建筑結構設計優化設計新方法探析

朱文博

摘 要：現階段，社會經濟迅猛發展，建筑事業的規模也在不斷擴大，其中，優化建筑結構設計是至關重要的。在對建筑結構設計進行優化的時候，應保證結構設計方案的合理性、科學性，使其不僅將成本資金降低，還與相關的技術需求相符，然而此工作的系統性較高、綜合性很強、非常繁雜，因此在優化建筑結構設計的過程中，應強化其力度和深度，加快步伐，確保工程造價的科學合理性，在一定程度上提高建筑物的整體質量，提升企業的經濟效益及社會效益。

關鍵詞：建筑結構設計；優化；新方法

1 引言

面對建筑需求越來越豐富的市場，如何使我們的建筑結構更加合理、外形更加美觀、居住更加舒適、造價更為低廉都是需要我們設計人員去考慮的問題。所以，對新時代的建筑結構設計方案優化要從結構整體的安全性、工程的成本核算、完工后的使用及外觀和功能需求等各個方面來考慮。

2 建筑結構設計優化的意義

一個合理的建筑結構設計方案中，除了要滿足建筑結構的抗震目的，還要保證建筑工程的穩定性、安全性和經濟性，這就需要對結構設計進行合理的調整。而完善的建筑結構設計，可以提升建筑工程整體的剛度，且保持均勻和對稱的實際效果，那么在地震的作用下也能夠保障建筑結構的安全性和穩定性。比如在對高層建筑工程進行設計時，合理的建筑結構設計可以在保證抗震安全的基礎上，對材料成本進行有效控制，能使建筑使用空間更合理，并且降低建筑工程的總造價。

3 建筑結構設計優化的基本原則

3.1 功能性

在進行建筑結構設計的過程中，應最大發揮建筑結構的科學性及合理性，這是至關重要的。其功能性主要體現在建筑施工結束后與建筑結構使用過程中所產生的相關經濟效益。對建筑結構設計功能進行充分發揮，從而在一定程度上提升建筑結構的整體使用率。

3.2 經濟性

在進行建筑結構設計的過程中，也應考慮其經濟性，使其經濟成本盡可能地降低，不斷創新建筑結構設計，這是當今時代的發展趨勢，起初為木石結構，接著是混凝土結構，現今則使用的是鋼結構。例如：鋼結構中，通常情況下鋼結構的優化結構為空間網架，其優點在于造價很低、受力較均勻、質量較輕；還有工形梁這一結構的使用，可將建筑物的施工材料有效節省，將經濟成本降低。

3.3 綠色環保原則

隨著我國人們生活水平的提升，人們對于建筑工程的低碳材料應用等關注給予足夠的重視。在建筑結構設計過程中加強對低碳材料的應用，能夠高效的提升其建筑質量和環保性。在一定程度上能夠降低對環境的危害，同時能夠保證人們居住的舒適度和健康。

3.4 安全性原則

安全性原則是每個建筑工程中務必需要進行考慮的核心。因為在進行建筑結構的設計環節，安全性原則也是需要進行考慮的問題。具體措施是在進行機構設計中需要對構件的可靠性進行一定的體現和落實，同時需要將其進行施工作業的融合，對于設計的結構進行應用，才能體現其設計的價值。從而保證其結構設計的經濟效益。

4 建筑結構設計優化設計新方法分析

4.1 拓撲優化方法

此方法的內涵在于，對房建結構進行優化設計的過程中，應先找出最精準的房建結構形式，并對建筑結構強度進行全面分析，采取拓撲優化方法來將建筑結構的自身重量有效降低，進而全面改善建筑物的整體性能。且在利用此方法的時候，相關設計人員應對此方法的優勢進行全面分析，并采取拓撲優化方法把建筑物結構設計轉化為概念性的建筑結構設計，進而在一定程度上將結構設計的邏輯性有效加大。

4.2 外形優化方法

外形優化方法有助于設計員對其建筑結構框架的調整，同時對建筑內部形狀進行相應的完善，從而保證其建筑結構優化的設計質量和效率。第一，設計員很有必要在進行結構設計之前對建筑物的整體狀況進行科學全面的分析和調研，根據我國的現行的建筑結構設計要求進行建筑結構的調整和完善。外形優化方法能夠對建筑結構外形進行一定的區分，在進行應用過程中，通過桿系結構和連續性結構的應用進行其劃分。在進行桿系結構外形設計中，一般是將其建筑結構的節點進行關鍵點的制定，同時作為設計變量，從而保證其建筑外形結構優化設計工作的順利進行。

4.3 建筑物下部地基基礎結構的優化設計

對于建筑物下部地基基礎結構的優化設計過程中，設計員應該制定最佳的優化設計措施。如對于建筑樁基類的施工情況而言，應該在進行下部地基基礎結構優化設計過程中，最大限度的降低其工程成本，同時以樁端持力層的厚度進行灌注樁長度的確定，同時對優化設計方案進行科學的選擇和對比，保證最后的優化設計方案的科學性。對于建筑結構的樁筏基礎的結構設計優化工作而言，需要將將樁筏基礎改為樁基礎，通過對樁基的設置和分類，對其基礎傳力路徑進行確定，從而節省施工材料，當然其前提是樁基基礎的地基是均勻狀態。樁筏基礎與樁基礎進行對比，前者通過一塊整體的筏板提高其受力局面的轉變，同時還提高了其傳力的傳遞的途徑，增加材料的使用率，但是保證其樁基的均勻性。

4.4 房屋結構與電氣的協調優化

對于房屋建筑工程而言，電氣工程是建筑工程的施工環節之一，在設計房屋的結構過程中，需要將房屋結構與電氣相應的工作進行相應的結合和協調。電氣管線在進行安裝過程中，對于樓板處的安裝工程，會大大的影響房屋結構的正常施工工作。由于電氣管線是需要經過房屋結構梁體的穿過，從而保證其電氣管線的作業安全。以此，在進行建筑結構的設計過程中，需要嚴格的遵循建筑順序，首先進行建筑梁體孔洞預埋工作，隨后進行電氣管線預埋孔洞位置的明確，和對孔徑大小的明確工作。同時，很有必要將梁體寬度進行相應的考慮，保證與墻體厚度的相統一，保證其梁側平面與墻體一側的相吻合，保證電氣管線裸露的正常性。建筑梁體內的孔洞數量是比較多，所以很有必要對建筑的電梯房結構進行相應的設計，保證其設計強度的規范性。

5 結語

總之，建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用，可以進一步優化房屋結構設計，提高房屋結構設計的合理性。在房屋結構設計中應用建筑結構設計優化方法，要遵守一定的應用步驟，注意應用要點，實現房屋結構優化目標。

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