建筑结构设计的优化方法及应用分析

张 旭

咸阳市建筑设计研究院

建筑结构设计的优化方法及应用分析

张 旭

咸阳市建筑设计研究院

建筑结构优化设计是在坚持可持续发展观、充分利用有限资源的基础上提出的，是符合社会发展需要的有力举措，因此进一步加强对其的研究非常有必要。在实际应用过程中建筑结构设计人员应该明确地树立优化意识，在规范制度的基础上，科学高效地实行各个操作步骤，与时俱进，不断地对工程中的问题和不足之处进行规范和完善，从而实现整个建筑设计结构的安全经济性。基于此本文分析了建筑结构设计的优化方法及应用。

建筑结构设计；优化方法；应用

1 、建筑结构设计优化的必要性

将建筑材料、建筑设备、资源等进行合理的分配，控制合理的成本，实现建筑的最大效益化是房屋结构设计优化的最终目的。建筑具有体系感很强的特征，其结构设计涉及多方面的知识，结构设计是建筑设计中一个不容小觑的组成部分。目前我国建筑结构设计仍然存在许多问题，避免这些问题出现是我国建筑企业不可推卸的责任。不仅可以加快建筑行业的发展速度，还能促进我国经济的发展。

2 、建筑结构优化设计原则

在整个建筑结构优化设计中需要遵循诸多的原则和规范：

成本降低原则，即在建筑整体功能、安全性符合建筑标准的前提下，需要对于优化成本进行严格的控制，充分的实现材料设计的经济合理性，避免奢侈浪费；

舒适性原则，即整个建筑的舒适程度是建筑结构优化设计需要考虑和关注的首要因素和必要条件，舒适是满足用户需求的关键因素。舒适与否受到多种因素的影响，比如建筑中电气设施安装情况、整体建筑体型、内外装修情况等等，因此，对于实现整体建筑结构的优化设计可以以这些因素为插入点；

整体安全性原则，即建筑的整体结构应该考虑到自然灾害的影响，能够抵抗不良因素的影响，保证整个建筑能够抵抗地震的威胁，因此不论建筑的任何结构部位都应该有足够的抗震、承载能力，以国家建筑设计安全标准为准绳，这样才能够实现总体结构优化的安全性。

3 、建筑结构设计的优化方法及应用

3.1 优化建筑的结构选型

结构选型是建筑结构优化设计中最基本且最关键的一环。不同的施工工艺，所消耗的材料、时间、劳动力以及成本等也会存在较大差异，同时对于建筑结构本身的抗震性能以及受力状态也会产生较大影响。所以，高层建筑的结构选型应该首先对施工工艺以及其他相关因素进行取衡。其中，想要确保结构选型的合理性，应该严格遵循以下几点原则：第一，所选结构应具备多道抗震防线，用以避免高层建筑部分结构因被破坏而使整栋建筑失衡；第二，要具备合理清晰地地震传递路线图以及明确的计算简图；第三，所选结构应该具备优越的延性以及承载力，使高层建筑不会在遭受地震时出现倒塌现象；第四，沿竖向、水平结构的刚度以及强度要分布均匀，防止出现局部突变或者削弱等问题。只有高层建筑的结构体系满足了上述要求，整个建筑结构的安全性以及使用寿命才能得到保证。

3.2 严格建筑结构的地基设计，保证建筑的质量安全

对于建筑结构的地基的设计需要对建筑工程所在地进行严格的地质考察，而且它一定要考虑到建筑的外形设计，并结合楼层等一些具体的数据进行地基设计建筑结构设计人员在工作的开始之初，不能 仅凭文档、图片等一些数据就贸然对整个建筑工程的地基结构进行设计，地基作为整个建筑的承载者，在设计过程中一定要考虑到建筑工程当地的地质情况，具体情况具体分析。同时在建筑结构的地基设计过程中，设计人员一定要注意与施工人员、地质考察人员等进行探讨和研究，以便在一些数据的处理和整体的设计上做到更加完美，尽可能的为整个建筑工程提供最完美的设计，同时也保证了整个建筑的质量和安全。

3.3 加强基础设计

楼板开大洞、不连续以及弱连接的问题，实在进行建筑结构基础计算时必须要注意的。对其内力分析和配筋计算时，可以采用弹性板的方式。分析计算高层建筑的重力荷载作用，和建筑结构移位时，可以采取相应的模型假设，起到补充计算的作用。采取科学合理的模型辅助计算，可以有效的减小建筑结构设计和实际施工过程中的误差数值范围。

3.4 加强建筑结构的刚度设计，适应建筑的实际需求

建筑结构设计过程中对于建筑材料的低含钢量设计给工程的施工带来了极大地安全隐患，建筑材料的含钢量直接影响到建筑工程的牢固程度，因此建筑企业需要注重对建筑的刚度设计，保障整个建筑工程的质量。同时建筑工程所处的地质面貌对建筑结构的刚度要求有所不同，例如在平原地区，地质较为稳定，建筑结构对于刚度的要求可能就较低，此时就可以对建筑工程的含钢量稍作降低，而在某些山区丘陵地区，建筑结构的刚度要求可能稍严格，因此建筑企业在建筑结构设计过程不能仅仅考虑企业的经营效益，更需要与实际结合，设计出最合适的建筑结构刚度需求。

3.5 建筑耐久性的优化设计

耐久性设计，就是指高层建筑在交付使用后，能在使用寿命范围内满足住户正常使用需求的设计。尽管这一概念提出已有一段时间，但是当前的很多结构设计依然无法满足相关要求，这是由于建筑工程在使用寿命期限内，总会不可避免的受到这样那样的因素影响，造成高层建筑结构损坏，进而大大降低整个建筑的稳定性以及可靠性。所以，在进行高层建筑结构优化设计时，应该在满足建筑功能需求的基础上，合理降低建造成本，节约建筑材料，如果在实践中遇到使用要求与技术指标相矛盾的情况时，应该分清主次矛盾，放弃对利润的单纯追求，同时选取单目标或者多目标进行优化，进而使最终的优化效果尽如人意。

3.6 提高建筑结构的抗震能力

在建筑结构设计过程中，抗震能力不容小觑。要想提高建筑结构的抗震能力首先要去建筑施工企业具备良好的思想艺术水平，最基本的就是要保证施工工程中所应用的建筑材料能够达到国家相关要求，应用高质量、足分量的建筑材料。相关技术人员要加强对施工材料的筛选和检测，为提高建筑结构的安全性和稳定下奠定基础。并且在进行抗震设计的时候还要以国家相关的标准和规定为基础，加强对建筑周围地质环境的详细勘察，选择合理的结构形式，做好相关的加固措施，提高建筑物的抗震性能，保证建筑结构的安全稳定性。

总之，建筑结构设计优化是一个复杂而系统的环节，在优化建筑结构设计的时候，应该施加多种方法以达到提高建筑结构性能，从而进一步降低建筑建构设计的成本。

[1]齐建民.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技资讯，2015，11：73.

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