建筑結構設計的優化方法及應用分析

張 旭

咸陽市建筑設計研究院

建筑結構設計的優化方法及應用分析

張 旭

咸陽市建筑設計研究院

建筑結構優化設計是在堅持可持續發展觀、充分利用有限資源的基礎上提出的，是符合社會發展需要的有力舉措，因此進一步加強對其的研究非常有必要。在實際應用過程中建筑結構設計人員應該明確地樹立優化意識，在規范制度的基礎上，科學高效地實行各個操作步驟，與時俱進，不斷地對工程中的問題和不足之處進行規范和完善，從而實現整個建筑設計結構的安全經濟性。基于此本文分析了建筑結構設計的優化方法及應用。

建筑結構設計；優化方法；應用

1 、建筑結構設計優化的必要性

將建筑材料、建筑設備、資源等進行合理的分配，控制合理的成本，實現建筑的最大效益化是房屋結構設計優化的最終目的。建筑具有體系感很強的特征，其結構設計涉及多方面的知識，結構設計是建筑設計中一個不容小覷的組成部分。目前我國建筑結構設計仍然存在許多問題，避免這些問題出現是我國建筑企業不可推卸的責任。不僅可以加快建筑行業的發展速度，還能促進我國經濟的發展。

2 、建筑結構優化設計原則

在整個建筑結構優化設計中需要遵循諸多的原則和規范：

成本降低原則，即在建筑整體功能、安全性符合建筑標準的前提下，需要對于優化成本進行嚴格的控制，充分的實現材料設計的經濟合理性，避免奢侈浪費；

舒適性原則，即整個建筑的舒適程度是建筑結構優化設計需要考慮和關注的首要因素和必要條件，舒適是滿足用戶需求的關鍵因素。舒適與否受到多種因素的影響，比如建筑中電氣設施安裝情況、整體建筑體型、內外裝修情況等等，因此，對于實現整體建筑結構的優化設計可以以這些因素為插入點；

整體安全性原則，即建筑的整體結構應該考慮到自然災害的影響，能夠抵抗不良因素的影響，保證整個建筑能夠抵抗地震的威脅，因此不論建筑的任何結構部位都應該有足夠的抗震、承載能力，以國家建筑設計安全標準為準繩，這樣才能夠實現總體結構優化的安全性。

3 、建筑結構設計的優化方法及應用

3.1 優化建筑的結構選型

結構選型是建筑結構優化設計中最基本且最關鍵的一環。不同的施工工藝，所消耗的材料、時間、勞動力以及成本等也會存在較大差異，同時對于建筑結構本身的抗震性能以及受力狀態也會產生較大影響。所以，高層建筑的結構選型應該首先對施工工藝以及其他相關因素進行取衡。其中，想要確保結構選型的合理性，應該嚴格遵循以下幾點原則：第一，所選結構應具備多道抗震防線，用以避免高層建筑部分結構因被破壞而使整棟建筑失衡；第二，要具備合理清晰地地震傳遞路線圖以及明確的計算簡圖；第三，所選結構應該具備優越的延性以及承載力，使高層建筑不會在遭受地震時出現倒塌現象；第四，沿豎向、水平結構的剛度以及強度要分布均勻，防止出現局部突變或者削弱等問題。只有高層建筑的結構體系滿足了上述要求，整個建筑結構的安全性以及使用壽命才能得到保證。

3.2 嚴格建筑結構的地基設計，保證建筑的質量安全

對于建筑結構的地基的設計需要對建筑工程所在地進行嚴格的地質考察，而且它一定要考慮到建筑的外形設計，并結合樓層等一些具體的數據進行地基設計建筑結構設計人員在工作的開始之初，不能 僅憑文檔、圖片等一些數據就貿然對整個建筑工程的地基結構進行設計，地基作為整個建筑的承載者，在設計過程中一定要考慮到建筑工程當地的地質情況，具體情況具體分析。同時在建筑結構的地基設計過程中，設計人員一定要注意與施工人員、地質考察人員等進行探討和研究，以便在一些數據的處理和整體的設計上做到更加完美，盡可能的為整個建筑工程提供最完美的設計，同時也保證了整個建筑的質量和安全。

3.3 加強基礎設計

樓板開大洞、不連續以及弱連接的問題，實在進行建筑結構基礎計算時必須要注意的。對其內力分析和配筋計算時，可以采用彈性板的方式。分析計算高層建筑的重力荷載作用，和建筑結構移位時，可以采取相應的模型假設，起到補充計算的作用。采取科學合理的模型輔助計算，可以有效的減小建筑結構設計和實際施工過程中的誤差數值范圍。

3.4 加強建筑結構的剛度設計，適應建筑的實際需求

建筑結構設計過程中對于建筑材料的低含鋼量設計給工程的施工帶來了極大地安全隱患，建筑材料的含鋼量直接影響到建筑工程的牢固程度，因此建筑企業需要注重對建筑的剛度設計，保障整個建筑工程的質量。同時建筑工程所處的地質面貌對建筑結構的剛度要求有所不同，例如在平原地區，地質較為穩定，建筑結構對于剛度的要求可能就較低，此時就可以對建筑工程的含鋼量稍作降低，而在某些山區丘陵地區，建筑結構的剛度要求可能稍嚴格，因此建筑企業在建筑結構設計過程不能僅僅考慮企業的經營效益，更需要與實際結合，設計出最合適的建筑結構剛度需求。

3.5 建筑耐久性的優化設計

耐久性設計，就是指高層建筑在交付使用后，能在使用壽命范圍內滿足住戶正常使用需求的設計。盡管這一概念提出已有一段時間，但是當前的很多結構設計依然無法滿足相關要求，這是由于建筑工程在使用壽命期限內，總會不可避免的受到這樣那樣的因素影響，造成高層建筑結構損壞，進而大大降低整個建筑的穩定性以及可靠性。所以，在進行高層建筑結構優化設計時，應該在滿足建筑功能需求的基礎上，合理降低建造成本，節約建筑材料，如果在實踐中遇到使用要求與技術指標相矛盾的情況時，應該分清主次矛盾，放棄對利潤的單純追求，同時選取單目標或者多目標進行優化，進而使最終的優化效果盡如人意。

3.6 提高建筑結構的抗震能力

在建筑結構設計過程中，抗震能力不容小覷。要想提高建筑結構的抗震能力首先要去建筑施工企業具備良好的思想藝術水平，最基本的就是要保證施工工程中所應用的建筑材料能夠達到國家相關要求，應用高質量、足分量的建筑材料。相關技術人員要加強對施工材料的篩選和檢測，為提高建筑結構的安全性和穩定下奠定基礎。并且在進行抗震設計的時候還要以國家相關的標準和規定為基礎，加強對建筑周圍地質環境的詳細勘察，選擇合理的結構形式，做好相關的加固措施，提高建筑物的抗震性能，保證建筑結構的安全穩定性。

總之，建筑結構設計優化是一個復雜而系統的環節，在優化建筑結構設計的時候，應該施加多種方法以達到提高建筑結構性能，從而進一步降低建筑建構設計的成本。

[1]齊建民.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].科技資訊，2015，11：73.

[2]肖龍涌.縐議建筑結構設計優化方法與實際應用[J].城市地理，2015，12：172-173.