论建筑结构设计优化方法

论建筑结构设计优化方法

李伟

烟台瑞安达置业有限公司山东烟台264000

摘要：建筑结构设计优化是通过利用优化方法对建筑结构进行全面升级的一项工作，能够满足人们对建筑产品不断提高的新要求，同时也能促进建筑企业不断创新，增加企业竞争力。在相关设计优化展开之前，首先应当对建筑的质量以及周边环境等情况进行充分了解，以保证设计优化的科学性、合理性。

关键词：建筑结构；设计；优化方法

1建筑结构设计的内涵及其优化的重要性

1.1建筑结构设计的内涵

在建筑施工过程中，结构设计不仅占据重要地位，更能为后续施工的有序推进提供基础保障。建筑结构设计就是设计人员以客户需求为基准进行有针对性的结构设计，在这一过程中，还应当积极融合其他关联要素，丰富设计内容，促使其更为完善，确保设计方案能够更为全面地体现出建筑的特点，并且满足客户对建筑结构的要求，提高建筑物的美观性及安全性。建筑结构设计能够对工程构造进行全面体现及优化，无论是建筑的居住作用还是外观，都能向着多样化方向设计及发展。

1.2建筑结构设计优化的重要作用

建筑工程投资巨大，在市场经济条件下，关注投资的成本和产出比，是必然的需求，以最小的成本换取最大的回报，实现投资收益的最大化，是投资方追求的主要目标之一。控制和减少工程投资，是工程建设全过程中的重要任务。工程设计作为工程建设过程中的重要而必不可少的环节，必然对工程建设的方方面面都产生着巨大的影响，相关的研究和实践都证明，结构设计对于工程造价、工程质量和工程进度都有重要影响，统计资料表明，设计阶段节约投资的可能性为88%，施工中节约投资的可能性为12%，而工程造价、质量和进度，直接影响到投资的成本和效益。因此好的设计是项目投资取得良好经济性的重要先决条件。我国的技术经济政策的基本方针是“安全、适用、经济，保证质量”，当前，随着市场经济的发展以及国家绿色节能的产业发展政策的推广，结构设计的经济性得到越来越强烈的关注，结构设计的精细化和设计优化是市场经济条件和产业发展政策的必然要求。

2房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略

2.1优化结构的安全性

任何建筑工程项目在限定的使用期内都可以找到不同的设计优化方案，因此设计人员需要结合不同阶段以及不同性质特点的建筑确定优化方法。建筑的品质决定了居住质量，因此在结构设计优化工作中应当重点关注房屋落成后的实际使用效果，确保其结构具有相当的承载能力和寿命，从而能够强化工程质量，在长期的使用过程当中体现其作用价值，避免在应用中出现结构损坏。

2.2整体与局部设计优化

从建筑结构设计优化的整体来看，建筑结构设计通常包括设计、结构以及安装设计三大体系，而各体系之下又细分为多个下属体系，因此在建筑结构设计优化过程中，设计人员应当分别对每个体系进行设计，确保能够有效突破各个布局间的横向关联，使不同环节能够实现协调搭配。由于建筑结构的复杂特性，结构设计也涉及材料选择、结构类型选择等内容，要想得到更好的优化设计，必须兼顾整体与局部双方面的优化。

2.3框架结构设计优化

房屋结构的框架荷载条件是固定的，因此优化设计的变量只能是梁柱杆件的截面尺寸，设计人员可以通过调整截面面积进行结构优化设计。房屋框架中的任何一个梁柱截面尺寸发生变化，都会影响到整体建筑结构的受力分布情况，因此当单个构件截面尺寸发生变化之后都需要重新计算结构内力，这无疑增加了大量的计算工作。因此在实际工作中如果仅有一次优化可以假定杆件截面尺寸不会影响框架内力分布，但如果全部杆件都进行优化则必须对内力情况重新进行分析。

