程技术与设计,2018,(14):1175.
[4]李秀芬.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].建筑技术开发,2018,45(6):9-10.
[5]张志娟.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析[J].装饰装修天地,2018,(2):185.
[6]徐红1.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].华东科技（综合）,2018,000 (003):P.103-103.
论文作者:廖玲
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/30
标签：建筑结构论文; 构件论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 刚度论文; 优化设计论文; 《防护工程》2019年8期论文;