建筑结构优化设计措施要点应用分析

建筑结构优化设计措施要点应用分析
发布时间：2022-03-25T02:54:54.393Z 来源：《建筑实践》2021年第40卷25期作者：覃绍耍
[导读] 当前，随着现代化城市建设进一步加快
覃绍耍
身份证号：45272419850602**** 广西南宁
摘要：当前，随着现代化城市建设进一步加快，对于建筑结构设计工作有了更高的要求。

结构设计中科学的应用优化设计能够提高建筑物的外观质量、功能价值与安全性，全面完成建筑物的安全性和投资效益。

在进行高层建筑的设计时，为了避免大震下高层建筑倒塌，在进行建筑结构的优化时要保证建筑结构的强度满足要求，因此优化过程中要对各方面因素综合考虑，才能设计出符合人们要求的建筑产品。

本文在此从建筑结构设计的现状出发，对如何有效做好建筑结构优化设计提出了几个重要措施。

关键词：建筑结构；现状；优化措施
前言：建筑物机构设计的成败甚至说一个项目的好坏由建筑物结构的优化所决定。

结构优化应正确理解并运用好相关规范要求，充分了解建筑物特点，利用好地理优势和建筑资源，详细比对建筑方案选择最优方案，严格把控选择建筑材料，把建筑结构优化落在实处细处，打造精品建筑工程。

一、建筑结构设计概述
建筑结构设计主要就是以建筑设计要求为基础，利用合理的设计理念与方法，选择适当的结构形式来进行设计，并且要针对建筑工程实际情况来对选择相对应的设计方法。

对于最为常见的钢筋混凝土建筑结构，在进行结构设计时，应从结构整体布局与构件两个方面来进行，综合考虑将接建筑体型、层高、柱网尺寸以及抗侧力构件等因素，合理确定结构布置、构件截面以及钢筋强度等级等[1]。

设计时还应做好对结构与构件受力特点的充分分析，结合以往设计经验来提高方案的合理性，减少各因素的影响，提高设计方案的综合效率。

二、建筑工程结构设计现状
建筑结构设计是工业与民用建筑设计中不可缺少的一部分，对于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，一定要对其进行深入合理的考虑和分析，以确保设计的可行性、合理性、安全性、高效性等。

但是在现有的建筑结构设计中，总会出现预想不到的状况，致使结构设计出现问题，从而导致在后续的工程建设过程中出现各种各样的状况。

这样既造成了施工时间和施工材料的浪费，增加了建设单位的成本、降低了建设单位的经济效益，又使得施工单位不能及时完成工程进度，从而也令设计单位的形象和信誉受到严重影响。

三、建筑结构设计的一些具体的优化措施
1、提高材料的利用率
为了提高建筑物的性价比，就要求结构设计中要根据构件在结构中的受力情况和建筑材料的力学特性，合理选用材料。

在钢筋混凝土结构中，混凝土的抗压性能好，钢筋的抗拉性能好。

以受压为主的柱子可以采用高标号的混凝土，以受弯为主的梁板可以选用高强度的钢筋，同时要注意钢筋和混凝土强度匹配，这样可以减小构件的横截面积，减轻构件自重，不浪费材料的性能。

2、建筑方案优化
即在施工之前，要充分的考虑各种施工因素，对现有的建筑需求进行全面的分析，从而得出一个合理化的设计方案。

设计对于整个工程的质量形成的影响是非常大的，大约占百分之七十左右，尤其是成本控制方面，也主要是通过设计阶段来实现的。

在对现有的建筑结构进行方案的确定前，要对各种细节设计进行管理，即对建筑的布局进行单项的分析和整合。

整体布局
为实现这些目标，建筑结构决策者与设计者须从结构优化设计的全局观念出发，利用结构设计中的点、线、面，确定建筑结构设计的总体布局，处理好点、线、面之间的架构关系，借助于材料的选用、构件的布置，充分发挥单个构件与整体结构的配合与协调，使之能实现最佳受力状况，既实现整体结构良好的承重力、刚性与延展性，也实现单个构件的最大化与最佳化利用，保证达到建筑设计的国家质量标准，实现建筑功能性、安全性与经济性的多重目标。

3、结构计算优化
建筑结构计算上，要借助电子计算机来进行准确可靠的计算，多次计算分析，这样才能使得建筑结构的优化设计更加科学、合理、经济。

在使用计算机进行结构设计计算的时候，不要盲目地依赖于计算机，因为计算机软件也是有缺陷的，同时设计人员在计算时候可能对数据不加分析就用于设计；应该尽量减少输入数据错误，因为数据输入的错误必将造成计算结果的错误，因此要对输入的数字、图形等内容都进行认真地核对；同时要根据建筑的实际结构的具体情况以及计算机功能的要求，合理地选择计算参数，不同的参数会得出不同的计算结果。

