浅谈建筑结构优化设计

郭景源

【摘 要】随着我国科学技术不断进步，建筑结构优化设计是我国建筑设计与管理中较为重要的一个环节，其主要的目标就是在于提升建筑的结构合理性和经济性。但是，在我国建筑结构设计的优化过程中还存在很多的问题，无论是管理体制方面还是在具体的实施过程中，都存在很多的不足之处，所以我们需要加强建筑结构设计的优化工作，保证各个环节都能够做到科学、严谨、合理，从而使得建筑结构设计的优化能够得到最大程度的保障，为我国的经济发展做出应有的贡献。

【关键词】建筑；结构设计；优化办法

1建筑结构优化设计的重要意义

目前，我国建筑结构设计大多数是运用钢筋混凝土作为最基础的材料。钢筋混凝土具有造价低、来历丰厚、可塑性强等特色，能够完成结构设计师的各种创意设计，还能有效地节省钢材。钢筋混凝土结构在耐久性、耐火性以及承载力方面有着显着的优势，而且经过结构设计师的奇妙设计，还能拥有可靠的抗震性。钢筋混凝土结构也有一些缺陷，例如：断面大、自重大，而且费模费工。

伴随着社会的前进与发展，大家生活水平不断提高，建筑业正在飞速发展，并且具有商业化、城市化以及工业化的发展趋势。科学技能的不断发展，呈现出许多新型轻质高強材料，为建筑业的发展供给了有利的条件。近些年以来，新型建筑在世界各地不断涌现，因而，对新型建筑的结构设计进行全部的研究成了首要的任务，唯有如此，才可设计出领先的，安全的而且能保证质量的设计产品，才可快速发展建筑结构设计的水平，进而满足大家寓居的条件。

社会经济的疾速发展，对建筑业的发展起到很大的促进效果，同时，对建筑设计也提出更高的需求，要把建筑设计提高到更高的层次，就有必要提高结构设计师的设计水平，使之掌握结构设计的各项技术要领，把这些重要的要素联系在一起并进行灵活的的运用，才可更好的完成建筑结构设计的优化设计。

2建筑结构设计优化措施

2.1重视概念设计优化

因为建筑物结构设计方案的多样性，对于同一个建筑方案，能够挑选不一样的结构设计方案；因为剖析办法的不唯一性，对于已确定建筑设计方案的建筑物，在考虑同样荷载状况下能够挑选不一样的剖析办法；不一样的结构设计方案采用的设计参数、选用的建筑材料、选取的荷载设计值也是不唯一的。以上这些问题的处理，无法直接依托设计软件也就是计算机给出答案，这些的问题处理，需要依靠设计人员自行判定。但是不一样的设计人员对以上问题的处理意见是不一样的。要处理这些问题就需要设计人员有必要的经验积累。经验越丰厚的设计人员，在处理这些问题时，方案的挑选越灵活、判断的过程越迅速、做出的选择越合理，越优化。这就是概念设计优化过程。这说明，完成优化设计要重视设计人员的经验积累。经验越丰厚的设计人员，越能更好的完成建筑结构的优化设计。

2.2优化建筑结构计算中的计算参数取值

首先，将建筑物的抗震性能设计考虑到建筑结构设计中时，需要考虑结构的扭转耦联地震效应，将其加到结构计算的过程中，要保证振型数等于或者大于十五，多塔结构的振型数需要大于或者等于九倍的原振型数，同时还需要保证振型参与质量大于或等于结构总质量的90%，如果达不到这个要求，就会在后面的计算过程中出现较大的误差，计算结果也不再具有参考意义。

其次，计算高层建筑结构的结构位移时，如果只考虑梁、柱等关键结构构件的刚度，而不考虑非承重结构构件的刚度，那么最终计算出来的自振周期就会比实际的值大，这样最终设计出来的结构受到地震的作用也会相对较小。特别是在设计框架结构时，建筑的刚度很大，过多的填充墙体会使得整个周期实际值变小；运算剪力墙结构时，较少的轻质墙使用能够保证墙体的刚度影响较小，这样就能够保证实际值和计算值之间的差距较小。因此在对建筑结构进行设计过程中，在考虑建筑结构的抗震性能时需要将非承重结构的刚度等因素考虑进去，使用数据时也需要结合非承重墙相关方面的数据，通过一定的计算进行相应的改动，但是现在很多结构设计师在对结构设计进行运算时，通常都是利用软件的默认值1.0，这样就会导致结构存在很大的安全隐患，抗震能力减弱。

2.3优化建筑物耐久性设计

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。当建筑物的使用功能要求或施工技术指标需要对建筑物的耐久性提出更高要求时，设计师就要放弃建筑物对经济的单纯追求，根据建筑物设计所需要解决的问题的重要性，挑选出适合的目标来进行优化，才能达到合理的优化建筑结构设计的目的。

3对建筑结构进行优化设计的现实意义

建筑结构的设计从始至终都在追寻一个目标：用最少的费用建造出最符合业主要求的建筑物。对建筑工程进行优化设计的方法恰恰是为这个目的提供了一个有力条件，为这一目标提供了无限可能。数字化模型、现代数学的引入都为结构优化设计提供助力。通过现代方法对建筑结构工程进行优化设计，不仅能够实现建筑师所要求建筑物的美观、实用性、节能性，还在业主所希望的节约成本、降低造价等方面有着很好的作用。

对于建筑工程的优化设计，节约成本是一个重要目的，这一目的的达成，既满足了业主的要求，又能体现出建筑师和设计师的水平，这是推动结构优化技术不断发展的社会动力。当然，在节约成本的同时，一定要满足结构中最重要的安全可靠性，就像前面所提到的，通过数学方法，得到的可能仅是造价最低的最优解，但不一定就是最终所需要的结果，还需要对建筑物的其他各个方面进行综合考量，从而选出一个最符合要求的优化结果。唯有如此，才能真正做到可持续发展，实现更多、更大的市场利益。

通过这些年的实际工程应用发现，与传统的不经过结构优化设计的建筑工程项目相比，利用结构优化方法进行优化后的建筑方案，在工程的总造价方面，一般会有5%～35%的降低，这一点对于整个建筑行业而言都是不容小觑的事实。优化设计的好处不仅仅表现在这一个方面，在施工技术方面也有着不俗的表现。优化方法的技术性实现，能够对建筑工程中的材料性能进行充分而又合理地利用，在可靠的安全度范围内协调好建筑物内部各单元之间的关系。与此同时，针对建筑工程的优化设计，它还可为建筑整体性方案设计提供合理决策。优化技术是实现建筑设计的适用、经济和安全目标的有效途径。

结束语

随着国民经济水平的不断提高，人们物质需求及市场价格变化使得建筑的成本攀升。从建筑工程建设表面看来，尽管设计费在建设工程全过程费用中比例不大，但对工程造价的影响可达75%以上，按我国现行的建筑工程造价构成分析，采用优化的设计方法可以使建筑工程造价降低5%-35%，结构方案的选择与优化更直接决定工程的成本。因此，在对建筑结构设计中，必须合理的选择建筑结构类型，加强建筑地基基础、上部结构的优化设计，减少混凝土和钢用量，同时各方面人员之间还应在建筑设计过程中建立良好的成本节约沟通，提高结构设计人员设计技术水平，从而在保证设计结构质量安全的前提下达到建筑结构成本优化的目的。

参考文献：

[1]江文通.浅议建筑工程结构设计的成本优化措施.科学向导.2010.（67）：145

[2]王琼.浅谈建筑结构设计方案与成本控制的关系.财经管理.2011.（09）：133