关于建筑结构优化设计的分析

卢丽艳

摘要：我国建筑领域近年来获得了较大发展，随着生活水平不断提高，人们对建筑结构、结构功能等都提出了新的要求。对于现代建筑结构要求应具备高稳定性，并且同时实现低成本、高效益的设计目的。文中介绍了建筑结构优化设计的四个基本要求，并重点分析了结构优化设计措施，为今后建筑结构优化设计工作提供相应的参考资料。

关键词：功能结构；建筑结构；设计成本；优化设计

对于建筑结构优化设计这一概念，其定义为在满足一些特定要求或者是符合相应规范基础上，使建筑结构中的刚度、造价等指标实现最优设计的一种设计手段[1]。建筑结构优化工作中，既要实现用户对于结构功能提出的新需求，还要满足低成本、高效益的优化设计。本文首先分析了结构优化设计工作的四个基本要求，然后重点从设计方案、结构设计构件配置以及建筑材料使用、结构计算4个方面来进行分析建筑结构优化设计工作。

1.分析建筑结构优化设计的相关要求

1.1建筑结构的功能性要求

对建筑结构进行优化设计，是为了不断满足人们对于物质生活的需求，使人们的居住环境变得更美好，并且方便人们的日常生活工作。现代建筑结构功能性不仅包括实用性功能，同时还包括结构协调性、美观性以及环境的舒适性等元素。

1.2建筑结构安全性

人们的日常生活以及大部分工作都是在室内进行，建筑和人们的生活及生产均有着密切的联系，因此建筑安全性是结构优化过程中需要考虑到的一个重要因素。因此，在进行结构优化工作中一定要重视优化设计决策、设计以及施工阶段的安全性，从而确保建筑结构具有良好的安全性。

1.3建筑结构优化设计中的经济性要求

结构优化工作中对于建筑结构资源合理使用而提出的新要求就是经济性，其目的是在建筑结构优化设计时，能使建筑材料资源达到合理利用、减少施工成本的目的。此外，不同材料都会具有某些稀缺特性，实行结构优化设计能帮助合理、科学的搭配材料比例，减少不必要的材料浪费情况。

1.4建筑结构中的环保性

建筑结构优化设计过程中科学合理选用材料，能大大提高结构功能性，还能达到节能环保的目的。在整体优化布局中，既要求建筑物内部以及外部达到统一，同时还要要求环保。在结构优化设计时能充分利用废旧材料具有的价值，并且要求建筑结构及材料在今后的使用时不会对周围环境造成污染情况。

2.分析建筑结构优化设计措

2.1结构优化设计方案分析

在进行建筑结构优化设计过程中为了确保设计合理，相关设计工作者应按照建筑工程具体情况来制定最优、最合理的结构优化方案。这一过程需要重视以下几个方面：①应确保建筑结构构件配置科学合理；建筑优化设计供着在设置结构配件过程中，应综合考虑每一件构件的作用，从而确保构件能在建筑结构中发挥各自的作用。②重视预防扭转效应：在结构优化设计中要求建筑物歪理中心应该和结构平面中的抗侧力中心相重合，从而有效预防结构发生扭转情况。这样既能帮助减少结构抗扭转构件的使用数量，还能帮助减少建筑造价费用。③传力途径应进行合理设置：对于建筑物而言，其结构传力途径如果非常复杂的话就会增加建筑工程造价成本，另外也会影响建筑结构具有的安全性。所以，传力途径设置应要求简单有效，既能帮助减少传递构件的使用数，还能减少造价费用，有效防止安全事故出现。④重视沟通合作：在结构优化设计工作中为了确保设计方案能顺利得到落实，要求施工人员、建筑工作者与结构设计人员保持良好、密切的沟通与合作关系，方便不断发现设计及施工过程中存在的问题，并不断优化设计工作。⑤确保结构优化后的整体效果：开展建筑结构优化设计工作中应将出发点放在整体建筑结构上，确保结构构件具有的刚度、延伸性以及重量承载力在建筑结构中都能发挥到极致。

