建筑结构设计的优化分析

谢小敏

摘  要： 建筑结构设计优化是一门综合技术，通过将结构工程、经济学方法以及管理科学方法结合起来，从而实现建筑结构设计优化，以达到降低 成本、优化传力途径的根本目的。此外，在建筑结构设计优化环节中，应秉持安全原则、环保原则及经济性原则，保证结构受力明确、传力简单，降低 成本支出，提高房建结构优化成效。全面推广结构设计优化这一必要步骤，可以促进我国建筑业发展。本文介绍了房建结构设计优化的原则、作用及对 象，并总结了建筑结构设计优化技术的应用要点。

关键词： 结构设计优化;抗震措施

引言

随着我国经济快速发展，人们生活水平不断上升，人们对建筑工程 的质量、安全性越来越重视，建筑工程结构设计已成为我国建筑工作的关 键组成部分。在建筑工程规划阶段合理进行结构设计，确保工程施工的高 效、安全。我国建筑行业发展过程中存在较多问题，在房建结构设计过程 中，不仅要确保其各项性能得以发挥，还应融合多项新型元素，提高房建 结构施工成效，降低成本支出，对结构设计内容进行完善，利用优化技术 对房建结构进行完善，提高施工水平，促进我国建筑业健康发展。

1 建筑结构设计优化概述

结构优化设计是指在进行建筑结构设计时，要在确保其满足结构安全 的前提下，对各项方案内容加以调控，最终提高结构设计效果。应用结构 优化设计技术能够充分发挥出项目工程的各项功能，减少项目成本支出， 经过优化完成后的结构设计方案安全性较强，功能性较优越，结构性较突 出。在优化结构设计时，设计人员应以相关标准、规范为基础，对各项资 源进行科学分配，实现资源的最佳利用;还应依托自身专业技能知识，对 不同的设计方案内容进行分析及判断，选择最优方案，确保建筑结构的稳 定性、承载力及强度满足各项要求[1]。

2 建筑结构设计与施工安装相结合的优化措施

2.1  科学归纳设计方案

建筑结构优化首先必须对当前的设计方案进行研究，分析现有设计方 案的影响因素，确定当前设计存在的问题，从而提出优化设计方案。在拟 定设计方案的过程中，需要对影响结构的各个因素进行分析，包括外部环 境因素、内部结构因素、经济因素等，从而在相应的设计规范的基础上， 做好统筹规划，确保结构设计满足各方面的需求。房屋建筑结构的优化需 要进一步精簡建筑内部结构设计。内部结构越复杂，其中的受力情况也就 越复杂，在现有设计方案基础上，优化内部结构设计，精简受力设计，能 够降低建筑风险，提升建筑安全。同时要注意外部因素的干扰，包括风 荷载、重力因素、地震带对建筑结构的影响，优化设计，防止建筑结构沉 降、变形，提升建筑施工安全性。建筑结构优化需要加强对材料质量的把 控，通过优化结构设计，明确结构之间的连接情况，确保建筑结构的整体 性，也能保证节点受力准确，杆件符合安全性、耐久性的特点。结构设计 优化的前提必须正确地认识相关的设计标准、规范，重视设计方案的科学 性、合理性、安全性[2-3]。

2.2  准备阶段的设计优化

在优化房建项目结构设计时，设计人员应做好准备阶段管理工作， 根据上游专业提资，明确各构件及结构的参数，分析各项指标，在控制 投入成本的同时，提高优化效果。例如，在设计方案评审过程中，如果 框架柱抗剪强度较弱，在优化期间可通过多个长度较短的剪力墙组合的 方式增加结构整体的抗剪面积，提高结构的抗剪能力。此外，设计单位 应做好技术人员培训工作，有序开展房建项目结构优化工作，确保各技 术人员能够明确优化技术的应用要点及重点，提高自身综合能力，保证 优化方案的科学性[4]。

