關于建筑結構設計中優化技術的應用

劉曉

【摘 ?要】城市發展進程的不斷加快，各類建筑總量也在增加，建筑結構設計受到越來越多的關注，其要求也越來越高。采取有效措施優化建筑結構設計，提升建筑安全性、經濟性等成為越來越多人關心的問題。本文對建筑結構設計過程中優化技術具體應用進行分析，以供參考。

【關鍵詞】建筑;結構設計;優化技術

在當前經濟社會的快速發展，人們生活質量不斷提高的局勢下，人類對建筑的要求越來越高，完全按照傳統模式設計出來的建筑已經無法滿足實際需求，這就需要設計人員明確需求，在設計過程中合理應用優化技術。

一、建筑結構設計中常見的問題

1.1 上部結構的潛在問題

在建筑中，最重要的一部分就是上層結構，因為它包含了很多重要的內容，類似于梁，板之類都是不可缺少的部分。但這些結構中常常存在著很多的潛在問題。第一，在很多建筑結構中框剪結構的連梁設計做的不是很合理，原因有的是相關部門沒有重視，還有些是施工隊的認識不足。第二，很多設計人員在對樓板進行相關計算的時候，往往忽略了對板的受力狀態進行分析，長年累月下來，樓板就會因為受力出現很明顯的裂縫。除了這些，上部結構還會出現許多的小問題。

1.2 在進行地基基礎施工時遺留下的問題

當然在對建筑進行實際的操作時，施工人員會遇到很多高層建筑以及各種地質的土地。因此在這些工程展開之前，施工人員應該仔細并且認真的進行勘察和分析。但往往在現實生活中，他們經常只是通過傳統單位的口述，或者是簡單的通過參照物進行分析，那么建筑結構必然就達不到所預期的要求。與此同時，地基有時候會出現設計不合理的情況，然后必然會帶來無法預估的經濟損失，這樣就做不到結構設計優化的經濟性了。最后，在建造土墊層的時候，很多設計人員是將這道設計程序省略掉的，只是靠著自己的工作經驗和理論知識進行分析，這樣造成的后果肯定是既不經濟又不安全的，甚至會嚴重到影響到建筑內的質量。

二、建筑結構設計中應用優化技術的要點

2.1 充分重視建筑結構項目的前期參與

建筑結構項目的前期參與，可以使建筑結構的設計和優化更加完美，充分展現建筑優化設計的理念和思想。對建筑設計方案的質量性、安全性、實用性和經濟性都有很大幫助。

2.2 充分重視建筑內部結構的優化設計

眾所周知，在建筑結構的設計過程中，整體性能優化設計十分重要，除此之外，建筑的內部結構的設計也十分重要。優化內部結構設計，可以對內部結構進行統籌，對細節進行優化處理。

2.3 充分重視傳統技術與現代計算機新型技術的結合

現代科技信息技術飛速發展，計算機輔助技術應用在各個領域，建筑結構設計也不例外。充分重視傳統技術與現代計算機技術的結合，可以對建筑結構進行受力分析、計算，防患于未然。同時，還能對建筑的整體結構一目了然的呈現在計算機上，使內部結構、功能、美觀性直觀呈現，有利于設計人員控制建筑結構的安全性、美觀性、功能性、經濟性。

三、建筑結構設計中優化技術的應用

在建筑結構設計中優化技術有很多具體應用，最主要在四個方面，分別是在建筑地基基礎設計中的應用、在建筑鋼結構設計中的應用、在建筑結構中的應用、在建筑抗震設計中的應用。

3.1 在建筑地基基礎設計中的應用

建筑地基基礎造價約占總造價四分之一，對整個工程具有重大影響，因此在其中應用優化技術是必然選擇。為了滿足建筑的多項功能，應該進行地基實際勘察工作，結合地基實際情況，優化地基基礎設計，保障地基基礎設計方案的可行性，降低地基基礎成本，優化地基基礎施工工藝。

3.2 在建筑鋼結構設計中的應用

在建筑結構設計中應用優化技術，主要是通過現代計算機輔助技術，對建筑鋼結構進行三維模型的建立，然后再模擬實際情況進行多次受力分析，以保證結構的可靠性。同時還可以對建筑鋼結構進行多次調整，采用最優化鋼結構布置方案，最大程度的降低施工成本。

3.3 在建筑結構中的應用

（1）合理選取設計參數。設計人員為了提高設計方案的科學性和合理性，一般會對大量的相關參數進行選取，如何選取則會給該工作帶來一定的難度，這個過程中，可能出現個別構件算不過，也可能出現側向位移算不過，還可能出現抗震算不過，如果使用優化技術，能夠實現快速找到目標點的目的，之后實施設計工作，不但提高了設計效率，同時節約了工程造價。

（2）優化設計函數。建筑設計人員需要對多個相似的設計函數進行分析、總結，從而獲得最終所需的目標函數并對此進行優化設計。

（3）比較施工條件。綜合考慮各種施工條件，對優劣施工條件進行充分分析，在滿足相關設計規范的前提下，實現建筑結構的最佳化，從而保證建筑的安全性和穩定性。

3.4 在建筑抗震設計中的應用

在建筑抗震設計中應用優化技術，主要是合理布置抗側力構件，比如框架柱和剪力墻的比例選擇，框架柱主要承受軸力和彎矩，而剪力墻主要承受軸力和剪力，如果經計算發現在某個方向抗側力不夠，應考慮在這個方向增加布置剪力墻，在此基礎上實現設計優化的目的。

四、建筑結構設計經濟化的分析

4.1 結構設計中用地的分析

隨著我國社會經濟的發展，我國的建筑行業也在迅猛發展中，于是乎在城市用地方面也出現極度緊缺的狀況。所以建筑結構是否優化，使緩解城市用地的重要途徑。當用地的面積減少了，那么建筑的成本就會相應下降。

4.2 結構設計與造價的關系

對建筑造價有著直接影響的是使用建筑的層數。所以基礎部分就顯得尤為的重要，因為所有的層數都是共用基礎的，那么基礎的承載力就必須得加大，這樣一來，建筑造價就會提上去。

4.3 建筑結構設計與經濟性關系

正如上文提到，層高是直接能夠影響建筑的成本造價的。層高的增加必然會使各方面的成本增加，例如水衛和電氣的管線增加等。因此進行結構優化，進行合理的層數降低，既可以節省材料和能源，也可以有效的提高性能。減少造價。有時在相同的建筑面積時，因為設計的不一樣，它的外觀和內部構造都不一樣，則建筑的造價也不盡相同。所以對建筑進行結構優化，既可以滿足住宅的功能性，又能實現我們需要的經濟性。

五、結束語

隨著科技的不斷發展，人們的生活水平不斷提高，人類對建筑結構的需求也越來越多。所以設計人員為了滿足這些需求，應該要在安全的前提下，積極挑戰創新的結構模式，使人類的需求得以體現，盡量追求到藝術和實用相結合。在規劃結構設計時，要盡量多規劃平面，這樣在滿足質量的同時，也可以實現造價的節省。基于此，在建筑結構設計工作中，應運用合理的優化設計選擇適宜的設計方案，在減少成本的同時，保證建筑項目的綜合效益，為更好地提升我國建筑行業打下良好的基礎。

參考文獻：

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[3] 淺談工民建結構設計中的抗震設計[J].李田超.江西建材.2013（06）

[4] 在建筑結構設計中提高建筑安全性的探討[J].羅婷婷.建材與裝飾 2019年13期

（作者單位：高州市建筑設計院）