建筑结构优化设计的探析

文/辛明 济宁市三石建筑工程顾问有限公司 山东济宁 272000

建筑结构优化设计的探析

文/辛明 济宁市三石建筑工程顾问有限公司 山东济宁 272000

当前，人们对建筑工程质量提出了更高的要求。建筑结构设计是建筑工程的重要内容，直接关系到建筑工程质量的优劣。本文将对建筑结构的优化设计相关内容进行分析，希望能够对读者提供一些借鉴和参考。

建筑结构；设计问题；内容；优化措施

1、前言

建筑结构设计是建筑设计的基础，与建筑工程的质量紧密相关。随着人们对建筑工程质量要求的不断提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。

2、建筑结构设计中的常见问题

2.1 建筑基础选型不合理

在一些建筑结构设计中存在着基础选型不合理的情况，基础选型的合理与否会直接反映出建筑结构设计是否科学、安全、经济，一旦选型错误，就会加大应对施工现场地质沉降问题的难度，降低建筑的安全系数与质量，降低建筑地基承载力，极易导致建筑结构的变形。

2.2 建筑框架结构设计不合理

在进行框架结构的设计过程中，设计人员往往会忽略纵向框架的设计，而这将会造成建筑无法满足抗震设计的要求，极易引发配筋和跨中纵筋配置不均匀的问题。承重柱截面高度设计过小也是框架结构设计中普遍存在的问题，一些设计人员忽略了Ⅵ度设防的重要性，为求受力计算方便，而将承重柱的截面高度设置的过小，这大大降低了柱顶抗弯强度，在地震发生时，建筑物极易遭到破坏。在剪力墙结构中，用于连接墙肢与墙肢的连梁按照单梁进行设计也是一个较为突出的问题，特别是在设计阳台梁时，由于阳台梁荷载不大，设计者往往会将连接梁按照单梁来进行设计，这不仅降低了梁的承载力，也极大地影响了建筑的安全使用。

3、房屋建筑结构优化设计内容

某地产项目总占地面积8.9万㎡，总建筑面积42.47万㎡，上部建筑面积28.7万㎡。本次对该项目一、二期工程做设计优化，总建筑面积28.86万㎡，结构图见图1。

图1 建筑结构示意图

3.1 优化结构设计选型

房屋工程分基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计和围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。在实施过程中，还应该结合具体工程的实际情况，围绕综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足平面布置规则下缩小刚度和质量中心的差异，控制了建筑物的水平荷载。竖直方向上应减少应力集中现象。

3.2 优化输入荷载

风荷载受地形、地貌、周围建筑环境等因素影响，与房屋建筑结构的几何外形相关，对具有显著非线性特征的结构可能产生流固耦合效应。风荷载需要考虑静力和动力的双重特点。

4、房屋建筑结构优化设计的实际意义

4.1 有助于降低总造价

在房屋建筑结构设计中，合理应用建筑结构优化设计方案，不仅能够提高建筑物的使用价值，还有利于环保，促进可持续发展，有助于实现建筑物的经济价值。进行结构优化设计中，高层住宅的层数越多总建筑面积增大，占用土地面积就越小，从而节约了用地成本。但建筑层数的增多，建筑物间距也要加大，这时占用的土地节约量与建筑层数增加就无法用比例计算了。

4.2 提高建筑结构经济性

建筑层高增加，其墙体面积和柱体积增加，结构的承载力相应增加。与传统的结构设计相比，采用结构设计优化可以使得建筑工程造价降低5%-30%。技术性的合理利用材料性能能使结构内部各单元得到最好的协调，实现造价方面有较大的节省，通过使用优化设计手段可符合市场可持续发展的需求。在建筑施工中，混凝土是建筑施工中作为主要的建筑材料，选择这种材料的时候应该尽量选择等级较高的混凝土产品，一般来说，混凝土强度每提高一级单价就会提高4%一6%；采用高强度混凝土可以从建筑部件的横截面入手，最大限度的提高房屋的实际使用面积，例如：梁构件可通过减小混凝土强度等级，且有利于提高梁的抗裂性能。其次可以通过采用高强度的钢筋减小了截面的有效高度，在不影响使用下合理增大梁截面宽度。

5、建筑结构设计优化的措施

5.1 建筑结构设计方案要合理

建筑结构设计方案是建筑工程施工的参考材料和前提。相同的地质、相同的施工人员、相同的材料的建筑物使用不同的设计方案也会产生不同的效果。所以说建筑结构设计者要选择科学的合理的设计方案：

（1）设计方案准确的表明钢筋混凝土的混合比例，发挥钢筋混凝土受力的最佳状态，保证建筑结构的承载能力；

（2）设计方案要注意建筑结构的构件的协调一致性，使设计成为最佳方案，实现建筑安全的目标；

5.2 提高建筑结构设计的准确性

建筑结构的设计是一个系统的工程，它的成功与否直接关系着建筑工程的安全性和舒适度，进而关系着居民能否正常使用。因此，我们的设计师不能仅凭自己的经验，理所当然的进行设计，设计师应该在精确分析和计算的基础上，凭着自己丰富的设计经验设计优秀的方案：

（1）在设计过程中要保证输入计算机的数据是准确的，避免出现丈量误差；

（2）丈量的数据要仔细输入计算机，仔细审查输入的数据和计算程序，确保得出准确的计算结果；

5.3 选择适合的材料

建筑结构的主要作用是承载力，而建筑结构的承载力需要建筑材料来实现。因此，我们应该选择最合适的、好的建筑材料来保证建筑物的强度和抗震性。建筑结构设计师应该根据建筑的承载能力和预应的抗震能力选择合适的材料，而不是一味的追求低成本选择低含钢量的材料，例如钢筋混凝土，要严格的、合理的确定混合比例，最大限度的发挥钢筋混凝土结构的承载能力和抗震能力。

结语：

总之，进行建筑结构设计要保证建筑设计的合理性和科学性，防止常见问题的发生，保证建筑结构的安全、完整。

[1]李明.关于对建筑结构优化设计问题的思考[J].四川水泥，2015（8）：92.