建筑結構優化設計的意義和存在的問題分析

趙彥銳 馬慧英

【摘 要】隨著相關設計標準體系的逐步完善，房屋建筑工程結構設計需要充分把握好各方面的技術要點，對建筑結構設計進行優化，不斷提升設計質量水平。現階段，房屋結構設計應在相關標準要求下，通過采用建模分析等方法，及時發現設計中存在的問題，并加以優化和改進。鑒于此，本文對建筑結構優化設計的意義和存在的問題進行分析，以供參考。

【關鍵詞】建筑結構；結構設計；優化方法

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A

引言

高層建筑的發展和建筑群的發展都對建筑結構設計提出了更高的要求，既要降低建筑成本，保障建筑安全性，又要滿足使用者的使用需求。建筑結構設計不僅關系到成本投入，更關系到建筑的安全，是一項非常復雜的工作。建筑結構設計的專業科目比較廣泛，相對繁多，并且有些問題現在的技術也不能有效的解決。本文通過對建筑結構設計的意義和存在的問題進行探討分析，提出應對措施，希望能夠在實踐中得到證實，促進我國建筑設計水平的提高，促進建筑行業的不斷發展。

1建筑結構設計優化的重要意義

建筑結構設計優化可以降低投資成本，節約資金同樣建設的建筑標準，一樣的占地面積，如果建筑的樓層越高，可用面積增加越多，單位面積的建設成本就會降低，節約用地的同時還可以降低成本。例如居民住宅樓的建設，同樣的占地面積，建設多層的住宅和建設高層的住宅相比，高層的住宅面積遠遠超過多層，同樣的土地投資成本，高層的單位面積會大大降低，節約成本；而且，高層的建設為建筑提高了更多可用的空間，從采光、視野、通風、環境等多個角度提高可用空間，減少了因多層建設采光不好等多方面的考慮因素帶來的成本投入。最后，也是最為關鍵的部分。建筑結構成本、土石方，地基處理成本和設施安裝，裝飾施工等構成了整個建筑成本，其中費用占比在50%以上的是建筑結構成本，所以建筑結構設計優化對整個建筑的成本控制起重要作用，優化設計結構是降低成本的有效措施。

2建筑結構設計中遇到的問題

2.1基礎結構設計中的問題

當代建筑基礎結構設計過程中，年輕的工程師并不能對房屋建筑結構做出準確的判斷分析，這就使得房屋建筑結構的設計具有很大的片面性以及盲目性。并且房屋在建設過程中，施工工地的地基的調研的重要性往往被忽略，這就使得房屋建筑的安全性受到威脅。并且在真實的實際建筑設計過程中，工程師不能很好的將房屋的準確承重能力做出準確的分析，也就造成了房屋的安全性無法保證。

2.2承重構件設計問題

當前的房屋建筑設計中的主要的設計部分是模板設計，并且樓板的存在讓房屋的屋面、樓面的荷載負重可以得到轉移，并且還保證了負重的合理性以及安全性。在施工過程中出現的問題，設計師會采用更加便捷的方式來降低外界的壓力。同時，還存在著有效高度取值問題片面性的問題，并且建筑結構的內部問題還存在受力情況被忽視的問題，這就使得房屋建筑結構更容易出現裂縫。

2.3上部結構的潛在問題

在房屋建筑中，最重要的一部分就是房屋的上層結構，因為它包含了很多重要的內容，類似于梁，板之類都是不可缺少的部分。但這些結構中常常存在著很多的潛在問題。第一，在很多房屋建筑結構中框剪結構的連梁設計做的不是很合理，原因有的是相關部門沒有重視，還有些是施工隊的認識不足。第二，很多設計人員在對樓板進行相關計算的時候，往往忽略了對板的受力狀態進行分析，長年累月下來，樓板就會因為受力出現很明顯的裂縫。除了這些，上部結構還會出現許許多多的小問題。