2.4上部结构优化

建筑结构设计中的上部结构优化对建筑具有重要影响，优化上部结构必须布设好具有抵抗水平剪刀力的剪力墙，剪力墙布置均匀是保证对称楼层平面的刚度中心与楼层结构的中心重合，从而保证在巨大外力作用下整体结构的稳固性。在地质条件较好且抗震条件允许的情况下，设计人员应尽量选用大开间剪力墙，能够有效减少墙肢数量以及混凝土使用量。

2.5排水系统设计优化

排水系统是房屋结构设计中的另外一项关键内容，排水系统密切关系到建筑的整体质量以及居住情况，在进行排水系统设计优化时，首先应当从设备选择方面进行控制，确保选择质优价廉的排水设备，同时注意加强排水管道的安装控制，确保预留的尺寸与管道尺寸相符合，由于排水系统多设置于地下室，还需要加强对楼板的加固处理。

2.6节能结构设计优化

鉴于当前的环境条件，在建筑结构设计优化中需要充分考虑对节能结构的优化，积极地采用各种办法将绿色建筑理念贯彻执行。首先，为了保证房屋的采光条件，设计人员必须根据当地的气候环境以及城市规划等条件，选择恰当的房屋朝向，如此一来不仅能够满足建筑的采光需求，还可以更好地提升房屋通透性。除了需要考虑采光问题，还需要控制好房屋与寒风角度的关系，尤其在我国北方地区，冬季严寒，门、窗以及屋顶等设计优化能够减少屋内热量损耗，从而达到节能目的。

3建筑结构优化设计的注意事项

3.1前期设计环节

在任何工程项目正式设计及施工的前期阶段，都应当积极落实准备工作，建筑结构优化设计更应当如此。在建筑施工前，最重要的准备工作就是整合建筑工程的各类因素，将其融入到结构设计中，通过不断强化建筑结构优化设计能效,形成对建筑结构设计的强大控制力，便于后续优化施工布局，缩减施工成本。与此同时，还应当不断提高建筑结构设计方案的科学性及合理性，制定符合实际情况的设计方案，明确规划要点，体现出建筑结构设计中的优化要点。另外，还应当针对结构设计中频繁出现的不足及缺陷进行重点设计，合理规避建筑工程结构设计中的风险，提高房屋结构设计的有效性。

3.2内部建筑结构的优化作为侧重点

在建筑结构设计阶段，设计人员应当将建筑结构设计看成是一个整体，不能仅注重外部结构设计,还应当将内部结构设计重视起来，以此为基准进行设计,并将其落实到真正的设计工作中，对各个施工项目的适用标准进行衡量，在提高整体协调性的基础上，促使各个施工项目都能达到应有标准。例如:在对现浇板进行设计时，设计人员应当根据现浇板实际受力指标进行全面分析，而后通过衡量各个要素，提高设计的优化水平，能够从根本上提高施工效率，避免质量缺陷等问题的出现。

3.3结构细部的优化工作

首先，不仅将建筑的主体设计设定在重点范畴，更应当关注结构的基本构件，促使设计的精细化程度不断提高,例如:在建筑施工阶段,矩形现浇板块的设计也是较为重要的，应当不断在设计中丰富考量内容，提高设计的全面性，将裂缝现象降到最低；其次，当今社会信息化技术的应用范围不断扩大，计算机逐渐成为生活及工作中不可或缺的工具，这就需要将计算机技术与设计理念高效衔接，将优化设计中存在的问题逐一解决，实现工程问题向数学问题的转化，因此，设计人员应当通过学习，不断提高自身计算机技术水平，掌握更为先进、有效的优化设计方法。

结束语

现阶段我国规范对于结构优化没有明确的方法和评价标准，给结构优化理论发展和实践带来了一定的困难和困惑。正因为如此，结构优化理论方法有待于进一步完善和提高实用性、针对性，在应用中提高和发展。结构优化的人工方法在现阶段仍具有强大的生命力，在设计优化实践中需进一步总结经验，更好地指导实践；探讨结构经济性和安全性的相关关系，做好二者的平衡是值得工程人进一步实践和努力研究的课题。

参考文献:

[1]李默怡，叶宗山.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略[J].绿色环保建材，2017（12）：72.

[2]靳华兴，陈玉莲.房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].工程技术（文摘版），2016（8）：303.