浅谈优化建筑结构设计思路

浅谈优化建筑结构设计思路

前言：近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看，并不理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况，应做出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析，运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。在建筑工程设计过程中，结构设计优化的应用可以产生可观的经济效益。

一、建筑结构设计优化分析

1.1房屋结构设计，是一项技术含量很高的专业性活动。设计者不仅要考虑到房屋的基本性能，还要考虑到房屋的结构搭配以及美学价值的大小。在这样的设计理念指引下，设计者就要从拟定的多种方案中选择一种最佳的方案，以实现房屋结构设计的综合目标。我们可以将这个方案筛选过程用科学化方式加以表达：运用建筑学和相关的数学知识，在许多种设计方案中，选择一种与设计目标最相符的、最能体现居住者需要的设计方案。

1.2房屋结构设计者要大胆创新思维，勇敢寻找新的结构优化思路。在进行建筑结构设计的过程中，设计者要平衡房屋使用者和建造者的利益，充分考虑房屋建筑工作者的意见;在满足建筑物建造者需求的基础上，寻求新式的房屋结构布局方法。具体而言，房屋的平面结构应当平整，体现出建筑物的对称美，并尽量减小平面建造质量与房屋刚性结构要求之间的差异，使得房屋在承受较大的水平方向作用力时，不至于发生结构性的扭曲;在满足居住者使用要求的基础上，设计者应将房屋的承重结构设计成竖直贯通的形式，以便增强房屋对竖直方向压力的承受能力;尽量不更换房屋原有的转换结构。

1.3建筑结构设计优化，指的是在设计建筑结构时，要改革设计理念，应用科学、先进的设计方案筛选方式，选择出在各方面都能达到最佳效果的设计方法。建筑物内部的结构十分复杂，要将建筑物的各个部分完美组合在一起，使建筑物发挥最佳的功能，并不是一件容易的事情。建筑结构设计优化，具体包括建筑物中各个部分结构设计的优化，以及建筑物整体设计结构的优化。在这两个部分中，建筑物整体结构的优化显得更为重要，因为整体是各个部分的综合，在完善房屋功能方面发挥着更大的作用。

二、建筑结构设计思路优化

建筑结构设计优化技术对房屋结构设计起到重要作用，这不但实现建筑物的观赏性、使用性及经济性，能够保护建筑物施工现场附近的生态环境，减少造价的成本。结构设计技术的优化，还可以提高房屋建筑的经济效益，实现综合型建筑一体化。保证房屋长期使用，节约各方面的造价成本的减少人力，物力，财力，是建筑单位最终的目标，只有保证房屋结构稳定、耐用、美观，才能满足用户不同层次的需求，也才能给建设单位带来最大的经营利润。与旧式的建筑结构设计方式相比，建筑结构设计优化方案可以使房屋建造的成本降低30%左右。采用优化的设计技巧，可以合理配置各种资源，充分利用建筑原料，并协调好房屋内部各个独立的单元，使这些独立的部分互相配合，共同发挥作用;采用优化的设计技巧，可以在创新设计方式的同时，确保建筑物的安全性能达到既定标准，保护居民的生命健康和财产安全。选择科学、合理的设计方式，运用优化的设计技巧，可以帮助建筑物结构的设计者认真规划建筑设计方案，最终实现建筑结构设计的目标。

三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施

3.1设计结构模型

通常情况下，对设计人员决定最终设计方案起到重要作用的那些数值，都可以作为变量供设计者选择。如果设计者能够将变化幅度较小或者考虑因素较少的参数作为参考指标，那么与建筑结构设计、编程和计算有关的工作难度将会降低，设计者也可以更快找到符合设计目标的那一组数据。设计者要在多组相似的函数中，选取最符合事先设定的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的那一组函数，分析这组函数的各种性质，从而最大限度地降低房屋建造的成本费用。出于增强房屋结构稳定性和耐用性的考虑，房屋设计的约束指标应当包括房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性、受力限度和变形限度、墙体裂隙限度、单元组件规格、架构体系规格、结构可塑程度、结构确定程度等。在实际的设计过程中，设计者应当结合房屋建造工程的具体情况，分析比较施工实际中的约束性条件和目标确定的约束性条件，确保各种条件都能符合相关规定要求，以便实现设计结果的最优。

3.2合理选择结构方案

一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总而言之，必须对工程的

设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。

3.3選择最优程序

在设计了房屋结构模型，并选择了适当的计算方法之后，设计者就可以进入选择最优程序的环节了。最优的设计程序应当具备功能完整、用途齐全、运转高效等优点。这种程序是由若干小程序组合而成的综合程序，在结构设计上发挥着重要作用。

3.3正确分析计算结果

在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误。或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。

3.4采取相应的构造措施

结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的直线段锚固长度;考虑温度应力的影响。此外，还要注意按对称、均匀、规整原则考虑平面和立面的布置;综合考虑抗震的多道防线;尽量避免薄弱层的出现;以及正常使用极限状态的验算都需要概念设计做指导。

结束语：建筑结构设计过程中，建筑结构设计优化是一个综合性很强的技术筛选过程。随着经济的迅速发展，高层建筑越来越多，并且向着普遍化、超高化、功能综合化、管理智能化、环境生态化的方向发展，高层建筑的设计问题变得日益突出。设计人员不仅要掌握先进的设计方法及各种先进软件，还要掌握高层建筑的设计原理、设计特点、体系选择、抗震设计等方面的知识，如此才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

参考文献：

[1] 莫雪辉.深度探讨如何提高建筑结构设计水平[J].科技资讯.2008（28）