浅谈结构设计优化设计技术的应用【摘要】结构设计的优化技术在建筑工程中可产生可观的经济效益。

本文对房屋建筑结构设计进行了分析，讨论了目前房屋结构设计中存在的问题，提出了相关的评述和建议。

并叙述了结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用。

【关键词】建筑结构；基础设计；应用
一、房屋建筑结构基础设计应注意的问题
建筑工程当中结构设计起着不可估量的作用，对工程完善功能体现着重要的作用。

结构设计的合理性是建筑资源利用合理的检验标准，能够最大限度的降低突发性损失。

因此在结构设计中要进行多种方案的对比和筛选，选出最适合的优化方案。

在设计过程中要注重以下几个方面：
1、地基和基础方面
万丈高楼平地起，任何建筑物它都离不开地面的支撑，越高的建筑物它就越需要一个扎实的地基来支撑。

地基与基础设施的设计合理性，能用性严重影响着建筑的寿命和抗震性能。

在结构设计过程中，地基与基础设计要以合理，安全适用为原则，依据对地质勘察资料再统一各个不定因素对设计的影响以及当前实际情况来设计。

有时设计者对软弱土地的危害认识不足，仅是简单的用沙垫处理，这样就使得地基设计既不安全也不经济。

2、砖混结构中构造柱的重要性
（1）在砖混结构当中，构造柱的作用是不可替代也是不可估量
的。

构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先破坏。

这样，构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。

（2）构造柱一般生根于地圈梁中，而且与圈梁连接在一起，这样的话有力与限制墙体裂缝，维持属相城中力和提高抗震性能。

没有另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。

柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏，将导致构造柱下沉，引起其周围的墙体出现裂缝。

建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。

若梁上荷载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于梁下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。

经验算满足后，方可在梁下布置构造柱。

（3）悬挑梁的梁高选用过小
悬挑梁是设计者往往忽略的一个问题，设计者一般只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略对梁手挠度的验算。

这样容易造成一些预料之外的损失，如梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，在正常使用状态下，梁截面受压区产生非线性徐变，梁挠度随时间的推移不断加大。

挑梁的变形引起梁上板出现裂缝，裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽，影响了房屋的正常使用。

据观察，这种挑梁的变形发展到后期，梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。

受支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。

受
支座附近剪弯作用的影响，竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝，此时梁已接近破坏。

（4）承重柱截面高度设计过小
承重柱假面高度是影响房屋耐久性的重要指标。

一些结构设计者误认为六度设防就是不设防，为图受力分析方便，他们故意把柱子的截面高度设计得过小，使梁柱的线刚度比加大，把梁简化为铰支梁，柱按轴心受压计算。

这种情况多发生于六度抗震设防区，这种做法虽然易于进行结构受力分析，但却给房屋结构埋下了隐患。

因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用，即忽略了柱对梁的约束弯矩，加之柱截面和配筋都较小，结构一旦受力后，柱顶抗弯强度必然不足，从而柱子及梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝，形成塑性铰。

这样，在正常使用情况下，柱子已开始带铰工作。

这不但影响了房屋的耐久性，而且也常常引起用户的恐惧心理。

更为严重的是，这样的结构一旦遭遇地震作用时，将会倒塌，这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。

二、构设计优化技术在建筑结构设计中的应用
结构设计优化方法和技术是用于实践之中的一个广泛课题，是建筑工程项目的整体设计、前期设计、抗震设计等个部分环节组成，利用结构优化的方法不改变使用性能的前提下减低工程造价，以取得巨大的经济效益。

1、结构设计优化前注重事项
结构设计过程中，前期方案是明确设计方案目标的前提，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，设计者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。

2、直觉优化（概念设计优化）技术与建筑结构设计
直觉设计用于没有具体数量之的情况下，由于不确定性和计算难度大等差异，在对于同一建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的建筑物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的：建筑物细部的处理更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，都需要设计人员自己作出判断。

而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。

因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。

3、概念设计处理的实际建筑设计问题
概念设计所要处理的问题是不确定的，多种多样的，例如一些抗震能力。

但可以肯定的是希望通过概念设计，建筑结构能在各种不期而遇的外部作用下不受破坏，或将破坏程度降至最低。

因此，分析如何应付建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的
重要内容。

其中，地震作用最为难以琢磨，破坏性也最大。

故而，建筑设计过程中就应该未雨绸缪，从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的做法则应尽量避免。

刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏；多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏，消耗一部分地震能量。

这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。