时间：2023-05-30 10:45:51
1刚柔耦合动力学建模与动态分析
1.1基于拉格朗日方程的刚柔耦合动力学建模在对硅片传输机器人动力学模型过程中，需要对实际机器人进行如下合理的假设：①将硅片传输机器人手臂等效为均质杆，将关节质量等效为集中质量；②将同步带以及谐波减速器等效为无质量线性弹簧，系统阻尼采用比例阻尼进行简化。经过上述假设后，硅片传输机器人手臂可由如图2所示的简化模型表示。硅片传输机器人手臂简化模型中各物理量参数定义及其数值见表1。1.2硅片传输机器人动态特性分析柔性系统一般有多阶固有频率以及模态，但并非所有阶固有频率和模态会对末端轨迹精度造成影响。为了有效地选取优化变量，首先应先对柔性系统进行固有频率及模态等动态特性分析，从中寻找对末端轨迹精度有影响的模态以及对应的固有频率阶数，从而将优化重点放在为对末端轨迹精度影响较大的固有频率阶数上。由于固有频率为系统的固有属性，因此将硅片传输机器人手臂的刚柔耦合动力学模型写为式(2)的形式进行模态分析根据模态分析理论，柔性系统固有频率以及模态振型可由式(3)求得，其中ω为固有频率，A为模态振型矢量硅片传输机器人手臂柔性关节系统的质量阵为时变矩阵，因此其固有频率会随着末端的位置变化而变化。采用表1的系统参数进行仿真得到硅片传输机器人手臂固有频率特性如图3所示。由图3中可以看出机械臂的固有频率随末端点位置变化而变化。选取末端点位置最远点进行模态分析，分析结果如图4所示。由模态分析结果可以看出，系统的第三阶模态各个关节角的振幅比例约为1:–2:1。根据硅片传输机器人手臂的结构原理，大臂、小臂以及末端手的关节角度按照1:–2:1运动时，末端点的运动轨迹为一条直线，故三阶振动状态对末端轨迹的直线度并不造成影响。因此，对于硅片传输机器人手臂进行优化设计时，只需要重点考虑一阶与二阶的振动，以提高系统一阶与二阶固有频率为主要目标。
2手臂结构优化变量确定
如何在可优化变量中找到对固有频率影响最大的设计变量通常需要进行灵敏度分析。当优化参数以一很小值变化时，将此时固有频率的变化量作为该结构参数对固有频率的灵敏度。通常固有频率对结构设计参数的灵敏度可由式(4)表示式(4)的前提条件为设计变量bj的修改量必须很小。而在实际应用中，对不同设计变量改变同样数值时的难易程度并不相同，而对优化变量改变同样百分比的数值的难易程度基本一致。例如硅片传输机器人柔性关节刚度数值相对较大，而手臂质量较小，如果同样采取0.1为改变量时，刚度修改比质量修改更容易。因此，本文提出固有频率权值的概念，并以权值作为优化参数的选择依据。2.1权值概念在结构优化设计中，固有频率一般为多个优化设计变量的隐函数，可将固有频率按式(6)进行展开，其中偏导数项即为固有频率的灵敏度，而权值向量则表示所有变量对固有频率数值“贡献”的比例。优化变量的权值越大说明该变量对固有频率的影响越大。2.2优化参数确定根据上述理论，分别对硅片传输机器人手臂的优化参数进行灵敏度分析与权值分析。结构参数对一阶固有频率的灵敏度分析结果如图5所示，结构参数对一阶固有频率的权值分析结果如图6所示；结构参数对二阶固有频率的灵敏度分析结果如图7所示，结构参数对二阶固有频率的权值分析结果如图8所示。从仿真结果中可以看出：当采用灵敏度作为选择依据时，关节处的等效惯量灵敏度最高，而其余参数均较小，当采用权值作为选择依据时，手臂质量、杆长以及柔性环节刚度对固有频率影响较大，显然采取权值作为判断依据更符合实际情况。其中权值为正表示参数增大时固有频率提升，权值为负表示参数减小时固有频率提升。分析结果表明：对一阶固有频率的权值较大的变量为：腕关节集中质量、末端手臂质量、小臂与末端手长度以及同步带的刚度；对二阶固有频率的权值较大的变量为：腕关节质量、小臂质量、末端手臂质量、小臂与末端手长度以及同步带刚度。本文只重点考虑质量的优化，且腕关节集中质量主要为轴承等标准件，无法进行优化。因此，最终的优化变量确定为：小臂质量与末端手臂质量。同时注意到大臂的质量对一阶与二阶固有频率均无影响，必要时可以考虑增加大臂的质量来增加竖直方向上的刚度。
3手臂结构优化设计
根据上述分析结果，最终选取硅片传输机器人小臂质量与末端手臂的质量作为优化参数，减小质量参数有助于固有频率的提高。然而大幅度的减小手臂的质量必然造成手臂在竖直方向上的刚度降低，从而使悬臂结构在竖直方向上的静态变形增大以及在竖直方向上的振动的加剧。因此在减小手臂质量的同时，需要考虑对竖直方向上变形的影响。3.1优化方法及约束方程推导将硅片传输机器人小臂与末端臂简化为图9所示的等截面空心梁。其中H与W为空间尺寸约束条件，通常为常数；h1、h2、h3为手臂厚度变量；L为手臂长度。OYZ为截面坐标系，YC为截面弯曲中性轴。硅片传输机器人小臂与末端臂的受力均可等效为图10所示的形式。图10中p为手臂自身重力引起的均布载荷，Fe为等效力，Me为等效转矩。则手臂末端的挠度、由于硅片传输机器人手臂为串联结构，故式(8)中的等效力与等效力矩均参数均与该手臂所承载的后端的手臂的质量以及长度参数有关。因此，在进行硅片传输机器人手臂结构优化设计时需要从末端手臂开始设计，随后再设计小臂。3.2末端手臂优化设计在硅片传输机器人末端手臂设计时，末端手臂所承受的等效力与等效转矩由末端手与负载的参数决定。通常末端手与负载的参数为常数，且末端手等效载荷以及尺寸约束参数数值如表2所示。仿真结果表明：末端总变形随末端手臂上壁厚度的增加而增加，但当上壁厚度大于2mm后末端总变形基本不变；侧壁的厚度对末端总变形的影响较小，基本可以忽略；末端总变形随着末端手臂下盖厚度增加而增加，但当下盖厚度大于1mm之后，总变形增加的较为缓慢。因此，末端手臂厚度尺寸最终确定为：上壁厚度2mm、侧壁厚度1.5mm、下盖厚度1.5mm。3.3小臂结构优化设计末端手臂优化完成后，小臂的等效力与等效转矩参数即可以确定。小臂受力及约束尺寸参数数值如表3所示。仿真结果表明：末端总变形随小臂上壁厚度的增加而增加，但当上壁厚度大于2mm后末端总变形基本不变；侧壁的厚度对末端总变形的影响较小，基本可以忽略；末端总变形随着小臂下盖厚度增加而增加，但当下盖厚度大于1mm之后，总变形增加的较为缓慢。因此，小臂厚度尺寸最终确定为：上壁厚度2.5mm、侧壁厚度2mm、下盖厚度1.5mm。
4优化前后性能及参数对比
优化前后的小臂与末端手臂的三维模型如图17所示(手臂的下端盖未显示)。优化前后手臂质量以及硅片传输机器人手臂系统的固有频率数值对比关系如表4所示优化前后硅片传输机器人手臂系统由悬臂引起的竖直方向上的静变形、静应力以及竖直方向上的振动频率如图18～23所示。由表5与表6可以看出：优化前后末端手臂质量降低了50%，小臂质量降低了18.8%；一阶固有频率平均值与二阶固有频率平均值均提高了10%；竖直方向上最大静态变形量降低了52.3%；系统最大应力降低了58.3%；竖直方向上的振动频率提高了45.2%。
5结论
(1)提出一种硅片传输机器人手臂结构优化设计方法。该方法以各手臂静挠度以及由手臂弯曲引起的末端竖直方向上的静偏移为约束，以刚性杆柔性关节系统固有频率为优化目标，以各手臂壁厚为主要优化参数。(2)依据结构参数对固有频率灵敏度的大小为原则选择优化变量对硅片传输机器人结构优化设计并不适用；提出了以设计参数对固有频率权值为优化变量选取依据准则的方法，并根据该准则选取了小臂与末端臂的质量参数作为硅片传输机器人的优化变量。(3)建立了以手臂厚度为变量、以手臂结构尺寸为约束的手臂挠度模型与末端竖直方向静偏移模型。分析了手臂厚度对末端静偏移的影响。其中侧壁厚度对末端静偏移影响较小，可以忽略；末端静偏移随着上壁厚度与下臂厚度的增加而减小，但上壁厚度与下臂厚度增加到一定程度时，末端静偏移基本不变。(4)采用该方法对硅片传输机器人手臂进行了结构优化设计。优化前后末端手臂质量降低了50%，小臂质量降低了18.8%；刚性杆柔性关节系统一阶固有频率平均值与二阶固有频率平均值均提高了10%；竖直方向上最大静态偏移量降低了52.3%；系统最大应力降低了58.3%；竖直方向上的振动频率提高了45.2%。
作者：刘延杰 吴明月 王刚 蔡鹤皋 单位：哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室
关键词：强度设计； 优化设计； 敏度分析； 稳定性
中图分类号：V244文献标志码：B
0引言
飞机强度设计是飞机总体设计阶段极为重要的环节.要实现强度设计的目标，需要反复迭代以及运用优化设计等方法，再结合实际工程经验实现.
