建筑结构设计的优化方法及应用分析

建筑结构设计的优化方法及应用分析

朱慧林

淄博市规划设计研究院山东省255000

摘要：随着我国人民的住房水平不断提高，人们对房屋建筑的要求也越来越高。在房屋建筑结构设计阶段时，可以采用结构设计优化方法，提升建筑工程施工的便利性，同时优化设计结构，增加建筑的稳定性与经济性。所以建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的作用不可忽视。

关键词：房屋建筑；结构设计；优化方法

引言

在建筑结构设计中，不仅要对施工过程是否合理进行考虑，还要实现对设计方案的不断优化，从经济型以及安全性和外观设计等方面提高建筑的基本价值。文章对建筑结构的设计优化方案在房屋结构设计过程中的作用进行研究分析，希望能够更好的促进我国建筑结构设计人员的创新意识的发展。

一、建筑结构设计优化的必要性

在房屋结构设计过程中，使用合理的优化设计方案，不仅能够提升建筑物的使用价值，还可以同时实现建筑物的经济价值和环保价值。在优化设计方案中，节省建设单位的资金投入，降低建设成本。建筑优化设计与传统的建筑设计相比，能够为企业带来更好的经济效益、为用户提供更好的使用体验。通过优化配置建筑施工过程中的各种资源，如建筑材料、结构布局，实现结构布局的有效结合，共同发挥更优作用，建筑物的面积随着建筑物层数的增加而增加，而要想保证建筑物的良好设计效果、稳定性和可靠性，建筑物的单位面积造价也会随之升高。通过建筑结构优化设计，便可以在这些因素之间找到协调点，实现最佳的方案设计。

二、结构设计优化技术具体运用

1、建筑结构整体与局部的优化

从建筑结构设计的复杂性来说，设计的内容包括建筑材料的选择以及建筑结构类型的选择等。从建筑结构设计的层次性来说，建筑结构设计优化的内容包括建筑整体的设计，建筑局部的结构设计，建筑的设备、电气设计及安装体系等。在这些体系下，还有许多子体系，通过子体系的联结，可以形成一个大的结构体系。通过整体结构设计与局部结构设计的共同优化，可以在很大程度上提升房屋建筑的安全性、合理性，降低工程建设的成本。在建筑结构设计优化的过程中，需要考虑到建筑整体平面与建筑结构的协调，通过对建筑整体平面与建筑结构的协调设计，可以在很大程度上提升建筑的美观性。保证建筑结构整体上的协调优化，需要坚持简洁原则，尽量避免墙柱错位的情况发生。建筑的截面面积需要与建筑的高度相协调，保证两者的比例处于最佳的范围。在建筑电梯或楼梯的结构优化时，需要尽量降低其自重，选择承重能力强的材料，保证电梯或楼梯的稳固性。建筑在整体结构设计优化中，需要采用简洁的几何结构，在保证建筑稳定性的同时，也提高了建筑的美观性。整体结构可以通过选择合理的结构方案，实现整体结构的优化提升。建筑的局部结构使的优化提升可以逐渐累积，实现对建筑整体的优化提升。设计人员在优化设计的过程中，可以选择最优的局部结构设计方案，每一个局部结构设计的优化可以带动建筑整体结构设计的优化。

2、地基基础结构优化设计

在对建筑物的下部地基基础结构进行优化设计时，设计人员必须选择最为合适的方案。例如，以实际施工情况为基础选择对应的桩基类型，尽量降低工程造价，再根据桩端持力层的厚度对灌注桩的长度进行科学选择，并对集中优化设计方案进行对比，进一步筛选出最优的设计方案。例如，某建筑物结构的原设计使用的是桩筏基础，相对该结构设计进行优化，将桩筏基础改为桩基础，设置两桩承台、三桩承台、四桩承台和梁式承台。在这部分优化中，考虑的是基础传力的传递路径最短则越省材料，但是前提保证是总沉降值和不均匀沉降值。桩筏基础较桩基础而言增加了一块整体的筏板，将整体受力转变为局部受力，增加了传递的途径，但是也增加了材料的使用，虽然浪费了材料，但对控制不均匀沉降具有一定作用。根据实际情况而言，若要同时满足总沉降、不均匀沉降以及地基承载力的要求，使用天然基础的经济型要比桩基础更高，而且施工更为简便，所需时间也相对较少，费用也较为便宜，不失为一个较好的选择。

3、节能结构设计的优化

节能结构设计的优化需要以绿色建筑理念为基础，并主动运用设计学中的方法。主要内容：为了使房屋具有优良的采光性，要结合项目所处的地理部位、气候条件和当地城市规划的现实状况和要求，实施针对性的选择建筑的朝向。这样房屋不但能够确保可以接受到更为合理的阳光照射，也为室内通风奠定了更为坚实的硬件基础；对于建筑的美观，尽量不要和寒风呈90°。这种做法不仅能够最大程度的降低热量损耗，并且可得到高效节能的优良效果；对于房屋建筑维护，其屋顶、门和窗户等设计是关键表现，在面对阳光一侧，窗户面积要尽可能扩大，也要尽可能的加多数量，这样来让房屋能够充分的收集到阳光；在背光一侧，窗户要尽量减少数量，目的是热量避免过度的散失。对于建筑顶棚的设计，可循环的水管能够加装，便于得到冬暖夏凉的应用效果。

4、外形优化设计

通过外形优化方法，设计人员可以在固有的截面优化方法基础上对建筑物的结构框架和内部形状进行更进一步的调整、完善，以便提升建筑物的结构设计质量。首先，设计人员需要了解和掌握建筑物的整体情况，以我国现行的建筑物结构设计标准对其进行修正。通过外形优化方法划分建筑物结构的外形特征，在实际工作中，主要采用的是杆系结构和连续性结构。在使用杆系结构外形设计过程中，建筑物结构的节点坐标的选取是关键点，并将选取的节点坐标作为设计的变量，用以满足建筑物外形优化设计的需求。

结束语

选择合理的优化方案能够保证房屋建设在达到相关建设标准要求的基础上实现经济最大化。建筑结构的设计优化是一个相对复杂的概念，只有不断的加强研究和分析才能够更好的实现其在现实生活中的运用。文章在对建筑结构优化设计过程以及问题等多方面分析角度下，希望能够给相关的设计人员带来一定思考和启发，从而提高建筑结构的优化方案设计，实现房屋建造的安全性以及稳定性。

参考文献：

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