建筑设计中结构设计优化分析

王俐达

摘    要：建筑设计是建筑行业发展的重要内容，做好建筑设计才能做好建筑建造。建筑设计以结构设计最为关键，建筑的结构是建筑安全性能和耐久性能的重要保障。现代社会建筑行业要稳固发展就必须做好结构设计的优化，在传统的结构设计中融入新的科技和新的设计理念，本文将以此为核心展开建筑结构设计优化的讨论。

关键词：建筑设计;结构设计;设计优化

1  引言

随着城市化进程的发展，人口膨胀问题在城市问题中越来越突出，城市建设离不开劳动力，但是城市的占地面积是有限的，如何用有限的土资源来满足人们对建筑的需求是建筑行业的难题。基于此种环境，建筑设计人员应该积极收集人民对建筑需求，不断的进行结构优化设计，才能够与时俱进，保证建筑行业的先进性，推动我国建筑行业的发展。

2  当前建筑结构设计的问题和优化方向

现代房屋建筑的结构设计存在一定的空间浪费，简而言之就是房屋的利用率还可以提高。这主要跟人们的生活质量息息相关。生活质量的提高让人们对房屋的观念发生了变化，原来的房屋内部结构设计已经不适合现代社会了，现代人有了物质基础，所以他们对房屋的内部要求更高。他们希望房屋的结构设计有一定的巧妙性，而这种巧妙性体现出来的是美观，也就是说房屋结构设计需要增加一些美观性。这种美观性是在房屋安全合格的基礎上进行的，房屋内部结构的承重性能、支撑性能以及应对变故的稳定性能。但是有一小部分人过于注重房屋内部的美观，在结构设计中更倾向于肉眼观感，譬如楼梯的设计。这种设计可以使居住者身心愉悦但是却暴露出了结构缺陷。目前房屋结构设计仍然存在着地基不牢固的问题，譬如江景、海景房。由于临江、临海，这些房屋的地基底部多沙，而沙是流体物质，大量的沙存在房屋地基底部使建筑存在很多隐患。还比如房屋横纵向框架设计合理，有的房屋主人偏好横向设计而忽略了纵向设计的重要性，这也会给房屋建筑埋下安全隐患。

根据这些暴露出来的问题，我们可以大致思考一下建筑结构设计的优化方向。第一，优化安全设计。结构设计一定要以安全为主，在安全设计合格的基础上再寻求美观设计。第二，提供一个可变性设计。就像以前的房屋建筑不能满足人们的需求一样，现代人对房屋设计的需求也在时刻变化。如果在建筑结构设计之初想到了这一问题，并在设计时给用户留下修改空间，岂不是更人性化。第三，考虑房屋造价问题。房屋结构设计的难度直接关系房屋造价问题，这是一个现实问题，建筑行业要赚钱就要在最好设计里挑选出比较经济的设计方案。以上三点就是笔者认为目前建筑结构设计的优化方向了。其中以经济原则最为关键，接下来笔者将详细阐述一下。

建筑行业的发展需要经济的支撑，所以在建筑结构设计优化必须优先考虑到经济型原则。首先要考虑到建筑用地的问题。在建筑结构设计过程中，设计人员需要考虑到房屋层数的问题。因为楼层越高并不意味着房屋的单位面积越小，在有限的土地资源中，如何让建筑面积最大化从而实现经济的最大化需要设计人员进行精密的推算。其次是单位面积的造价问题。房屋的单位面积的造价受房屋结构的影响。譬如楼层越高，楼房的单位面积的造价就越低，但是楼层高对地基结构的稳定性要求就更高，那么地基结构的设计就要优化，同时地基的单位面积的造价也会因为楼层的高度而变高。反之楼层越低对地基的要求也会相对降低，那么地基单位面积的造价就越低，而楼层单位面积的造价就会升高。所以在进行房屋结构设计优化之前，设计人员需要结合建筑项目的理想单位面积造价资金来进行房屋的整体结构优化。最后就是承重设计的问题。与单位面积相反，楼层越高，建筑工程在承重施工的问题上造价就越高。同时管道、电气运输的成本也会增加，承重柱的单位承载能力变低，从而使建筑的抗震性降低。所以考虑好经济性原则，做好层高结构设计的优化可以从整体上优化整个工程设计，最终降低成本，提高工程设计质量。

