建筑結構優化設計的探析

文/辛明 濟寧市三石建筑工程顧問有限公司 山東濟寧 272000

建筑結構優化設計的探析

文/辛明 濟寧市三石建筑工程顧問有限公司 山東濟寧 272000

當前，人們對建筑工程質量提出了更高的要求。建筑結構設計是建筑工程的重要內容，直接關系到建筑工程質量的優劣。本文將對建筑結構的優化設計相關內容進行分析，希望能夠對讀者提供一些借鑒和參考。

建筑結構；設計問題；內容；優化措施

1、前言

建筑結構設計是建筑設計的基礎，與建筑工程的質量緊密相關。隨著人們對建筑工程質量要求的不斷提高，對建筑結構設計也提出了更高的要求。

2、建筑結構設計中的常見問題

2.1 建筑基礎選型不合理

在一些建筑結構設計中存在著基礎選型不合理的情況，基礎選型的合理與否會直接反映出建筑結構設計是否科學、安全、經濟，一旦選型錯誤，就會加大應對施工現場地質沉降問題的難度，降低建筑的安全系數與質量，降低建筑地基承載力，極易導致建筑結構的變形。

2.2 建筑框架結構設計不合理

在進行框架結構的設計過程中，設計人員往往會忽略縱向框架的設計，而這將會造成建筑無法滿足抗震設計的要求，極易引發配筋和跨中縱筋配置不均勻的問題。承重柱截面高度設計過小也是框架結構設計中普遍存在的問題，一些設計人員忽略了Ⅵ度設防的重要性，為求受力計算方便，而將承重柱的截面高度設置的過小，這大大降低了柱頂抗彎強度，在地震發生時，建筑物極易遭到破壞。在剪力墻結構中，用于連接墻肢與墻肢的連梁按照單梁進行設計也是一個較為突出的問題，特別是在設計陽臺梁時，由于陽臺梁荷載不大，設計者往往會將連接梁按照單梁來進行設計，這不僅降低了梁的承載力，也極大地影響了建筑的安全使用。

3、房屋建筑結構優化設計內容

某地產項目總占地面積8.9萬㎡，總建筑面積42.47萬㎡，上部建筑面積28.7萬㎡。本次對該項目一、二期工程做設計優化，總建筑面積28.86萬㎡，結構圖見圖1。

圖1 建筑結構示意圖

3.1 優化結構設計選型

房屋工程分基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計和圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。在實施過程中，還應該結合具體工程的實際情況，圍繞綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。進行結構設計時，應在滿足平面布置規則下縮小剛度和質量中心的差異，控制了建筑物的水平荷載。豎直方向上應減少應力集中現象。

3.2 優化輸入荷載

風荷載受地形、地貌、周圍建筑環境等因素影響，與房屋建筑結構的幾何外形相關，對具有顯著非線性特征的結構可能產生流固耦合效應。風荷載需要考慮靜力和動力的雙重特點。

4、房屋建筑結構優化設計的實際意義

4.1 有助于降低總造價

在房屋建筑結構設計中，合理應用建筑結構優化設計方案，不僅能夠提高建筑物的使用價值，還有利于環保，促進可持續發展，有助于實現建筑物的經濟價值。進行結構優化設計中，高層住宅的層數越多總建筑面積增大，占用土地面積就越小，從而節約了用地成本。但建筑層數的增多，建筑物間距也要加大，這時占用的土地節約量與建筑層數增加就無法用比例計算了。

4.2 提高建筑結構經濟性

建筑層高增加，其墻體面積和柱體積增加，結構的承載力相應增加。與傳統的結構設計相比，采用結構設計優化可以使得建筑工程造價降低5%-30%。技術性的合理利用材料性能能使結構內部各單元得到最好的協調，實現造價方面有較大的節省，通過使用優化設計手段可符合市場可持續發展的需求。在建筑施工中，混凝土是建筑施工中作為主要的建筑材料，選擇這種材料的時候應該盡量選擇等級較高的混凝土產品，一般來說，混凝土強度每提高一級單價就會提高4%一6%；采用高強度混凝土可以從建筑部件的橫截面入手，最大限度的提高房屋的實際使用面積，例如：梁構件可通過減小混凝土強度等級，且有利于提高梁的抗裂性能。其次可以通過采用高強度的鋼筋減小了截面的有效高度，在不影響使用下合理增大梁截面寬度。

5、建筑結構設計優化的措施

5.1 建筑結構設計方案要合理

建筑結構設計方案是建筑工程施工的參考材料和前提。相同的地質、相同的施工人員、相同的材料的建筑物使用不同的設計方案也會產生不同的效果。所以說建筑結構設計者要選擇科學的合理的設計方案：

（1）設計方案準確的表明鋼筋混凝土的混合比例，發揮鋼筋混凝土受力的最佳狀態，保證建筑結構的承載能力；

（2）設計方案要注意建筑結構的構件的協調一致性，使設計成為最佳方案，實現建筑安全的目標；

5.2 提高建筑結構設計的準確性

建筑結構的設計是一個系統的工程，它的成功與否直接關系著建筑工程的安全性和舒適度，進而關系著居民能否正常使用。因此，我們的設計師不能僅憑自己的經驗，理所當然的進行設計，設計師應該在精確分析和計算的基礎上，憑著自己豐富的設計經驗設計優秀的方案：

（1）在設計過程中要保證輸入計算機的數據是準確的，避免出現丈量誤差；

（2）丈量的數據要仔細輸入計算機，仔細審查輸入的數據和計算程序，確保得出準確的計算結果；

5.3 選擇適合的材料

建筑結構的主要作用是承載力，而建筑結構的承載力需要建筑材料來實現。因此，我們應該選擇最合適的、好的建筑材料來保證建筑物的強度和抗震性。建筑結構設計師應該根據建筑的承載能力和預應的抗震能力選擇合適的材料，而不是一味的追求低成本選擇低含鋼量的材料，例如鋼筋混凝土，要嚴格的、合理的確定混合比例，最大限度的發揮鋼筋混凝土結構的承載能力和抗震能力。

結語：

總之，進行建筑結構設計要保證建筑設計的合理性和科學性，防止常見問題的發生，保證建筑結構的安全、完整。

[1]李明.關于對建筑結構優化設計問題的思考[J].四川水泥，2015（8）：92.