建筑結構優化技術措施概論

仲立松

【摘要】建筑結構優化是提升建筑質量，降低建筑成本的有效手段。本文對建筑結構優化的內容進行綜述，探討建筑優化的意義，探討建筑結構優化的流程與優化技術，分析其應用，期望能夠為建筑優化結構技術工程提供參考。

【關鍵詞】建筑結構；優化；房屋建設

隨著社會的發展，人們對于建筑的要求越來越高。建筑工程的結構越來越復雜，建筑面積越來越大，建筑層數越來越高，要求建筑成本控制與建筑結構優化技術，對建筑工程提出了更多的挑戰。采取相應的結構優化技術，提高設計水平，能夠降低當前的投資成本，提升建筑質量。建筑結構優化主要包括房屋整體設計的優化和內部細節的優化，在建筑結構優化建設中，對相關的制約因素進行分析，落實優化技術措施，提升優化水平，能夠促進建筑結構設計水平的提升。本文從建筑結構優化的概念與優化技術探討建筑結構的優化技術措施。

1、建筑結構優化技術概述

1.1 建筑結構優化技術概念

建筑結構優化技術是在建筑結構設計中，根據建筑工程的需求，考慮到布置、造型、造價等因素，運用相關的技術和方法，對建筑結構的相關內容進行優化設計，確保設計工程質量與施工效率的技術的總稱。建筑結構優化技術具有自身的顯著特征，設計過程中，需要在考慮建筑工程需求的基礎上，采取針對性的設計策略，對不同的設計方案進行對比，選擇最優方案，對工程建設進行指導，提升工程建設項目效益。

1.2 建筑結構優化技術的內容

房屋建筑最重要的是建筑安全以及使用價值，對于建筑工程而言，在保障建筑質量的前提下，對建筑結構進行優化設計。具體而言，建筑工程優化的主要內容包括對房屋的整體結構的優化以及房屋細節構造的優化設計，通過整體和部分的結構優化設計，逐步進行劃分，從而獲得最優化的分析設計。

1.3 建筑結構優化的意義

通過優化設計，能夠提升建筑空間的使用效率。建筑結構優化設計，能夠提升設計水平，對各部分結構進行合理的安排，確保建筑結構的美觀實用，同時有利于降低建筑工程造價。實踐表明，建筑結構優化設計能夠節省成本5-20%，從而提升建筑工程效益。

2、建筑結構優化技術組成

為了提升建筑的建設質量，具體的優化技術包括以下方面。

2.1 概念優化設計

概念優化設計主要包括以下的技術：（1）結構優化模型，房屋建筑的結構優化設計首先需要選擇設計變量，設定目標控制參數與約束控制參數，確定目標函數與約束條件，對于房屋結構中的結構條件、尺寸約束、結構強度約束、應力約束、變形約束等參數進行確定，將設計的約束條件與目標約束條件相比較，選擇最優的約束條件，使設計成本最小，從而實現最優設計；（2）優化設計計算方案，合理選擇優化設計計算方案，可以選擇復合形法、拉氏乘子法等方法，對相關參數進行計算；（3）進行程序設計，采用合理的計算程序與結構優化模型，編制功能齊全、運算速度快的綜合程序；（4）結果分析，對計算結果進行分析，從成本、施工等多角度進行計算，確保計算結果滿足安全的需求，確保優化設計適用、安全、經濟、美觀和便于施工。

2.2 樁基優化技術

建筑結構樁基優化措施包括以下方面：（1）樁靜載荷試驗以及單樁承載力調整，基礎試樁以及工程樁的檢驗可以看到，近年來許多基礎樁的承載力大于計算值，因此在計算的過程中，采用試驗樁的實際承載力進行樁基基礎的計算，能夠提升樁基工程的承載力穩定性，降低樁基工程成本，提升樁基工程的效益，在樁基結構優化中，需要按照試驗樁進行樁基設計與施工，按照樁基承載力以及荷載試驗進行研究，通過調整單樁承載力的特征值，優化樁基數量計算；（2）樁身配筋調整，根據《建筑樁基技術規范》對樁承載力以及裂縫控制的要求，在樁基計算中，需要對不同鋼筋級別對承載力的影響進行分析，在對樁基計算的基礎上，合理計算配筋率，將樁身配筋進行計算，在確定樁靜荷載和樁中心距等參數的情況下，按照樁基頂部能夠承受的豎向力計算配筋率。建筑主體結構的計算中，部分結構的柱墻底彎矩非常大，在計算的過程中，通過配筋率的計算嚴格控制裂縫，在確保靜荷載力、彎矩等參數的基礎上，進行配筋計算，確保所有樁基的配筋率均能滿足樁基礎的承載需求，滿足樁基裂縫控制的目的；從樁身出發，將樁身中部以下部分進行減半處理，從而減少鋼筋用量，降低工程成本。

