建筑結構設計的優化分析

謝小敏

摘? 要： 建筑結構設計優化是一門綜合技術，通過將結構工程、經濟學方法以及管理科學方法結合起來，從而實現建筑結構設計優化，以達到降低 成本、優化傳力途徑的根本目的。此外，在建筑結構設計優化環節中，應秉持安全原則、環保原則及經濟性原則，保證結構受力明確、傳力簡單，降低 成本支出，提高房建結構優化成效。全面推廣結構設計優化這一必要步驟，可以促進我國建筑業發展。本文介紹了房建結構設計優化的原則、作用及對 象，并總結了建筑結構設計優化技術的應用要點。

關鍵詞： 結構設計優化;抗震措施

引言

隨著我國經濟快速發展，人們生活水平不斷上升，人們對建筑工程 的質量、安全性越來越重視，建筑工程結構設計已成為我國建筑工作的關 鍵組成部分。在建筑工程規劃階段合理進行結構設計，確保工程施工的高 效、安全。我國建筑行業發展過程中存在較多問題，在房建結構設計過程 中，不僅要確保其各項性能得以發揮，還應融合多項新型元素，提高房建 結構施工成效，降低成本支出，對結構設計內容進行完善，利用優化技術 對房建結構進行完善，提高施工水平，促進我國建筑業健康發展。

1 建筑結構設計優化概述

結構優化設計是指在進行建筑結構設計時，要在確保其滿足結構安全 的前提下，對各項方案內容加以調控，最終提高結構設計效果。應用結構 優化設計技術能夠充分發揮出項目工程的各項功能，減少項目成本支出， 經過優化完成后的結構設計方案安全性較強，功能性較優越，結構性較突 出。在優化結構設計時，設計人員應以相關標準、規范為基礎，對各項資 源進行科學分配，實現資源的最佳利用;還應依托自身專業技能知識，對 不同的設計方案內容進行分析及判斷，選擇最優方案，確保建筑結構的穩 定性、承載力及強度滿足各項要求[1]。

2 建筑結構設計與施工安裝相結合的優化措施

2.1? 科學歸納設計方案

建筑結構優化首先必須對當前的設計方案進行研究，分析現有設計方 案的影響因素，確定當前設計存在的問題，從而提出優化設計方案。在擬 定設計方案的過程中，需要對影響結構的各個因素進行分析，包括外部環 境因素、內部結構因素、經濟因素等，從而在相應的設計規范的基礎上， 做好統籌規劃，確保結構設計滿足各方面的需求。房屋建筑結構的優化需 要進一步精簡建筑內部結構設計。內部結構越復雜，其中的受力情況也就 越復雜，在現有設計方案基礎上，優化內部結構設計，精簡受力設計，能 夠降低建筑風險，提升建筑安全。同時要注意外部因素的干擾，包括風 荷載、重力因素、地震帶對建筑結構的影響，優化設計，防止建筑結構沉 降、變形，提升建筑施工安全性。建筑結構優化需要加強對材料質量的把 控，通過優化結構設計，明確結構之間的連接情況，確保建筑結構的整體 性，也能保證節點受力準確，桿件符合安全性、耐久性的特點。結構設計 優化的前提必須正確地認識相關的設計標準、規范，重視設計方案的科學 性、合理性、安全性[2-3]。

2.2? 準備階段的設計優化

在優化房建項目結構設計時，設計人員應做好準備階段管理工作， 根據上游專業提資，明確各構件及結構的參數，分析各項指標，在控制 投入成本的同時，提高優化效果。例如，在設計方案評審過程中，如果 框架柱抗剪強度較弱，在優化期間可通過多個長度較短的剪力墻組合的 方式增加結構整體的抗剪面積，提高結構的抗剪能力。此外，設計單位 應做好技術人員培訓工作，有序開展房建項目結構優化工作，確保各技 術人員能夠明確優化技術的應用要點及重點，提高自身綜合能力，保證 優化方案的科學性[4]。