优化设计是一门新的学科，是运用数学规划方法驱动有限元计算技术进行设计，按照所设定的目标反复迭代，寻求最优化设计方案的过程.近年来，运用大型通用有限元软件MSC Nastran进行优化设计越来越多，主要有以下2种方式：直接运用优化模块和运用其二次开发自行编写优化算法，然后再驱动所需有限元模块进行求解.
程鹏[1]对MSC Nastran软件的优化方法进行论述；范志强等[2]运用Nastran软件对航空发动机整体叶盘进行优化，使质量减轻45.66%，并使局部应力得到改善；黄国宁等[3]等对简单机翼梁进行优化，得到令人满意的结果；隋允康等[4]和李善坡等[5]运用PCL二次开发自行编写优化程序驱动MSC Nastran软件，进行一些有意义的尝试和应用.
MSC Nastran在航空业的运用已非常的广泛，但优化模块应用却不多见，现有文献只是对飞机局部零件或者某一受力构件进行优化设计的描述，尚无对飞机全机或部件进行优化的研究.本文利用MSC Nastran的优化算法，结合多年的飞机结构强度设计经验，对MA700飞机全机结构强度刚度优化进行初步讨论，并以机翼为例进行优化设计计算，为今后优化设计的应用积累经验.
MA700飞机要求长寿命、轻质量和高可靠性的结构，并且将取得CAAC，FAA和EASA适航证.为实现结构设计的高标准和严要求，必须开展全机结构优化设计研究.
1基本理论
在工程应用中，绝大多数优化问题属于带约束的设计优化，对于约束优化，一般有间接法和直接法等2种处理方法.直接法对优化变量按照一定方向进行搜索，逐步逼近最优点.直接法理论简单，并利用敏度分析替代搜索方向，易于利用当前的有限元方法数值求解，且经常能得到较为满意的结果.本文采用直接法中的可行方向法进行结构优化设计计算.
1.1优化描述
优化设计可归结为求解一组设计变量，且满足约束条件，其目标函数最小.在飞机强度设计中，即为找到一个结构设计方案，该方案满足规定的结构设计准则，并且使飞机结构质量最轻.
优化问题可以归纳为以下数学模型设计变量：
2优化设计模型
2.1优化模型
由于全机结构优化规模很大，设计变量和约束响应很多，必须按照部件分层次进行.根据各部件之间的传力关系，分为机翼、尾翼和机身等3大部分进行优化.考虑机翼传力受机身影响较小，当机翼优化时，机身只起提供边界条件的作用，并不参与优化计算.当尾翼优化时，先进行平尾优化设计（平尾优化方法类似于机翼），取得较为满意的结果后再对垂尾进行优化.当机身优化计算时，只需将前面优化完的尾翼用作传力结构，将机身结构设定设计变量进行优化.
对全机结构进行逐步分层，可以得到所有的设计变量，飞机结构层次分解示意见图3.根据图3，又可以分解为蒙皮、长桁、梁、框、肋和墙等构件，对这些构件进行整理，便可得到必要的设计变量.全机结构优化目标函数、设计变量和约束条件汇总见表1.
优化前、后机翼应力计算结果见图11，可知，机翼最大应力明显降低，由初始的510 MPa降低为356 MPa，基本上满足应力约束350 MPa.蒙皮稳定性模态由优化前的0.56提高到0.97，基本满足稳定性约束条件.（a）优化前（b）优化后图 11优化后机翼应力计算结果
Fig.11The wing stress result before and after optimization analysis
4结论
对全机主传力结构优化设计进行分析和讨论，采用MSC Nastran尺寸优化设计，对机翼进行优化设计计算研究，得到以下结论.
（1）优化过程不一定就是减重过程.在某些情况下，结构质量经过优化会有所增加，因此，设计计算时必须要有较为准确的载荷工况.
（2）对飞机主传力结构进行优化时必须考虑稳定性.如果不考虑稳定性，可能致使优化出现错误的数值结果，使结构不满足传力要求.
（3）经过对优化结构的分析，证明MSC Nastran尺寸优化求解结果趋势正确.
参考文献：
[1]程鹏. MSC Nastran优化设计方法的讨论[J]. 航天器工程， 1996（5）： 90-97.
[2]范志强， 马枚， 王荣桥. 航空发动机整体叶盘优化设计[J]. 燃气涡轮试验与研究， 2000， 13（4）： 27-30.
[3]黄国宁， 陈海， 霍应元. MSC Nastran优化功能在结构强度设计中的应用[J]. 计算机辅助工程， 2006， 15（S1）： 50-52.
现阶段，房屋设计需求呈现多样化的特点，房屋建筑不仅注重过硬的实用价值，而且还追求精致美观的外表，这些都对房屋的建筑结构设计提出了更高的要求。在房屋结构设计中，五个基本要素必须考虑周全，即安全性、经济适用性、施工便利性、实用性和美观性。而合理的建筑结构设计优化则既能满足建筑美观，造型优美的要求，又能使房屋结构安全、经济、合理，这便体现了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计应用中的重要性。
关键词:
建筑结构设计；优化方法；应用；建筑
随着我国经济水平的不断提高，我们在考虑建筑的安全性和实用性的同时，对建筑的美观性和经济性方面的要求也不断提高。既要求建筑安全、实用，又要求建筑经济、美观，同时也要考虑到施工的便利性和时效性，那么对建筑结构进行必要的优化设计则显得尤为重要，而合理的建筑结构优化设计可以使得这些要求实现统一。在本文中，笔者结合自身的工作经验和所学的相关知识，对房屋建筑结构设计的相关优化方式进行介绍，并对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行阐述。
1结构设计优化方式的理论体现
在建筑结构设计过程中，除了要考虑建筑结构的安全性、基本功能健全性等可靠性因素，我们还需要对其建筑本身的艺术美感进行考虑，这便是建筑结构设计优化的体现。通过对建筑结构设计优化方法进行理论分析，我们得知，在实际应用过程中，建筑结构设计优化方式主要体现在房屋工程的分层优化和总体优化两方面。对建筑结构进行设计时，在满足基本设计要求的前提下，应尽可能减小建筑物的质量中心和刚度中心之间的差异，保持平面结构的规则性以及对称性，以避免在水平荷载作用下建筑物产生较大的扭转效应。与此同时，在进行竖向设计时，应尽可能保证其同方向的承重构件上下贯通，使竖向刚度不发生突变，否则一旦发生刚度突变，建筑物会在水平荷载作用下产生严重的应力集中现象，对抵抗水平方向的动力荷载作用大大减小。此外，为了降低结构设计和分析方面的难度，我们可以尽量减少使用转换层结构。总而言之，在建筑结构设计过程中具体问题具体分析，综合多方面因素设计出最令人满意的建筑体系。
2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
2．1整体与局部优化每一个建筑项目的设计都包括两类特点，即复杂性和层次性。就复杂性而言，内容一般包括零部件选取、建筑原料选取以及结构类型的选取等;而层次性则主要包括建筑设计体系、建筑结构体系以及安装设计体系等内容，其中每个独立的体系又包括很多不同的下属体系，在设计房屋结构的过程中，设计人员应优化其每一个下属体系，冲破横向关联，实现工程叠加。所有的房屋建筑不仅要进行局部的优化，更应该注重整体的全面优化，这样才能够真正实现房屋结构的设计优化的意义。
2．2寿命与分阶段优化在固定的使用年限中，任何一个建筑工程项目的各个环节都有着各式各样可供挑选的设计方案，也就是说，在工程的任何一个阶段都能够开展优化工作。设计人员可以根据每个阶段的不同性质确定优化方案，进而优化工程寿命。最终的益处就是，一方面，使建筑工程的施工质量得到了保证，另一方面，使企业的经济收益得到了增加。
2．3桩基础优化建筑结构桩基础由预制桩和灌注桩两种类型组成。由于施工过程中灌注桩的质量控制较难实现，并且耗时较长、操作复杂，因此，在符合相关标准的前提下，实际施工应优先选择预制桩。另外，一般情况下，桩基越是深入，桩身与土壤之间的摩擦力和作用力就越大，因此，在选择预制桩的同时，还应尽可能选取长度较大的预制桩。
