建筑结构优化设计探析

潘晓康

（广东中山建筑设计院股份有限公司，广东 中山 528400）

建筑结构设计应遵循适用、安全、经济、美观和施工便捷的原则，最大限度的实现五个方面的完美结合，寻找出最佳的设计方案。为了满足建筑的各个要求，在坚持安全、美观和经济适用的原则的基础上，发挥最大的潜力对结构进行设计，在保证建筑使用功能和美观功能的基础上，最大发挥建筑的整体性能。

1 建筑结构设计优化的概述

建筑结构设计优化，就是通过科学的计算方法和优化措施，对实际工程中的建筑结构进行全面的研究，使建筑的总体结构以及建筑各个分部衔接得到完善以及优化。通过对建筑结构进行优化设计，优化后的结构不仅能够提高结构的安全性，同时能够把社会中所具有的价值学以及审美学完美的结合起来，从而提高结构设计的水平，促进建筑设计应用的整体性协调发展。建筑结构设计优化的主要目的是使建筑的设计方案更加科学合理。

2 建筑结构设计的优化措施

2.1 控制结构优化设计的经济性

如今，在建设资源节约型社会的新形势下，建筑结构优化设计的经济效益已与质量效益有机联系在一起。建筑结构优化在设计中，既要统筹质量与安全性能，也要有的放矢地控制建设成本，最大限度地降低资金投入。

2.2 体现绿色设计内涵，满足环保理念

近年来，国家大力倡导在每一个行业内普及节能、环保理念，同时也依照各行业发展的现实状况，分别出台、制定了多种建筑节能政策及规程。在建筑结构设计的优化环节，可采用节能的原材料，从建筑结构的整体框架统筹规划、宏观布局，彰显其环保成效，最为典型的措施包括给排水硬件设备的优化以及门窗材料的环保化等。在这期间，也不可避免地产生施工废料及垃圾，需运用最为绿色、环保的方式加以处置，减少对环境的“二次污染”，尽量循环利用。

2.3 满足结构优化设计的功能需求

从本质上看，建筑结构优化设计是为业主提供最优质、最舒适的生活环境条件。伴随社会经济的持续、快速发展，人们消费水平日益提高，群众对于建筑设施的功能需求也与时俱进。为此，追求建筑设施的和谐美观、高效实用无疑是结构设计优化的一大要求。

2.4 将各种安全要素考虑周全

建筑结构在优化设计时，一个最起码的要求便是安全性。倘若只在结构的功能性、经济性等方面狠抓严控，但忽略或降低了建筑结构的整体安全性能，那么这样的设计也是片面无效的，甚至还有可能前功尽弃。基于此，要将各项安全要素考虑在内，同时严格把控好建筑结构的质量关和安全关。

2.5 遵循整体与部分相统一的原则

在对建筑结构进行优化设计的过程中，首先要将建筑的整体性和部分结构进行统一，提高建筑所呈现的整体性以及合理性，让整个建筑看起来比较协调。其次是提升房建筑工程的合理性，在优化建筑结构时，努力调节建筑的整体与结构之间的关系，通过协调手段来提升建筑的外部美观性，对于建筑结构，要保证整体效果得到优化协调必须遵循简洁的原则。同时，在进行整体结构设计的过程当中，要保证建筑工程整体的优化协调，防止出现出现墙柱的错位问题，在优化结构过程中尽要可能应用几何结构，有利于增强建筑结构稳定性。

2.6 注重建筑结构优化模型的构建

在制定模型时，特别是在对不同变量的选择方面，需要充分考虑影响建筑结构的所有因素。对于影响范围不是很大甚至是较为单一的因素，需要借助预定式参数表示方法来体现，使其能够更好地在优化模型中反映出来，这样就能够起到减少计算数量以及设计数量的目的，同时还能够减少编程基本工作量，从而提升工作效率，起到优化模型的作用。

2.7 做好建筑结构设计荷载取值

建筑结构设计中的荷载取值需要使用概率统计法。设计过程中，需先创建一个概率模型，在进行统计分析时，应注重统计参数的确定，这是因为这一参数是荷载取值的关键，它会随着荷载变化出现改变。通过对荷载的分类可知，除永久荷载外的所有荷载均具有可变动性，因此，从理论分析的角度讲，需要使用随机过程模型，为进一步方便统计与调查，通常会采取极值统计法等进行统计和分析，取值过程中，应考虑各个房间中的家具重量。以建筑总面积为依据，算出单位面积条件下的家具、人员以及各类物品的重量，并结合临时性等要求来组合，以此算出房间活载在单位面积条件下的家具、人员与物品重量。然后，根据这一结果划分功能，使用直方图对分布进行假定，使用X2 等方法进行检验。比如，模板支架立杆，其承载能力可使用以下公式计算：

公式（1） 中，W代表立管的截面模量，荷载的计算公式为：

公式（2） 中，Mwk代表荷载使立杆产生的弯矩；ω1代表风压值（单位：kN/m3）；la代表模板支架立杆纵距；h代表模板支架立杆步距。通过对建筑结构荷载规范与当地平均风压的分析，ω1取0.25kN/m3。经过一系列计算得出各种条件下的统计参数，同时得出标准值，然后再根据对比分析的结果得出实际荷载值。

3 结语

建筑结构设计优化是一个涉及到各种因素的决策过程，也是一个综合性很强的技术筛选过程。耐用、实惠、舒适、美观和安全，是建筑结构设计的重要目标；这些重要价值是相互联系、相辅相成的，而不应当是彼此矛盾的。设计者应当综合考虑建筑工程的各种性能，选择最有助于实现建筑工程综合效益的设计方案。设计者要在遵守设计基本原则的基础上，大胆探索新的设计途径，应用新的设计技术，更好地提高建筑结构设计的质量。