建筑结构优化设计的意义和存在的问题分析

【摘 要】随着相关设计标准体系的逐步完善，房屋建筑工程结构设计需要充分把握好各方面的技术要点，对建筑结构设计进行优化，不断提升设计质量水平。现阶段，房屋结构设计应在相关标准要求下，通过采用建模分析等方法，及时发现设计中存在的问题，并加以优化和改进。鉴于此，本文对建筑结构优化设计的意义和存在的问题进行分析，以供参考。

【关键词】建筑结构；结构设计；优化方法

中图分类号：TU2 文献标识码：A

引言

高层建筑的发展和建筑群的发展都对建筑结构设计提出了更高的要求，既要降低建筑成本，保障建筑安全性，又要满足使用者的使用需求。建筑结构设计不仅关系到成本投入，更关系到建筑的安全，是一项非常复杂的工作。建筑结构设计的专业科目比较广泛，相对繁多，并且有些问题现在的技术也不能有效的解决。本文通过对建筑结构设计的意义和存在的问题进行探讨分析，提出应对措施，希望能够在实践中得到证实，促进我国建筑设计水平的提高，促进建筑行业的不断发展。

1建筑结构设计优化的重要意义

建筑结构设计优化可以降低投资成本，节约资金同样建设的建筑标准，一样的占地面积，如果建筑的楼层越高，可用面积增加越多，单位面积的建设成本就会降低，节约用地的同时还可以降低成本。例如居民住宅楼的建设，同样的占地面积，建设多层的住宅和建设高层的住宅相比，高层的住宅面积远远超过多层，同样的土地投资成本，高层的单位面积会大大降低，节约成本；而且，高层的建设为建筑提高了更多可用的空间，从采光、视野、通风、环境等多个角度提高可用空间，减少了因多层建设采光不好等多方面的考虑因素带来的成本投入。最后，也是最为关键的部分。建筑结构成本、土石方，地基处理成本和设施安装，装饰施工等构成了整个建筑成本，其中费用占比在50%以上的是建筑结构成本，所以建筑结构设计优化对整个建筑的成本控制起重要作用，优化设计结构是降低成本的有效措施。

2建筑结构设计中遇到的问题

2.1基础结构设计中的问题

当代建筑基础结构设计过程中，年轻的工程师并不能对房屋建筑结构做出准确的判断分析，这就使得房屋建筑结构的设计具有很大的片面性以及盲目性。并且房屋在建设过程中，施工工地的地基的调研的重要性往往被忽略，这就使得房屋建筑的安全性受到威胁。并且在真实的实际建筑设计过程中，工程师不能很好的将房屋的准确承重能力做出准确的分析，也就造成了房屋的安全性无法保证。

2.2承重构件设计问题

当前的房屋建筑设计中的主要的设计部分是模板设计，并且楼板的存在讓房屋的屋面、楼面的荷载负重可以得到转移，并且还保证了负重的合理性以及安全性。在施工过程中出现的问题，设计师会采用更加便捷的方式来降低外界的压力。同时，还存在着有效高度取值问题片面性的问题，并且建筑结构的内部问题还存在受力情况被忽视的问题，这就使得房屋建筑结构更容易出现裂缝。

2.3上部结构的潜在问题

在房屋建筑中，最重要的一部分就是房屋的上层结构，因为它包含了很多重要的内容，类似于梁，板之类都是不可缺少的部分。但这些结构中常常存在着很多的潜在问题。第一，在很多房屋建筑结构中框剪结构的连梁设计做的不是很合理，原因有的是相关部门没有重视，还有些是施工队的认识不足。第二，很多设计人员在对楼板进行相关计算的时候，往往忽略了对板的受力状态进行分析，长年累月下来，楼板就会因为受力出现很明显的裂缝。除了这些，上部结构还会出现许许多多的小问题。

