探讨建筑结构设计优化工作

【摘 要】随着中国市场经济的发展，建筑行业如雨后春笋般兴起。目前，建筑行业结构优化设计越来越重要。本文根据笔者多年工作经验，探讨了建筑结构设计优化工作中应注意的问题，分析优化建筑结构设计的方法，令建筑物更迎合社会发展的要求。

【关键词】建筑结构；设计；工作

引言

结构优化设计，就是指结构在满足安全、经济、合理的条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。一是，要选择合理的结构方案。二是，进行正确的结构计算，一体化计算机结构设计程序的应用和完善。三是，提高材料的利用率。因为结构设计的目的就是花尽可能少的钱，做最安全最适用的建筑。

1 优化工作中应注意问题

结构设计优化方法应用于实践之中，是目前一个比较广泛的课题，利用结构优化的方法在适用性能不改变的前提下使工程造价有所降低。结构设计优化设计应用于新项目的前期设计、施工图设计和旧房改造等设计的各个部分，多种效益都是非常可观的。在模型进行实践以及按照结构设计优化方法过程中，要注意以下几个方面。

（1）前期的设计参与。建筑总投资受前期方案的直接影响，所以现在存在的问题大都是前期方案阶段结构设计并不参与进行，建筑师进行设计方案时大多也不考虑结构的可行性及合理性，而建筑设计的最终结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑总投资提高。如果在方案初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。

（2）地基基础的结构设计。地基基础的结构设计优化首先就是选择最恰当的方案，如果为桩基础，一定得依据施工现场的具体情况选择桩基类型，节省成本，减少不必要的浪费。对灌注桩的选择影响较多的就是桩端持力层，应多进行比较以确定最合适的方案。

（3）细部结构设计优化。概念设计应用于没有具体数值量化的情况，设计过程中需要设计人员灵活运用结构设计优化方法，达到最佳的效果。与宏观把握相对应，设计过程同时要注意对于细部结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，应加设放射筋或划分为矩形板。在做立面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，满足规范的构造要求即可，达到既安全又经济的目的。

2 建筑结构设计方案优化的主要内容

（1）房屋结构周期性折减系数。对建筑物的框架结构和顶盖等结构的设计中，计算周期一般会比实际周期大，因为在施工时，由于填充墙体的存在会导致结构的实际表现刚度大于设计刚度。所以，一旦计算出建筑物的结构剪力偏小，会导致建筑物的部分，结构安全性能降低，这时候就需要对建筑物的结构进行适当的周期性折减计算。

（2）建筑物耐久性设计。在很多混凝土的结构设计中都没有全面、综合地考虑到建筑物的耐久性，从而导致有许多建筑设计都未能达到当初的设计目标。当建筑物的设计者遇到建筑物的其他使用功能，要求或是施工技术指标上升为设计建筑物的主要矛盾时，设计师就要放弃建筑物对经济的单纯追求，这时候往往需要根据建筑物设计所需要解决的重要性问题，挑选出适合的目标来进行优化，才能达到满意的优化建筑结构设计方案的效果和目的。

3 建筑结构设计优化措施

（1）结构安全优化。危害到建筑物结构安全的主要因素就是地震，因此结构安全的优化主要也是指建筑抗震系数的优化，尤其是对于地震带周边的建筑而言更需要提高建筑物的抗震性，以维护业主的人身安全。例如：对一般的多层砌体住宅结构，要先采取横墙承重实现共同承重进行均匀对称分布，沿平面进行对齐。

（2）结构构造优化。结构构造优化中要注意的问题主要为，注意构件撮大配筋率和最小配筋率的限值。在设计过程中要严格按照相关的结构构造要求，保证钢筋、箍筋等在设计中的衔接长度和固定位置，确保建筑材料和建筑结构构造相符合，实现对建筑结构构造的方案优化。除此之外，为防止屋面温度导致建筑墙体出现开裂现象，在进行结构构造优化的过程中，设计人员要进行有效的通风设计，进行融热操作设置抗震安全构造柱，对建筑结构构造的整体进行贯穿。

（3）结构计算优化。结构计算优化要注意以下几方面问题：第一建筑结构底部剪力法。主要适用于建筑结构刚度较为均匀的多层设计结构，以实现对结构的整体加强。但是，这种剪力法在较为薄弱的底层框架结构中应用效果不佳，一般会产生一定程度的塑性形变，导致建筑结构稳定性降低。第二底框框架结构，要采取双保险的方式进行设计，降低其承种量按照相关要求，进行双保险结构设计，对抗震墙的弹性刚度进行折减提高其倾覆力矩产生的附加力。

在进行结构计算优化的过程中，设计人员要采用双向板查表结合连续板计算，提高对建筑结构的设计计算效果，将设计数据进行双向运算，减少设计漏算或少算荷载，确保设计和建筑用料相符合。在完成上述算法优化过程后，要对电算的结果进行评价，根据工程设计的经验对计算结果进行评价，判断计算结果是否达到工程设计图纸要求。

（4）结构设计的抗震性。构件的竖向和平而布置是该房屋结构设计的关键环节，很大程度上影响了房屋的抗震性能。在布局方面，要力求简洁和规则。另外，质量和刚度的中心接近重合是房屋结构的另一原则，从而有效的提升房屋结构的抗震性能。错落的竖向结构设计和头重脚轻是房屋结构竖向布局的大忌，因此，要适当调整房屋结构的中心，使其趋于最低。在竖向强度和刚度方面，要注意保证其均匀性，尤其要严格控制凸出屋而的部分，避免地震时因为凸出屋而的建筑物部分过高而发生的鞭梢效应。设计人员在对结构进行设计时，要尽可能的按照抗震性能要求进行，减少使用极其不规则的设计方案。

（5）设计选取优化。在进行设计优化的过程中，相关人员要根据地基沉降引起构件开裂程度进行合理深度优化，将设计桩箱和桩筏相结合，保证箱体的刚度，实现对设计方案的优化。对设计方案进行比较进行有效选取，确保方案符合设计结构中安全可靠性、操作技术要求、经济效益等的相关要求，实现设计选取的优化软土层覆盖层厚度。较大地区的多层建筑要经过地基处理控制建筑物沉降，对其上部结构和地基的技术指标进行规范和处理，考虑处理方案成熟程度及相关经验，进行多种方案的比较。最终选取最合适的设计方案。确定选取的方案满足设计强度和形变的标准对不符合的方面继续进行优化。

4 结论

建筑结构设计对建筑的施工可行性，使用稳定性都具有极大的影响，是施工前最重要的工作之一。为了促进我国建筑业的持续发展，需要不断的提升建筑结构设计水平。这就需要结构设计工程人员要不断的创新，在技术理念方面不断学习，结合以往的工程经验，为我国的建筑业贡献更大的力量。

参考文献：

[2]周自强.建筑结构设计方案详解[J].建材与装饰，2012

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