2．4上部结构优化在对房屋上部进行结构优化和建立模型的工程中，剪力墙的布置和设计是非常重要的一项因素。剪力墙的质量需要保证其均匀性，从而使得楼层结构的重心与其平面的中心点实现相互重合，实现削弱风力或是地震等外力因素的影响。在房屋类型允许的情况下，应该尽量采用剪力墙的大开间构造，增加其墙肢长度，这样一方面可以实现墙肢数量的缩减，另一方面还可以在刚度达标的前提下实现混凝土量的降低使用。另外，由于剪力墙采用钢材作为暗柱材料，所以通过剪力墙的大开间结构便能够实现钢筋使用数量的缩减，但是，如果建筑本身不具备相应的条件，并且对建筑物的抗震要求较高，则不能采用该类型的剪力墙。
2．5结构同建筑保持协调优化在进行建筑结构设计的时候，应该尽量保证建筑的整体平面和整体结构的紧密配合，最终实现结构合理和造型美观的设计效果。建筑系统应该尽量简洁，墙与柱的错位现象不可以发生，每一层的截面面积和高度都应该相通。在设计电梯或是楼梯的时候，应该尽量选择使用高强建材作为承重构件，实现降低自重，其他构件就应该尽量选择较轻质量的材质。在建筑的整体布局方面重心、质心与其刚心需要保证交叠，避免扭转现象的发生。
2．6结构同排水保持协调优化由于在整个建筑中，专门用于给排水的房间有很多机械设施，所以其相比较于普通房屋，荷载强度较大，因此，水泵房应该尽可能设在地下室区域。给排水房间里面的管道较为复杂，长度及粗细都不尽相同，因此，依照相关标准应该预留足够的尺寸和深度，同时加固其穿孔位置。除此之外，水平方向的管道如果贯穿承重墙，则应该及时对其进行维护和加固处理。尽量保证结构优化同排水优化的协调，避免管道绕梁绕柱等情况的发生。
2．7结构同电气保持协调优化电气的管线如果以导线形式安装于金属管的外部或是楼板处，则可能会造成预制结构施工难以开展。因此，导线如果贯穿结构梁体，那就需要在梁预制之前留下孔洞，与此同时需要保证墙体厚度与梁宽相同，如果做不到梁宽与墙体厚度相同，则需要确保梁的侧平面与墙体一侧相齐平，最终实现管线不在墙体外面。在房屋建设的过程中，电梯处的空洞很多、也预埋了较多的构件，因此，电梯房的强度需要单独进行计算分析，以保证合理设计，及施工的质量和安全。
3结语
综上所述，建筑结构设计方案的合理选择，不仅可以使建筑结构设计达到应有的技术要求，还可以减少不必要的经济损耗。建筑结构设计优化在房屋结构设计中是一个综合性比较强且极为复杂的系统性问题，这需要我们对其进行深入研究。本人结合自身的工作经验，阐述了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用，希望此文对相关研究人员有所帮助。
参考文献
［1］王也．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用［J］．中华民居(下旬刊)，2013(03):81－82．
［2］何冬霞．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用［J］．中华民居(下旬刊)，2013(10):18－19．
关键词:建筑结构房屋结构设计应用
当前人们的生活质量水平不断提升的基础上，人们对住房的要求也有着提高，这就使得建筑企业面临着更为严峻的市场竞争。只有在建筑施工的各个层面得以充分重视，才能将整体的建筑质量得以有效保障。建筑房屋的结构设计的合理性是保障建筑整体质量的基础，在这一环节就要能充分重视。通过对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用理论研究，对实际就有着指导作用。
1建筑房屋结构设计优化的重要性和遵循的原则分析
1．1建筑房屋结构设计优化的重要性分析
对房屋结构设计过程中，应用建筑结构优化方法比较重要，这就要能从理论以及实践经验层面来对房屋结构的设计进行优化。我国的建筑在未来的发展过程中，将会以高层建筑为主，这就必须要能重视建筑结构的优化设计，只有在结构设计方面得到质量保障，才能有助于建筑企业在市场中的进一步发展。要在对建筑质量得以保障的基础上来加强设计方案的优化，将先进的设计理念和技术都要能在实际的设计中加以融入［1］。通过建筑房屋结构的设计优化，能将施工机械设备以及建设材料的性能得到充分有效的发挥。通过结构设计的优化，也能在成本方面得到有效降低，对房屋的经济性以及适用性等特征上都能得到充分体现。
1．2建筑房屋结构设计遵循的原则分析
房屋结构设计中对建筑结构设计优化方法的应用，就要能遵循相应的原则，这样才能有效保障结构设计的科学合理性。在实际的设计过程中，要能和大众的实际需求得到满足，也就是要能对人们日常生活的需求得以满足，在一些基本的使用功能方面要具备。结构设计过程中对安全环保要得以重视［2］。同时，也要能对开发商的经济效益能充分考虑，将项目资源得以科学合理化的分配，最大程度的节约开发商的成本。另外，房屋结构设计中要能将设计的思路以及结构等得以有效创新。只有在创新方面得到了充分重视，才能保障整体的结构设计的科学合理性，对建筑的质量也能得到有效保障。在这些相关的原则方面充分遵循，就对实际的房屋结构设计的完善性有着保障。
2建筑结构设计优化的步骤和方法分析
2．1建筑结构设计优化的步骤分析
对建筑房屋结构的实际设计过程中，要严格的按照相应步骤进行，这样才能将设计的科学性以及质量得到保障。首先要能在建筑结构的优化模型构建方面得以充分重视，将结构设计的变量要科学合理的加以解决。主要就是对目标相关的参数值以及约束控制参数值的选择要重视，而针对影响相对较小的就要实施预定式参数进行表示，这对编程工作量就能得以有效减少，将整体的工作效率水平得以提升［4］。然后就是对目标函数的确定，这就能对建筑整体工程造价情况得以了解。然后将约束条件也能科学化的确定，从而为结构的优化设计打下基础。然后，要对房屋结构设计的优化方案加以设定，在这一环节要注重对由约束优化向无约束优化。接着就要在应用程序的设计上科学化呈现，在优化模式以及设计中的计算方式的有效应用，就压能在这些内容实施基础上，将应用程序能综合性以及科学化的加以呈现，这样就能将应用程序的实施得以良好作用发挥。最后就要在综合结果的分析方面进行实施。在得到了相应计算结果后，就要对这一结果实施综合性分析，将设计的最佳方案得以确定，这样就能保障房屋结构设计的安全以及美观，才能将优化设计的结构目标得以体现。
2．2建筑结构设计优化方法的应用探究
第一，注重结构优化的层次性。将建筑结构设计方法在房屋结构设计中的应用体现在多个方面，对整体的结构优化方面就要能注重结构设计的层次性以及复杂性。对房屋建筑设计的体系以及结构体系和安装设计体系的相关内容得以重视，设计人员要能对下属体系的优化得以充分重视，将工程叠加的目标得以有效实现。在对结构设计的使用年限的保障，就要能分阶段的加以实施，通过对不同阶段和性质对结构优化的方案加以确定，最大程度的保障建筑设计企业的经济效益提高。第二，加强对结构设计中的剪力墙结构布局。对房屋结构的上部结构的优化设计中，就要能充分重视剪力墙的科学化布局，对剪力墙的质量均匀度要得以充分保障，还要能注重楼层结构中心和楼层平面刚度中心的有效结合。这样就能够对风力和地震等外部因素对其产生的影响［5］。在房屋的类型上如果允许，就可通过对大开间剪力墙构造加以应用，以及对墙肢长实施增加措施，这对剪力墙的刚度就能得到有效保障。通过这一设计方法的应用，也能对钢筋的使用数量得以有效减少，在成本上就能得到有效保障。第三，结构设计中注重设计的协调性。房屋结构设计过程中，对建筑结构设计优化方法的应用，就要能在协调性方面得以充分体现。将建筑结构和整体平面间的配合紧密度要得到有效强化，在结构设计的合理性上要能得到保障，以及在结构设计的造型美观度方面也要体现［6］。在对房屋结构设计中的墙以及柱的布置过程中，就要能和房建平面功能实际需求得到有效保障，在房建的开间以及进深等方面要得以充分保障，在整体的房屋结构的系统要体现出简洁化，在每层的截面以及高度都要能得以充分保障。第四，对结构设计的系统化要充分重视。对围护以及屋盖系统等结构进行的优化设计。这就要能够对多方面的内容进行考虑，在房屋结构的选型以及布局和造价等各个层面都要加强理论的分析。为能使得房屋结构设计和时展相同步，就要注重结构设计的创新性，能从基础上加以考虑，将刚度以及质量中心差异最大可能的缩小。在对房屋结构设计的功能上满足基础上，通过竖直方向布置来让竖直方向相应承重构件能得以贯通，在结构的设计上尽量保持对称性等。第五，加强对结构设计中电气的应用。对建筑结构设计优化方法的实际应用过程中，对电气优化方面要得以重视，这在房屋结构设计中也占有比较重要的位置。对电气设备的安装中，一些管线会通过梁体，还要能对孔洞预留得以充分重视，如果在这一设计上没有得到重视，就会造成再次的穿孔，对房屋结构的稳定性就会带来影响。
