建筑结构优化设计论述

崔丽娜

摘 要：建筑结构的优化设计可以实现可观的经济效益。本文对现代建筑结构优化设计进行要点进行分析，并提出相应优化措施，以使得现代建筑结构设计得到有效的优化，希望对相关从业人员具有借鉴意义。

关键词：建筑结构；设计；优化设计

1 前言

现代社会对房屋建筑物的功能、安全、质量方面比之前要求更为严格的同时，也对其房屋的经济美观和是与实用方面也提出了个性化规定。现代建筑企业对于结构优化技术的应用就具备了高度的现实意义。

2 建筑结构优化设计

2.1 设计方案方面

在建筑结构优化设计中，首先优化之后要保证设计的合理化，并且符合建筑工程项目的实际情况，这样才能更好的决定或选择最优方案。在制定结构设计方案时，必须注意的几点问题：

（1）保证建筑结构构件的合理设置。在设计中，配件的设置是首先要得到保证的，是基础性工作，这对每一个设计人员都是一个考验，只有优化设计才能充分发挥配件优化后的结构性能，发挥应有的积极作用。

（2）扭转效应预防。扭转效应是建筑结构设计中交易发生的状况，为了防止这种现象出现，要将设计的平面上的侧抗力和建筑的外力二者要相互重叠，优化后不仅可以减少抗扭转构件数量，同时可以降低建筑造价成本，提高建筑物经济效益。

（3）合理设置传力途径。在建筑结构设计中，传力的作用是相对繁琐的，这表现在传输途径较多上。这样没有经过優化就会造成工程成本的加大，对建筑的安全性能也有不小的影响。 因此要求设计人员必须设置简单的传力途径，这样不仅可以减少结构所需传递构件，降低成本，同时可以避免安全事故的产生。

（4）注重建筑结构整体效果。在制定建筑结构优化设计方案时，从建筑结构整体性出发，处理好建筑结构构件与建筑结构间的受力关系，使得建筑结构承载力、延伸性及刚性强度得到有的提升。

（5）加强沟通合作。为了保证建筑结构优化设计方案的可行性，要求设计人员与建筑人员、施工人员进行有效的沟通和合作，并共同制定建筑结构优化方案，使得建筑结构优化设计方案更加的完善、可靠。

2.2 材料利用方面

建筑结构优化设计主要是为了使建筑工程达到“低成本、高收益”的效果，即尽可能减少较少的资金，建立舒适、安全的建筑。而材料作为建筑结构设计的重要组成部分，其合理利用对建筑结构优化起着至关重要的作用。因此要求设计人员依据建筑结构构件受力情况、环境等特点，选择适宜的材料。对于钢筋混凝土建筑结构而言，其柱子是受压重点，所以必须选择抗压性高的混凝土，以缩小结构构件截面，扩大结构空间，使得结构自重力有所减轻。梁板是建筑结构受弯的重要部分，可采用强度较高的钢筋，以减少钢筋材料使用量，保证钢筋与混凝土强度统一性，使得材料性能得到充分发挥。而对于建筑结构中的跨度结构、复杂 结点、及转换层，则可采取钢结构材料，一方面可以降低材料成本，提高经济效益，另一方面可以保证建筑物的舒适度和安全性。

2.3 构件布置方面

在建筑结构优化设计中构件多种多样，必须对这些构件进行合理的设计和布置，才能做到优化设计。（1）柱子设计与布置。建筑结构柱子截面与轴压比有着密切的关系，在优化设计中常见的优化措施是增加柱子的数量，并减小跨度。在设计中要对柱子轴压比进行有效的控制，以提高建筑结构的安全性，同时使建筑结构功能得到充分发挥；（2）梁设计与布置。在对建筑结构中的梁进行设计和布置时，有自身的长处也有不足，就拿宽扁梁来说，它是优点是可以提高建筑物整体净高，使得建筑物面积得到扩大，但缺点就是经济效益与普通板相比较低，主要是因为建筑结构梁板横向截面高度有所降低，纵向钢筋率就会有所增加，挠度 也有所扩大，提高了建筑成本。对于挠度的建筑结构，可采用预应力梁，虽然能够满足建筑结构设计特殊要求，但是其成本相对较高；（3）现阶段我国建筑结构优化设计过程中，框架一剪力墙结构是应用较为广泛的一种结构体系，其主要由钢筋混凝土型剪力墙和框架组成的， 建筑框架中的梁柱由刚接完成，而剪力墙和框架可采用铰接或者刚接完成。建筑中的结构都具有灵活性的使用空间、良好的整体性及衍生性、较强的抗震性和承载力，使得结构侧移达到减小，使得建筑结构得到有效的优化和完善。

2.4 结构计算方面

为了保证建筑结构计算的准确性，使建筑结构设计得到有效的优化，要求设计人员在结构计算过程中，必须做到以下要求：（1）与工程实践相结合。在建筑结构计算时，必须对建筑工程情况进行有效的调查和分析，以保证建筑结构计算数据的准确性；（2）计算机系统的应用。为了提高建筑结构计算的准确性，设计人员必须合理应用计算机系统，对建筑结构计算结构进行全面且有效的分析；（3）数据输入准确性。为了避免建筑结构计算误差的产生，要求设计人员对建筑结构计算数据输入过程进行有效的控制，并对建筑结构设计图形、构件及荷载等参数进行核查；（4）计算结果审查。当建筑结构计算完成后，必须建立相应的审查制度，对计算结构进行有效的审查，以及时发现问题，并采取有效的处理措施，以保证建筑结构计算的准确性，使建筑结构优化设计得以实现。

3 建筑结构优化设计的内容以及优化设计应用

3.1 建筑物在抗震作用下的优化设计

保证建筑物的耐久性、安全性以及功能性是做为建筑结构设计的三个重点，在建筑结构设计当中最大程度的节约成本和达到规定的使用年限的前提下，进而满足建筑物的各种使用功能。在建筑结构优化设计的中，在地震中达到的最优目标就是在地震中房屋不倒塌。由于地震是没有办法确定它们要发生的地点、能量等级以及时间，没有规律可言，一旦发生了地震的话，那么对建筑物会造成严重的破坏，为此，设计建筑物的时候，要重点考虑建筑物碰到的地震作用，避免建筑物在地震当中产生的破坏，采取一些更有效的抗震设计，来实现加强建筑物的抗震作用。根据建筑物建筑结构延性设计的理念，可以防止在地震的作用下，建筑结构发生破坏。不仅如此，在建筑结构中刚度设计对称均匀也能提高建筑结构的抗震作用。

3.2 概念性设计的重要性

在建筑结构设计当中，在很多部分结构设计无法在软件上进行处理，用计算机无法直接给出答案的。对于设计经验越丰富的建筑设计人员，他们所设计的方案就越灵活，设计过程就越充分，做出的设计就越优化。以上分析的就是概念性优化的全过程。

4 结束语

结构优化设计不仅能够提高建筑结构安全度和稳定性，同时能够有效降低建筑工程建设成本，使建筑工程效益得到有效的提高。所以，设计人员必须加强现代建筑结构优化设计工作，选择合理的结构优化设计方案，提高材料利用率，合理配置结构构件，保证结构计算准确性，使得建筑结构得到有效的优化。

参考文献：

[1] 班春旭.建筑结构优化设计的研究[J].科技与企业，2012（17）：89～90.

[2] 原尊.建筑结构优化设计技术分析[[J].中国房地产业，2011（3）：87～88.