2.3 施工優化設計技術

施工優化設計技術主要包括以下的流程：（1）結構整體和局部優化，建筑結構優化應該具有層次慈寧宮，從設計體系、結構體系、安裝體系等多層次的體系，結合建筑結構的需求，確保設計體系的完整性，除了結構整體設計之外，還需要從材料選取、構件選擇、結構類型等方面完成優化選擇，確保所選擇的材料滿足建筑結構的需求，從整體入手，細化設計工作，提高設計水平；（2）樁基礎與上部結構優化，從樁基礎施工開始，合理選擇樁基施工技術，當前常用的樁基礎包括預制樁和灌注樁兩種不同的類型，灌注樁的施工難度較高，預制樁的質量可靠，能夠顯著提高地基承載力，根據地質特點與建筑工程的需求選擇樁基礎施工技術；在上部結構設計時，根據建筑方案合理布置柱、剪力墻等豎向構件，保證其滿足側向剛度和承載能力的要求的前提下，達到最優的經濟性；（3）不同階段結構優化，對建筑的基礎結構、上部結構、細部結構等各部分設計時，從整體到細部進行合理優化設計，實現各部分的協調優化設計，在設計中，除了確保建筑的設計安全之外，還需要保障設計的美觀，在建筑結構柱、墻的設計中，在保證結構質量的基礎上，盡量簡化建筑系統，選擇自重較輕的原料，以實現減輕結構自重的目的，同時確保各部分的結構美觀，在應力集中、受力方向較多的轉角區域進行加固措施，確保結構的穩固。

3、建筑結構優化技術的應用策略

3.1 前期優化設計

前期設計是影響建筑結構優化設計的關鍵，在建設過程中，需要根據建筑結構的需求，考慮到結構的合理性以及可行性的情況下，對設計結構進行有關設計。在前期設計中，除了確保結構設計滿足建筑的需求之外，還需要結合建筑的成本、計算設計等方向進行分析，設計合理的建筑方案與施工方案，盡量降低總投資，確保設計的合理性。

3.2 合理的運用概念設計

概念設計是房屋建筑結構設計的重要內容，在概念設計中，通過對建筑結構進行分析，再此基礎上提高房屋性能、經濟性，確保房屋結構的優化設計。在建筑結構優化設計中，合理的運用計算程序，對建筑結構的周圍環境與建筑結構的內部進行分析，合理的篩選設計方案，從而選擇最優的概念設計方案。比如在地震區的建筑設計中，需要對地震區的地質環境進行分析，考慮到建筑結構減震的需求，合理的選擇結構優化方案；在概念設計中，合理的選擇設計軟件與信息技術，根據設計人員的經驗進行判斷，確保最終方案的適用性與經濟性。

3.3 解決房屋建筑結構設計的實際復雜問題

建筑結構優化設計中，需要考慮到建筑結構設計的復雜問題，從前期設計開始，加強結構優化設計管理，通過概念優化設計，加強建筑物的抵御能力，確保建筑物能夠抵抗外部環境的影響，增強建筑結構的穩定性與安全性，同時達到合理的節省建筑總的建造成本。

4 結語

建筑是凝固的藝術，建筑結構優化技術是確保建筑結構優化的有效措施，對于建筑結構具有重要的意義。根據建筑結構的適用、安全、經濟、美觀和便于施工的原則，對建筑結構的整體以及細部進行合理設計，有效的發揮建筑的空間效果，降低建筑成本，優化設計的各個部分，提升設計水平的提升，提升建筑工程質量。

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