结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用

结构设计优化技术及其在建筑结构设计
中的应用
摘要：建筑行业发展速度越来越快，建筑结构的设计方式也成为影响整体设
计效果的关键因素，由于建筑工程结构设计难度较大，对于工作人员要求极高。

所以，在建筑结构设计过程中相关工作人员就必须掌握丰富的专业知识及专业技能，有效提高建筑结构设计水平。

因此，针对建筑结构优化设计进行了简单的介绍，结合目前建筑结构设计现状，探讨有效的优化技术，提升建筑结构设计质量。

关键词：建筑结构;优化设计;应用
1建筑结构设计优化应用原则
1.1 功能性
建筑结构设计中，满足安全性原则之后，还应该对建筑结构的功能性进行全
面考虑，结合使用者的具体需求进行全面总结和梳理，根据工程项目的实际特点，从总体上把握建筑结构的使用功能，保证各项设计都能够更加贴合使用者的具体
要求。

1.2经济性
在满足建筑结构安全性和功能性的前提下，还应该重点考虑经济性原则进行，建筑结构优化设计时，做好整体成本的管控工作，确保能够满足建筑结构功能和
安全性的基础上，对设计方案进行全面的分析对比，以此来找到最具经济性的设
计方案，减少设计过程中产生的材料损耗，从根本上提高各项资源的利用率，有
效节约企业成本投入。

2 建筑结构优化设计技术的应用
2.1 优化整体布局
针对建筑结构进行设计是一项非常系统复杂的工作，针对建筑空间优化设计，要求具备足够的层次性。

从总体上看，建筑结构层次主要包含结构体系以及设计
层次两个部分，针对设计层次进行优化，是指在实际设计环节对现有的结构进行
相应的调整和优化，确保其整体布局更加科学、更加合理，建筑物内部包含供电、承重以及供水系统，如果设计方案不够合理，也会进一步加大后续工程建设的难度，影响建筑结构功能的正常发挥。

此外，针对建筑结构进行整体布局优化时，
不仅要考虑实用性功能，还应该重点关注结构设计的美观度和安全性。

2.2 地基基础优化设计
建筑工程中，地基基础是整个项目开展的前提条件，地基基础对于整个建筑
影响相对较大，其形态功能都与地基基础联系紧密。

不同建筑物的功能和形态对
地基基础有着不同的要求，因此应结合工程建设的实际需求，对地基基础进行合
理的设计，保证地基基础的牢固性，尽量消除施工现场潜在的安全隐患，保证工
程建设的顺利推进。

在具体设计环节，应严格按照建筑行业相关标准以及规范的
要求进行合理设计。

进行技术改造时，也应该从多个角度入手，明确桩基的具体
施工方式，桩身高度、直径等具体参数，保证各项数据的准确性，对地基基础设
计进行有效完善，满足建筑工程施工的实际需求。

2.3 合理布置结构平面
针对建筑结构进行优化设计，还应该重点关注结构平面的布置，其布置效果
也能够对整个建筑物的安全性产生一定影响。

根据相关调查研究显示，建筑结构
平面布局与预期的抗震性能存在较大的联系，所以在具体的设计环节进行平面布
置时，需要尽量降低扭转效应产生的影响，也就是指设计人员在实际工作过程中
应重点考虑出现地震灾害是偶然偏心因素的影响，对建筑物的竖向和水平位移进
行仔细评估，确保A级高度位移控制量，在楼层平均值的1.2～1.5倍，同时B
级高度位移控制量能够在楼层平均高度的1.2倍以下。

另外，进行建筑总体结构
平面布置时，还应该对建筑结构的抗震性能进行综合分析，尽量选择规则对称的
方式提高建筑工程总体的抗震效果，保证建筑工程的安全性。

3 某建筑结构优化案例
3.1 拟建工程概况
拟建建筑物包括11栋住宅楼，2栋商业楼，1栋物业养老楼。

3.2 该工程建筑结构优化措施
3.2.1 加强建筑的抗震性设计
近几年来我国地质结构活跃，这对于建筑领域无疑是一项较大的考验。

本场
地建筑抗震设防烈度按7°考虑，设计基本地震加速度值取0.10g。

通过勘测，
并结合相关规定得到有效数据。

如何提升民用建筑结构的安全性、抗震性，是有
关设计人员所探究的重点问题。

首先，设计时要基于该拟建筑物的11栋住宅楼
相关设计要求分析，提出假想性的计算。

其次，还要联合该地区的地形地貌、地
质构造情况等设计，考虑到地震等灾害发生时的不确定性、复杂性，综合考虑各
项因素。

通过综合提升民用建筑的抗震性能，旨在最大化减少地震等灾害发生时
所造成的安全事故，保障人民的财产及生命安全。

3.2.2 加强建筑剪力墙的设计
(1)本工程参照国家《高层建筑混凝土结构技术规程》7.2.17条，对其进行
了详细的说明，确定了其性能和强度，确保其水平和垂直配筋均符合相应水平，
非抗震设计和4级抗震设计时，其配筋比例高于0.20%，一级、二级和三级抗震
设计均高于0.25%。

(2)设计水平方向剪力中要遵照对称原则，确保该墙体刚度、
重量核心都能满足设计标准，防止出现扭矩，还能有效强化墙体的抗震性能。

(3)设计时确保该墙体侧向刚度符合标准，确保充分发挥出性能。

3.2.3 住宅基础顶面构造边缘构件配筋优化
该项目中多栋楼都涉及基础顶面构造边缘构件的配筋偏大，施工过程中纵筋
规格太多，容易混乱。

根据该问题，按照高规表7.2.16进行优化，对无特殊要
求纵筋及箍筋(拉筋)进行调整，同时外圈箍筋代替剪力墙的水平筋进行单独表示。

以该项目中某号楼为例，如图1所示。

图1优化前后对比
3.3 常见建筑结构优化措施
3.3.1 建筑结构模型的优化
在具体设计模型的过程中，要落实以下几点：(1)选择设计变量，整理出主要影响参数并进行预定计算，以减少设计时的工作压力。

(2)确保结构设计优化的可靠性，从应力，构造单位，尺寸；在满足以上指标的前提下，必须参照有关的规范，以保证满足的指标和需求。

3.3.2地基的结构优化
在进行民用建筑物的结构方案时，对地基的选取是非常关键的。

尽管基础建设是一项比较隐秘的工作，但它的作用却十分重大，它对整个民房的高度和安全性有着最大的直接关系。

要对地基进行合理的设计，合理选用合理的设计方法。

比如，在桩基础的选取上，要结合工程现场的工程环境等因素，最后确定出适合的桩基形式，从而达到节省成本的目的。

3.3.3钢构造的正确选用
目前我国钢铁建筑已得到了普遍应用，具有强度高、工期短、质量轻等优点。

大面积的钢结构布局可以提高施工的灵活度，为施工单位和业主的装修和设计带
来便利。

另外，采用钢质结构可减少水泥、砂石等材料的用量，既节约了造价，
又减少了环境污染，提高了住宅的经济效益。

4 结语
本文结合建筑结构设计的概念以及具体应用原则进行分析，根据目前结构设
计现状，探讨有效的优化技术，希望通过研究能提升建筑结构设计效果，促进整
个行业的可持续发展。

参考文献
[1] 甘朝翔.建筑结构设计中的优化技术应用分析[J].住宅与房地产，
2020(24):167.
[2] 赵志强.建筑结构设计中优化技术的应用分析[J].工程建设与设计，2020(14):42-43.。