浅谈建筑结构优化设计龙泽武

浅谈建筑结构优化设计龙泽武

龙泽武龙泽民黄剑

1广州大学土木工程学院510006;2中化二建集团有限公司110013;3广州大学土木工程学院510006

摘要：建筑工程特点是投资大，工期长，结构优化设计能有效降低工程造价。建筑结构优化设计是实现建筑主体功能和建筑投资成本的关键。因此，结构工程师必须能够在每个项目的设计中不断地探索自然法则，不懈地追求相对的最佳和最优。通过反思和比较，不断积累经验，提高自身的判断力和创新能力。

关键词：建筑结构；设计优化；分析

建筑结构设计是工业和民用建筑设计中不可缺少的内容，它对工程的质量和安全有很大的影响。因此，在进行建筑结构设计之前，必须对其进行彻底、合理的考虑和分析。确保设计的可行性、合理性、安全性、有效性等。然而，在现有的建筑结构设计中，总会出现不可预见的情况，造成结构设计上的问题，导致在随后的施工过程中出现各种情况。这不仅浪费了施工时间和建筑材料，增加了施工单位的成本，降低了施工单位的经济效益，使施工单位无法及时完成工程进度，同时也严重影响了设计单位的形象和声誉。

因此，在提高施工人员施工技术水平、提高施工材料要求和施工进度的同时，也需要提高施工结构设计的质量。良好的结构设计可以减少后续工作中的不合理现象，也可以有效促进项目的快速、高效完成。只有这样，才能从根本上提高建筑工程的质量。因此，优化建筑设计势在必行。

1建筑结构优化设计的原则

1.1经济性原则

结构优化设计是社会主义市场经济对资源合理利用的新要求。其最终目标是追求人类更高水平、高层次的物质生存环境。通过优化建筑结构设计，以科学的方法最大限度地利用各种材料，可以有效节约能源消耗，将各种材料结合起来，降低建筑成本，实现经济原则。此外，建筑结构的优化设计既要追求经济，又要遵循功能原则。为了满足建筑设计的实际功能，我们还应该考虑建筑的舒适性和审美需求。

1.2安全性原则

在建筑设计过程中，我们应该注意安全的保证。建筑是人民生活环境的基础。其安全性与人们的生活息息相关，是影响建筑结构优化设计的主要因素。因此，在优化设计中应遵循安全原则。考虑各种因素的影响，合理规划建筑结构和布局，实现建筑结构的优化设计。

1.3环保性原则

建筑结构设计的环境保护也是一个需要遵循的主要原则。在社会主义经济发展的过程中，对环境保护有很大的要求。建筑结构的优化设计必须以可持续发展的理念为基础，符合经济的实用性。在安全的基础上，建筑材料的选择和整体布局要体现环保意识，有效做好节能环保设计。

2建筑结构优化方法

2.1结构方案的优化

结构方案的优化是建筑结构优化的基础和保证。对于建筑设计师来说，可以采用的建筑结构方案通常不是唯一的，但不同的结构方案的选择、其造价和实际质量也是不同的，为了达到结构优化设计的最终目的，必须选择优化结构方案。

(1)从整体上处理各要素之间的关系

这里的整体是将结构的总体方案放在特定的建筑空间中，同时处理每个元素之间的关系，包括结构和构件之间的关系。充分考虑了结构和构件的最优验收，使结构具有较高的承载能力和良好的刚度和延展性。

（2）结构受力和传力途径的优化

结构受力的优化主要是考虑一个简单的传力路径。如果传力途径过于复杂，结构部件会经过多次转换，而这种转换过程必然会增加工程的成本。同时，可能存在计算错误和相应的安全问题。因此，采用简单的传力途径不仅可以减少结构构件的转换次数，降低计算错误的安全风险，而且可以提高工程造价的积极性。

（3）整体结构协调一致性

在结构方案的设计中，必须充分考虑整体结构的每一个构件，使结构各构件能够实现整体的协调一致，在整体上发挥最大的作用，以确保建筑规范所规定的设计要求得以实现。以实现结构设计的优化。

（4）避免结构扭转

结构出现扭转的原因一般是由于在结构的平面布局中，抗侧力的刚度中心跟建筑物的质量重心或者是外力作用重心相偏离而导致的，而这种扭转所消耗的材料是非常大的。同时也会出现相应的不安全因素，因此在结构方案中要加以重视和避免。

