结构优化设计在建筑工程设计中的意义和应用

结构优化设计在建筑工程设计中的意义和应用

王璨

37092119921225*** 山东泰安 271000

摘要：目前，现代化建设飞速发展，我国的经济建设也越来越完善。在建筑工程设计中持续开展结构优化设计工作，不断提高建筑的安全性、功能性和经济性，能够有效提高人民日常生活和生产工作的品质。

关键词：结构优化设计；建筑工程设计；意义和应用

引言

在建筑设计过程中，设计人员需要充分考虑建筑物的使用功能，尽量避免因结构设计不合理而出现安全问题，从而提高建筑的可靠度和耐久性。因此，设计人员必须做好建筑结构设计工作，保证建筑的质量，为住户提供良好的服务和舒适的环境。另外，设计人员还需要保证结构设计的合理性，使结构具有良好的稳定性与承载力，以保证建筑工程的顺利进行。

1结构优化设计的意义

1.1结构优化设计有利于提高建筑的安全性

不管是民用建筑还是工业建筑，建筑的安全性都直接关乎着使用者的人身安全和财产安全，所以，建筑的安全性也从来都是结构设计需要守住的最底线。在建筑结构设计中，安全性是设计人员需要坚持的最基本的原则，在此基础上综合考虑各方面的限制因素，提高设计的其他指标，如经济性等。一直以来，结构优化设计的概念给人们造成的理解误区是结构优化设计就是一味地追求材料最省、经济最优，甚至不惜牺牲结构的安全性。实际上，“优化”二字的含义是物尽其用，是设计得恰到好处，更通俗地讲，是将该加强的地方加强，将该简化的地方简化，从而让结构在力学传力机制和承载能力方面达到最优。所以，真正的结构优化设计不但不会影响结构的安全性，恰恰相反地，优化设计是在排除结构的安全隐患，从而大大提高结构的安全储备。

1.2结构优化设计有利于提高建筑的功能性

建筑具备很多功能，都是为满足人们居住和生产而存在的。随着社会经济的发展、工业技术的进度、人们物质水平的提高，人们对不管是民用建筑还是工业建筑都提出了更高的要求，这也就对建筑工程的设计提出了更高的要求。建筑的功能性最主要是体现在建筑方案上，而结构方案则直接决定了建筑方案的可行性，二者相互制约又相互促进，所以，一个优秀的设计方案是二者相互协调统一的产物。传统概念上，建筑方案蕴含着诸如气候、民俗、心理、艺术等感性思维和诸如水文、植被、交通、防火等理性思维的交融，建筑方案因此而具有很大程度的变化性和开放性。实际上，结构设计中同样蕴含着别样的力学之美，其绝非是简单的材料堆砌。结构设计中综合考虑地质、气候环境、建筑荷载，通过合理的结构体系和构件布置，完成建筑需要提供的功能和建筑想要表达的效果。结构优化设计，就是在这种建筑与结构相辅相成的过程中寻求更多更好的可能性，让建筑和结构这个相互统一的整体达到最优。

2结构优化设计在建筑工程设计应用

2.1建筑基础结构设计技术优化

建筑基础结构设计对保证建筑结构的安全稳定以及控制工程造价均会产生较大的影响，因此，要对此环节进行技术优化。目前，在建筑工程基础结构设计中，桩基础结构被广泛应用。比较常见的桩基础主要包括预制桩以及灌注桩等类型。其中灌注桩虽然能够较好地满足建筑基础结构承载上部荷载、总重控制以及沉降控制要求，但是，其施工工期相对较长。而预制桩由于可以采用工厂化方式进行批量规模生产加工，所以其施工效率较高，能够有效加快施工进度。设计人员应根据建筑工程的实际情况以及工期要求等优化选择相应的桩基结构。同时，为了适应建筑深基坑的要求，合理控制作用于桩身以及桩端部分的地基土压力，设计人员还应优化设计桩身长度，以降低摩擦阻力，提高桩身结构的稳定性。此外，在建筑基础结构的桩位设计中，应尽量即将轴线桩设置于建筑剪力墙结构的下方，以达到控制底板厚度以及减少钢筋等资源的消耗量的目的，从而实现对建筑基础结构的技术优化。