3建筑结构设计优化技术的应用

3.1直觉性地优化技术和建筑结构设计

每个房屋的建筑结构方案中，肯定是有很多种不同的建筑结构设计；有时即使明确了建筑物的结构布置，但是也会存在不同的分析方案。在相关设计人员对设计参数，材料进行分析时，这建筑结构的荷载的数值也不是唯一的。更别说建筑物的细节方面了，施工人员的处理更是不尽相同的。这类问题大多数时计算机无法完全解决的，大多数往往需要相关设计人员的分析和判断。但是判断往往时需要设计人员根据建筑工程的实际情况，实践经验以及丰富的理论知识，才能有很好的设计方案。

3.2优化及技术思想在结构设计中的应用

在每个房屋建筑工程施工前，对参数变量的选择是极其重要的。在结构设计时，设计人员通过多种途径对各种工程的参数分析和记录，可以有效地提高建筑结构设计的合理性。目前常见的房屋建筑参数是房屋价格参数等等。在进行工程施工时，设计人员要对设计参数进行充分的分析，虽然这项程序相对复杂，但是它能有效的对建筑结构进行优化，也能降低建筑物的施工难度，从而使设计人员更快的找到设计点。其次是对参数的确定，在结构设计中，施工人员往往要在多组函数中找到最优化的目标函数，这样可以有效的控制建筑成本。在对建筑进行实际施工中，要合理分析建筑设计的利弊，然后衡量施工条件，使工程的施工满足房屋建筑的预期要求。

3.3对主体结构进行优化

建筑主体结构设计是建筑结构安全性的主要决定因素，按照上述方法建立建筑结构模型后，需要对其进行不断的优化和改进，提高建筑主体结构承载力。使其具有一定的外部影响作用抵抗能力，能够在大风、地震等恶劣环境条件下保持足够的稳定性，避免出现主体结构倾覆的现象。首先应对剪力墙设计进行优化，保证其整体质量的均匀性，让刚度中心与结构重心尽可能重合。具体可采用适当增加剪力墙长度、减少剪力墙数量等方法，对剪力墙结构进行优化。这样能够提升剪力墙稳定性，同时可以减少混凝土材料的施用量。

4建筑结构设计优化方法

4.1运用设计模型进行测算

结构优化设计模型运用了许多数学概念和模型，在保证一定参数不变的情况向，通过变量的变化，获得最佳值。结构设计优化也运用了这一思想，建立数学模型，科学合理的进行数值的取值，从而实现经济合理的目的。模型要保证两个方面：（1）设计变量的合理选择。对建筑结构有重要作用的参数作为变量。（2）将建筑的约束条件考虑结构优化设计，如：结构强度、裂缝宽度、尺寸要求等因素也要纳入结构优化设计中，使建筑设计符合行业规范的要求。

4.2选择合理的结构方案

目前，一方面，随着经济的快速发展，人口的不断增加，城市化进程使得建筑得到快速发展，城市建筑，交通建设都需要得到更多可能的扩张；另一方面，我国国土资源紧张，各级政府都在出售土地使用权，可用的资源减少。这种严峻的局势使得建筑不断向高层发展。

结束语

进入21世纪，我国经济进入快速发展时期，城市化建设和日益增长的人民物质文化生活需要，以及大量资本的流入，使城市建筑得到了大力的发展；几代建筑者的辛勤工作和付出，不断总结经验，逐步形成了具有行业规范的设计体系。经济合理、安全实用是建筑设计的基本原则，也是建造者和使用者达成合作的基础，这一原则在行业中有着举足轻重的作用。这就要求建造者必须非常了解和精通建筑结构设计，有扎实的专业知识和丰富的工作经验，对于建筑结构有很好的把控能力，对相关的经济数据和专业数据十分精通。

参考文献：

[1]叶青.关于房屋建筑结构设计中优化技术应用的探讨[J].低碳世界，2018（12）：176-177.

[2]宋泽恒.探究房屋建筑结构设计中优化技术的有效应用[J].城市建设理论研究（电子版），2018（34）：103.

[3]梁瑞庆，覃小红.高层建筑剪力墙结构设计问题及优化措施[J].住宅与房地产，2018（33）：71.

[4]逯涛.高层建筑结构的优化设计问题及对策[J].城市建设理论研究（电子版），2018（33）：63.

推荐访问:建筑结构 优化设计 意义 分析