建筑空間結構的設計與優化

文/ 黨大智 重慶大學 重慶 400044

1、當前建筑空間結構的特征

1.1 材料的多樣化

在建筑結構設計和修建的過程中材料是非常多樣的，在設計的過程中要根據空間不同位置的實際要求做好材料的選擇工作，在對空間架構設計時，通常都會選擇碳素鋼作為主要的材料，時代的發展和進步使得新型的材料也廣泛的應用在了設計和建設中鋁合金和不銹鋼就是兩種比較常用的材料，不銹鋼在應用中能夠體現出十分明顯的優勢，其裝飾性強，防腐蝕效果好，承重能力也非常強，所以在大廳和走廊等位置都可以使用，隨著科技的不斷發展，空間裝飾材料也在不斷的更新，所以在實際的設計中也通常會采用一些具有良好性能的新型材料，為了更好的適應新型材料的使用也一定要在設計工作中不斷的用和新型材料配套的施工工藝展開施工工作，最近幾年也研制出了一種新型的復合材料，這種材料在實際的應用中也取得了很好的效果，這主要是因為該材料自身的重量非常輕，而且其具有良好的自身清潔能力，具有較強的透光性，不易燃燒，同時強度上也遠遠超過了其他同類的材料。

1.2 結構形式的多變性

空間結構的一個主要優點就是能為建筑提供豐富的造型, 近年來一些大跨度公共建筑,特別是國外建筑師所做的設計表明：一個結構方案已很難從傳統的結構形式予以界定,純粹單一的結構形式是很少的,更多的是它們的組合體。

1.3 結構設計的經濟性和環保性

在最近幾年，建筑工程的施工中，原材料、能源和土地都需要比以往更加高昂的成本，同時，我國環境狀況日益嚴峻使得人們對于環境因素越來越重視，這樣的情況下會對建筑整體的結構設計造成十分巨大的影響，在建筑空間結構設計中，一方面要充分的對材料和資金進行有效的控制，同時在實際的工作中還要充分考慮到環保等因素，這樣建筑空間結構設計才能更加適應時代的發展需求。

1.4 結構設計的抗風性和抗震性

隨著空間結構的飛速發展, 動力問題也受到了人們越來越多的關注, 地震或風往往成為設計中的控制因素。對于網殼結構來說, 抗震性能是主要問題,新近的研究已深入到圓柱面與球面網殼的彈塑性性能、考慮屋蓋與下部支承結構的相互作用、以及運用靜力非線性算法計算網殼的水平地震反應。這些成果將進一步改進網殼結構的抗震設計。對于重量更輕、外形變化更多的膜結構來說, 風的動力作用上升為第一位。對大跨度索膜屋蓋結構的橫風向非線性共振響應分析以及空氣動力失穩非線性分析已經起步并獲得了初步成果。

2、建筑空間結構的設計與優化措施

2.1 完善材料驗收制度

建筑工程中，確保建筑質量良好的首要程序就是要保證建筑所需的各項材料是符合規范要求的，這樣的話就可以從源頭上杜絕質量問題的出現。基于此，在進行建筑空間結構設計優化時，就要嚴格地把控建筑材料的合格性，驗收其各項參數指標是否滿足施工實際所需。從我國的建筑施工模式來看，建筑材料在進入施工現場時，相關的驗收程序只是驗收人員對建筑材料的出廠證明和合格證明進行查看，一般不會進行當場試驗。在新的制度要求下，可以對建筑材料的選用和驗收有明確的程序分工，各個環節又是具有一定獨立性的，這樣可以有效地把握建筑材料的質量安全，有利于建筑空間結構設計的高效性。

2.2 合理布置構件

為了能夠使得建筑空間結構更加符合人們的需求，就需要對建筑空間結構進行優化配置，合理的布置建筑空間結構中的柱子、梁以及剪力墻，從而有效的保障建筑空間結構的舒適性和安全性。就以高層建筑來說，其空間設計主要采用的結構形式為框架力墻結構，該結構主要是由鋼筋混凝土剪力墻以及鋼筋混凝土框架構成的，框架結構中的梁和柱都采用的是鋼材料，通過焊接的方式將兩者連接起來。框架相較于剪力墻來說，其不僅能夠采用鋼接的方式進行連接，也能夠采用鉸接的方式進行連接。框架力墻具有較強的荷載力，而且也能夠保持較好的整體性，能夠有效的抵抗地震，因此，在目前的建筑空間結構中，這種結構設計應用較為廣泛。

2.3 提升整體布局

提升整體布局是建筑空間結構的優化設計的核心內容之一。在提升整體布局的過程中工作人員為了能夠有效的實現施工目標則應當注重從全局觀念出發來進行設計。在提升整體布局的過程中設計人員應當注重利用結構設計中的點、線、面，確定建筑結構設計的總體布局，并且在這一過程中合理的處理好點、線、面之間的架構關系。另外，在提升整體布局的過程中設計人員應當注重借助于材料的選用、構件的布置來更加充分的發揮出現單個構件與整體結構的配合與協調并且能夠使其成為最佳的受力狀況，既能夠實現整體結構良好的承重力、剛性與延展性，也實現單個構件的最大化與最佳化利用，從而能夠在此基礎上促進建筑空間結構設計可靠性的不斷進步。

2.4 建立優化設計綜合評價體系

建筑物在進行施工建設之前，完美的建筑空間結構設計是重中之重，因此，在選擇合適的建筑物結構設計方案中，要建立優化設計綜合評價體系。當一套甚至多套建筑物空間結構設計方案擺放在眼前，首先，建筑結構工程師要嚴格把關，刪除不符合建筑施工標準和使用標準的設計方案。在幾套合適的方案中，對設計方案進行綜合評價，即使選擇出合適的建筑設計方案，也要對此設計方案進行優化設計，嚴格計算設計方案中的設計數據，保證設計方案的正確性，還要對設計方案進行經濟分析，加大安全系數，保證建筑空間設計的合理和實用。

結語：

建筑空間結構設計與優化工作任重道遠，建筑單位需要結合實際情況，不斷努力探索新的方法，新的措施，強化建筑空間結構設計與優化管理，提高建筑空間結構設計和優化水平，加強施工人員的質量安全意識，從而保證建筑物的使用安全，推動我國的建筑行業穩定的發展。