2.2结构材料的优化

在建筑结构的经济性和安全性的双重考虑下，对结构材料的要求也比较高，在材料的选择上需要质量好、经济合理的材料。同时，在材料的使用中充分考虑了材料的受力特性和力学性能。

例如，在钢筋混凝土的结构设计中，由于钢筋混凝土材料的高压缩性能，应采用高标准的混凝土用于受压为主的柱子，这不仅增加了建筑使用的空间，而且减少了构件的截面。也减轻了结构本身的重量。对于梁板，应使用高强度的钢筋，因为钢筋的韧性更好，更受弯。同时使用高强度的钢筋，以减少钢筋的数量。此外，在钢筋混凝土材料的使用中，应注意钢筋与混凝土的强度匹配。同时实现材料的最大性能，实现材料的合理利用和节约，从而实现结构的优化设计。在实际施工中，由于建筑材料的选择和使用存在问题，造成大量的资金和材料浪费。例如，在混凝土浇注板中，经常会出现混凝土标号过高的情况。高标准混凝土不能很好地利用其高强度特性，而为了达到高标准的混凝土，板内的钢量也随之增加，因此，不仅造成使用钢筋的浪费，还增加了工程的造价。

2.3结构计算的优化

结构计算的优化也是建筑结构优化设计的重要内容。为了优化结构计算，应充分考虑以下问题：

（1）不盲目依赖计算机

目前在计算建筑结构时一般使用计算机，但计算机的使用并不是很简单。由于计算软件的缺陷，计算误差时有发生，因此设计计算不能盲目依靠计算机计算。在使用计算机的同时，需要对机构设计计算程度的基本理论进行明确的研究，同时明确计算程序的局限性和应用范围，从而获得正确的计算结果。

（2）认真核对数据

在仔细计算数据的同时，还必须仔细核对输入的构建大小、几何形状和相关数据，以达到准确性，尽量避免输入错误、计算错误或计算分析结果中的误差。有些误差虽然很小，但施工后的实际影响是巨大的，同时也影响了设计结果的经济性和安全性。

（3）注意实际结构与计算模型的差异

通过计算机仿真计算得到的计算模型是基于计算理论和设计程序，在实际中对结构的影响因素较多，同时难以计算。这意味着计算模型和实际结构之间必须有一定程度的差异。在结构计算中必须考虑到这种差异，否则会影响计算结果和结构设计的正确性。

2.4与其他专业协调设计

在建筑结构设计中，为了实现设计的最优化，有时要注意与其他专业的协调，下面以排水和电气专业为例，谈谈建筑结构设计与其他专业的协调。

（1）结构与排水专业的协调

首先，水泵应尽可能设置在建筑物的地下室。这是因为给排水专用的设备很重，需要选择一个承载能力大的房间；给排水室内预留孔及预埋孔的大小及位置必须准确。同时，必须注意对重要的地洞进行加固，避免在建筑物的支柱上使用水平管道；管道通过承重墙时，必须采取相应的加固措施。同时，在施工设计中，应充分考虑建筑物的地板负荷，避免在同一类型的房间内出现过高的管道，造成负荷负荷超载。

（2）结构与电气专业的协调

在电气管道设置中，如果在地板上难以实现管道的隐式安装，可在预制时为建筑梁孔预留垂直管道，并且必须保证梁的宽度和墙的厚度.同样，这保证了有梁的供暖线不会暴露；在电梯房的设置中，由于建筑物中有更多的预埋和空洞，需要分别计算房间的强度，增加了所需的负荷。

3结束语

总之，建筑结构优化设计一直是一个比较复杂的设计过程，因为影响工程造价和建筑质量的因素很多。因此，在建筑结构的实际设计中，必须充分考虑各个方面的因素，力求优化各个细节。只有这样，才能实现优化建筑结构设计的最终目标，更好地服务于我国建筑业的发展。

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，2017，(04):93-94.

[2]张爱霞，周世忠.建筑结构设计的优化方法及应用分析[J].低碳世界，2016，(07):153-154.

[3]周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].中华民居(下旬刊)，2014，(01):117.