浅谈结构设计优化技术

浅谈结构设计优化技术

发表时间：2018-09-17T09:24:36.860Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：赵宽

[导读] 摘要：在当前建筑工程日益复杂的情况下，结构设计在保证安全性的同时更应当对其采取优化设计，使得结构设计概念更清晰、成本更经济。

上海东方建筑设计研究院有限公司广西南宁分院广西南宁 530000

摘要：在当前建筑工程日益复杂的情况下，结构设计在保证安全性的同时更应当对其采取优化设计，使得结构设计概念更清晰、成本更经济。本文通过结合笔者从事结构设计的经验，针对建筑结构的优化而展开探讨，提出一些可行的结构优化措施，为同行提供参考借鉴。

关键词：结构设计；结构优化；房屋结构；结构布置

随着经济多元化趋势的不断深入，在房屋建筑领域的发展空间中，对房屋建筑造型和建筑的整体功能有了全面的要求提升，不管是工业建筑还是民用的私人住宅建设等，建筑结构设计的艺术应用和质量把握成为了当前着重考虑的因素，在全面构建建筑结构设计的整体性能的基础上，寻求结构设计的实际应用模式，对于建筑结构的本身设计有着重要的实际意义。

一、建筑结构设计的整体原则

1、经济性建设原则优化技术是指在满足建筑结构

长远利益的同时，最大程度的减少建筑结构的近期投资，最大限度的提高建筑结构的可靠度和合理性。通过采用优化技术，材料的性能价值会得到最大化，建筑结构内部各单元也会得到很好的协调，并且建筑规范所规定的安全度也会大大提高。

2、结构设计优化方法应用一般来说在设计房屋建筑结构时会从以下五方面来考虑：适用、安全、经济、美观、便于施工，而建筑优化设计技术方法的应用不仅可以满足建筑美观、造型优美的要求，也能够有效增强房屋结构的安全性、经济性和合理性，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量等方面。

其中房屋工程分部结构优化设计又包括基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计等方面，可以说优化设计涉及建筑结构的很多方面。

二、结构布置的优化

建筑条件图提出后，从结构优化的理念出发，首先应当对结构的竖向构件布置进行优化。最初可以采取判断柱网的布置在大小和疏密上是否合理，结合初步定取的竖向构件布置进行计算，根据计算结果对原方案中不合理的竖向构件布置进行调整，然后分析出最优化的结构方案。从经济角度对比，结构布置的合理性直接关系到建筑结构的总体用钢量大小。笔者总结出一些可行有效的竖向构件优化方法： 1、对于房屋结构中的墙柱竖向构件，由于在结构中一般为压弯构件，因此对于这类竖向构件，在设计时满足强度要求和轴压比的前提下，通常采用构造配筋即可满足要求。

2、在结构设计中，对于竖向构件的截面尺寸除满足强度、刚度等要求外，原则上其截面尺寸不宜过大，否则过大的竖向截面尺寸会造成工程用钢量变大。

3、对于某些结构中存在个别柱子由于受力比较大，需要加大柱子截面尺寸，但出于建筑美观性考虑如果采取统一加大所有柱子的截面尺寸，显然会增加整个工程的用钢量。此时经济合理的做法不是通过加大截面来提高承载力，而是通过合理加大柱子配筋率或配箍率来优化方案，这样就科学经济地处理了用钢量过大的问题。

4、在剪力墙结构体系中，外围墙对结构的刚度影响最大，因此调整剪力墙布置来调整结构的整体刚度，则首先是通过调整外围墙即可满足结构整体刚度的要求，而内部墙体对整体刚度影响较小，因此内部墙体宜尽量偏少、偏薄，否则不仅对结构没有积极贡献，反而会导致造价的上升。

5、在高层建筑中，墙柱截面存在着一个收级的问题。为了节省用钢量，墙柱的截面尺寸应当根据不同的层数变化而进行减小截面。但如果每层墙柱的截面都收级，显然这种做法也是不可取的，因为墙柱截面变化过于频繁、截面的种类过多这不利于施工的进行。笔者认为应当在符合模数的前提下选择每隔五层变化一次截面较为适合。

三、建筑结构的人性化特点与优化内容

建筑的人性化是体现建筑实用性的一个重要方面，尤其是随着社会经济的不断发展和进步，人们对于自身居住条件提出了更高的要求。在居住环境方面，不但要求有房可居，同时还要求住得方便、住得舒适。这时，以实用性为基础的“人性化”就成为了人们对建筑设计追求的一个重要概念。人性化建筑结构的特点具有这样的几个特点：

1、合理的空间布局，通常而言在人少地多的地方选择独立的小高层以及别墅，而在人多地少的地区则尽量建设高层，而且在建筑整体结构之内具有明确的用地分工，能够提高对土地空间的利用率。

2、整体建筑结构极具艺术效果，通常在进行结构设计是在充分考虑通风以及采光等因素的基础上，一般尽可能的将客厅和卧室布置在建筑整体结构的南面，而将厨房、餐厅以及卫生间设置在建筑的北面。阳台直接与阳客厅相通，这样就使得穿过阳台时不需要穿过卧室，将私人空间和公共空间相分离，有效的保证了住宅类建筑使用过程中的私密性。而针对上述结构具体方面的优化还包括具体的选型、结构的布置、结构整体受力分析以及结构造价分析等，在确保达到实用要求以及建筑标准的同时，通过与具体的工程实际情况相结合，达到优化设计的目的。

四、建筑结构优化的主要方法

在目前的建筑工程项目中，机构设计有优化的方法与应用结构优化的方法是相互依存和促进的发展关系。随着近年来房屋工程建设力度的加大，建筑工程施工项目越来越受到人们的关注与重视，尤其是在工程项目中，我们对于建筑工程施工结构方面的优化通常还是从两个方面进行的，其中房屋工程的部分优化模式包括对结构设计方案的优化、房屋屋盖系统方案的优化、维护结构方案的优化以及结构细部优化等等。在目前施工项目中，我们最为常见的优化体系和优化措施主要有以下几种。

1、保障设计工作的美观性

赏心悦目在目前的建筑工程项目中越来越受到人们的关注，这也是建筑结构美观性得以保证的关键环节。在这种建筑工程环节中，建筑设计、建筑结构设计以及建筑作用设计都是一种全面系统优化的结果。在这种结构条件下，结构设计通常都是以追求实用、经济、美观