3结语
总而言之，对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用，就要从多方面得以充分重视，和实际的情况紧密结合。通过结构设计的理念以及方法的优化，就能将整体的结构设计质量水平得以有效提升。通过此次的理论研究，对房屋结构的设计就有着一定指导作用。
参考文献
［1］许宗雨．探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用［J］．江西建材，2014．
［2］马峦．结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用［J］．科技创新与应用，2014．
［3］周汉杰．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用［J］．中华民居(下旬刊)，2014．
［4］吴洪宽．关于民用建筑结构设计和优化的研究［J］．城市建筑，2013．
［5］郑龙．建筑结构设计阶段优化工程造价成本的方法及对策［J］．低碳世界，2014．
关键字：房屋；结构设计；优化技术
引言
目前，随着社会经济水平的不断提高，土地价格也在不断上涨。同时，人民对住房条件的需求也在不断上升，因此，对开发商带来的压力也在不断加大。为了实现房屋建筑经济效益的最大化，就需要采用结构优化技术，在有限的空间内实现资源的最大利用。房屋结构优化设计是指，采取科学合理的设计理念和技术方法来设计房屋结构，以最小的工程报价来最大化整体的建筑收益，提高房屋的质量水平，使得企业也获得较高的利润等。
一、我国目前房屋结构设计现状以及实施优化设计的原因
随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，对住房建设要求也越来越高。同时，根据我国目前的基本国情，人口数量日益增长，住房面积需求量不断加大。因此，我国现阶段住房建设主要以高层为主。房屋的结构设计优化不仅能够满足当今大众的需求，更能为投资者减少建筑成本。
房屋建设结构优化必须以建筑的安全性为首要原则，然后再进一步分析建筑方案，配合科学合理的设计理念，从而有效控制建筑工程造价，实现经济效益的最大化。根据近些年的数据资料显示，优化建筑结构设计可以为整项建筑工程节省30%-50%的费用。但是，在实际的设计过程中，方案设计受自然因素的影响很大，很难发挥出其本身的优越性。例如，工程设计阶段，施工方过多的缩短建筑设计时间，从而使设计效果达不到理想的要求，在缩短工程工期的同时也降低了工程设计质量；建筑设计时，设计人员的经验不足，专业知识不完备，对一些设计软件掌握的不够精通；一些设计者在设计建筑时过度的关注部分结构而忽视了整体方案等等，这些因素都会导致建筑结构设计的不够优化。因此，房屋建筑设计者必须科学合理的分析整体建筑方案，并设计出最优的结构，才能实现经济利益的最大化。
二、房屋结构设计优化主要体现在哪些方面
房屋结构设计优化主要是采取合适的方法以及科学的设计理念来最大化的达到房屋设计标准，如：房屋结构的合理布局、构件大小、结构框架等。钢筋混凝土结构的优化设计的基本理念是将建筑的具体部件以及整体布局进行分析，而顶柱、体形、层高以及拉力构件等等都会影响建筑物的整体布局。建筑构件的布局、强度等级以及配筋构造都是建筑物具体构件的体现。综合以上因素，建筑方案结构需要专业知识丰富且熟知设计规范的工程技术人员设计，而且在设计时必须充分考虑各构件直接的受力特性，从而选取最优的设计方案。
三、房屋结构优化设计技术
（一）优化技术的基本原则
在工程设计优化过程中，必须以工程设计和工程价值为基本原则。优化结构设计的最终目标是充分利用建筑材料，实现建筑构件利用的最大化。优化结构设计不仅遵守建筑设计规范，更实现了当今建筑的审美学和价值学。通过深化改善房屋结构设计，从而实现建筑功能更加协调完善，降低建筑成本，提高经济效益。
房屋结构的优化必须从实际工程施工出发，结合房屋结构的具体情况，实现房屋建筑的结构的最优化设计。在进行结构优化时，必须依据设计意图，采用平面设计布局，降低构件质量和刚度之间的差异，减小水平负载造成的房屋扭曲，在竖直方向上采用转换层技术，有效地降低构件的集中用力。
（二）优化设计的基本的要点
1.依据设计规范
工程师在设计建筑结构时必须具备丰富的建筑设计经验以及熟知设计规范。即依据科学的设计理念，将自身的优化方案融于整个工程项目设计中去。建筑结构设计规范更多是对于工程较大的项目，因而会造成某些规定过于保守。另外，在工程设计比较特殊或复杂时，依据某些规定将会造成建筑物的不安全。因此，这就要求设计师在建筑设计过程中必须具备良好的专业素质以及清醒的思路、正确的判断力，争取将建筑结构设计做到最优。
优化房屋结构设计过程中，应注重建筑构件的细节优化，如：建筑构件的受力钢筋，在满足塑性的条件下尽可能的选择性价比较高的产品，从而实现房屋结构的经济、安全。
2.结构师主动参与建筑设计
在工程施工前期以及施工过程中，建筑结构师的主动参与对整个房屋结构优化起到关键性作用。在实际的工程施工过程中，建筑设计师往往不能够对整个结构体系进行很好的受力分析，即建筑结构师的设计理念以及其自身具备的经验不能完全代替设计师的设计思想，同时，建筑与结构上专业知识的隔阂也无法弥补。建筑结构设计师其丰富的工程设计经验以及专业设计理论，积极主动的为设计师出谋划策，只有两者的顺利合作才能设计出更加优秀的方案。
目前，我国的房屋建筑设计总是先从建筑的结构布局开始，根据结构承载负荷的不同分析所需的材料、参数等，往往这种分析方法是计算机所不能计算出的，它需要建筑结构设计师充分论证整个建筑设计方案之后做出的判断。而这些判断需依据实际工程实践经验以及结构设计所遵循的一般规律进行。
3.加强设计团队之间的合作
优化房屋结构是一项整体而系统的工作，它需要团队之间的协调合作。现代建筑主要由结构、设备、建筑三大要素组成。因此，在工程施工过程中要明细团队内部分工，并做好团队合作，只有这样才能有机的结合各个构件创造出更加完美的作品。在建筑工程设计阶段，房屋的结构设计和建筑设计是不可分割的，只有协调好两者之间的关系，才能设计出更加美观大方的建筑方案，同时，又降低了建筑成本，简化施工过程，达到既美观又实用的建筑效果。通常建筑设计师在设计建筑时，只是一味的要求设计方案的新奇，而忽略了建筑学中基本的力学关系，这样设计出的方案往往在结构设计上造成困难。因此，团队之间的协调合作是房屋结构优化的重要保障。
4.优化房屋建筑结构，解决房屋抗震问题
房屋结构的优化不仅仅能降低建筑成本、增加建筑美观、简化施工过程，更能加强房屋的抗震作用。通过房屋结构优化技术，可以增加房屋抵抗外部作用的破坏，有效地降低房屋破坏程度。因此，在房屋结构优化设计过程中，抵抗外界各种不良因素的影响成为结构优化设计工作的主要内容。在日常的外界不良因素中，地震是最难以预测且对房屋建筑物破坏最强的，所以在房屋计算及构造上必须加强抗震措施。如：房屋构件刚度的对称性以及均匀性都可以有效的缓解地震对建筑物的破坏；多道防设设计理念可以有效缓冲特大地震对房屋主构件的破坏。以上这些设计思想都是房屋结构设计的重要内容。
四、总结
工程造价对整个工程项目的经济效益起着关键性作用，因此优化房屋结构设计，不仅可以降低整个工程的造价成本，更能提升整体房屋的安全级别。结构设计与建筑设计的协调配合，充分发挥其自身的优势，设计出最优的房屋结构。在平面设计过程中，应遵循对称、均匀的原则，缩小房屋构建质量与刚度之间的差异。在竖直布置上，保证上下承重件负载的上下贯通。建筑是艺术的表现，在保证房屋安全的前提下，结构师应敢于创新，将房屋的实用性与艺术性完美的结合在一起。
参考文献：
[1]侯贯泽，刘树堂.工程结构优化设计理论与方法[J].钢结构，2009，2（8）：148-150.
[2]阳维.房屋结构优化设计方法与问题分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，2（12）：72-74.
