建筑结构设计优化方法及应用解析

建筑结构设计优化方法及应用解析

段志华

中外建工程设计与顾问有限公司江西分公司江西省南昌市330000

摘要：建筑结构设计优化是建筑工程设计过程中的关键环节，其对于建筑结构设计效果的提升具有极为重要的促进作用。本文主要是就建筑结构设计优化以及应用进行了分析和研究。

关键词：建筑工程；结构设计；设计优化；方法应用

引言

工程造价的降低作为建筑工程设计中的重要内容，其主要是通过优化建筑结构设计的方式，降低建筑结构设计的成本实现的。所以设计人员必须对建筑结构设计优化方法的应用予以充分的重视。

1、建筑结构设计优化的方法内容

1.1上部结构优化

常见的建筑上部结构形式主要有砖混结构、框架结构、钢结构、剪力墙结构等等。所以针对建筑上部结构的设计与优化，必须以建筑结构类型为基础采取相应的优化措施。(1)针对砖混结构设计的优化。在设计砖混结构时，由于其承重墙不利于采用大洞口、错洞等方式，因此，必须根据建筑层高和层数的相关参数要求，详细的进行称重结构体系的计算，才能实现砖混结构设计优化的目的；(2)针对剪力墙结构设计的优化。剪力墙结构在设计的过程中，由于其结构重心与建筑平面重合在一起，不仅有效的避免了结构刚度分布不均匀的现象出现，同时剪力墙体与建筑隔墙的相互重合，也为建筑空间利用效率以及舒适度的提升奠定了良好的基础；(3)针对框架结构设计的优化。框架结构的设计与布置，应该与结构计算融合在一起，才能在确保柱网、柱距等结构安全性与经济性的基础上，促进建筑两侧刚度的有效提升，从而达到促进建筑整体结构抗震性能提升的目的；(4)钢筋混凝土楼板设计的优化。针对此设计应该以双向板、单向板、跨度等参数确定楼板的实际厚度。如果楼板过厚的话将会因为梁、柱内压力的增加而不得不增加配筋面积。反之如果楼板厚度太薄的话，那么对于使用者的舒适感会产生极为不利的影响。因此，准确的确定楼板的厚度，不仅有助于工程造价的降低，同时也满足了使用者对舒适度的要求。

1.2地基基础优化

基础是建筑结构设计过程中最重要的结构单元，对其进行相应的设计优化，是建筑结构设计优化的重要内容。目前常见的建筑结构基础机构主要有独立结构基础、桩基础、条形基础等。针对基础结构设计的优化，不仅满足了建筑结构设计、施工的相关标准和要求，促进了建筑结构安全性的有效提升，同时也达到了降低施工难度缩短施工周期的目的，降低了建筑工程施工的成本投入。

1.3局部与整体优化

建筑结构设计的优化具有复杂性和层次性等几方面的特点。在这其中建筑结构设计的复杂性，主要涉及到建筑材料的选择以及建筑结构的类型等几方面内容。而建筑结构设计的层次性则主要设计掉建筑整体设计、局部设计、建筑设备、电气设计、安装等几方面。针对建筑结构设计的优化，不仅有助于促进房屋建筑设计安全性、合理性等方面性能的提升，同时也实现了有效降低建筑工程施工成本的目的。

1.4整体协调性优化

如果站在建筑结构的角度分析房屋建筑结构设计的话，在实际设计的过程中，必须对建筑物整体的稳定性与可靠性予以充分的重视，才能在确保相互之间的协调与建筑外部美观的基础上，促进房屋建筑施工质量与效率的全面提升。

1.5使用期限与寿命优化

建筑工程施工质量是影响其使用寿命与期限的重要因素，所以必须在建筑工程结构设计的过程中尽可能的优化每一个施工环节，并以此为基础制定最佳的优化设计方案，才能在确保建筑结构施工质量的基础上，促进施工企业经济效益的稳步提升。

2、建筑结构设计优化方法的应用

2.1合理选择结构体系

经过长期的实践应用，现阶段常见的建筑结构设计主要有以下几种类型：（1）剪力墙结构。这一结构形式由于其自身所具有的优势，而被广泛的应用于高层住宅建筑，其与短肢剪力墙结构相比较而言，不仅抗震级别高，同时其墙体构造刚健的使用量也相对较少；（2）框架结构。这一设计方式由于其具有布局灵活、施工工期短、造价低等优势而被广泛的应用；（3）框架-剪力墙结构，这一结构方式由于其自身具有适用能力强且抗测力相对较好等特点，而被广泛的应用。在建筑结构设计的过程中，结构体系的选择必须以建筑使用功能的需求为基础，才能在实现投资与收益相互平衡的基础上，促进建筑工程经济效益的有效提升。

2.2建立优化结构相关模型

（1）变量设计的选择。变量设计的选择，必须在深入分析建筑结构参数的基础上，进行综合的考虑；（2）在进行建筑结构设计优化的过程中，必须要根据已经确定的目标函数为基础，选择相关的参数，才能在有效降低投资成本的基础上，促进建筑结构优化效率提升的目的。

2.3合理选择优化计算方案

审计人员在设计建筑结构方案时，必须对建筑工程施工过程中各种因素对其所产生的影响予以充分的考虑。同时深入的进行非线性优化与约束条件等相关问题的分析，并以此为基础通过详细的计算最终确定最适合建筑结构设计的方案，才能确保建筑结构设计方案的科学性与合理性，为建筑工程成本的有效降低奠定良好的基础。

2.4进行程序问题设计优化

建筑结构设计的优化，必须以已经确定的设计变量、目标函数、约束条件等为基础计算，才能实现建筑结构设计优化的目的。另外建筑结构设计在优化的过程中，必须对创新设计的应用予以充分的重视，才能及时的发现和解决建筑结构设计过程中存在的问题，以确保建筑结构设计方案的科学性与合理性。

2.5框架梁及箍筋间距优化

一般情况下，如果箍筋为加密箍筋的话，那么框架梁与箍筋之间的距离必须控制在10cm以内，反之如果箍筋为非加密箍筋的话，那么框架梁与箍筋之间的距离则不能超过20cm。所以，加大建筑结构设计优化过程中箍筋与框架梁之间距离的优化，对于促进建筑结构整体设计效果的提升具有极为重要的意义。

结束语

总之，针对建筑结构设计的优化，是社会发展对现代建筑结构设计所提出的要求。所以设计人员必须科学合理的进行建筑结构设计的优化，才能促进建筑结构整体性能的稳步提升。

参考文献

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[2]王也.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),2013,No.7403:81-82.

[3]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播,2010,No.2819:139+132.