淺析建筑結構優化設計的發展前景

文/郭周超 中煤邯鄲設計工程有限責任公司 河北邯鄲 056031

1、結構設計優化的意義

在建筑結構的優化設計過程中，應積極引進先進的設計理念，并結合實際情況進行成本控制。具體來說，房屋建筑結構優化設計的內容一般是指通過對基礎結構、層間結構方案、建筑圍護結構方案、其余細部結構等的綜合設計優化過程且優化過程中注重與施工現場的情況相結合，并結合成本控制進行結構優化設計。

優化結構設計包含的內容是多方面的，不僅僅包括細節方面的設計工作，還包括整體的工程項目設計方案，強化細化管理目標的實現。必須做好造價分析，受力分析，選型分析等等，應該努力結合現實，促進結構的改進和創新。在整體層面滿足設計師所提出的新型設計理念，保障平面布置對稱的合理性，實現建筑結構設計過程所最追求的最優解。

2、結構設計優化的理念

主體結構的優化設計，必須在一定的基本原則下進行，才可以保障所設計的優化措施能夠切實達到優化的效果和目的，具體而言，建筑結構設計優化中，必須遵從以下基本原則：

2.1 安全原則——即在結構優化后，必須保障建筑的正常使用和使用安全，不能出現部分功能優化后導致整個建筑的其他功能不能正常使用，或使用安全性不足的問題出現；結構的優化不是“吃”規范的安全系數，而是通過技術的碰撞和交流，形成安全度更高的結構體系。

2.2 概念優先——建筑結構設計優化方面，應在強柱弱梁、強剪弱彎的優化理念下進行，在結構方案布置時，具有合理的剛度和承載力分布，做到少調整甚至不調整。結構的豎向構件設計應予以概念性強化，進行加強設計，各構件配筋部分則應根據計算結果精細設計。

2.3 局部加強——應保障整個建筑結構在剛度上的合理，在一些關鍵承力部分甚至進行局部加強；優化的宗旨是優，優化的過程更是需要對原結構設計過程中忽略的方面進行復核、調整乃至較強。

2.4 有效核減——這也是當前結構設計優化的直接訴求，即盡可能地對部分非重要結構構件的尺寸進行減小，對整個建筑結構進行有效的核減，一方面減少建筑的自重，降低地震作用和對地基的壓力，另一方面也降低建筑成本，達到結構整體經濟性較好的目標。

3、結構設計優化的主要內容

3.1 地基基礎

在建筑結構設計中，地基基礎部分十分重要，它會極大地影響建筑高度和建筑的安全性等。因此，在房屋建筑結構設計過程中，應對基礎設計進行優化，通過方案比選選擇最佳基礎形式和設計方案。例如，設計樁基礎時，應結合現場具體的地質及水文地質情況，優化設計基礎埋深和選型等內容，從而選出最適合的樁基類型。在基礎埋深較深情況下，需綜合現場場地各種因素全面勘察和設計基礎選型。

3.2 混凝土結構

抗震是建筑物必需的性能。鋼筋混凝土作為抗震的主要材料對于建筑物抗震的性能有大的影響。在結構設計時要根據樓層的高度采取合理的抗震防烈度。作為當前所有結構類型中應用最為廣泛的材料主體，在優化設計過程中應詳細分析所選用結構類型，是否充分考慮混凝土的受壓性能和鋼筋的抗拉性能，以及混凝土結構剛度較好的優點，并結合相關規范和設計手冊，進行主次分明的結構設計概念。

3.3 砌體結構

在房屋建筑結構中，砌體一般用于抵抗側向位移并承重。砌體結構具有復雜多變的布置方式，可以對其展開以下優化設計，優化設計平立面結構，以確保建筑具有規則的外形，宜規則對稱布置抗側力構件平面，并沿豎向宜均勻改變側向剛度。另外，在整體建筑設計中，還應對門窗的開口尺寸進行優化，以促進建筑結構穩固性的提高。

3.4 鋼結構

鋼結構優化設計是一個系統的，復雜的工作。其基本原則是設計的概念要清楚明確，結構形式的選取要與實際結合，在滿足現場操作的基礎上做到合理布局，還要結合最新的計算機技術通過多種方案的比較分析得出比較合理的設計方案，在滿足了這幾點后，設計才能與施工完美結合，并最終建設出好的建筑作品。

3.5 協調施工

未來的結構設計應融入總包管理、服從總包安排，提供優質服務，設計師應具有相應的策劃咨詢能力，建立設計優化意識，自覺開展設計優化，為施工提供便利，為項目創作效益，設計方應全過程跟蹤現場服務，高度關注安全生產，確保設計施工全過程安全，利用好BIM平臺，為設計施工一體化提供堅實技術手段。

結論：

（1）結構的優化設計一定要以保證安全為前提。

（2）優化設計應以概念優化為先，具體措施為輔的策略進行，避免為了單純為了經濟而優化的理念。

（3）優化過程中針對原設計中出現的錯誤和缺陷，應提出修改建議或者進行改進設計。

（4）只有與項目建設、施工過程結合起來的設計優化才更有意義，更有生命力。