谈建筑结构设计中的优化策略

文/张凯 哈尔滨市建筑设计院 黑龙江哈尔滨 150010

1、建筑结构设计优化概念

房屋结构设计技术具备较强的技术性特点。在房屋结构的设计模块中，设计人员需要实现建筑物整体性能模块的统筹设计，这涉及到建筑物功能价值模块、美学指标模块、使用价值模块等，建筑物的实用性突出表现为能够满足人们日常居住的要求，具备遮风挡雨的基本功能。建筑物的审美性在于建筑物的外在美，外形结构要让人赏心悦目给人以美的享受。

在建筑结构的设计阶段，设计人员要进行房屋基本性能的考虑，进行房屋美学性及功能性的整体性考虑，通过对科学化设计理念的应用，进行最佳化建筑结构设计策略的应用，为了达到这个目的，设计人员需要进行房屋结构设计目标的统筹化管理，进行数学原理及建筑学知识的利用，进行多种设计方案的设计及筛选，满足建筑物的功能要求。

在建筑结构设计阶段的优化过程中，需要实现设计理念的更新，进行高效化设计方案的应用，确保设计方案的最大化效益。在实际工作中，建筑物的内部结构比较复杂，为了确保建筑物整体性能的提升，需要实现建筑物各个组成部分的有效性结合，实现对建筑物不同部分结构的设计优化，满足房屋结构设计工作的要求。

在设计模块中，需要保持房屋结构的整体性，这样可以提高建筑物的抗震能力，增强房屋的整体承载能力。通过调整承重构件的布局，使结构刚心与质心尽量接近，避免出现结构性扭曲状况，从而满足结构安全性能要求。在平面复杂的建筑中，可通过设置抗震缝，将不规则的平面分割成平面规则的几个子平面，以达到上述目的。

2、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

2.1 建筑结构优化与建筑格局

在对房屋建筑结构进行优化设计时，要使房屋建筑的外形与房屋结构能够更好的融合，建筑的整体结构与建筑整体平面更加协调。要想实现房屋建筑的整体平面与整体结构的紧密配合，首先就是要保证房屋建筑的简洁原则，例如：尽量避免房屋建筑的墙体与建筑承重构件产生错位的情况，确保房屋建筑平面尺寸与其高度相适应，从而实现建筑整体结构与整体平面的协调一直。通常情况下，房屋建筑结构转角部位的承载力有待加强。因此，在进行优化设计时，应对转角部位进行适当的补强，根据规范要求适当增加转角处的配筋。

2.2 构建优化模型

首先，科学的选择建筑结构设计变量。在变量选择的过程中，应该将影响建筑结构设计的参数作为变量。比如，建筑物的损失期望值、建筑结构造价值、建筑结构设计的可靠性等进行严格的控制，这些技术相关的目标参数，又是建筑约束控制的参数值。对于建筑结构设计中影响范围较小、变化面积较小的因素，可以将其视为独立设计参数值;在具体的实践过程中，可以采用预定参数来表示，并将其作为依据来减小设计，计算变量，减小建筑结构设计方案编制过程中的工作量，有效地提升设计工作效率。其次，目标函数的确定。在进行建筑结构设计优化时，应该找到符合相关规定的尺寸和条件的钢筋库方案、已经失效的概率函数，通过这种方法可以有效地减少建筑施工成本的浪费。最后，科学地确定约束条件。在建筑结构优化设计过程中，应该有效地保证建筑结构的安全性、整体性、科学性，合理地确定建筑结构约束条件。在建筑结构设计中，应该对目标的性质、实际应用性质等约束条件科学化的进行对比与分析，保证相关约束条件能够有效地满足建筑施工的整体要求，以保证建筑结构设计的最优化。

2.3 优化基础设计

在结构造价中，占据比重较大的是基础造价，直接影响整个工程造价。在设计建筑基础时，要恰当选择建筑基础类型。通常情况下，地质条件较好时，低层建筑较多应用浅埋天然基础，而高层建筑较多应用桩基础，以控制沉降。对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。在进行地下室设置时，要充分比较并验证地下室的基础型式、埋深、底板结构形式、顶板结构形式、抗浮水位、基坑围护以及侧墙设计等问题，同时要尽可能的降低工程造价。因为地质情况千差万别，同一建筑结构在不同的地质情况下所选的基础形式就会不同，结构设计师不能一成不变，在房屋建筑结构设计过程中，要因地制宜，根据建筑所在场地的地质条件、建筑结构的复杂程度、地下水位情况、当地的施工技术条件，合理选用基础形式，从而达到在保证结构安全前提下降低工程造价的目的。

2.4 结果分析

建筑结构设计优化过程中最重要的一步就是结果分析，对计算机中获得的各种数据进行详细的分析，根据分析的结果制定优化设计方案。在建筑结构设计优化的过程中，需要对各种因素进行综合的考虑，努力的完成建筑结构优化设计工作。在建筑施工的过程中，会应用到大量的资金、劳动力，优化建筑结构的主要目的是在最大程度上控制上述指标，并且保证建筑工程施工的质量。所以，在建筑结构优化设计的过程中应该加强对以下几方面的重视：第一，明确建筑涉及与经济之间的平衡点，有效的降低两者之间的矛盾，有时可以利用高新技术的应用降低经济费用的支出;第二，要加强理解高新技术对经济效益带来的影响，必须认识建筑技术的进步与发展，有效的降低不必要经济的支出，所以，必须加强对技术发展的重视。

2.5 如何降低建筑结构的含钢量

房屋建筑工程的造价主要取决于建筑结构的含钢量。降低结构的含钢量不是简单的抽钢筋，不能以结构安全为代价。建筑结构的最佳含钢量是与结构刚度的合理性是相匹配的，通过确定合理的结构型式，设计合理的竖向构件和水平构件布局，可以将结构刚度与建筑体型相匹配，使结构构件的截面和配筋率都在最佳范围内，从而在保障房屋建筑的工程质量前提下得到一个结构整体最低含钢量。

综上所述，通过对建筑结构设计优化策略的应用，可以满足现阶段房屋结构设计工作的诸多要求，解决实际房屋建筑工程设计问题，实现建筑结构整体设计成本的优化。

参考文献：

[1]毛添钿.分析房屋结构设计中建筑结构设计的优化策略[J].门窗,2016(11)：146.