建筑設計中結構設計優化分析

王俐達

摘 ? ?要：建筑設計是建筑行業發展的重要內容，做好建筑設計才能做好建筑建造。建筑設計以結構設計最為關鍵，建筑的結構是建筑安全性能和耐久性能的重要保障。現代社會建筑行業要穩固發展就必須做好結構設計的優化，在傳統的結構設計中融入新的科技和新的設計理念，本文將以此為核心展開建筑結構設計優化的討論。

關鍵詞：建筑設計;結構設計;設計優化

1 ?引言

隨著城市化進程的發展，人口膨脹問題在城市問題中越來越突出，城市建設離不開勞動力，但是城市的占地面積是有限的，如何用有限的土資源來滿足人們對建筑的需求是建筑行業的難題。基于此種環境，建筑設計人員應該積極收集人民對建筑需求，不斷的進行結構優化設計，才能夠與時俱進，保證建筑行業的先進性，推動我國建筑行業的發展。

2 ?當前建筑結構設計的問題和優化方向

現代房屋建筑的結構設計存在一定的空間浪費，簡而言之就是房屋的利用率還可以提高。這主要跟人們的生活質量息息相關。生活質量的提高讓人們對房屋的觀念發生了變化，原來的房屋內部結構設計已經不適合現代社會了，現代人有了物質基礎，所以他們對房屋的內部要求更高。他們希望房屋的結構設計有一定的巧妙性，而這種巧妙性體現出來的是美觀，也就是說房屋結構設計需要增加一些美觀性。這種美觀性是在房屋安全合格的基礎上進行的，房屋內部結構的承重性能、支撐性能以及應對變故的穩定性能。但是有一小部分人過于注重房屋內部的美觀，在結構設計中更傾向于肉眼觀感，譬如樓梯的設計。這種設計可以使居住者身心愉悅但是卻暴露出了結構缺陷。目前房屋結構設計仍然存在著地基不牢固的問題，譬如江景、海景房。由于臨江、臨海，這些房屋的地基底部多沙，而沙是流體物質，大量的沙存在房屋地基底部使建筑存在很多隱患。還比如房屋橫縱向框架設計合理，有的房屋主人偏好橫向設計而忽略了縱向設計的重要性，這也會給房屋建筑埋下安全隱患。

根據這些暴露出來的問題，我們可以大致思考一下建筑結構設計的優化方向。第一，優化安全設計。結構設計一定要以安全為主，在安全設計合格的基礎上再尋求美觀設計。第二，提供一個可變性設計。就像以前的房屋建筑不能滿足人們的需求一樣，現代人對房屋設計的需求也在時刻變化。如果在建筑結構設計之初想到了這一問題，并在設計時給用戶留下修改空間，豈不是更人性化。第三，考慮房屋造價問題。房屋結構設計的難度直接關系房屋造價問題，這是一個現實問題，建筑行業要賺錢就要在最好設計里挑選出比較經濟的設計方案。以上三點就是筆者認為目前建筑結構設計的優化方向了。其中以經濟原則最為關鍵，接下來筆者將詳細闡述一下。

建筑行業的發展需要經濟的支撐，所以在建筑結構設計優化必須優先考慮到經濟型原則。首先要考慮到建筑用地的問題。在建筑結構設計過程中，設計人員需要考慮到房屋層數的問題。因為樓層越高并不意味著房屋的單位面積越小，在有限的土地資源中，如何讓建筑面積最大化從而實現經濟的最大化需要設計人員進行精密的推算。其次是單位面積的造價問題。房屋的單位面積的造價受房屋結構的影響。譬如樓層越高，樓房的單位面積的造價就越低，但是樓層高對地基結構的穩定性要求就更高，那么地基結構的設計就要優化，同時地基的單位面積的造價也會因為樓層的高度而變高。反之樓層越低對地基的要求也會相對降低，那么地基單位面積的造價就越低，而樓層單位面積的造價就會升高。所以在進行房屋結構設計優化之前，設計人員需要結合建筑項目的理想單位面積造價資金來進行房屋的整體結構優化。最后就是承重設計的問題。與單位面積相反，樓層越高，建筑工程在承重施工的問題上造價就越高。同時管道、電氣運輸的成本也會增加，承重柱的單位承載能力變低，從而使建筑的抗震性降低。所以考慮好經濟性原則，做好層高結構設計的優化可以從整體上優化整個工程設計，最終降低成本，提高工程設計質量。