2.2建筑结构设计可靠度试验

建筑结构设计可靠度试验是指在建筑结构设计中，检测建筑结构的可靠度，并且根据测试结果来评价建筑结构的可靠度。在施工时，建筑结构设计可靠度试验是一项非常重要的工作内容，它能够准确反映建筑的质量，同时也能为后期的设计工作提供参考依据。建筑结构设计可靠度试验主要包括两个方面：测量建筑结构设计的可靠度、评估和分析建筑结构设计的可靠度。在分析建筑结构设计可靠度时，设计人员可以利用可靠度计算方法来综合评价建筑工程的整体质量和安全性能，从而为建筑结构设计提供可靠的参考依据。在实际工作中，在评估建筑的安全性和稳定性时，设计人员需要考虑各种因素，例如地震、水文、地质条件等因素（这些因素都会影响建筑物的使用年限）。因此，在设计过程中，设计人员需要充分利用相关理论知识，并且根据具体的情况确定最合适的方案以及措施，从而实现建筑工程效益的最大化。针对不同的设计方案，设计人员需要采取相应的保护措施，以防止发生安全事故，从而保证人们的生命财产安全。除此之外，一旦发生突发事件，设计人员需要及时解决，以免造成不必要的经济损失。另外，设计人员必须严格按照规范要求来开展设计工作，避免因为人为因素而埋下安全隐患。因此，建筑结构设计可靠度试验是做好建筑设计工作的重要保障。

2.3建筑整体结构设计技术优化

建筑工程整体结构设计是建筑结构设计工作的核心环节，其设计质量和水平将对建筑工程结构的抗侧能力、抗震能力以及对资源的消耗程度等产生重要的影响，因此，在设计实践中应不断总结实践经验，按照设计规范要求对设计方案进行技术优化。目前，在建筑国内工程整体结构设计中大多采用的是框架结构、短肢剪力墙结构以及框剪结构等结构类型，其中框架结构设计需要采用较大截面的墙柱结构，会影响建筑工程内部空间的利用率。而短肢剪力墙结构对建筑材料的消耗相对较少，且能够有效提高建筑工程整体结构的抗震性能。框剪结构则能够广泛适应多种环境条件下的建筑工程结构设计要求，且其抗侧性能以及抗震性能较为突出。不同的建筑工程结构形式的性能特点存在一定的差异，设计人员应根据建筑工程的具体情况，通过对各项影响因素的综合分析对建筑工程整体结构设计方案进行技术优化，以提高建筑结构的安全性和稳定性，降低工程造价，使建筑工程项目能够实现更大的社会经济效益。

2.4提高房屋建筑结构的耐用性及安全性

加强房屋建筑结构的耐用性分析，选用合适的材料进行建筑结构的施工建设，建筑结构框架是确保建筑安全稳定的核心部分，因此，加强房屋建筑结构设计优化，提升建筑的耐久性和安全性，科学减少材料用量，用钢结构进行框架建设，用较轻的新型环保材料进行建筑体的施工建设，提升建筑外表的密度和强度，减轻建筑自身重量，在遇到地震或强风大雨时可以避免高层建筑的横向剪切，提升建筑稳定性，提高建筑的抗震抗灾实效性。通过优化建筑结构，采用先进的工艺进行结构韧性的提升，从而保障人们的生命财产安全，规避建筑安全风险。

结语

在现代建筑结构设计工作中，应运用现代化的结构设计理念以及先进的技术手段对建筑结构主体、平面、细部以及各相关结构设计环节进行优化。同时，在建筑结构设计中还应结合现代电气系统技术要求、给排水系统技术要求等优化建筑结构设计方案，完善建筑功能。此外，现代建筑结构设计还应充分考虑建筑外观美观性要求等要素，通过对设计方案的技术优化全面提高建筑结构设计的水平和质量，使建筑工程更加安全、稳定、美观且具有较高的经济性和美观性，从而推动我国建筑行业的现代化发展。

参考文献

［１］马魁．论房屋建筑结构设计中应用优化技术［Ｊ］．现代商贸工业，２０１３，（５）：１９７－１９８．

［２］杨晓钰．房屋结构设计中优化技术的运用［Ｊ］．建筑理论，２０１２，（８）：１１７．