建筑結構優化設計分析

摘 要：建筑結構的設計水平直接影響建筑工程的質量，為此必須提高對建筑結構設計的重視程度，采用優化技術在保證建筑結構基本功能的基礎上應該考慮空間利用率、材料的使用、造價控制、居住舒適度等因素。本文將從設計優化的角度出發，對結構設計優化的意義、原則以及具體措施進行分析討論。

關鍵詞：建筑結構;優化設計

在工程建設的過程中，最基本的目標是在提高工程質量的同時盡可能地減少成本的支出，而對建筑結構的設計是否合理將直接關系到該目標的實現與否。在滿足建筑基本功能的基礎上通過材料的充分利用、先進技術手段的應用等提高設計水平，使在激烈的建筑市場競爭中獲得更多優勢。通過建筑結構優化設計，一方面是提高建筑的整體安全性，另一方面是提高設計產品的經濟性，有效降低工程造價實現效益的最大化。在建筑結構設計中，可通過設計方案的優化，包括結構選型、布置優化以及精心的設計和準確的計算等來優化建筑結構。

1 建筑結構優化設計的意義

1.1 提高整體建筑的安全穩定性

建筑工程設計的基本目標之一是保證建筑的安全與穩定，因此在進行結構設計時必須將安全性放在首位，通過優化設計不僅可提高建筑結構的安全性，還能提高整體建設質量，將合理的材料用在合適的位置，提現建筑的效能，延長建筑整體的使用壽命。可通過優化設計及時發現原來設計方案中存在的缺陷并進行改正，此外還要通過合理的受力計算與分析及時發現受力不合理的地方并加以處理。

1.2 改善房屋建筑的功能

為提升整體建筑結構的質量，使房屋建筑協調統一，且更具有實用性和外觀的美觀性，必須做好設計階段的方案設計。通過設計優化及時改進方案中的不足之處并加以完善，可有效改善房屋建筑的功能，使打造出來的建筑更符合宜居的特點。如住宅中通過合理地布置剪力墻與梁，可以方便住戶后期改造，實現設計和使用很好的結合。

1.3 提高建筑的經濟性

通過建筑結構優化設計，一方面可以提升整體建筑的性能，另一方面還能降低工程造價。因此在設計階段進行合理的優化設計，可為建筑企業獲得更多的經濟效益，提升建筑的經濟性。譬如可以通過含鋼量和混凝土含量指標的測算，來控制建筑結構造價。

2 建筑結構設計優化的原則

建筑結構的設計包括建筑結構本身，也包括建筑經濟效益、居住舒適度和對建筑空間的利用等。因此，在建筑結構設計時需要嚴格遵守以下原則：

第一，在建筑結構優化設計時應根據建筑不同的功能需求，對墻柱布局以及墻肢長短等進行調節，從而使建筑結構符合經濟結構與安全使用的要求。第二，在建筑結構優化設計時必須要滿足建筑居住舒適度的要求，具體可以從建筑結構、裝飾裝修、電氣安裝等進行整體優化設計。第三，需保證整體建筑結構的安全性，使最終滿足建筑結構安全耐用的目標。第四在保證整體建筑結構安全穩定的基礎上還要考慮結構造價的問題，盡量在滿足建筑整體性能的基礎上考慮建筑的經濟性。

3 建筑結構優化設計具體措施

3.1 優化建筑結構設計模型和設計計算方案

在進行優化設計時首先必須建立科學合理的建筑設計模型，控制各個參數的變化并根據試驗結果選擇合適的變量。另外，通過優化設計提升結構計算模型的科學性，對影響建筑結構設計方案的各個因素進行對比分析，對不合理之處加以改進制定合理的計算方案，從而可降低結構計算失誤，保證建筑結構計算方案的科學合理。如選取合適的地震動參數、在計算模型中考慮梁端剛域與樓板翼緣計算梁的配筋等均是合理的經濟設計措施。

3.2 優化基礎結構設計

在進行基礎結構設計時，首先在設計優化前要先做好對施工當地地質地形、自然環境等條件的實地考察，收集和分析相關數據，在此基礎上制定科學合理的設計方案，并根據可能會遇到的問題制定解決預案。如常用的基礎形式及經濟性優先等級一般為：天然基礎>地基處理>樁基礎;天然基礎中：獨立基礎>條型基礎>筏板基礎;筏板基礎中：平板式>梁板式;地下室基礎中：獨立基礎+防水板>筏板+柱墩基礎（與抗浮水位和地基承載力有關）。

3.3 優化工程結構設計布局

結構設計要考慮建筑的使用，科學的布局和合理的設計提高工程的整體性能。具體可以從以下三個方面入手：

（1）選擇合適的結構形式。根據建筑層數、抗震設防類別、設防烈度，選擇合適的結構形式，布置水平和豎向承重構件;

（2）優化平面布置。建筑結構平面宜簡單、規則，減少結構的扭轉，不超限，剪力墻盡量對齊;

（3）優化豎向布置。豎向傳力路徑應明確，豎向宜布置規則，盡量避免轉換層尤其高位轉換。

3.4 優化抗震設計，提高結構設計的合理性

在建筑結構抗震設計時，首先要做好概念設計，其次應該選擇合適的抗震體系，使該體系能形成多道防線，剛度與強度能夠均勻合理地分布;此外，要求建筑結構簡單規則，可在合適的位置通過設置防震縫來提高建筑整體的抗震能力;最后通過合理的構件設計滿足控制的變形要求。

4 結語

綜上，建筑結構優化設計是為了完成既定的建設目標對工程結構提出了優化方案的設計方法，將各種先進的技術結合起來使設計方案更加完善，使最終的建筑結構不僅滿足基本使用功能，而且還提高了空間利用率、提高了對材料的利用，更加滿足宜居的要求。在建筑結構優化過程中，除了要對方案進行完善，還要對基礎結構、整體布局以及抗震設計等進行優化，才能使打造出來的建筑更具有安全性、耐用性和經濟性的特點。

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作者簡介：陳先虎（1986-），男，漢族，安徽合肥人，碩士，工程師。