3 ?優化方法

結合目前建筑結構設計的發展現狀和發展方向，筆者認為當前優化建筑結構設計可以從模型優化入手。建筑工程在施工前都會做出相應的建筑模型。然后以建筑模型為標準進行工程施工。所以建筑模型的結構設計將直接決定建筑本身的結構設計，此外優化模型結構設計也更加簡單、更加經濟。因為建筑模型與建筑物是按照一定比例做出來的，所以在模型上能實現的設計在建筑物身上往往也是可以的。優化建筑模型結構設計首先要做好數據分析工作。分析建筑模型的受力情況，首選要做好數據收集工作，比如房屋地基穩定數據的收集、構造柱和承重柱的預算受力極限、承重柱截面的高度問題、橫縱向設計的比例問題等，都需要經過精密的計算和推敲，從而使建筑結構設計的約束條件更精準。在此基礎上進行其他方面的結構設計優化，比如整體與局部的優化。現代建筑大多都是樓層建設，其中以高樓層為主，所以建筑結構設計人員要特別重視建筑層次的劃分，層次變化之間能否銜接自如不僅考驗著設計人員的能力還關系著建筑建造的難易程度，也會影響建筑外觀形象。所以在設計過程中設計人員需要考慮到現場施工的環節，在建筑設計層次上做好小環節的結構設計，在整體中尋求局部設計的優化。同時在局部設計的過程中設計人員也需要思考到整體的結構設計，讓局部設計與整體設計相呼應，從而實現對整個建筑結構的優化，提高建筑的質量水平。建筑結構設計中的剪力墻結構優化也很重要。剪力墻結構是高層房屋建筑的主力軍，是房屋縱橫向的主要承重結構。剪力墻對鋼筋的需求量低且剛性大、又能分割空間，可以幫助設計人員處理房屋分割的問題，所以在目前的房屋建筑中被普遍應用。

剪力墻結構的優化方向有很多，這里筆者著重介紹三個方面。首先是剪力墻組成成分的優化。經濟是剪力墻被應用到房屋建筑的最主要原因之一，控制剪力墻的含鋼量，是優化剪力墻結構的重要方向。設計人員可以將剪力墻含鋼的部分結合實際的建筑情況來做出分配，比如受力縱筋的墻、板、梁的鋼含量分配。其次是轉換層結構的設計優化。剪力墻結構連接房屋上、下部結構設計，其與房屋上、下部結構相連的部位叫做轉換層結構。在優化設計過程中，設計人員可以將轉換成的設計優化方向集中在剛度的改變上。比如轉換層結構處在高位轉換的情況下，設計人員按需要額外考慮高位轉換對剪力墻轉換結構的質量和剛度要求，并按照推算結果調整建筑上、下部結構的剛度比，使剪力墻結構更好的進行承重和轉接工作。最后是連梁結構的優化。剪力墻連梁結構的優化方向十分的明確，就是增加抗震能力。在保證跨度不變的情況下，設計人員可以對連梁結構進行小幅度的調整，比如降低連梁結構的剛度，計算出其彎矩設計值，從而制定出剛度值與彎矩設計值的數值范圍，增強建筑結構的穩定性。

4 ?結束語

總而言之，建筑結構設計是建筑行業發展的領頭羊。建筑行業想要更好的發展就必須要認識到自身的發展問題，不斷優化建筑結構設計。我國建筑行業想要發展就必須重視結構設計，不斷豐富建筑結構設計的內容，以經濟性的角度進行設計優化。

參考文獻：

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