当然，计算机运算的理论和程序都是建立在一定的模型上的，和实际的受力情况可能有差别，因此，我们在结构计算时候还应该注意实际结构和计算假想模型之间存在的差异。

4、剪力墙优化
剪力墙设计中连梁的设计是关键。

联肢墙是通过连梁连接的各墙肢联结而成，从而增加了墙肢的约束条件。

连梁的剐度增大必将使得结构的地震作用也增大，这样连梁和墙肢分配内力也相应增大，此时必须增大构件的配筋量，显然这一设计结果必然会造成材料的浪费。

因此，在住宅结构设计时，有经验的设计师都不会采用大刚度的窗下墙作为连梁，而宣将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。

同时，在满足结构刚度与变形要求时，应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑，合理布置抗侧力构件。

显然，剪力墙数量越多，结构抗侧力刚度愈大，相应结构位移会减小，但是结构地震力会随抗侧力刚度增大而加大，对结构的造价控制不利。

因此剪力墙应以周边均匀、对称、分散等原则合理布置，以规范规定的水平位移限值为准尽可能减少剪力墙数量。

5、概念设计和细部结构设计优化
所谓概念设计实际上也就是指一些没有具体的数值来进行量化的指标，包括地震作用以及其本身的不确定性等。

因此在进行设计计算的时候难免会和现实产生较大的差别，正是在这样的背景下我们才需要在对这样一种指标进行设计和确定时选择使用概念设计的方法，将数值仅仅只是作为辅助或者是参考的依据来进行。

在这样一种设计的过程当中更为强调的就是设计人员本身的灵活性以及应用结构设计优
化方法的能力，这样良好的结合才能够真正实现效果上的最优化。

因为细节是构成整体的单位，所以对各种设计细节的严格管理，也就可以实现整体的功能的有效发挥。

因此，在建筑结构设计的实践过程中，应该重视对建筑细节的处理。

设计人员在注重整体设计的同时，还要加强对结构基本构件的精细设计。

如尽量划分矩形板块的现浇板设计，增强现浇板的受力性能和避免出现拐角裂缝。

6、重视水平和侧移方面的设计
对于建筑的水平的承载力的设计和侧移的设计，是建筑结构设计中不可忽视的一部分。

在现在建筑结构设计中，一般建筑要重视垂直方向的轴向承受力，而在高层建筑中会更加重视水平承载力。

因此，在进行建筑的结构设计中，特别是对高层建筑的建造，，一定注重对其水平的承载力进行精密的计算。

同时因为高度的关系也影响到侧移的大小，因此对结构侧移的设计直接关系到建筑的稳固性。

随着建筑高度的不断的增加，在进行建筑结构设计时要保证结构的强度和抗侧移的能力，即使发生侧移，也能在可控范围内。

因此，必须注重对建筑结构的水平和侧移的承受力，才能保证建筑的安全性。

7、地下室结构优化
地下室也是建筑物不可或缺的一个部分，对地下室的结构进行优化，有助于提升空间的利用价值。

由于地下室的隔墙比较少，因此在设计过程中基础形式常采用筏板式。

在利用计算机对这一部分进行设计时，应该同时输入地下室的层数和上部结构，这样可以一次性计算出地基以及基础底板的竖向荷载。

同时可以利用现有的数据对层间侧移刚度比进行分析，通过分析比较的结果，可以正确地判断、调整房屋的具体嵌固位置，并且采取相应的措施来提高建筑结构的抗震能力。

如果在对建筑结构的整体计算过程中，输入的地下室层数比实际的层数要少，会导致在发生地震灾害时底层的柱底部位会因为抗震能力降低而受到破坏。

四、结语
综上，加强建筑结构优化设计是房屋建筑质量的重要保障，实际设计中要从多个方面进行综合分析，合理把握关键部位、主要结构建筑物构件中的结构设计优化，争取不断提高各结构设计的合理性与有效性，在满足基础功能的基础上，提高工程建设的经济性。

参考文献：
【1】何飞平.浅析建筑工程中建筑结构优化设计[J].知识经济，2011（11）:35
【2】郭健.关于房屋建筑结构设计中优化技术应用分析[J].江西建材，2017（12）：38.。