建筑结构设计优化方法在结构设计中的应用

建筑结构设计优化方法在结构设计中的应用
摘要：现阶段，人们的生活水平随着我国经济水平的提高而提高，不断进步发
展的社会和科技状况使得人们对于生活质量的要求也越来越高。

城市的发展和人
们的生活都要依托于建筑，所以对于人们的要求已经不仅限于美观的外形和舒适
的居住空间，而是要求的安全性、舒适性和合理性都能够更近一步。

关键词：结构；优化设计；应用
一、建筑结构设计优化相关概述
建筑结构设计优化主要是通过合理的设计理念，在理论与经验相结合的基础
上对建筑结构进行优化设计，满足建筑的使用需求，从审美角度、艺术学、设计
学等多方面入手，成分展现现代化建筑的美观、安全，从而选择最佳的设计方案，使建筑能够达到最优的建设效果。

从建筑结构优化的角度来看，其主要包括整体
优化与内部细节优化两方面，结构设计优化主要以建筑为自身为特点，考虑周边
环境等多方面因素，保证建筑物与环境的统一协调，在优化方法上面较为重视安
全性、适用性，保证满足用户的长期居住需求，不受质量等各方面的影响。

随着
房地产行业的快速发展，人们对的经济适用更加重视，在结构优化的同时应该在
保证质量安全的基础上，尽可能的降低成本。

面对日益紧缺的土地资源，高层建
筑数量也成上升趋势，做好建筑结构优化设计工作至关重要，在此过程中需要对
设计方案进行有效分析，运用先进的设计理念与设计方法做好整体的规划设计工作，从而选择最优的设计方案。

二、建筑结构设计优化方法在结构设计中的应用
1、结构体系与布置优化。

（1）按照建筑的总体布局，高度等，在坚持经济
性的原则上，选择合理的结构体系。

比如，与普通框架相比，异形柱框架的用钢
量较大，条件允许的条件下尽量使用前者；与普通剪力墙相比，短肢剪力墙的钢
含量较大，条件允许的条件下应尽可能使用后者。

（2）在平立面的选择上，应
该尽量选择规则性较好的平立面结构方案。

避免严重不规则的平面布局，特别是
出现凹陷或大孔的平立面结构，尽量不要选择，另外，控制平面的纵横比，合理
设缝，使结构刚度的中心无限靠近建筑质心。

竖向结构上，避免过大外挑或内收
的出现，尽量不要选择有薄弱层、跃层和转换层的结构，最后，控制建筑的侧向
刚度，使其沿着建筑高度方向均匀变化。

（3）在柱网尺寸的选择上，应选均匀、合理，使得各个结构构件受力合理，减少用钢量。

（4）剪力墙优化。

在满足设
计规范，以及结构验算合理的情况下，尽量减少剪力墙的数量，限制墙肢长度，
控制连梁刚度，尽量选择大开间布置。

剪力墙的厚度只要能够满足轴压比的要求
即可。

如果连梁刚度过大，可以在梁中开水平缝，使其变成双梁，或者可以增大
跨高比，降低连梁刚度。

2、基本目标函数的确定。

在模型优化选择基础上，进一步确定目标函数。

建筑结构优化方法设计应用的过程中，结构设计人员需要对建筑环节有效清理、对
各种建筑材料的规格、标准和数量等清楚到位，在明确造价总体成本基础上，确
定材料应用函数。

此外，在明确结构设计优化约束条件下，需要突出钢筋的优化
使用，钢筋作为结构主要构成部分，明确钢筋结构截面的面积，通过钢筋的使用
有效控制成本。

3、约束条件的合理化制定。

建筑结构优化方法应用中，需要明确结构完整性实现的重要性，不能随意的更改结构，在结构基本需求满足基础上，设定特定的
约束条件，实现结构的合理化优化。

但是，在结构优化中，约束条件的内容不可
以太过于宽泛，需要精细化规定。

如，裂缝可控宽度、建筑结构强度等级、尺寸
大小以及结构其他层面的约束等都需要细致化的体现出来。

在遵循各种约束条件
基础上，将优化后的结构与最初的设计结构进行对比分析，以此满足工程结构建
设质量需求。

此外，结构设计人员积极借助现代化信息技术手段，将约束条件通
过计算机程序的方式表现出来，通过运算核验检查条件是否符合结构的基本需求，以此在约束条件合理化制定的基础上，发挥对结构优化设计的参考价值，提升工
作效率。

