結構設計優化方法在工民建結構設計中的應用

趙 軍

（江西省建筑設計研究總院，江西 南昌 330046）

1 建筑結構設計優化方法的要點

在工民建結構設計的過程中，相關設計人員需要掌握好設計的要點，從宏觀的角度來看，其主要包括以下幾點：第一，掌握協調性要點。在結構上合計優化的過程中，應當要注重協調性，特別是要加強結構與工民建平面之間的協調，在保證布局合理的情況下，充分體現出設計的美感，讓工民建整體看起來舒適協調。第二，注重層次性要點。在結構優化設計的過程中，應當要注重設計的層次性，從工民建設計體系、結構設計體系、安裝設計體系等不同的層次角度出發，實現工程的疊加目標，進而保證結構的層次性設計目標的分段實施，促進工民建結構的完整性。第三，注重系統化要點。在結構設計的過程中，還應當要注重系統化特點，設計人員需要站在整體的角度來展開設計，如：對工民建的結構類型、結構布局、工程造價、實際需求等方面進行綜合考慮，一方面要保證結構設計的合理性和創新性，另一方面要保證結構設計的安全性和經濟性，滿足人們的實際需求。

2 結構設計優化方法在工民建結構設計中的應用

2.1 結構平面布局設計優化

工民建結構平面布局的優化水能夠在很大程度上提高建筑的穩定性。第一，對工民建結構的外形進行控制。工民建結構的穩定性很容易受到外界因素的影響，因此，對其平面布局設計進行優化是非常重要的。在實際的過程中，相關設計人員應當要加強對當地地理位置、環境等方面的二因素進行綜合考慮，對其結構的外形進行有效控制。如：在沿海地區，由于會受到臺風的惡劣天氣影響，因此，建筑不宜采用表面凹凸過大的結構，避免風壓過大而影響了建筑物的穩定性。第二，樓面量設計。樓面開洞量過多的話是不利于建筑的穩定性的，因此，設計人員在開洞量的設計方面要加以優化、嚴格控制，如果必須要進行開洞的話，那么就需要適當增加樓板的配筋量來彌補損失的建筑預應力，以此來提升工民建的穩定性。

2.2 上部結構設計優化

對工民建上部結構進行優化設計是非常重要的一部分，在這其中，剪力墻的優化設計是其中的關鍵環節。在實際情況中，應當要注重剪力墻布局的優化，打破傳統剪力墻布局的束縛，根據建筑的實際情況來進行合理布局，保證剪力墻分布的均勻，在條件允許的情況下，可以采用大開間的剪力墻結構來降低混凝土的使用量，增加剪力墻的剛度，以達到降低成本的目的。但需要注意的是，如果所處的建筑地點地質條件較差，那么就不可以采用大開間的剪力墻結構類型，而是應當要具體問題具體分析，通過優化設計來提高其抗震能力、抗風能力等。

2.3 鋼筋混凝土框架結構設計優化

鋼筋混凝土框架結構是工民建中的主要結構之一，對工民建的穩定性有著直接的影響。因此，對鋼筋混凝土框架結構進行優化設計有著非常重要的意義。對于鋼筋混凝土結構優化設計來說，應當要先建立結構優化設計數學模型，選擇設計變量、確定目標函數、建立約束條件等，根據既定的程序化計算方法來提高鋼筋混凝土的優化設計。如：矩形截面梁設計優化（如圖）、矩形截面柱設計優化等。在對鋼筋混凝土框架結構進行優化設計的過程中，相關設計人員應當要采取合理的建模方法，保證結構優化設計的合理性。

2.4 抗震結構設計優化

在工民建結構設計的過程中，抗震結構優化設計對建筑的穩定性和安全性有著直接的影響，如果抗震性能不過關，那么當遇到自然界中惡劣因素的影響的時候，建筑就很可能會出現倒塌的情況。因此，對抗震結構進行優化設計是結構優化方案中的重點環節。第一，設計人員需要根據不同的抗震標準來對建筑的上部結構進行優化設計，如：采用樁基、地基夯實等手段，這樣可以消除地基沉降，對其起到加固的作用，提高工民建的抗倒塌能力。第二，在抗震結構優化設計的過程中，應當要加強隔震技術、減震技術以及相關高性能材料的使用，將這些技術與材料的優勢結合起來，形成剛度較強、延性較強、抗震性能硅膠槍的抗震體系，改變建筑的動力特性，降低能量對建筑的影響，進而進行最大程度的優化設計。

3 結語

總而言之，工民建是我國建筑行業中較為重要的結構形式，其對人們的生活以及日常工作都有著直接的影響。為了保證建筑結構的穩定性和安全性、企業的經濟效益等，應當要加強工民建結構設計優化，對其上部結構、抗震結構、平面結構、鋼筋混凝土框架結構等進行全面優化，提升工民建結構的整體質量。