建筑結構優化設計分析

駱愛春　沈錢青

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;措施

1 引言

隨著社會經濟的迅速發展，如今，人們的經濟條件、生活質量與生活水平得到了明顯的提高，從而對生活環境也提出了更高的要求。基于時代進步及社會發展要求，如今建筑結構設計中，往往會在確保質量、安全的基礎上，開展結構優化設計，以實現成本降低、節能減排及建筑物使用功能的提高。

2 建筑結構設計中的原則

2.1 保證合理的結構性能

對于一個工程來說，在設計的過程中應該同時注意它的剛性強度以及柔性強度，要根據工程的具體信息以及應用功能進行判斷，對于有些建筑來說，如果剛性強度過大，則會導致建筑在變形能力上的問題，從而會導致它的荷載重量變大，引起對建筑的局部損壞。但是如果柔性過強的話也會由于結構上的變化導致不能承受原有的荷載，甚至會引起建筑整體上的坍塌，因此，在設計過程中，設計師要找到其中的關鍵點，達到剛柔并濟的目的，著力于建筑的整體來進行構思，尋找合理的建筑結構體系。

2.2 保證結構體系的安全性

在建筑結構體系的設計過程中，保證建筑的安全性是設計的主要原則，也是建筑施工中的重點管理內容，在結構設計的過程中，設計師應該注意對建筑性能上的加固，設置不同的安全防線，保證構件在安裝過程中的穩定性，不能因為理論上框架結構的承重能力是大于砌體結構的，就盲目的進行結構上的選擇，還是應該從建筑的環境等方面出發，考慮到自然災害對它的影響，在設計的過程中，可以設置多道防線，因為在建筑的結構設計中，絕對安全的設計構件和過程是不存在的，只有通過多種安全防護措施的建立才能降低危險發生的可能性，這樣經過較長的時間，還能使建筑盡量保持原有的整體結構。

2.3 保證設計過程中的重點

現階段來說，建筑在功能和規模上都有了一定的提升，在結構設計過程中多了很多復雜的工作，在不同項目設計中可能會出現交叉現象的存在，這時候設計師就要注意工作中的重點內容，明確什么部分才是結構設計中的主要承重，從結構的安全性去考慮，有的放矢的來確定不同構件的設計位置，從而減少施工過程中可能出現的損失，分清設計過程中的主次，協調好設計過程中互相之間的關系，把好質量關卡，從重點內容出發進行著重考慮。

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 建筑主體結構的優化

建筑結構設計中，首先要考慮的問題便是確保建筑物的安全性，并在后期優化設計中，致力于實現主體結構承載性能的加強。對于建筑物來說，主體部分穩定性的增強，是提高建筑物安全性的有效手段，其可以賦予建筑物在一定范圍內抵抗惡劣環境的能力，使建筑物在地震、大風等環境下具有安全性，避免一旦遭受惡劣外部條件建筑物便發生傾覆。對建筑主體結構進行優化的時候，重點是對剪力墻進行優化設計，確保剪力墻的整體穩定性，重點是要使剪力墻質量均勻，并讓建筑物的結構重心、剛性中心重合，從而提高建筑物的整體穩定性。設計師可以采取減少剪力墻數量、增加剪力墻程度的方式，來對剪力墻結構進行優化，使剪力墻的穩定性更高。建筑結構設計中，往往會在剪力墻內部設置大量鋼結構，從而使剪力墻可以承受更多重量，提高剪力墻的穩定性。

3.3 地基結構設計中的優化

在建筑的地基設計過程中，設計部門的工作人員需要對現場進行實地勘測，根據相應的地質報告以及工程的主要信息，來確定在施工過程中建筑物的自重以及外界施加的壓力，從而確定它的荷載范圍，由專業的工作人員進行底面積的測繪以及計算，保證地基設計過程中的穩定性，避免由于外界壓力導致沉降不均勻的現象發生。其次，還應該考慮在設計過程中的施工技術以及材料，以具體的工程為準，選擇合適的地基處理技術，通常來說包括獨立地基、淺地基以及深地基和樁基等，在材料的選擇中，也要保證材料的強度等級，確定它的主要性能，保證在施工過程中的質量問題，對可能用到的鋼筋進行計算，從地基的內部預應力進行考慮。

3.4 現代高層建筑結構設計荷載取值合理性選擇

現代高層最直接表現出來的特點就是層數多，單元重復性強，故一點點的荷載效應就會產生重復積累性的變化，從而導致結構整體的浪費，筆者曾經參與這樣一個項目：一個接近百米的高層辦公樓，因業主需要，設計單位需要在施工圖階段考慮夾層荷載，設計完成后業主因和之前的項目作出成本比較后，認為該高層辦公樓建設成本過大，需要進行優化。經過拿到該項目的模型和施工圖研究后，初步得到以下的判斷：設計方采用的夾層荷載為考慮加建鋼筋混凝土的樓板的荷載，而逐層遞加累積，最終導致整個結構的荷載很大。優化建議：采用鋼結構夾層荷載，樓面采用木地板做法，已達到減小荷載的目的。

4 結束語

總而言之，要想切實完成優化工作，得出更加符合人們審美需求的設計，建筑設計師必須要跟上時代發展的腳步，綜合考慮業主的實際需要按照優化設計原則展開工作，并要求施工企業嚴格按照方案進行工程施工，這樣才可以將設計方案的作用與價值充分發揮出來，從而為后續工程施工的順利展開打下更堅實的基礎，進而為人們提供更為優秀的工作生活環境。

參考文獻：

[1]唐寬.綠色建筑結構優化設計分析[J].居業，2018（11）：44+46.

[2]孫傳凱.房屋建筑工程結構優化設計分析[J].居舍，2018（28）：82.

[3]黃國海.建筑深基坑支護優化設計分析[J].工程建設與設計，2017（20）：11-12.

[4]陳琢嘯.高層建筑剪力墻結構優化設計分析探討[J].居業，2017（01）：49-50.

（作者單位：浙江鴻翔建設集團股份有限公司1? 2）