4、做好建筑寿命与阶段性的优化工作。

对于建筑工程来讲都有着明确的使用期限，根据建筑结构形式、使用性质等方面的要求，每经过一段时间就会进入不
同的阶段。

在这种环境下要求设计人员能够具有良好的阶段性和使用期限认识，
在此基础上实现结构设计优化，保证建筑结构使用寿命满足各方面要求。

首先：
充分考虑建筑结构自身特点，根据当前建筑结构的设计情况进行优化设计，通过
多种方案的比对、分析选择可行性较高的实施方案，从而是建筑物的使用寿命得
以延长。

其次，从阶段性的角度出发，设计人员应该掌握不同阶段的特征，从而
有针对性的制定优化方案，保证设计方案的科学性、合理性，保障建筑物在各个
阶段都能够具备良好的安全性、稳定性。

另外，施工单位还应该引入先进的施工
技术，不断创新优化，充分发挥新技术的优势，为建筑结构设计工作创造良好的
条件。

5、做好建筑主体结构优化。

建筑主体结构优化主要包括两方面内容：第一，剪力墙的设置，剪力墙是建筑结构的重要组成部分，提高剪力墙整体质量能够保
证建筑物的安全稳定，避免地震等不可测自然灾害发生时，剪力墙结构不会受到
破坏，从而保护用户的人身安全。

第二，暗柱设置，暗柱是剪力墙结构的重要组
成部分，结合结构特点做好暗柱设计，能够提高剪力墙综合稳定性。

6、建筑材料的质量优化。

建筑工程中能否使用合适合格的建筑材料是相当重要的，建筑材料的质量直接影响着施工质量和工程质量，建筑工程能否顺利的推
进也同样受到建筑材料的影响。

所以，在对房屋结构进行设计时应该对建筑材料
可能造成的影响进行充分的考虑，通过把控所使用建材的质量来提高建筑物的质量。

在对房屋结构进行设计的过程中，强度较高的建筑材料应该优先被使用，以
此为基础来保证建筑工程的施工质量。

房屋结构的优化设计也可以依靠高强度的
建筑材料来实现，使房屋结构设计过程中使用优化建筑结构设计方法的优势能够
全面地发挥出来，保证工程能够顺利实施。

三、优化设计中需要注意的问题
建筑结构在进行优化设计的过程中，要注意一些问题。

首先必须概念清晰，
能够有把握地找出结构的关键部位所在处，必要时要进行性能化分析强化关键部位，使结构具有较强的抗力支撑体系。

其次优化设计一定要做到荷载考虑全面，
注意兼顾建筑结构中的影响因素，对各种工况的作用要仔细分析，设计计算时应
按照科学合理的参数、采用各种工况的包络值，以帮助实现数据的准确性和完整性。

再次结构优化设计，应该从大局出发，注意各个结构部分的协调性与统一性，避免出现为了优化某个构件而改变大面积的结构布置，应兼顾结构方案优化显现
和建筑功能的有序排布，发挥出合理化的作用。

结束语
在建筑结构设计中应用优化建筑结构设计方法的实际意义非常重大，这样做
能够帮助实现房屋的实际价值。

安全和实用已经不仅是人们对于房屋的要求，还
增加了对房屋美观性和易于施工等方面要求。

这样一来，购房者和房屋建造商都
能够获得相当大的经济效益，可以说是营造了互惠共赢的局面。

现阶段在房屋结
构设计中应用优化建筑结构设计方法还需要进一步的研究，需要建筑行业的从业
人员不断的对此进行深入研究，优化房屋结构设计中优化建筑结构设计方法的应用，以此来保证施工工程的质量和施工工程的顺利进行，促进企业持续高效的健
康发展。

参考文献
[1]安鹏飞.浅谈房屋结构设计中的建筑结构设计优化[J].建设科技，2018（24）：90-91.
[2]康强.浅谈建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].门窗，2018（12）：211-212。