3  优化方法

结合目前建筑结构设计的发展现状和发展方向，笔者认为当前优化建筑结构设计可以从模型优化入手。建筑工程在施工前都会做出相应的建筑模型。然后以建筑模型为标准进行工程施工。所以建筑模型的结构设计将直接决定建筑本身的结构设计，此外优化模型结构设计也更加简单、更加经济。因为建筑模型与建筑物是按照一定比例做出来的，所以在模型上能实现的设计在建筑物身上往往也是可以的。优化建筑模型结构设计首先要做好数据分析工作。分析建筑模型的受力情况，首选要做好数据收集工作，比如房屋地基稳定数据的收集、构造柱和承重柱的预算受力极限、承重柱截面的高度问题、横纵向设计的比例问题等，都需要经过精密的计算和推敲，从而使建筑结构设计的约束条件更精准。在此基础上进行其他方面的结构设计优化，比如整体与局部的优化。现代建筑大多都是楼层建设，其中以高楼层为主，所以建筑结构设计人员要特别重视建筑层次的划分，层次变化之间能否衔接自如不仅考验着设计人员的能力还关系着建筑建造的难易程度，也会影响建筑外观形象。所以在设计过程中设计人员需要考虑到现场施工的环节，在建筑设计层次上做好小环节的结构设计，在整体中寻求局部设计的优化。同时在局部设计的过程中设计人员也需要思考到整体的结构设计，让局部设计与整体设计相呼应，从而实现对整个建筑结构的优化，提高建筑的质量水平。建筑结构设计中的剪力墙结构优化也很重要。剪力墙结构是高层房屋建筑的主力军，是房屋纵横向的主要承重结构。剪力墙对钢筋的需求量低且刚性大、又能分割空间，可以帮助设计人员处理房屋分割的问题，所以在目前的房屋建筑中被普遍应用。

剪力墙结构的优化方向有很多，这里笔者着重介绍三个方面。首先是剪力墙组成成分的优化。经济是剪力墙被应用到房屋建筑的最主要原因之一，控制剪力墙的含钢量，是优化剪力墙结构的重要方向。设计人员可以将剪力墙含钢的部分结合实际的建筑情况来做出分配，比如受力纵筋的墙、板、梁的钢含量分配。其次是转换层结构的设计优化。剪力墙结构连接房屋上、下部结构设计，其与房屋上、下部结构相连的部位叫做转换层结构。在优化设计过程中，设计人员可以将转换成的设计优化方向集中在刚度的改变上。比如转换层结构处在高位转换的情况下，设计人员按需要额外考虑高位转换对剪力墙转换结构的质量和刚度要求，并按照推算结果调整建筑上、下部结构的刚度比，使剪力墙结构更好的进行承重和转接工作。最后是连梁结构的优化。剪力墙连梁结构的优化方向十分的明确，就是增加抗震能力。在保证跨度不变的情况下，设计人员可以对连梁结构进行小幅度的调整，比如降低连梁结构的刚度，计算出其弯矩设计值，从而制定出刚度值与弯矩设计值的数值范围，增强建筑结构的稳定性。

4  结束语

总而言之，建筑结构设计是建筑行业发展的领头羊。建筑行业想要更好的发展就必须要认识到自身的发展问题，不断优化建筑结构设计。我国建筑行业想要发展就必须重视结构设计，不断丰富建筑结构设计的内容，以经济性的角度进行设计优化。

参考文献：

[1] 贾金成.建筑结构设计优化方法及应用分析[J].建材与装饰，2019（4）.

[2] 李秀芬.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].建筑技术开发，2019.

[3] 徐红.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].华东科技（综合），2019.