2.3? 地基基礎與上部結構的優化

對于建筑結構而言，首先必須做好地基設計與上部結構搭建，為建筑 結構建立良好的結構模型，確保建筑結構安全。建筑結構設計優化需要做 好地基優化：①地基基礎方案的確定：地基對上部結構提供承載，對于建 筑結構穩定性以及安全性十分關鍵，為了確保設計的合理性，設計師需要 結合地質勘查資料，通過現場踏勘，分析真實的地基情況后，對于地基的 地質情況、水文情況、影響因素進行綜合考慮，對于房屋結構地基可能存在的風險進行預案，做好安全防護，確保建筑在各種工況下的結構安全; ②上部結構的設計優化，房屋建筑上部結構包括豎向承載、縱向承載和 橫向承載，設計優化時，需要對結構進行綜合考慮，分析整體結構的傳力 情況，明確豎向、水平構件的傳力途徑，從而通過加強關鍵受力構件的剛 度來提高整體結構的承載能力;③采用必要的抗震措施提高結構的抗震能 力。標準及規范對主要傳力構件（破壞后對結構體系有極大安全隱患的桿 件）進行了抗震等級劃分，根據該等級對主要構件進行加強處理保證整體 結構在地震工況下安全可靠。對于次要構件比如次梁、板等均未做抗震等 級的規定，也符合“小震不壞、中震可修，大震不倒”的抗震原則。在滿 足構件承載安全的前提下對次要構件進行優化設計適當降低鋼筋直徑、間 距以及梁板的裂縫及撓度的要求滿足經濟收益。通過該方式實現“好鋼用 在刀刃上”保證主要受力構件的強度及剛度保證結構在各種工況下的安全 性實現抗震的初衷，抵御自然災害，保護人身安全，設計優化過程中，需 要確保相關參數選用合理、設計結構模型構建科學，符合工程需求[5]。

2.4? 結合施工安裝順序措施進行結構設計優化

了解施工及安裝順序可以有效降低荷載大小。工業建筑中設備的充水 重如設備在出廠前做水壓試驗，不在建筑物再重復做充水試驗時，我們進 行建模荷載輸入時只進行操作荷載進行各工況的組合。避免了較大荷載參 與組合避免了構件的浪費。充分了解施工的全過程，施工工藝對結構的再 優化有極大幫助。例如沿海地區軟弱地基進行地面樓層板施工時，施工方 案一般采用木模進行梁體支護，澆筑完梁混凝土后，再進行各梁格土體回 填利用地模完成板的澆筑。由于設計人員不了解施工的先后順序，將梁頂 與板頂標高等高，造成梁體澆筑時在板底留下施工縫且板下皮鋼筋在梁內 穿插，大大增加了施工難度，造成工期拖延。再比設備的安裝，上部結構 施工完畢后接下來的工作就是設備安裝，安裝方案要提前考慮。提前做好 吊裝活動量的設置，避免后期吊裝過程時出現已有構件割除再加固的情況 發生，避免給整體結構帶來不必要的安全風險。

2.5? 項目實施過程中根據實際情況進行設計優化

在施工方案實施過程中會遇到很多不確定性因素。比如地勘布孔一 般為30米，對場地差距較大的地基存在許多不確定性;再比如既有建筑的 改擴建工程，原有圖紙與現場的實際情況不符，就要根據既有情況進行調 整。因此實時進行設計服務跟蹤施工變得非常必要了，根據具體情況隨時 對設計方案進行優化調整，可以保證結構的整體安全、縮短工期、方便施 工的目的。根據實時情況進行跟蹤優化設計的方式已經被廣泛應用在工程 項目中了，也得到了項目建設方的廣泛好評，為項目的順利實施起到了至 關重要的作用。

3 結束語

結構設計優化是對結構受力體系及結構構造的進一步精準化設計，實 現功能性、科學性與經濟性的平衡，滿足各方的需求。為了提高工程項目 成效，應做好結構優化設計工作，利用科學有效的優化處理措施，增加建 （構）筑物的結構穩定性，保證其后期運行安全，降低成本支出，提升經 濟效益。推廣結構設計優化的廣泛應用，有助于我國建筑行業的可持續健康發展。

參考文獻：

[ 1 ] 黃加福 . 加強建筑工程結構設計和施工管理的研究 [ J ] .江西建材， 2021（5）：53.

[2]葉小劍. 加強建筑工程結構設計與施工管理的策略分析[J].散裝水泥， 2021（2）：43-45.

1974501705330