建筑结构优化设计分析

建筑结构优化设计分析

王春雪

武汉博宏建设集团有限公司、湖北省武汉市、 430050

摘要：随着人们生活水平的提高，人们在选择时，不仅注重结构的实用性和经济性，更注重结构的合理性以及安全性。因此，社会的发展以及技术的进步要求设计师对结构设计进行优化。各种结构设计的完善与创新，提升了建筑结构设计的整体质量。在满足建筑结构安全性及实用性的基础上，结构优化设计充分体现了建筑的价值，促进建筑行业得到更高水平的发展。

关键词：建筑;结构设计;优化

引言

随着我国社会经济的飞速发展，人们对建筑质量提出了更高的要求，这也为整个建筑行业的发展带来了巨大的机遇和挑战。随着各类新型技术的创新研发，人们对建筑的要求已不再局限于其使用价值——建筑不仅要充分发挥其固有的居住功能，同时也要兼具视觉美观效果。在这个大背景下，建筑结构优化设计的重要性越发突出。

1、建筑结构优化设计的重要意义

建筑工程本身的性质比较特殊，需要在充分保证建筑结构设计优化效果的基础上，不断提高建筑结构的安全性和稳定性，充分保证建筑整体质量。促进结构安全和稳定性的提高，使工程质量得到充分保证，促进了我国建筑业的可持续发展。建筑结构设计及优化过程有着较为突出的综合性及技术性。在实际施工过程中要以确保建筑质量及结构稳定性为前提，积极开展结构设计优化调整。通过全面的设计优化，在实现相同建筑功能的前提下，让机械设备和原材料的利用率得到切实提升。降低了无故浪费的可能，有效削弱了生产成本。结构优化设计不仅表现为简单的死抠钢筋，更高层次的表现为从方案阶段的优化调整。

2、建筑结构优化设计中存在问题

2.1结构设计缺乏完整性

建筑设计的完整性体现在建筑的内部结构以及建设项目能否与环境建立和谐的关系，这也是建筑企业经济效益和社会效益的重要因素。在一些建筑结构的设计中，设计人员忽视了整体性的问题，对建筑结构进行分散设计，导致设计工作较为零散，缺乏相关性，会在一定程度上影响建筑的舒适性与整体性。

2.2细节不够严谨

影响建筑使用性及安全性的重要因素是细节问题。在结构设计中对细节问题进行有效的处理，能够极大地提升建筑的质量以及安全性。但在当前阶段的建筑结构设计中，一些设计者往往容易忽视细节问题，对工程整体的施工质量造成十分严重的影响，增加工程返修量以及建筑的成本。

3、建筑结构优化设计分析

3.1建筑结构优化结构计算参数

针对建筑结构予以设计，其中涉及十分复杂的流程，且包含了丰富的内容，所涵盖的结构参数较多。一旦其中任何一个结构参数选择发生问题，便可能严重影响建筑结构的稳定性及安全性，导致居民生活安全性降低。为此，在工程实际设计过程中针对结构计算参数实施优化调整，充分确保计算机中所录入的各类数据的准确性，以降低计量误差。在进行结构计算参数选择时，要求与建筑工程结构特点及实际相结合，以科学合理的方式进行计算程序编写，从而确保结构设计优化的准确性。实施建筑结构优化设计，要求在使用计算机软件技术的基础之上，充分理解计算机软件的计算原理，并通过不同软件建模进行比较，使得优化后的结构安全可靠。同时，设计人员自身的技术水平和能力需达到一定高度，以理论指导实践，提升结构优化设计的有效性。

3.2结构设计方案的优化

在进行建筑结构设计过程中，设计方案的选定至关重要。而在进行方案设计时，建筑结构设计师必须综合考量建筑施工中的多种影响因素，在全面整合内外部因素的同时，对建筑施工中的多种约束条件进行透彻分析，并在此基础上选择最符合建筑施工安全要求、最节省施工成本的设计方案。设计方案的选择应充分应用复合形法、拉格朗日乘数法及POWELL等方法。建筑结构设计师还应严格控制原材料质量，保证所有零部件质量过关，充分发挥其功能作用。此外，设计人员还应详细考量建筑结构设计的外部影响因素，将人力、物力、财力等客观因素可能带来的不良影响降到最低，合理控制建筑结构设计优化中可能出现的安全隐患。最后，在进行设计方案编制时，设计人员需要进一步简化内部结构。在通常情况下，随着建筑造型的丰富，建筑内部结构将变得烦琐复杂，计算误差很可能会超出规范要求。而计算误差很可能导致工程施工成本的增加，因此，精简内部结构设计方案也是提升整体设计方案优化程度的有效措施。

3.3建筑结构设计上部结构的优化

大量研究证明，相较于建筑其他部位的结构来说，上部结构更容易被剪切力影响。一旦上部结构遭到剪切力的干扰，建筑的稳定性将大幅下降。基于此，设计人员在进行建筑结构优化设计时，也应提出更具针对性的设计方案，最大限度地保证建筑上部结构的几何中心与刚度中心重合，从而为建筑物的安全稳定提供更强有力的保障。在优化设计过程中，设计人员应重点关注建筑平面形心与结构中心的设计情况，确保二者达成一致。此外，设计人员必须对建筑空间进行科学设计，通过选用合理的计算方式来完成结构计算。确保剪力墙墙体与建筑墙体达成一致，在保证结构安全的前提下，最大限度的满足建筑功能。

3.4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，在国内建筑工程整体结构设计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^[1]。

3.5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。此外在桩基础定位设计中，应尽量将桩基承台的合力点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优化^[2]。

结束语

总之，在对建筑结构设计优化时，应保证建筑项目的安全性和良好使用性能，兼顾施工条件、建设成本等多方面因素，积极管控设计的各方面和各阶段，引进合适的新技术新工艺，全面分析工作的重点和难点，建立科学合理的设计目标，优化设计方法，细化设计流程，保证优化结果^[3]。

参考文献：

[1]陈茂辉.房屋建筑结构优化设计分析[J].工程建设与设计,2021(24):14-16.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2021.12.204.

[2]陈旭.房屋建筑结构设计优化措施研究[J].房地产世界,2021(24):42-44.

[3]陈艺菲.住宅建筑结构设计的优化措施[J].建筑技术开发,2021,48(24):1-3.