结构优化设计在建筑工程设计中的意义和应用

薛晓飞

摘要：建筑结构是建筑使用的基础，对建筑使用安全和建筑使用功能都有非常重要的作用，但是当前建筑结构设计成本支出较大，原材料需求量大，造成建筑结构重量较大，影响建筑的质量稳定与安全。建筑结构设计需要遵循科学性和经济性的原则，从材料、设备、高度、层数、结构等多个方面进行优化，实现成本的最大化利用，节约施工成本，在质量安全的前提下，提升企业的根本利益。基于此，本篇文章对结构优化设计在建筑工程设计中的意义和应用进行研究，以供参考。

关键词：结构优化设计;建筑工程设计;应用

引言

近年来，我国社会经济快速发展，人民生活水平不断提高，对建筑工程的安全性、稳定性、美观性以及节能环保性能都提出了新的要求，因此，在建筑结构设计工作中，也要以绿色建筑的发展理念为指导，通过技术优化提升建筑结构设计的水平和质量。建筑结构设计人员应严格遵守相关设计规范要求，科学运用优化技术，对建筑整体结构、平面结构、承重结构以及细部结构等各个设计环节进行技术优化，同时，应根据新型建筑给排水以及电气系统的要求对建筑结构设计方案进行优化改进，以适应现代建筑多元化功能的要求。此外，在建筑结构设计技术优化中，还应充分考虑建筑外观的美观性等因素，进一步优化建筑结构设计方案，推动我国建筑行业向绿色可持续性发展方向升级转型。

1结构优化设计的意义

不管是民用建筑还是工业建筑，建筑的安全性都直接关乎着使用者的人身安全和财产安全，所以，建筑的安全性也从来都是结构设计需要守住的最底线。在建筑结构设计中，安全性是设计人员需要坚持的最基本的原则，在此基础上综合考虑各方面的限制因素，提高设计的其他指标，如经济性等。一直以来，结构优化设计的概念给人们造成的理解误区是结构优化设计就是一味地追求材料最省、经济最优，甚至不惜牺牲结构的安全性。建筑具备很多功能，都是为满足人们居住和生产而存在的。随着社会经济的发展、工业技术的进度、人们物质水平的提高，人们对不管是民用建筑还是工业建筑都提出了更高的要求，这也就对建筑工程的设计提出了更高的要求。建筑的功能性最主要是体现在建筑方案上，而结构方案则直接决定了建筑方案的可行性，二者相互制约又相互促进，所以，一个优秀的设计方案是二者相互协调统一的产物。结构设计中同样蕴含着别样的力学之美，其绝非是简单的材料堆砌。结构设计中综合考虑地质、气候环境、建筑荷载，通过合理的结构体系和构件布置，完成建筑需要提供的功能和建筑想要表达的效果。结构设计方案不仅包含结构体系和构件布置，也包含项目实施过程中选取的施工应用技术。施工过程中需要选择与结构体系和构件布置相对应的技术手段，这影响着施工的难易程度和施工进度，进而影响着施工工程造价。结构优化设计的重要目标之一正是提高结构设计方案的合理化水平，进而可以在很大程度上提高建筑整體的经济性。

2建筑结构优化设计中存在的问题

在设计建筑结构的过程中，需要从中心、重心以及形心方面，对其刚度、整体结构以及几何结构予以重点关注。建筑结构之所以会出现扭转问题的原因是在设计建筑刚度、整体结构及几何结构的过程中，没有重合其中心，重心以及形心，进而导致在水平方向对建筑施加压力，导致了扭转问题的出现。因此，设计人员在进行设计的过程中，需要尽可能的在平面进行合理的布局设计，以此来使扭转问题在建筑物中的出现，能够得到一定的避免或预防，使建筑刚度，整体结构以及几何结构的重心、中心以及形心能够保持重合。目前，我国在地上和地下为大部分建筑物配置了两层结构，因此，通常来说，都会选择在地下室顶板部位，对建筑物进行嵌固。在设置嵌固端的过程中，负责设计建筑结构的人员通常没有对此类问题给后期施工带来的影响予以关注。因此，导致在建设建筑物的过程中，由于所设置的嵌固端并不合理，需要频繁修改设计方案，进而导致安全隐患在建筑物中的遗留。

