对建筑结构优化设计的探讨

对建筑结构优化设计的探讨

孙国亮

邢台市建筑设计研究院有限公司河北邢台054000

摘要：自改革开放以来，我国社会和经济的发展越来越快，建筑在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，结构设计是其中极为重要的一个环节，通过优化设计手段进一步加深对结构优化设计中的重要性认识，创造合适的条件，确定合理的目标，采用科学的控制方法，各个方面达到最佳结合，降低工程的总造价。因此，加强建筑结构优化设计对于我国目前建筑行业的发展有着十分重要的作用。基于此，本文主要阐述了建筑结构优化设计、建筑结构优化设计的基本理论、完善建筑结构设计优化的策略，希望能为今后建筑行业的发展奠定良好的基础。

关键词：建筑结构；优化设计；策略

随着我国社会经济的高速增长，促进了城市化进程步伐，而建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键手段。随着国家建立节约型社会理念的不断深入，建筑的需求者与供应者都对建筑结构的优化设计提出了更高的要求。建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段，同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。

一、建筑结构优化设计的概述

建筑结构优化设计的基本理论建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，3个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求:功能性建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。

二、建筑结构优化设计的基本特征

建筑结构工程过程中的决策阶段、设计阶段、建设阶段等是最能体现建筑结构的优化设计。

2.1功能性

人类生存的基础物质条件离不开房屋建筑，建筑结构优化设计的目标是保证人们对于生活的基本需求。然而，对于房屋建筑的功能性也不是一味的追求过去的实用性为主，而是有了这些需求，例如舒适美、美观性、协调性等各类功能需求，对于人类的基础物质生存条件有了很高的需求。

2.2安全性

建筑是我们人类最基础的设施，它与我们的生活、生产等息息相关。建筑结构优化设计方案中首先要考虑到的一个因素是房屋建筑的安全性。假如我们只是看重房屋建筑结构的优化设计，然而却没有足够的重视在决策阶段、设计阶段、建设阶段对于建筑安全性的考虑，这样的建筑工程即使建筑结构再优化也是废渣一堆，严重着还会给人们的生产生活造成很大的伤害。所以，安全性在建筑结构优化设计中是非常重要的。

2.3经济性

在市场经济条件下，对建筑结构优化设计的经济性中各种资源的分配提出了更高的要求。我们可以通过对建筑结构的优化设计，最大程度的节约各种建筑工程材料，减低工程建设所需要的资金就指的是经济性。同时，地球上的各类资源都是有限的，对于建筑结构进行科学合理的优化设计不仅可以节约各种建筑工程材料，节省工程造价的成本。

2.4环保性

在经济性之后又提出一项更高的要求就是建筑结构设计的环保性，我们在对建筑结构优化设计中表现可持续发展的观念可以从通过对建筑材料的选择是否环保以及建筑整体整体布局是否科学环保。我们在选择建筑工程材料时不仅要确保能够达到工程所要求的功能性，安全性，同时还要能够达到节能环保的要求。在建筑物结构优化整体布局中，一方面要注意整体与局部的统一和环保，另外一方面也要注意对于建筑过程中造成的废弃物的处理和资源的再利用，最不能忽视的一个重大问题就是在建筑过程中对环境所造成的各类影响。材料选择环保、建筑整体布局科学合理环保也是建筑结构优化设计过程中最为重要的一个环节。

三、完善建筑结构设计优化的策略

3.1结构优化设计中的材料选用

基于物理学与建筑学的基本原理，建筑结构各个点、线、面都呈现出一定的力学承载力特征，而力学承载力本身的载体就是材料，通过各种材料的配置，加强构件的强度、刚性与延展性，钢筋混凝土材料的打造适应了这一趋势。工程实践证明，钢筋混凝土的结构设计中，梁柱是主要的承受载体，打造钢筋混凝土梁柱能局部提高梁柱的抗压力。因此，在工程建设实践中，采用高标号的钢筋混凝土，可以减少梁柱等构件的横截面，减轻结构本体的重量，同时也扩大了使用空间；而梁板以受弯为特性，采用高强度钢筋，能科学合理的减少钢筋的使用量。

3.2结构优化设计中的构件布置

建筑结构优化设计中的构件布置主要涉及梁、柱子、剪力墙的布置与设计。目前，高层建筑的结构设计大多采用框架一剪力墙结构体系，这种体系由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙2部分组成，框架的梁柱为刚接，框架与剪力墙可为刚接，也可为铰接。高层建筑体日趋复杂，各种不同功能的建筑用房综合在一起，组成形态各异的高层建筑，给建筑结构优化设计增加了一定的难度。而框架一剪力墙结构体系具有灵活组成使用空间的优点，比较容易满足建筑物的使用要求，而且框架一剪力墙结构体系有较高的承载力，较好的延伸性和整体性，并且具备很强的吸收地震力的能力，从而大大减小了结构本身的侧移。

3.3结构优化设计中的整体布局

为实现这些目标，建筑结构决策者与设计者须从结构优化设计的全局观念出发，利用结构设计中的点、线、面，确定建筑结构设计的总体布局，处理好点、线、面之间的架构关系，借助于材料的选用、构件的布置，充分发挥单个构件与整体结构的配合与协调，使之能实现最佳受力状况，既实现整体结构良好的承重力、刚性与延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，保证达到建筑设计的国家质量标准，实现建筑功能性、安全性与经济性的多重目标。

四、结束语

综上所述，建筑结构设计优化对于建筑结构设计是非常重要的。我们建筑结构设计人员就要积累足够多的经验，同时还要提高自己的专业素养，不断的创新，进行科学合理的建筑结构的优化设计。因此，应积极采取结构优化设计中的材料选用、结构优化设计中的构件布置、结构优化设计中的整体布局等策略，从而可以实现未来建筑结构的优化升级，为人类提供一个更好的物质生存与发展环境。

参考文献：

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[2]林森.结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2017（01）

[3]崔明亮.如何做好建筑结构优化设计[J].城市建设理论研究，2017（05）