关键词：建筑结构设计；优化设计；方法
在建筑结构设计中，优化设计不仅可以规范结构要求、将产品的质量和结构安全得到保证，还可以通过科学的结构设计、合理的构造方式、正确的计算方法来达到节约造价成本、将材料的性能得到充分发挥的效果。随着建筑市场竞争力的越来越大，提升建筑结构设计中的优化设计成了当今时代的主题。
1 对建筑结构设计中优化设计的要求
1.1 满足优化设计的整体功能。在现阶段，实行建筑结构优化设计的根本原因是给人们带来更舒服、优质的生活住所，为住户追求更高的生活质量提供便利条件。随着国家经济的快速前进，人们的整体生活水平也得到了大幅度的提升，在这种条件下，人们对建筑的整体外观造型、舒适度和实用性提出了更高的要求，满足大众的需求是建筑结构优化设计的最终目标。
1.2 建筑结构优化设计的整体效益需得到提升。对于建筑结构优化设计而言，在保证质量的基础上，还要注重经济效益的提升。建筑企业首先应对工程项目的成本进行有效的控制，选择新型、标准的施工材料，施工所用原料要合理预估，避免浪费；其次要提高施工人员的施工技术和能力，减少成本的投入，避免出现工程原料和人力资源浪费情况的出现，紧跟国家号召力，节约减排。真正实现从建筑结构选材方面实现优化设计，达到客户的满意，其实现利益的最大化。
1.3 提倡环保设计理念。随着我国环保、节能理念的推广和普及，建筑企业的发展也应适应时代的发展，将绿色、环保的理念应用到实际的优化设计中，为社会的可持续发展出分力。在建筑结构的优化设计中，实现绿色设计主要表现在：第一，在对材料的选择应采用节能型、环保型的；第二，对于设备应用方面，应进行合理优化；第三，门窗等一系列硬件材料的选择上，应注重环保；第四，合理利用原料，采用循环利用原则，避免二次污染的产生。
1.4 对于建筑结构的安全要素要进行综合、科学的考核。对于建筑结构的优化设计而言，不仅要考虑经济效益和功能，更要重视结构的安全性能和使用性能，没有安全优化的建筑结构，其他都是空谈。所以，在进行建筑结构设计时应采取优化方案，综合考核，将防患措施做到位，避免故障的出现。在保证质量和安全的基础上再进行经济效益的提升。
2 进行建筑结构优化设计的方法、思路
2.1 重视优化设计理念的可行性和科学性。对于建筑结构的优化设计而言，它的最终设计效果的质量一直影响着整体的优化方案，所以，在进行优化设计方案的制定时，必须注重其可行性和科学性，避免质量问题的出现。在实际中，进行优化方案的制定时，应注重以下原则：第一，树立全局意识，从全面出发，对设计结构和各个节点之间的关系应充分考虑，将结构的承载能力得到提高，发挥其性能作用，增加利用率；第二，对于建筑配件的选择和运用方面，应采用合理科学的方法，确保配件的利用率得到最大程度的发挥，优化设计结构，降低成本投入，加大收益；第三，再进行优化设计时，应做到简易性和安全性并存，以降低在施工过程中因计算误差造成的损失和故障；第四，对于外力的影响应该充分考虑在设计范围中，应明确细节构件的不当就会带来不必要的损失，在设计过程中应考虑全面，否则就会造成原料的浪费、降级效益的低下，还会给以后的建筑工程埋下隐患。
2.2 从方案制定和施工图设计两方面进行优化设计。方案制定阶段是建筑结构的理念设计，应该从各个方面进行优化。首先应该注重对建筑结构体系的抉择，对于多层办公楼的建筑工程而言，结构的可选择性较多，比如框架结构、砌体结构或者框剪结构等等，这就要根据设计师的整体四维、建筑功能的需求和经济利益综合考虑，选择最优的符合现状的结构体系。其次是建构的形体设计和控制，要注重抗震理念，在现阶段进行建筑的施工时，结构设计方面必须有安全保障，应进行全方位的考量。在形体进行选择时，应以规则为主，测力构件布置要对称，截面尺寸应自下而上向小的趋势转变，来避免承载能力不够发生的突变。例如，在对一栋居民楼进行结构设计时，抗震防裂能力应为8度，结构设计应为剪力墙形态，每个建筑单元之间都应该留有消防通道，把上方墙体用填充墙代替，这样就降低了由结构转换造成的构件不联系现状，所以规则性的结构形态可以带来更大的经济效益。施工图设计方面的优化，是指对水平构件和竖向构件的整体优化。在对结构设计进行操作时，墙柱截面不应该过大，可以很大程度上减少用钢量，降低成本的同时也保证了质量。墙柱在进行配筋时，应考虑结构的韧性，以达到控制截面的效果。
2.3 设计工作人员应提升自身的综合素质和设计水平。在建筑行业里，设计人员的整体设计水平和素质能力对建筑结构优化设计的整体结构有很大的决定作用。随意设计人员应该大大的提升业务素养和设计能力，以确保设计工作的完美完成，提升措施主要为：第一，建筑企业的设计人员应加强自己艺术学、美术学、建筑学等各个领域知识的学习，结合实际工作融会贯通。把它们紧密结合，已实现优化设计的完美方案，设计出来的成果可满足人们的要求，符合大众眼光。第二，设计人员应该具备全局控制能力和意识，充分理解和考虑住户的需求，从实际情况出发，展开多方位的设计，达到建筑结构优化设计的整体质量和造型全面的掌握；第三，设计工作必须加强自身的责任感和任务感，发挥自身的最大潜能，实现小投入大回报的效果，最终实现节约成本，经济效益的最大化。第四，设计工作人员对于施工的流程必须正确把握，确保设计可以在施工中顺利开展。第五，设计工作人员应对工作经验进行及时总结，并将设计特长得到有效利用。第六，是设计人工作员对建筑结构的各节点的抗震能力和和承受力度明确清晰，对施工材料懂得如何进行合理选择，准确把握各种结构的不同尺寸。第七，是设计人员在进行设计中应该具备创新精神，通过以往的工作不断总结经验，努力创新优化模式，实现建筑设计结果的完美呈现。
因此，通过建筑结构的优化设计来实现工程的低投入、高收入是明智之举，正确处理好施工技术与经济效益的完美统一是成本控制的关键。对建筑工程进行优化设计是工程师和设计师的共同目标，它是系统的、全面的、科学个过程，不能只片面的强调降低投资，而应注重技术、投资和效益综合考虑。在建筑工程中影响成本投入建筑质量条件有很多，必须充分考虑各个环节，力求优化每个节点，才能实现结构优化设计完美结果，促进我国建筑企业的可持续发展。
3 结语
综上所述，建筑结构优化设计的现实意义，必须通过对设计的环保、安全、可使用性的综合考虑来实现，设计人员应该有全局观念，时刻把握设计的动态和发展趋势，以提高优化设计的利用性，需要设计人员拥有较高的业务素养和设计能力。提高原料的利用率、优化配置，提高建筑企业的经济效益，在确保建筑结构质量的基础上，实现企业发展小投入高回报。以此来促进建筑企业的可持续健康发展。
参考文献
[1] 任维杰.有关建筑结构设计的优化设计的分析[J].建筑设计，2014 （25）.
关键词：异丙醚；优化生产
前言
异丙醚装置是由锦州石化设计院设计，于2006年11月份破土动工，2008年8月正式批量投产，主要生产目标是将杂醚中的异丙醚进行回收。异丙醚无色、具有醚特殊气味、流动性、中等挥发性的易燃液体，有持久的麻醉作用，但比乙醚轻，有毒。其可与水、乙醇、丙酮、乙腈、异丙醇形成二元共沸物，长期露置于空气中时易生成爆炸性的有机过氧化物，过程比乙醚快速，每三个月须对异丙醚储罐中的过氧化物进行检验。异丙醚亦是有机合成、医药、涂料和油漆方面的重要溶剂。异丙醇的副产物杂醚是混合物，其中含有异丙醚大约15-35%，混合烯烃大约60-80%，其中主要包括C6及C9烯烃两种，其他成分大约5%，异丙醚装置采用共沸精馏、水洗、精制工序可回收得到纯度在97%的异丙醚，由于97%的异丙醚纯度较低，市场前景较差，所以现在采用新工艺生产，在原有生产工艺基础上，增加一道精醚加工工序，即将97%的异丙醚进行再精馏，使其纯度达到99.5%以上，并控制中间生产环节醚损失，提高异丙醚的收率。
二、优化生产结构
2011年之前，原料杂醚经过共沸精馏、水洗、精制工序后生产出纯度在97%，收率在80%的异丙醚，其中水洗环节冬季无法生产。
2011年先在实验室将97%的异丙醚进行再精馏，试验成功，于是异丙醚装置将低纯度异丙醚打入醚精制塔进行再精馏，结果成功生产出纯度在99.5%的异丙醚，此种新生产方法延续至今。
水洗环节及甲醇回收环节原生产状况是不能过冬操作，甲醇无法回收再利用，通过优化生产结构后，给水洗环节及甲醇回收环节配防冻伴热线。伴热线成功投用后，异丙醚装置不仅能过冬生产，而且回收了大量甲醇，在降低了加工成本的同时，创造了可观的经济效益。
1、实际操作条件与实验操作条件对比分析
实验室通过实验条件对97%的异丙醚进行再精馏均可以生产出纯度99.5%的异丙醚。通过生产实际操作条件与实验操作条件对比分析可以看出，醚精制塔实际回流比在0.75-1.5范围内，通过对塔调节可生产出纯度在99.5%的异丙醚。醚精制塔顶温度为67.4-67.7℃，符合试验条件。醚精制塔底实际温度接近试验条件，事实上当温度达到83度左右时，塔底重组分聚集较多，塔中温有变化趋势时，就需要及时对塔底采重。
2、醚精制塔采重与收率
通过对97%的异丙醚进行再精馏，控制好操作条件，可以将重组分大部分留在塔底，当塔底重组分含量积累较高时，及时采重，这样即保证塔底重组分不被蒸到塔顶，又可以减少塔底所需蒸汽量，节能降耗。2011年提纯时，共对醚精制塔采重三次，在每次采重后，塔顶重组分含量及塔底温度明显降低，异丙醚较容易从塔顶蒸出。
综上醚精制塔底采重操作即调节了塔顶重组分含量与塔底温度，又提升了塔的精馏提纯效果，节能降耗。
3、控制中间生产环节对异丙醚的回收
异丙醚装置优化生产结构的成功，说明一定重组分含量的异丙醚通过再精馏可生产出高纯度异丙醚。异丙醚醚精馏塔为异丙醚生产的中间环节，控制好此中间生产环节，有利于醚精馏塔顶带出一定量重组分的同时，保证釜底异丙醚损失达到最小。
2010年11月16日醚精馏塔顶回流比为5.6要大于2011年3月9日的数值，但其塔底异丙醚损失相对较大为11.86%，而3月9日生产时虽然塔顶异丙醚中含有过量的重组分（6.75%），但釜底只有微量的异丙醚（0.07%），醚几乎被全部蒸出。
醚精馏塔顶水洗后得到异丙醚含量在90.73%，重组分含量7.96的馏分，该馏分直接上塔进行精馏试验，塔顶全回流且顶温稳定后，醚精馏塔顶的馏分经过水洗后虽含有过量的重组分，但上塔进行精馏试验时，控制其回流比为3：1、1：1能够得到纯度大于99.5%的异丙醚。