3建筑結構設計優化技術的應用

3.1直覺性地優化技術和建筑結構設計

每個房屋的建筑結構方案中，肯定是有很多種不同的建筑結構設計；有時即使明確了建筑物的結構布置，但是也會存在不同的分析方案。在相關設計人員對設計參數，材料進行分析時，這建筑結構的荷載的數值也不是唯一的。更別說建筑物的細節方面了，施工人員的處理更是不盡相同的。這類問題大多數時計算機無法完全解決的，大多數往往需要相關設計人員的分析和判斷。但是判斷往往時需要設計人員根據建筑工程的實際情況，實踐經驗以及豐富的理論知識，才能有很好的設計方案。

3.2優化及技術思想在結構設計中的應用

在每個房屋建筑工程施工前，對參數變量的選擇是極其重要的。在結構設計時，設計人員通過多種途徑對各種工程的參數分析和記錄，可以有效地提高建筑結構設計的合理性。目前常見的房屋建筑參數是房屋價格參數等等。在進行工程施工時，設計人員要對設計參數進行充分的分析，雖然這項程序相對復雜，但是它能有效的對建筑結構進行優化，也能降低建筑物的施工難度，從而使設計人員更快的找到設計點。其次是對參數的確定，在結構設計中，施工人員往往要在多組函數中找到最優化的目標函數，這樣可以有效的控制建筑成本。在對建筑進行實際施工中，要合理分析建筑設計的利弊，然后衡量施工條件，使工程的施工滿足房屋建筑的預期要求。

3.3對主體結構進行優化

建筑主體結構設計是建筑結構安全性的主要決定因素，按照上述方法建立建筑結構模型后，需要對其進行不斷的優化和改進，提高建筑主體結構承載力。使其具有一定的外部影響作用抵抗能力，能夠在大風、地震等惡劣環境條件下保持足夠的穩定性，避免出現主體結構傾覆的現象。首先應對剪力墻設計進行優化，保證其整體質量的均勻性，讓剛度中心與結構重心盡可能重合。具體可采用適當增加剪力墻長度、減少剪力墻數量等方法，對剪力墻結構進行優化。這樣能夠提升剪力墻穩定性，同時可以減少混凝土材料的施用量。

4建筑結構設計優化方法

4.1運用設計模型進行測算

結構優化設計模型運用了許多數學概念和模型，在保證一定參數不變的情況向，通過變量的變化，獲得最佳值。結構設計優化也運用了這一思想，建立數學模型，科學合理的進行數值的取值，從而實現經濟合理的目的。模型要保證兩個方面：（1）設計變量的合理選擇。對建筑結構有重要作用的參數作為變量。（2）將建筑的約束條件考慮結構優化設計，如：結構強度、裂縫寬度、尺寸要求等因素也要納入結構優化設計中，使建筑設計符合行業規范的要求。

4.2選擇合理的結構方案

目前，一方面，隨著經濟的快速發展，人口的不斷增加，城市化進程使得建筑得到快速發展，城市建筑，交通建設都需要得到更多可能的擴張；另一方面，我國國土資源緊張，各級政府都在出售土地使用權，可用的資源減少。這種嚴峻的局勢使得建筑不斷向高層發展。

結束語

進入21世紀，我國經濟進入快速發展時期，城市化建設和日益增長的人民物質文化生活需要，以及大量資本的流入，使城市建筑得到了大力的發展；幾代建筑者的辛勤工作和付出，不斷總結經驗，逐步形成了具有行業規范的設計體系。經濟合理、安全實用是建筑設計的基本原則，也是建造者和使用者達成合作的基礎，這一原則在行業中有著舉足輕重的作用。這就要求建造者必須非常了解和精通建筑結構設計，有扎實的專業知識和豐富的工作經驗，對于建筑結構有很好的把控能力，對相關的經濟數據和專業數據十分精通。

參考文獻：

[1]葉青.關于房屋建筑結構設計中優化技術應用的探討[J].低碳世界，2018（12）：176-177.

[2]宋澤恒.探究房屋建筑結構設計中優化技術的有效應用[J].城市建設理論研究（電子版），2018（34）：103.

[3]梁瑞慶，覃小紅.高層建筑剪力墻結構設計問題及優化措施[J].住宅與房地產，2018（33）：71.

[4]逯濤.高層建筑結構的優化設計問題及對策[J].城市建設理論研究（電子版），2018（33）：63.