談建筑結構設計中的優化策略

文/張凱 哈爾濱市建筑設計院 黑龍江哈爾濱 150010

1、建筑結構設計優化概念

房屋結構設計技術具備較強的技術性特點。在房屋結構的設計模塊中，設計人員需要實現建筑物整體性能模塊的統籌設計，這涉及到建筑物功能價值模塊、美學指標模塊、使用價值模塊等，建筑物的實用性突出表現為能夠滿足人們日常居住的要求，具備遮風擋雨的基本功能。建筑物的審美性在于建筑物的外在美，外形結構要讓人賞心悅目給人以美的享受。

在建筑結構的設計階段，設計人員要進行房屋基本性能的考慮，進行房屋美學性及功能性的整體性考慮，通過對科學化設計理念的應用，進行最佳化建筑結構設計策略的應用，為了達到這個目的，設計人員需要進行房屋結構設計目標的統籌化管理，進行數學原理及建筑學知識的利用，進行多種設計方案的設計及篩選，滿足建筑物的功能要求。

在建筑結構設計階段的優化過程中，需要實現設計理念的更新，進行高效化設計方案的應用，確保設計方案的最大化效益。在實際工作中，建筑物的內部結構比較復雜，為了確保建筑物整體性能的提升，需要實現建筑物各個組成部分的有效性結合，實現對建筑物不同部分結構的設計優化，滿足房屋結構設計工作的要求。

在設計模塊中，需要保持房屋結構的整體性，這樣可以提高建筑物的抗震能力，增強房屋的整體承載能力。通過調整承重構件的布局，使結構剛心與質心盡量接近，避免出現結構性扭曲狀況，從而滿足結構安全性能要求。在平面復雜的建筑中，可通過設置抗震縫，將不規則的平面分割成平面規則的幾個子平面，以達到上述目的。

2、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

2.1 建筑結構優化與建筑格局

在對房屋建筑結構進行優化設計時，要使房屋建筑的外形與房屋結構能夠更好的融合，建筑的整體結構與建筑整體平面更加協調。要想實現房屋建筑的整體平面與整體結構的緊密配合，首先就是要保證房屋建筑的簡潔原則，例如：盡量避免房屋建筑的墻體與建筑承重構件產生錯位的情況，確保房屋建筑平面尺寸與其高度相適應，從而實現建筑整體結構與整體平面的協調一直。通常情況下，房屋建筑結構轉角部位的承載力有待加強。因此，在進行優化設計時，應對轉角部位進行適當的補強，根據規范要求適當增加轉角處的配筋。

2.2 構建優化模型

首先，科學的選擇建筑結構設計變量。在變量選擇的過程中，應該將影響建筑結構設計的參數作為變量。比如，建筑物的損失期望值、建筑結構造價值、建筑結構設計的可靠性等進行嚴格的控制，這些技術相關的目標參數，又是建筑約束控制的參數值。對于建筑結構設計中影響范圍較小、變化面積較小的因素，可以將其視為獨立設計參數值;在具體的實踐過程中，可以采用預定參數來表示，并將其作為依據來減小設計，計算變量，減小建筑結構設計方案編制過程中的工作量，有效地提升設計工作效率。其次，目標函數的確定。在進行建筑結構設計優化時，應該找到符合相關規定的尺寸和條件的鋼筋庫方案、已經失效的概率函數，通過這種方法可以有效地減少建筑施工成本的浪費。最后，科學地確定約束條件。在建筑結構優化設計過程中，應該有效地保證建筑結構的安全性、整體性、科學性，合理地確定建筑結構約束條件。在建筑結構設計中，應該對目標的性質、實際應用性質等約束條件科學化的進行對比與分析，保證相關約束條件能夠有效地滿足建筑施工的整體要求，以保證建筑結構設計的最優化。

2.3 優化基礎設計

在結構造價中，占據比重較大的是基礎造價，直接影響整個工程造價。在設計建筑基礎時，要恰當選擇建筑基礎類型。通常情況下，地質條件較好時，低層建筑較多應用淺埋天然基礎，而高層建筑較多應用樁基礎，以控制沉降。對于深埋獨立地下室，可考慮采用補償式基礎。在進行地下室設置時，要充分比較并驗證地下室的基礎型式、埋深、底板結構形式、頂板結構形式、抗浮水位、基坑圍護以及側墻設計等問題，同時要盡可能的降低工程造價。因為地質情況千差萬別，同一建筑結構在不同的地質情況下所選的基礎形式就會不同，結構設計師不能一成不變，在房屋建筑結構設計過程中，要因地制宜，根據建筑所在場地的地質條件、建筑結構的復雜程度、地下水位情況、當地的施工技術條件，合理選用基礎形式，從而達到在保證結構安全前提下降低工程造價的目的。

2.4 結果分析

建筑結構設計優化過程中最重要的一步就是結果分析，對計算機中獲得的各種數據進行詳細的分析，根據分析的結果制定優化設計方案。在建筑結構設計優化的過程中，需要對各種因素進行綜合的考慮，努力的完成建筑結構優化設計工作。在建筑施工的過程中，會應用到大量的資金、勞動力，優化建筑結構的主要目的是在最大程度上控制上述指標，并且保證建筑工程施工的質量。所以，在建筑結構優化設計的過程中應該加強對以下幾方面的重視：第一，明確建筑涉及與經濟之間的平衡點，有效的降低兩者之間的矛盾，有時可以利用高新技術的應用降低經濟費用的支出;第二，要加強理解高新技術對經濟效益帶來的影響，必須認識建筑技術的進步與發展，有效的降低不必要經濟的支出，所以，必須加強對技術發展的重視。

2.5 如何降低建筑結構的含鋼量

房屋建筑工程的造價主要取決于建筑結構的含鋼量。降低結構的含鋼量不是簡單的抽鋼筋，不能以結構安全為代價。建筑結構的最佳含鋼量是與結構剛度的合理性是相匹配的，通過確定合理的結構型式，設計合理的豎向構件和水平構件布局，可以將結構剛度與建筑體型相匹配，使結構構件的截面和配筋率都在最佳范圍內，從而在保障房屋建筑的工程質量前提下得到一個結構整體最低含鋼量。

綜上所述，通過對建筑結構設計優化策略的應用，可以滿足現階段房屋結構設計工作的諸多要求，解決實際房屋建筑工程設計問題，實現建筑結構整體設計成本的優化。

參考文獻：

[1]毛添鈿.分析房屋結構設計中建筑結構設計的優化策略[J].門窗,2016(11)：146.