综上，虽然醚精馏塔顶组分经水洗后得到纯度为90.73%的异丙醚，其重组分较高，为7.96%，但从其上塔进校精馏实验得知在回流比R≥1时仍可分离出纯度大于99.5%的异丙醚。所以可以肯定醚精馏塔在精馏提纯时可以采取减小回流比及提升釜温的方法，让异丙醚尽可能的全部馏出，同时带出一定量的重组分，在精加工处理时，此部分重组分是可以分离的。由此可见，此方法既保证了异丙醚的纯度，又提高了异丙醚的收率。
三、生产数据对比情况
2010年-2012年异丙醚回收损失、收率及纯度情况
四、结论
1、异丙醚进行一步回收后，纯度只能达到97%，而通过优化生产结构，采用分步回收工艺后可使异丙醚纯度达到99.5%，打开了异丙醚的市场销路，增加了市场占有率，同比旧工艺创造了更高的附加值。
2、从生产数据对比情况中可以看出2010年新工艺实施前，异丙醚回收中间生产环节的损失达到20%，醚损失较大，2011年进行优化生产后，中间生产环节的醚损失大幅降低，从20%降到5%，收率从2010年的80%提高到2012年的90%。
3、异丙醚装置水洗环节及甲醇回收环节伴热线的成功投用，不仅开辟了异丙醚装置冬季生产的先河，而且使甲醇回收再利用，达到了降耗增效的目的。
参考文献
前言
“建筑是凝固的艺术”，建筑物结构的精美，是建筑设计师将结构设计与美观设计有效融合的直接体现。建筑结构设计的优化不仅能美化外观，还能够使房屋变得更加安全、经济与合理，最终满足人们对当前房屋建筑的要求。
建筑结构设计优化的作用
建筑结构设计过程中，首先需要解决的问题就是建筑结构如何满足效益的长远化，在这个问题得到有效解决的基础上，再对建筑结构设计的合理性与经济性做到尽可能的优化。与传统建筑结构设计理念相比，当前所采用的建筑结构设计方法在建筑结构设计中的有效应用，能够有效降低工程成本，一般能达到10%到35%的效果。其次建筑结构设计优化方法的应用，还能够做到对建筑材料有效性与利用率的最大程度发挥，能够让建筑物的各个空间与整体能够达到相互协调的效果，并能够满足质量安全管理规定的要求。另外，建筑结构设计优化方案的应用，还能够对建筑物的原先设计起到完善的作用。所以，建筑结构优化方法对建筑结构设计起到重要的作用。
建筑结构设计优化的特点和要求
在进行建筑工程结构设计的时候，不仅需要对设计对象的基本功能与安全稳定性进行考虑，还需要通过设计，使建筑结构达到尽可能完美的效果，而这一过程的实现，就是建筑结构设计中的最优化问题。建筑结构优化设计方法主要体现在建筑总体工程结构设计的优化和建筑各个部分的设计优化两个方面。对于项目整体设计、项目前期设计、抗震设计和旧房改造都可以采用结构设计优化方法。在实践应用中，应注意前期就开始参与结构设计优化，对下部地基基础结构设计优化时，要分析比较多种设计方案，然后选取最佳的设计方案。在设计过程中，应灵活运用各种方法，对于结构设计、围护方案、房屋建设、结构基础方案等一系列优化设计合理分析，对细部结构进行设计优化，以取得最佳的效果。当无法对数据具体量化时，可使用概念设计。
建筑结构设计中优化方法的实现过程
1.结构优化模型的确立
建筑结构设计优化方法在应用的过程中，需要通过三个步骤来完成。首先是做好对设计变量的选择工作。通常在设计中，会把对设计起影响作用的参数当作为设计变量，这其中包含了目标控制参数、约束控制参数等设计变量。在建筑结构设计当中，对于变化范围不大及在局部性设计时就能满足的设计要求参数，一般将其设为预定参数，通过采用这种方法，能够有效减少设计、编程及计算等方面的工作量。其次是对目标函数的确定。在设计当中，找到一组能够满足预定值的截面几何与钢筋截面积，从而降低工作造价。最后，确立约束条件。在房屋结构设计中，其存在的可靠度优化约束条件包含了应力约束、变形约束、结构单元约束、尺寸约束等各种约束条件。在建筑结构设计过程中，要使结构优化设计在建筑结构工程中有所应用，就需要建筑结构设计中的实际约束条件在与目标约束条件进行比较的过程中，能够使各个约束条件都满足行业规范的要求，从而很好地实现优化设计。
2.优化设计方法的设定
建筑结构设计优化方法在建筑结构设计的应用过程中存在着诸多的变量及约束非线性优化的问题。因此在计算的过程中，一般采取的办法都是将约束优化的问题转换为无约束问题来进行求解。在优化设计方法的设定时，可以选择的计算方法有Powell法、拉式乘子法及复合形法。
3.程序设计的完成
建筑结构设计优化方法在建筑结构设计的应用过程中，需要在选择可靠度较高的结构优化模型与优化设计计算方法的基础上，完成对运算速度快及功能齐全的综合程序的编写。
4.优化设计方法的结果分析
在执行上述步骤的过程中，要考虑到各个方面所存在的问题。因为房屋建设本身是一项耗资庞大的建筑工程，在建设过程中，其所涉及到的环节都比较复杂，所以需要对其进行总体的规划与考虑，不能够为了追求降低成本而忽视了设计优化工作。另外在投资控制的过程中，还需要处理好经济与技术之间的问题。在设计过程中，不仅需要反对单纯的成本节约，不重视技术的要求，还需要反对只重视技术提升，而不进行成本节约工作。真正的优化设计方法应该是技术提升与资金节约两方面并重发展。
结语
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化
一、房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的理论体现
在房屋结构设计中建筑结构设计的过程中，需要考虑的东西很多。不仅要考虑到建筑整体安全性和使用功能，还要尽可能完善设计，这就是我们通常所说的设计优化。通过设计优化，保证利用最为科学的方法，选择出最佳设计方案，从而更好地完成预期目标。从建筑理论上分析主要表现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程总体结构的优化设计两个部分。房屋工程结构总体的优化设计包括三部分，分别是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。在分析的过程中还会涉及到受力分析、造价分析等。在设计的过程中，我们必须以实事求是，结合工程开展的实际情况，按照房屋建筑的经济效益目标进行合理的优化设计。
建筑工程师在设计的过程中，必须将安全放在第一位，在保证安全的基础上进行结构形式的创新。在设计的过程中，尽量保证平面布置的规则和对称，减少质量中心和刚度中心之间的差别，建筑物在水平荷载的作用下不会发生强烈的扭转。我们在满足房屋基本功能的情况下，还要保证竖向承重构件向下是连通的，尽量避免使用转换层从而减少设计上的难度。转换层在使用的过程中容易导致应力集中，不利于建筑整体的稳定性。同时我们要掌握好竖向刚度的变化，尽量避免出现突变的情况，因为这样容易导致用力集中，不利于建筑结构抵抗水平动力的荷d。
二、结构设计优化的现实意义
首先能够实现对设计的优化，保证建筑结构整体功能的实现。我们在优化结构设计的过程中需要对结构造型、受力性能和结构材料等方面进行优化。可以选择那些圆形和方形的结构从而保证结构的受力性。通过使用优化技术，保证工程开展的安全和经济。
其次还能够节约建造的成本。控制好建筑工程的造价能够实现企业经济利益的最大化。事实表明，通过优化结构设计能够降低15%-30%的造价成本。随着高层建筑的越来越多，这就对房屋结构承载能力提出更高的要求，需要保证墙、梁和柱的承载能力和抗震能力。通过科学合理的设计，能够确保结构各项功能的实现，并且减少结构所需材料，真正实现经济安全的目标。
三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施
（一）设计结构模型
房屋结构设计中建筑结构设计优化方法基本可以分成三个阶段：第一阶段就是要选择变量。一般情况下，设计人员是需要根据一些较为关键的数字来决定最后设计方案。比如工程的目标参数包括房屋价格参数和预期产生的损失参数。当设计工作者将那些有小幅度变动的参数作为参考指标，就会降低设计和计算工作的难度，设计工作者能够迅速准确找到信息。第二阶段是确定函数。设计工作者需要在很多相似程度很高的函数中选择出与房屋横截面和钢筋尺寸匹配的函数，并对函数的各项性质进行简单分析，从而降低房屋建造的成本。第三阶段是衡量条件。我们在建造房屋的过程中，必须考虑到房屋的稳定性和功能性，考虑房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性以及变形限度等指标，结合房屋建造的具体实际，对施工中的约束条件进行仔细分析，保证各项条件都符合最优的要求。
（二）决定计算方法
房屋结构设计中不可避免的会遇到很多计算问题，建筑结构设计优化是个复杂的过程，需要考虑到多个变量和多种设计条件。在计算的过程中，需要考虑到各种附加的约束条件。只有经过合理的转化，才能更好地得到计算结果，设计人员需要根据实际的情况选择出最佳计算方法，节约人力和物力。
（三）选择最优程序
在选择完房屋结构模型和计算方法之后，设计工作者就要选择最优程序。最优程序的功能齐全，并且工作效率高，这种最优程序在结构设计的过程中发挥着关键性作用。
（四）分析统计结论
在统计完相关的数据之后，就要对数据进行认真分析，找到设计方案之间的异同，从而选择出最佳的设计方案。设计工作者必须总览全局，对一些细节问题更要引起足够的重视。房屋建造需要耗费大量的人力、物力和财力，只有纵观全局，了解到各个环节的利弊关系，才能真正衡量好各个环节的利益，才能选择出最优方案。因此，设计工作者需要将节约成本和改进技术结合起来，在选择方案的过程中，兼顾二者，才能真正发挥出房屋建筑的功能。
四、房屋结构设计中建筑结构设计优化的注意事项
我们需要根据不同的建筑工程类型选择合理的结构形式，通常包括剪力墙结构、框架结构和框架―剪力墙结构三种类型。这三种不同的类型各具特点，因此在选择的过程中需要考虑到房屋的实际使用功能以及工程中可利用的资产，在确保质量的前提下选择合理的投资方案，保证建筑工程利益的最大化。在高层建筑结构中通常会使用剪力墙结构，优化时注意多遇地震下剪力墙结构弹性层间位移角限值（1/1000）、轴压比等限值。框架结构优化时多遇地震下结构弹性层间位移角限值（1/550），柱轴压比限值、最小配筋率，注意这种方式不仅但是柱截面较大，注意柱角可能会对家具的摆放产生影响。框架―剪力墙结构优化注意0.2V0调整、位移比控制、轴压比控制等等。
五、小结
