建筑结构优化设计探讨

【摘 要】建筑工程与人们生活有密切的联系，其结构设计是否合理在很大程度上决定了工程最终建设效果。随着建筑工程向智能化、多样化方向发展，传统的结构设计方法逐渐不能满足实际需求，需要在原有基础上进行创新优化，在确保结构基础功能同时，对结构形式以及空间分配等方面进行完善优化，不但可以满足投资者投资目标，同时也能更大程度的符合用户对建筑结构功能的需求，提高建筑工程建设的综合效益。本文对结构设计进行了概述，并确定设计要点提出了相应优化措施。

【关键词】建筑工程；结构设计；设计优化

对建筑结构进行优化，需要对各环节均做好分析，因为其不仅仅是针对结构本身，而是应该涵盖建筑工程的各个方面，通过综合优化来提高建筑工程舒适度、空间应用率以及经济效益等。在进行建筑结构优化前，需要结合其所具有的特点，来确定优化设计要点，并在此基础上来选择合适的措施对各环节进行优化分析，争取提高工程建设综合效益。

1 建筑结构设计概述

一般来说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。

2 建筑结构优化设计原则

2.1 功能性原则

建筑工程作为人类基础物质生存环境，其结构设计效果将会在很大程度上决定工程建设综合效率。对建筑结构进行优化设计，最根本性目的就是满足人们对物质生存环境的要求，除了要满足基础功能外，还需要从美观性、协调性、舒适性等角度进行完善，从更大的方面来满足用户对工程综合性要求。

2.2 安全性原则

建筑工程作为人们基础性生存环境，与人们存在密切的联系，因此一直以来人们对其建设要求都比较高。在社会经济快速发展背景下，必须要对传统建筑结构设计理念与方式进行优化，即从决策阶段开始，贯穿设计阶段、建设阶段整个过程，实现结构设计的整体优化[2]。其中应注意，建筑工程结构设计除了要满足基本使用需求外，还需要满足安全使用要求，即为正常生产生活提供安全的居住环境，提高工程结构建设的综合要求。

2.3 环保性原则

建筑工程建设所需资源众多，而在持续发展理下，在进行结构设计时除了要保证功能要求外，还应做好对资源利用的优化。即选择环保施工材料，并提高结构整体布局的环保性，将持续发展贯彻到底。对于建筑资源材料的选择上，要保证其能够满足结构安全性、功能性与环保性综合要求，并且在实现主体内部结构环保基础上，做好各项废旧材料的处理与应用，提高工程结构综合设计效果，降低对环境的影响[3]。

2.4 经济性原则

对建筑结构进行优化设计时，还应从设计成本上进行分析，控制好结构设计造价，在满足市场经济条件基础上提高对各项资源的合理配置。需要将经济性原则与环保性原则进行综合分析，选择能耗低类材料，并最大程度上减少各项材料的利用，降低材料投入成本。另外，通过对结构内部的合理设计，提高对空间的利用效率，在有限的成本范围内，获得更有效的设计方案。

3 建筑结构设计优化要点分析

3.1 剪力墙结构优化

剪力墙结构现在已经成为建筑工程常用的结构方式之一，尤其是对于高层建筑来说，其可以更好的满足高层建筑各方受力荷载需求，同时还可以减少室内柱梁结构，提高了内部空间的利用效率，实现了建筑结构功能性、实用性与舒适性的协调性设计。在对剪力墙结构进行设计优化时，应重点做好连梁的控制，其中联肢墙主要利用连梁连接各墙肢而成，为墙肢添加了约束条件。设计时应控制好连梁的剐度，因为随着剐度的增加，结构所受到的地震作用力也增大，连梁与墙肢分配内力也会相应增大，为避免此类问题的发生，传统手段是增大构件配筋量，虽然可以控制应力的增大，但是会导致施工材料增多。因此，在对其进行设计时，可以将连梁设计成截面与刚度比较小的弱连梁，同时对结构变形以及抗力等进行综合分析，提高抗侧力构件设置的合理性[4]。对于剪力墙结构的设计，应尽量选择用周边均匀、分散与对称的原则进行布置，将专业规范要求的水平位置限值作为依据，来合理设置剪力墙数量。

3.2 结构抗震优化设计

应结合建筑工程等级，在保证结构整体合理的基础上，尽可能多的设置抗震防线，对于抗震结构体系说来，其由若干个延性良好的分体系组成，并与延性优良的结构构件来连接进行协调工作。基于地震余震特点，在对建筑抗震结构进行优化设计时，还应保证抗震结构体系由最大可能数量内部、外部冗余度，并建立一系列分布屈服区，并保证主要构件具有较高的延性与刚度，提高对地震作用力的吸收与消耗效果，增强建筑结构整体抗震性能。其中，要注意结构抗震设计时，在提高某部分结构设计强度时，会削弱其他环节的抗震性能，因此需要控制好结构各环节的抗震性能分配设计。另外，还可以对建筑结构性能进行优化，即以实际需求为基础，有针对性的对整个结构、结构局部部位、结构关键部位以及重要构件等进行目标性优化，达到提高建筑结构抗震性能目的。

3.3 结构形式优化设计

3.3.1 砌体结构

砌体结构在建筑工程中主要起到承重作用，并且是抗侧移构件的组合，其平面布置具有很强的灵活性，但是不适合应用在跃层结构，并尽量不要选择用受力较大的突兀结构形式。在对其进行优化设计时，要将门窗开洞宽度控制在2.1m以内，并将纵向墙体数量控制在三道以内。

3.3.2 底部框架剪力

建筑工程底部框架剪力墙结构受不连续竖向抗侧力构件影响，结构设计后很容易造成受力平衡出现问题。针对此种情况需要加强对结构平面设计的优化，尽量将承重墙设置在框架梁上，在面对需要设置在次梁墙体结构情况时，需要对次梁、主梁以及框架梁等配筋进行优化，并增加该处楼板厚度。针对结构楼板的错层设计，要提高其合理性，只有在楼板上填轻质材料时才可以选择用错层设计方法。另外，底部框架剪力墙结构的设置，更适宜应用到大房间位于临街面的建筑工程，并其要尽量将厨房、卫生间等小房间设置在背面，此种设计方法可以提高临街面柱网的布置效果。

4 结束语

为提高建筑工程建设综合效率，需要就传统设计理念与方式基础，对建筑工程结构设计进行优化。在结构优化设计时，需要明确设计的原则，从多个方面进行综合分析，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：

[2]吴勇.建筑结构优化设计分析[J].建材世界，2013（03）.

[3]方磊.房屋建筑结构优化设计[J].江西建材，2012（03）.

[4]李晓光.工业建筑结构优化设计的探讨[J].科技创新与应用，2014 （10）.