3建筑结构设计中技术优化要点分析

3.1建筑整体结构设计技术优化

建筑工程整体结构设计是建筑结构设计工作的核心环节，其设计质量和水平将对建筑工程结构的抗侧能力、抗震能力以及对资源的消耗程度等产生重要的影响，因此，在设计实践中应不断总结实践经验，按照设计规范要求对设计方案进行技术优化。目前，在建筑国内工程整体结构设计中大多采用的是框架结构、短肢剪力墙结构以及框剪结构等结构类型，其中框架结构设计需要采用较大截面的墙柱结构，会影响建筑工程内部空间的利用率。而短肢剪力墙结构对建筑材料的消耗相对较少，且能够有效提高建筑工程整体结构的抗震性能。框剪结构则能够广泛适应多种环境条件下的建筑工程结构设计要求，且其抗侧性能以及抗震性能较为突出。不同的建筑工程结构形式的性能特点存在一定的差异，设计人员应根据建筑工程的具体情况，通过对各项影响因素的综合分析对建筑工程整体结构设计方案进行技术优化，以提高建筑结构的安全性和稳定性，降低工程造价，使建筑工程项目能够实现更大的社会经济效益。

3.2材料利用优化

要实现建筑结构优化的目的，最简单的方法就是降低成本，用较低的建筑成本来换取较高的利润。在建筑结构中，建筑材料作为重中之重，是建筑结构中的重要组成部分，是建筑结构优化的关键。所以这就需要相关的工作人员结合实际情况，对建筑结构进行合理的分析，考虑建筑周围环境因素的影响，来选择性能和价格都合适的建筑材料。举个例子，在建筑结构中常见的钢筋混凝土结构中，混凝土构造柱是主要的抗压部位，所以在建筑材料的选择中，应该选择抗压能力强的混凝土，在浇筑混凝土构造柱的时候有意识地减少混凝土构造的横截面积，减少混凝土构造柱的质量，增加建筑内部的活动空间。

3.3融合信息技术进行结构设计优化

传统的建筑结构设计已经无法全面满足现代建筑的需求，建筑工程项目需要进行分析的数据较多，人工分析会出现很多漏洞。因此加强信息技术在建筑结构设计中的应用，通过BIM系统进行前期的建筑模型设计，将建筑结构和整体建筑群之间的距离进行分析，实现建筑工程项目设计合理性与可行性，融合工程造价技术进行成本预算的精准化控制。设计部门通过CAD进行建筑平面结构的设计，并进行数据的标注，再通过3D模型的设计进行施工预演，分析施工的可行性，针对性的进行设计方案的修改，避免施工阶段出现较为严重的设计变更，实现建筑设计的精准化。

结束语

在现代建筑结构设计工作中，应运用现代化的结构设计理念以及先进的技术手段对建筑结构主体、平面、细部以及各相关结构设计环节进行优化。同时，在建筑结构设计中还应结合现代电气系统技术要求、给排水系统技术要求等优化建筑结构设计方案，完善建筑功能。此外，现代建筑结构设计还应充分考虑建筑外观美观性要求等要素，通过对设计方案的技术优化全面提高建筑结构设计的水平和质量，使建筑工程更加安全、稳定、美观且具有较高的经济性和美观性，从而推动我国建筑行业的现代化发展。

参考文献

[1]汪士梁.建筑结构优化设计探讨[J].工程建设与设计，2019（24）：8-9.

[2]黄修月.优化建筑结构设计方案的新方法研究[J].中国标准化，2019（24）：74-75.

[3]肖敏，王韬.浅析建筑结构设计中优化技术的应用[J].建材与装饰，2018（01）：92-93.

[4]李春娜.關于建筑结构设计中提高建筑安全性的分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（01）：66-67.

[5]左大春.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（01）：92.