总之，建筑结构优化设计方法的研究是一项综合复杂的工作，我们需要在今后的工作中多加摸索，争取用最少的资源实现最大的经济效益。建筑结构设计优化方法的运用能够更好的实现房屋的使用功能，能够更好满足人们的多样化需要，极大改变了人们的生活，有着非常重要的现实意义。
【关键词】房屋结构设计；建筑结构设计优化方法；重要性；应用
房屋建筑企业应该应用合理的建筑结构优化设计，实现公司利润的最大化，从而提高公司的综合竞争力。总而言之，房屋建筑设计师充分做好房屋建筑结构优化设计能够实现企业与客户的双赢。
1.房屋结构设计中建筑结构优化方法的重要性及其作用
1.1房屋结构设计中建筑结构优化方法的重要性
对房屋建筑的结构进行优化，施工人员应在确保房屋建筑质量安全的前提下，对设计方案进行细致分析，应用先进的设计观念及技术，从而对工程造价进行控制。根据相关数据分析，房屋的结构如果经过设计优化，同未经设计优化的房屋建筑相比可以缩减10%―20%的费用。但是，在现实的施工设计优化中，因为受到多方面条件的限制，实施起来十分困难，无法充分发挥其优越性。例如：一些施工企业过于追赶工程进度，从而导致对房屋的设计效果造成影响；很多年轻的项目设计人员因为缺少工作经验，无法进行设计优化；还有的设计人员因为对房屋建筑部分的过分关注，从而对整体房屋建筑的设计预案造成忽略，影响了整体造价。从中可以看出，房屋建筑项目的设计人员应把施工技术同经济收益紧密的联系起来，唯有规划出切实可行、效果良好的设计预案才可以保证企业获取最大收益。
1.2建筑结构设计优化方法的作用
（1）对房屋建筑的结构进行设计优化可以全面发挥机械设备及建材的性能，同以往的结构设计相比，更具优势。对房屋建筑的结构进行设计优化可以降低工程造价的资金投入，为企业赢取更高的收益。同时，还能够把房屋结构中的各个单元进行有机整合，提高房屋建筑的质量，保证人们的居住安全。所以，对房屋的结构进行设计优化是保证民用房屋经济性更好、适用性更强的重要方法之一。（2）提升房屋建筑的安全性。通过对房屋结构的优化设计，可以对原有设计方案中的不足和缺陷进行弥补，从而提升房屋结构的合理性和安全性，在保证房屋建筑整体质量的基础上，节省房屋建筑材料，提升房屋建筑的稳定性和相应的受力性能，确保房屋建筑的使用安全。（3）减低工程造价。据相关数据显示，运用建筑结构优化设计后，与原设计方案相比，房屋建筑工程的成本可以节约10%-30%左右，成本大大降低。同时，通过建筑结构优化设计，还可以充分发挥原材料的性能，确保房屋结构各个单元之间的紧密联系，提升房屋建筑工程的经济性。
2.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析
2.1结构同房屋建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证房屋建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行房屋建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。房屋建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体房屋建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
2.2整体优化和局部优化
任一项目房屋建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含房屋建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含房屋建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
2.3优化设计规范
在对房屋建筑工程进行建筑结构优化设计的过程中，设计人员严格遵循了相应的结构设计规范，不仅充分了解了结构设计规范中的相关条例，而且结合房屋结构设计的实际情况，对建筑结构优化设计的方案进行了合理应用。同时，针对结构设计规范中存在的不足，如安全性较差、要求过于宽松等，设计人员结合实际情况进行了适当的取舍，从而切实保证了设计成果的最优化。
2.4概念设计优化
技术与房屋结构设计对于同一房屋建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的房屋建筑物，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：房屋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。此外，分析如何应付房屋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，房屋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，不利于抗震的作法则应尽量避免。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；多道设防思想能使房屋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。
2.5桩基础优化
桩基础可以划分为灌注桩及预制桩两种桩型。因为灌注桩在施工时质量较难控制，并且操作复杂，时间较长。所以，如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。另外，因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，所以，应尽量选取长度较大的预制桩。
2.6框架梁、柱箍筋间距的优化
对不同抗震等级的框架梁，柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了明确的规定。侧重点就是关于质量，比如抗震等级、人防等级、地基处理、承载能力、材料使用等一些相关因素，同时还包括对设计图纸的详细了解和掌握，在钢筋水泥的质量要求、地基基础设计等级、砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度等等一些基本房屋结构的类型需要，如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3、地下水类型及标高、防水设计水位和抗浮设计水位，地基液化，湿陷及其他不良地质作用，地基土冻结深度、设计活荷载值、混凝土结构的环境类别、材料等级、强度等级、材料性能、施工质量的特别要求等，是在房屋结构设计中要考虑的要素。
3.结束语
建筑结构优化设计技术在房屋结构设计中有着极其重要的作用，推动着城市化的建设与发展。房屋结构设计在确保安全性与合理性的基础之上，应该加强整个结构的设计美观性，以及对方案进行不断的优化，促进工作的改进。现代化的房屋建筑设计不仅需要确保其基本的使用价值和功能性，同时针对外观的设计还应当具有一定的美观性，以进一步的增强整个房屋结构和设计方案的价值。
参考文献：
关键词：房屋结构设计设计优化理论分析应用
中图分类号：TU318文献标识码： A
在房屋结构设计中，选择最为合理、科学的建筑材料，在前期设计、下部地基基础设计中应用最优设计方法，不仅能够使建筑物实现审美价值与功能性的统一，同时能够从整体上节省房屋工程建造成本，实现良好的经济、社会效益，较好地迎合了当前科学发展观、可持续发展理念的要求。
一、关于建筑结构设计及优化的理论分析
1.所谓的建筑设计，就是设计师把美观、实用等一些原则综合起来，然后根据一些不同地区的不同情况加以综合利用，运用一些建筑学的原理，进行设计。从建筑学的理论上来看，能具体体现的有两部分：第一房屋工程的结构设计，第二房屋工程的结构优化设计。就房屋工程的结构优化设计具体包括顶部优化方案的设计、内部结构细小部分的优化设计、围护结构优化的方案设计，还包括造价方面的分析、周围设施的布置、建筑物的受力分析等等。房屋的设计不仅仅在前期需要注意，还涉及施工及建设的后期。在具体的施工过程中，还是要根据实际的情况来选择最佳的建筑方案，以房屋建筑的综合指数最好的方案进行房屋的建筑和设计。
2.这样的环境对建筑设计师有了新的要求和挑战，所以身为一个设计师，要勇于面对新的挑战和难题，不断进行综合的对比和分析，从而选择出最佳的方案。在一些建筑设计的过程中，建筑师要以自己所学的理论为基础，然后根据当地的具体环境和条件，还要结合安全、美观、实用、大方、节省材料的原则因地制宜进行方案的设计工作，从而达到最佳的效果。建筑设计师在工程的基础之上进行一些方案的具体的设计和步骤之后，在平面上，建筑物应该尽量对称，尽可缩小一些差异，比如质量中心与刚度中心的距离要小，这样一来，建筑物在水平方向承载一些压力的时候不会产生一些或大或小的扭转，有助于增强建筑物的稳定性。在竖方向的布置上，在满足基本功能的前提下，要保障承载重量结构部件的通畅，尽量避免转换器的使用，这样有助于减少施工的步骤，而且节省了一部分的材料。同时，这样的设计比加转换器的设计更加稳重，提高了建筑整体安全性。
二、关于建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
1.分阶段优化与寿命优化。在限定时间内，每一个项目工程都有使用的期限，而且在每一个环节中，都可以设计出多种方案以供参考与挑选。也就是说，在每个阶段，都可以对方案进行优化。因此，房屋建筑结构的设计人员可在确定优化方法的时候，可以将各个阶段的性质作为依据，从而优化整体工程的寿命，并对建筑的施工质量予以保障，使得企业的经济收益能够有所增加。
2.局部优化与整体优化。复杂性与层次性是任何一个项目建筑设计都具备的两大特点。从复杂性方面来看，其主要包括零部件的选取、建筑原材料的选取以
及结构类型的选取等内容。从层次性方面来看，其主要包括建筑的结构体系、设计体系以及安装设计体系等，而在每一个体系之内又包括了很多个下属体系。在设计房屋建筑的时候，设计人员应该优化各个下属的系统，冲破各个布局间的横向关联，对工程进行叠加。因此，在建筑任何房屋的时候，优化的着眼点都应该是整体而非局部。只有这样，才能达到真正设计优化的目的。