2.3  地基基础与上部结构的优化

对于建筑结构而言，首先必须做好地基设计与上部结构搭建，为建筑 结构建立良好的结构模型，确保建筑结构安全。建筑结构设计优化需要做 好地基优化：①地基基础方案的确定：地基对上部结构提供承载，对于建 筑结构稳定性以及安全性十分关键，为了确保设计的合理性，设计师需要 结合地质勘查资料，通过现场踏勘，分析真实的地基情况后，对于地基的 地质情况、水文情况、影响因素进行综合考虑，对于房屋结构地基可能存在的风险进行预案，做好安全防护，确保建筑在各种工况下的结构安全; ②上部结构的设计优化，房屋建筑上部结构包括竖向承载、纵向承载和 横向承载，设计优化时，需要对结构进行综合考虑，分析整体结构的传力 情况，明确竖向、水平构件的传力途径，从而通过加强关键受力构件的刚 度来提高整体结构的承载能力;③采用必要的抗震措施提高结构的抗震能 力。标准及规范对主要传力构件（破坏后对结构体系有极大安全隐患的杆 件）进行了抗震等级划分，根据该等级对主要构件进行加强处理保证整体 结构在地震工况下安全可靠。对于次要构件比如次梁、板等均未做抗震等 级的规定，也符合“小震不坏、中震可修，大震不倒”的抗震原则。在满 足构件承载安全的前提下对次要构件进行优化设计适当降低钢筋直径、间 距以及梁板的裂缝及挠度的要求满足经济收益。通过该方式实现“好钢用 在刀刃上”保证主要受力构件的强度及刚度保证结构在各种工况下的安全 性实现抗震的初衷，抵御自然灾害，保护人身安全，设计优化过程中，需 要确保相关参数选用合理、设计结构模型构建科学，符合工程需求[5]。

2.4  结合施工安装顺序措施进行结构设计优化

了解施工及安装顺序可以有效降低荷载大小。工业建筑中设备的充水 重如设备在出厂前做水压试验，不在建筑物再重复做充水试验时，我们进 行建模荷载输入时只进行操作荷载进行各工况的组合。避免了较大荷载参 与组合避免了构件的浪费。充分了解施工的全过程，施工工艺对结构的再 优化有极大帮助。例如沿海地区软弱地基进行地面楼层板施工时，施工方 案一般采用木模进行梁体支护，浇筑完梁混凝土后，再进行各梁格土体回 填利用地模完成板的浇筑。由于设计人员不了解施工的先后顺序，将梁顶 与板顶标高等高，造成梁体浇筑时在板底留下施工缝且板下皮钢筋在梁内 穿插，大大增加了施工难度，造成工期拖延。再比设备的安装，上部结构 施工完毕后接下来的工作就是设备安装，安装方案要提前考虑。提前做好 吊装活动量的设置，避免后期吊装过程时出现已有构件割除再加固的情况 发生，避免给整体结构带来不必要的安全风险。

2.5  项目实施过程中根据实际情况进行设计优化

在施工方案实施过程中会遇到很多不确定性因素。比如地勘布孔一 般为30米，对场地差距较大的地基存在许多不确定性;再比如既有建筑的 改扩建工程，原有图纸与现场的实际情况不符，就要根据既有情况进行调 整。因此实时进行设计服务跟踪施工变得非常必要了，根据具体情况随时 对设计方案进行优化调整，可以保证结构的整体安全、缩短工期、方便施 工的目的。根据实时情况进行跟踪优化设计的方式已经被广泛应用在工程 项目中了，也得到了项目建设方的广泛好评，为项目的顺利实施起到了至 关重要的作用。

3 结束语

结构设计优化是对结构受力体系及结构构造的进一步精准化设计，实 现功能性、科学性与经济性的平衡，满足各方的需求。为了提高工程项目 成效，应做好结构优化设计工作，利用科学有效的优化处理措施，增加建 （构）筑物的结构稳定性，保证其后期运行安全，降低成本支出，提升经 济效益。推广结构设计优化的广泛应用，有助于我国建筑行业的可持续健康发展。

参考文献：

[ 1 ] 黄加福 . 加强建筑工程结构设计和施工管理的研究 [ J ] .江西建材， 2021（5）：53.

[2]叶小剑. 加强建筑工程结构设计与施工管理的策略分析[J].散装水泥， 2021（2）：43-45.

1974501705330