建筑結構優化設計論述

崔麗娜

摘 要：建筑結構的優化設計可以實現可觀的經濟效益。本文對現代建筑結構優化設計進行要點進行分析，并提出相應優化措施，以使得現代建筑結構設計得到有效的優化，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

關鍵詞：建筑結構；設計；優化設計

1 前言

現代社會對房屋建筑物的功能、安全、質量方面比之前要求更為嚴格的同時，也對其房屋的經濟美觀和是與實用方面也提出了個性化規定。現代建筑企業對于結構優化技術的應用就具備了高度的現實意義。

2 建筑結構優化設計

2.1 設計方案方面

在建筑結構優化設計中，首先優化之后要保證設計的合理化，并且符合建筑工程項目的實際情況，這樣才能更好的決定或選擇最優方案。在制定結構設計方案時，必須注意的幾點問題：

（1）保證建筑結構構件的合理設置。在設計中，配件的設置是首先要得到保證的，是基礎性工作，這對每一個設計人員都是一個考驗，只有優化設計才能充分發揮配件優化后的結構性能，發揮應有的積極作用。

（2）扭轉效應預防。扭轉效應是建筑結構設計中交易發生的狀況，為了防止這種現象出現，要將設計的平面上的側抗力和建筑的外力二者要相互重疊，優化后不僅可以減少抗扭轉構件數量，同時可以降低建筑造價成本，提高建筑物經濟效益。

（3）合理設置傳力途徑。在建筑結構設計中，傳力的作用是相對繁瑣的，這表現在傳輸途徑較多上。這樣沒有經過優化就會造成工程成本的加大，對建筑的安全性能也有不小的影響。 因此要求設計人員必須設置簡單的傳力途徑，這樣不僅可以減少結構所需傳遞構件，降低成本，同時可以避免安全事故的產生。

（4）注重建筑結構整體效果。在制定建筑結構優化設計方案時，從建筑結構整體性出發，處理好建筑結構構件與建筑結構間的受力關系，使得建筑結構承載力、延伸性及剛性強度得到有的提升。

（5）加強溝通合作。為了保證建筑結構優化設計方案的可行性，要求設計人員與建筑人員、施工人員進行有效的溝通和合作，并共同制定建筑結構優化方案，使得建筑結構優化設計方案更加的完善、可靠。

2.2 材料利用方面

建筑結構優化設計主要是為了使建筑工程達到“低成本、高收益”的效果，即盡可能減少較少的資金，建立舒適、安全的建筑。而材料作為建筑結構設計的重要組成部分，其合理利用對建筑結構優化起著至關重要的作用。因此要求設計人員依據建筑結構構件受力情況、環境等特點，選擇適宜的材料。對于鋼筋混凝土建筑結構而言，其柱子是受壓重點，所以必須選擇抗壓性高的混凝土，以縮小結構構件截面，擴大結構空間，使得結構自重力有所減輕。梁板是建筑結構受彎的重要部分，可采用強度較高的鋼筋，以減少鋼筋材料使用量，保證鋼筋與混凝土強度統一性，使得材料性能得到充分發揮。而對于建筑結構中的跨度結構、復雜 結點、及轉換層，則可采取鋼結構材料，一方面可以降低材料成本，提高經濟效益，另一方面可以保證建筑物的舒適度和安全性。

2.3 構件布置方面

在建筑結構優化設計中構件多種多樣，必須對這些構件進行合理的設計和布置，才能做到優化設計。（1）柱子設計與布置。建筑結構柱子截面與軸壓比有著密切的關系，在優化設計中常見的優化措施是增加柱子的數量，并減小跨度。在設計中要對柱子軸壓比進行有效的控制，以提高建筑結構的安全性，同時使建筑結構功能得到充分發揮；（2）梁設計與布置。在對建筑結構中的梁進行設計和布置時，有自身的長處也有不足，就拿寬扁梁來說，它是優點是可以提高建筑物整體凈高，使得建筑物面積得到擴大，但缺點就是經濟效益與普通板相比較低，主要是因為建筑結構梁板橫向截面高度有所降低，縱向鋼筋率就會有所增加，撓度 也有所擴大，提高了建筑成本。對于撓度的建筑結構，可采用預應力梁，雖然能夠滿足建筑結構設計特殊要求，但是其成本相對較高；（3）現階段我國建筑結構優化設計過程中，框架一剪力墻結構是應用較為廣泛的一種結構體系，其主要由鋼筋混凝土型剪力墻和框架組成的， 建筑框架中的梁柱由剛接完成，而剪力墻和框架可采用鉸接或者剛接完成。建筑中的結構都具有靈活性的使用空間、良好的整體性及衍生性、較強的抗震性和承載力，使得結構側移達到減小，使得建筑結構得到有效的優化和完善。

2.4 結構計算方面

為了保證建筑結構計算的準確性，使建筑結構設計得到有效的優化，要求設計人員在結構計算過程中，必須做到以下要求：（1）與工程實踐相結合。在建筑結構計算時，必須對建筑工程情況進行有效的調查和分析，以保證建筑結構計算數據的準確性；（2）計算機系統的應用。為了提高建筑結構計算的準確性，設計人員必須合理應用計算機系統，對建筑結構計算結構進行全面且有效的分析；（3）數據輸入準確性。為了避免建筑結構計算誤差的產生，要求設計人員對建筑結構計算數據輸入過程進行有效的控制，并對建筑結構設計圖形、構件及荷載等參數進行核查；（4）計算結果審查。當建筑結構計算完成后，必須建立相應的審查制度，對計算結構進行有效的審查，以及時發現問題，并采取有效的處理措施，以保證建筑結構計算的準確性，使建筑結構優化設計得以實現。

3 建筑結構優化設計的內容以及優化設計應用

3.1 建筑物在抗震作用下的優化設計

保證建筑物的耐久性、安全性以及功能性是做為建筑結構設計的三個重點，在建筑結構設計當中最大程度的節約成本和達到規定的使用年限的前提下，進而滿足建筑物的各種使用功能。在建筑結構優化設計的中，在地震中達到的最優目標就是在地震中房屋不倒塌。由于地震是沒有辦法確定它們要發生的地點、能量等級以及時間，沒有規律可言，一旦發生了地震的話，那么對建筑物會造成嚴重的破壞，為此，設計建筑物的時候，要重點考慮建筑物碰到的地震作用，避免建筑物在地震當中產生的破壞，采取一些更有效的抗震設計，來實現加強建筑物的抗震作用。根據建筑物建筑結構延性設計的理念，可以防止在地震的作用下，建筑結構發生破壞。不僅如此，在建筑結構中剛度設計對稱均勻也能提高建筑結構的抗震作用。

3.2 概念性設計的重要性

在建筑結構設計當中，在很多部分結構設計無法在軟件上進行處理，用計算機無法直接給出答案的。對于設計經驗越豐富的建筑設計人員，他們所設計的方案就越靈活，設計過程就越充分，做出的設計就越優化。以上分析的就是概念性優化的全過程。

4 結束語

結構優化設計不僅能夠提高建筑結構安全度和穩定性，同時能夠有效降低建筑工程建設成本，使建筑工程效益得到有效的提高。所以，設計人員必須加強現代建筑結構優化設計工作，選擇合理的結構優化設計方案，提高材料利用率，合理配置結構構件，保證結構計算準確性，使得建筑結構得到有效的優化。

參考文獻：

[1] 班春旭.建筑結構優化設計的研究[J].科技與企業，2012（17）：89～90.

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