3.房屋基础地基优化设计。房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展，房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。
4.对建筑主体上部结构进行的科学性优化。房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得构造过大的剪力墙。
5.选择节能指标较高的结构设计类型。将建筑结构设计方案应用于房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上，提升房屋建成后的整体效益。因此，需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式，分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高，且并不需要较多材料的选用，第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置，而第三种结构综合适应能力较强，抗震效果好，且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点，在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发，将造价与后期效益均纳入考虑的范畴，据实际情况选择最佳设计方案。
6.结构优化与建筑优化保持协调。对于结构的设计要保证建筑的整体结构与整体平面紧密配合，这样能实现建筑本身的美观与结构的相应合理性的效果。对于建筑系统来讲要保证简洁，墙体与支柱不能有错位的现象，高度要与截面的面积相通。在楼体设计时，自身受力较多的转角区域，要选择高强建材做为承重的材料，从而能够更好地降低自重。对于整体来讲要保证重心、刚心、质心三者正确交叠，防止扭转的状况出现。
随着我国人口的不断增长，一寸土地一寸金的情况在我国也一直持续着。土地价格的飞涨要求建设单位更加严格的控制建设成本，这也导致建筑行业的竞争越来越激烈，而优化房屋的结构设计是建设单位实现低投入高回报的有效途径之一。此外，随着对国民经济实行的一系列宏观调控，国家要求建筑设计单位进一步响应国家的四节一环保要求，在保证建筑外形美观合理的情况下，提高建筑的使用舒适度。优化建筑设计结构，是每个建筑设计单位均需要面临的问题之一，它是建筑企业实现与时俱进的重要体现。
参考文献：
［1］张英迪．试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用［J］．科技与企业， 2012( 22) ．
［3］王也．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用［J］． 中华民居，2013．
关键词： 高层建筑；结构设计；措施；设计参数
引言
随着高层建筑的不断发展以及建筑内部的复杂性，给高层建筑结构设计带来更大难度。如何设计出经济合理可靠的高层建筑结构，是设计人员要面对的问题。而掌握高层建筑结构设计要点，正确合理地处理结构设计时所出现的问题，是结构设计人员必须具备的一项基本素质。
1 概述
房屋建筑结构优化设计意义主要有两点：一是大大提高建筑结构经济性，房屋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，房屋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互协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。
2 房屋建筑结构设计的基本方法
2.1 结构平面图；
在绘制结构平面布置图时，是否要输入结构软件进行建模，当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算的，但必须符合有关的抗震措施要求。因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模，直接设计即可。
2.2 屋顶（面）结构图；
当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法。
2.3 大样详图；
在建筑详图的准确无误的基础上，大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制，也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量地使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。
2.4 楼梯；
楼梯梯板要注意挠度的控制，梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求，梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。注意梁下的净空要求，并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题，必要时应设梯梁。
3 建筑结构设计与工程造价的关系
（1） 设计方案直接影响投资据研究分析。设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%不到。但正是这少于1%的费用对投资的影响最高却达到75%。在单项工程设计中，建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资都有较大影响。
（2） 设计方案影响经常性费用建筑结构设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常费用，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系。但通过建筑结构设计人员努力可找到这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。
（3） 设计质量间接影响投资据统计。在工程质量事故的众多原因中，设计责任占40.1%，很多的工程质量事故都是由于产品设计不合理造成的。
4 建筑结构体系设计和选取
在选取结构体系时必须针对所设计的建筑实际情况进行评估分析，只有正确选取结构体系才能设计出经济合理的结构。目前高层建筑多采用钢筋混凝土结构，其结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。对于高层建筑来说主要以剪力墙结构和框架剪力墙结构为主，对于低层建筑则多采用框架结构。
框架剪力墙结构体系中以剪力墙作为主要抗侧力构建，而承受绝大部分水平荷载；而框架部门则主要承受竖向荷载。框架剪力墙结构中框架和剪力墙两者共同受力，合理分工。而剪力墙布置应均匀设置在建筑物的周边、电梯间等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，这种结构体系适用于25 层以下的建筑，最高不宜大于30 层。
5 计算简图的处理
笔者将结合一些工程结构设计探讨其计算简图的处理。对于无地下室的结构来说，基础埋深较深时，为了加强底层的整体性，可以在0.00m 附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的设计仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，其不可作为上部结构的嵌固部分，对于底层计算高度H 应是取基础顶面至连系梁顶面的高度，即把基础连梁以下的部分作为计算简图的底层，而把实际建筑的底层作为计算简图第二层，层高取用连梁顶面标高至一层楼面标高距离。值得注意的是，这种情况下底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。对于带有地下室的结构来说，计算简图中合理确定上部结构的嵌固位置是非常关键的，这需要结合工程实际情况来分析。经设计实践验证采用这种方法计算简图经整体计算后，地震作用相对保守，结构设计比较安全。
6.房屋建筑结构设计的优化方案
针对房屋建筑结构设计进行优化和调整，一方面需要对设计结构模型进行模拟分析，同时，还需要决定计算方式，根据事前分析的结果，选取最优秀、最适合的设计程序，保证设计质量。
6.1房屋结构模型的设计
首先需要设计出一个基本的、初步的结构模型。第一个阶段是选择变量，在一般情况之下一些常用的数据指标，诸如预期建设生产的损失参数、结构设计的目标参数、房屋的价格参数以及房屋建筑的结构可靠性参数等等，是重要的变量指标，同时也是房屋结构设计当中需要重点考虑的环节。设计人员应当采用考虑因素比较少的并且变化幅度较小的指标作为主要的衡量参考指标，这样整个房屋结构设计优化的难度就会大大降低、工作强度也会随之降低，设计者也就可以更加准确的找寻出最佳的设计方案。第二个阶段是确定相关的设计函数，设计者应当在大量的函数和指标当中确定得出与房屋的钢筋尺寸以及横截面积最为相应的一组函数指标，并且对各个组别的函数性质进行分析，力求降低工程成本。最后一个阶段是针对结构设计的条件进行衡量，由于房屋建筑自身的特点，对于耐用性和结构稳定性要求严格，所以设计者需要对房屋整体构架的稳定性、房屋尺寸、结构刚性、局部受力限制、房屋结构墙体的缝隙限制、结构变形限制、整体构架的体系规格系数、单元零件的规格指标、结构确定程度以及构件的可塑性等等进行分析。在实践之中还应当结合建筑的具体情况，分析、比较目标和约束条件，保证结构设计可以得到优化、可以符合相关需求。
7 结束语
房屋建筑的结构设计是一项专业性要求较高的工作，需要有严格的技术保障。最终的决策会受到多方面因素的影响，而在实践当中，美观性、舒适性、实惠性、耐用性和安全性是最为基本的设计原则，也是最为重要的设计指标，设计人员应当结合现有资源，合理的对结构设计方案进行优化，提升建筑效益。
参考文献：
[1]沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京，中国建筑工业出版社，2006.
