建筑設計中結構設計優化分析

陸秋濤

摘?要：建筑是人類生存的基礎環境，優化建筑設計有利于改善人類的生存環境，提升建筑質量。在建筑結構設計中要提升建筑結構的安全性、舒適性和耐久性，在建筑結構設計選擇以及材料的選用上，要提升抗風抗震的性能，確保建筑在使用壽命周期內實現改造和維修，滿足人們應用建筑的多樣化需求。

關鍵詞：建筑設計;結構設計;優化策略

建筑結構的優化設計要確保優化建筑結果的設計方方案，根據實際的應用需求以及建筑場景的特點出發，確保設計的方案能夠讓有限的空間和資源實現最大化、最優化的利用，發揮建筑結構優化設計的作用，繼而滿足經濟性、實用性、適用性的使用需求。為了提升建筑產品的品質，改善人們居住的環境，要求建筑商積極尋求新型的手段來滿足顧客的需求，繼而有利于降低建筑工程造價的成本。

1?建筑結構設計優化的基本需求

在住宅結構設計中，結構的安全性和耐久性非常重要，在建筑結構體系和材料的選擇上，要確保抗風抗震的性能好，并且還能夠滿足人類居住時對熱、光、聲的要求，繼而營造一個舒適的居住空間。建筑結構設計方案要綜合考慮住戶在日后改變分隔空間的可能性。比如面對剪力墻結構可以采用大開間的布局。從建筑工程施工的地點、層數、平立面體形角度出發，提升建筑結構體系的經濟合理性。在建筑構件的使用上要符合工程建設的需要，確保用量的合理性，減少建筑構件用料的浪費。另外，地基基礎設施要做好經濟比較，因為地基基礎設計方案非常重要，關系到房屋整體的造價，為此要做好優化設計工作。

2?建筑結構優化設計的方法

2.1?建筑模型優化結構設計的方法

大型的建筑工程首先要做好建筑模型的設計，優化建筑模型要確保建筑工程結構的優化設計，包含了基礎結構方案、圍護結構方案、屋蓋系統方案、結構細部的優化設計等。同時建筑模型的優化設計還要對建筑的選型、布置、受力、造價等進行分析，在此基礎上制定建筑結構優化設計的方案。在設計的過程中要堅持從實際出發，根據建筑工程的實際情況，結合房屋建筑綜合經濟效益來實現建筑結構的優化設計。在滿足了建筑設計的目標以后，可以采用平面布置的規則，縮小剛度與質量中心的差異，繼而降低建筑水平荷載與建筑物中存在的過大的扭轉作用力。從豎直方向上來看，建筑結構的優化設計要盡可能避免轉換層，降低集中應力的現象。為了提高房屋建筑結構優化設計的約束條件，要對建筑結構的尺寸、強度、裂縫寬度、應力等進行有效的約束，確保各項約束條件滿足當前建筑結構設計的規定和要求。

2.2?優化建筑結構設計的計算方案

在制定了建筑模型以后，要設定建筑計算的有效方案，確保編制應用的運算程序能夠獲得最優化的運算結果。建筑結構設計內包含了多個變量和約束條件，該問題是非線性優化的問題，在設定建筑模型計算方案時，要將約束條件轉變為無約束條件。通常情況下，建筑工程設計的方法包含了拉氏乘子法等算法。在這些算法的基礎上能夠對建筑模型優化結構的設計方案進行分析和計算。

3?優化建筑結構設計技術在實踐中的應用

通常情況下，在完成了建筑結構設計方案以后，要將建筑理論與實踐有機結合起來，確保建筑結構設計的不斷發展和優化。通過優化建筑結構，難以有效降低建筑工程造價，為此結構設計優化設計要在建筑項目的整體設計、前期設計中得到有效的應用。另外，在舊房改造、抗震設計中，建筑結構的優化設計也非常關鍵，對居住者的生命安全帶來了直接的影響。根據建筑結構設計優化的模型和方法，要注意把握好三個方面的問題，即在參與建筑結構設計優化的前期，要確保概念設計、細部結構設計的方案優化，并在此技術上完成地基基礎結構的設計。

3.1?前期階段的建筑結構設計優化

前期階段的建筑結構優化設計方案，對整個建筑的投資力度產生了影響，但是在此過程中，往往也容易出現一定的問題，比如前期的方案結構設計不合理，導致建筑結構后期的施工設計出現了問題。一些建筑結構的方案會導致建筑結構建造的難度增加，最終使建筑的總造價成本提升。在建筑初期階段，要選擇合理的建筑結構形式以及設計方案，從而滿足建筑結構設計的需要。

3.2?優化建筑細部結構設計和概念設計

概念設計一般應用在地震設防等沒有具體數值量化的情況，由于這些要素的數值沒有量化，而且存在較大的不確定性，在計算時會存在與現實差異大的問題，為此在建筑結構的設計時可以利用概念設計的方法，將數值當成建筑結構設計輔助與參考的依據，為此要求建筑結構的設計人員能夠靈活的運用不同的數據，確保建筑結構設計水平的優化提升。另外，在細部結構中也可以應用概念設計的方法，使建筑結構的細節部分更加完善。

3.3?優化下部地基基礎的建筑結構設計

地基基礎結構設計優化上首先選擇和制定合適的方案，根據現場的實際地質條件和施工特征狀況等來選擇合理的樁基類型，確保工程造價的不斷降低。樁端持力層一般會對灌注樁樁長的選擇帶來較大的影響，為此可以結合比較確定的方式來選擇適合的建筑方案。

3.4?優化建筑結構設計的實際價值

建筑結構的優化設計要確保降低建筑的整體造價，提升建筑結構的經濟性和實用性。首先，結合建筑結構優化設計的方式來降低建筑的總體造價，因為目前城市化進程的加快，建筑的高層和多層住宅的數量在不斷增多，層數越高，那么建筑的總面積增加也會越快，單位建筑面積在土地面積的比例會相應的減少，為此有利于實現建筑用地成本的節約。然而當前建筑層數的不斷增加，也導致建筑總高度相應加大，為此樓與樓之間的距離要而要適當加大，從而節省建筑土地資源用量。另外，通過建筑結構優化設計則能夠增強建筑結構的經濟性，當建筑層高增加時，墻體的面積、柱體積也相應的增加，為此建筑的結構自重也會由此而增加，建筑基礎與柱的承載力也會加大，而水衛、電氣管線的長度也會增加。如果層高降低則能夠起到良好的抗震效果，并且能夠節約建筑造價，降低建筑的總高度，使建筑之間的日照距離相應的縮短，這樣有利于建筑用地資源的節省。相同的建筑面積，在使用不同的平面形狀時，外墻的長度周長也會不相同，而選擇圓形或者近似于方形的建筑結構設計方案，則能夠提升建筑的受力性能，確保建筑結構的經濟性能有效提升。

4?結語

本文對建筑結構優化設計的基本需要、方法以及具體的措施進行了研究和分析，提出了當前建筑結構優化設計要從實際情況出發，增強建筑結構設計的實際價值，繼而滿足現代建筑結構優化設計的需要。

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