2.2建筑结构优化中材料的合理利用

实行建筑结构优化工作的目的之一就是帮助减少建筑造价成本，从而提高收益，争取利用最少的成本，监理处安全性良好且舒适的建筑物[2]。所以，材料选用环节至关重要，材料是否实现合理使用、科学搭配，直接关系着整体建筑结构具有的安全性、环保性以及经济性。结构优化设计时，要求设计工作者按照结构构件本身具有的环保特点、受力情况，选用适合的构件材料。如果是刚劲混凝土材料建筑结构，受压重点应该改柱子结构，因此可以采用抗压性较强的混凝土材料进行施工，帮助减少构件截面，增加结构空间大小，从而减少结构自重力。另外，梁板结构作为建筑受弯的关键部位，选用钢筋时应采用高强度的钢筋材料，从而在确保安全性的基础上减少材料使用。如果是建筑结构中的转换层结构、跨度结构以及其他复杂结构等，都可以使用钢结构材料进行施工，不仅能减少施工材料使用量，节省成本，同时还能确保建筑结构具有的安全性以及舒適度。

2.3分析建筑结构优化设计中的构件布置

柱子结构、剪力墙结构以及梁体结构等都是建筑中的重要结构，在实行结构优化设计时应合理设计、科学布置这些结构构件。对于梁设计及布置工作而言，可以将梁板结构区分为预应力梁结构和宽扁梁结构两种[3]。如果是挠度建筑结构就可以选择预应力梁板结构，其能达到相应的结构设计需求，但是需要花费较多的费用。

而宽扁梁板结构既能帮助缩小梁板截面高度值，还能增加建筑整体高度，帮助扩大建筑面积。由于该梁板横截面高度下降，增加了纵向钢筋率及挠度，所以也相应的增加了建筑施工成本。对于柱子结构的设计及布置工作，如果上部轴力确定时，采用提高混凝土强度、增加柱子箍筋或者是扩大柱子结构截面积等方法，均都帮助有效的控制柱子结构的轴压比，增加结构安全性。

当前国内建筑结构优化设计工作中，应用比较多的是框架-剪力墙结构[4]。这一结构体系是由钢筋混凝土框架及剪力墙两个部分构成，其中建筑结构中的梁柱结构是采用刚接完成，但是剪力墙以及框架结构却能采用刚接以及铰接两种方法实现。结构优化设计中，剪力墙-框架结构体系具备的整体性、抗震性能、空间使用灵活性以及承载能力等都比较好，从而有效控制建筑结构测移情况，实现建筑结构优化目的。

2.4建筑结构优化设计过程中的结构计算分析

建筑结构优化设计工作中为了建筑结构能实现最优化设计，在计算建筑结构时就要求高精确性。为了实现这一点，设计工作者在计算时应重视如下四个方面的工作要求：（1）充分利用计算机系统进行辅助工作：采用计算机系统帮助进行结构计算，能帮助大大提高计算的精确性及准确性，并且还能全面分析建筑结构计算情况。（2）从实际出发，结合实际工程情况：在开展结构计算过程中，应先对建筑工程具体情况进行充分了解，然后进行综合分析计算，从而确保计算结果的正确性。（3）确保数据输入正确：在数据输入环节，设计人员应认真、细心，从而有效防止出现建筑结构计算错误情况。另外还需要核查建筑结构构件、结构设计图形以及构件荷载情况等，进一步确保数据输入正确。（4）重视计算所得数据的审查工作：完成结构计算工作时，应开展相应的审查工作，从而帮助及时发现存在的问题，真正做到确保计算结果精确、有效，从而实现建筑结构的合理优化。

3.小结

总之，建筑结构优化设计工作既要求能增加结构具有的稳定性及安全性，还要能帮助减少建筑造价成本，提高工程效益。所以，设计工作者在开展建筑结构优化设计过程中，需要综合考虑多个方面的因素，来制定相应的合理优化设计方案，从而在确保建筑安全性、舒适性的前提下帮助节省建筑造价成本。

参考文献：

[1]兰志东，芦洋，李凤英.现代建筑结构的优化设计分析[J].科技传播.2013（9）：65-66.

[2]吴勇.建筑结构优化设计分析[J].建材世界.2013，34（3）：81-83.

[3]沈汝伟.对建筑结构优化设计的探讨[J].煤炭技术.2011，30（04）：242-243.

[4]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材.2011（4）：36-38.