建筑结构优化设计分析

摘 要：建筑结构的设计水平直接影响建筑工程的质量，为此必须提高对建筑结构设计的重视程度，采用优化技术在保证建筑结构基本功能的基础上应该考虑空间利用率、材料的使用、造价控制、居住舒适度等因素。本文将从设计优化的角度出发，对结构设计优化的意义、原则以及具体措施进行分析讨论。

关键词：建筑结构;优化设计

在工程建设的过程中，最基本的目标是在提高工程质量的同时尽可能地减少成本的支出，而对建筑结构的设计是否合理将直接关系到该目标的实现与否。在满足建筑基本功能的基础上通过材料的充分利用、先进技术手段的应用等提高设计水平，使在激烈的建筑市场竞争中获得更多优势。通过建筑结构优化设计，一方面是提高建筑的整体安全性，另一方面是提高设计产品的经济性，有效降低工程造价实现效益的最大化。在建筑结构设计中，可通过设计方案的优化，包括结构选型、布置优化以及精心的设计和准确的计算等来优化建筑结构。

1 建筑结构优化设计的意义

1.1 提高整体建筑的安全稳定性

建筑工程设计的基本目标之一是保证建筑的安全与稳定，因此在进行结构设计时必须将安全性放在首位，通过优化设计不仅可提高建筑结构的安全性，还能提高整体建设质量，将合理的材料用在合适的位置，提现建筑的效能，延长建筑整体的使用寿命。可通过优化设计及时发现原来设计方案中存在的缺陷并进行改正，此外还要通过合理的受力计算与分析及时发现受力不合理的地方并加以处理。

1.2 改善房屋建筑的功能

为提升整体建筑结构的质量，使房屋建筑协调统一，且更具有实用性和外观的美观性，必须做好设计阶段的方案设计。通过设计优化及时改进方案中的不足之处并加以完善，可有效改善房屋建筑的功能，使打造出来的建筑更符合宜居的特点。如住宅中通过合理地布置剪力墙与梁，可以方便住户后期改造，实现设计和使用很好的结合。

1.3 提高建筑的经济性

通过建筑结构优化设计，一方面可以提升整体建筑的性能，另一方面还能降低工程造价。因此在设计阶段进行合理的优化设计，可为建筑企业获得更多的经济效益，提升建筑的经济性。譬如可以通过含钢量和混凝土含量指标的测算，来控制建筑结构造价。

2 建筑结构设計优化的原则

建筑结构的设计包括建筑结构本身，也包括建筑经济效益、居住舒适度和对建筑空间的利用等。因此，在建筑结构设计时需要严格遵守以下原则：

第一，在建筑结构优化设计时应根据建筑不同的功能需求，对墙柱布局以及墙肢长短等进行调节，从而使建筑结构符合经济结构与安全使用的要求。第二，在建筑结构优化设计时必须要满足建筑居住舒适度的要求，具体可以从建筑结构、装饰装修、电气安装等进行整体优化设计。第三，需保证整体建筑结构的安全性，使最终满足建筑结构安全耐用的目标。第四在保证整体建筑结构安全稳定的基础上还要考虑结构造价的问题，尽量在满足建筑整体性能的基础上考虑建筑的经济性。

3 建筑结构优化设计具体措施

3.1 优化建筑结构设计模型和设计计算方案

在进行优化设计时首先必须建立科学合理的建筑设计模型，控制各个参数的变化并根据试验结果选择合适的变量。另外，通过优化设计提升结构计算模型的科学性，对影响建筑结构设计方案的各个因素进行对比分析，对不合理之处加以改进制定合理的计算方案，从而可降低结构计算失误，保证建筑结构计算方案的科学合理。如选取合适的地震动参数、在计算模型中考虑梁端刚域与楼板翼缘计算梁的配筋等均是合理的经济设计措施。

3.2 优化基础结构设计

在进行基础结构设计时，首先在设计优化前要先做好对施工当地地质地形、自然环境等条件的实地考察，收集和分析相关数据，在此基础上制定科学合理的设计方案，并根据可能会遇到的问题制定解决预案。如常用的基础形式及经济性优先等级一般为：天然基础>地基处理>桩基础;天然基础中：独立基础>条型基础>筏板基础;筏板基础中：平板式>梁板式;地下室基础中：独立基础+防水板>筏板+柱墩基础（与抗浮水位和地基承载力有关）。

3.3 优化工程结构设计布局

结构设计要考虑建筑的使用，科学的布局和合理的设计提高工程的整体性能。具体可以从以下三个方面入手：

（1）选择合适的结构形式。根据建筑层数、抗震设防类别、设防烈度，选择合适的结构形式，布置水平和竖向承重构件;

（2）优化平面布置。建筑结构平面宜简单、规则，减少结构的扭转，不超限，剪力墙尽量对齐;

（3）优化竖向布置。竖向传力路径应明确，竖向宜布置规则，尽量避免转换层尤其高位转换。

3.4 优化抗震设计，提高结构设计的合理性

在建筑结构抗震设计时，首先要做好概念设计，其次应该选择合适的抗震体系，使该体系能形成多道防线，刚度与强度能够均匀合理地分布;此外，要求建筑结构简单规则，可在合适的位置通过设置防震缝来提高建筑整体的抗震能力;最后通过合理的构件设计满足控制的变形要求。

4 结语

综上，建筑结构优化设计是为了完成既定的建设目标对工程结构提出了优化方案的设计方法，将各种先进的技术结合起来使设计方案更加完善，使最终的建筑结构不仅满足基本使用功能，而且还提高了空间利用率、提高了对材料的利用，更加满足宜居的要求。在建筑结构优化过程中，除了要对方案进行完善，还要对基础结构、整体布局以及抗震设计等进行优化，才能使打造出来的建筑更具有安全性、耐用性和经济性的特点。

参考文献：

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[3]陈明.关于建筑结构设计中抗震结构设计问题及策略研究[J].建筑与装饰，2017（52）.

作者简介：陈先虎（1986-），男，汉族，安徽合肥人，硕士，工程师。