浅谈结构设计优化技术的实践应用

葛桃

摘要：建筑结构的优化设计是一个复杂的过程，属于综合决策的问题。在优化的过程中需要综合考虑实用、安全、经济和整体效果等因素。

本文在全面分析建筑结构设计的需求与发展现状的前提下，概述建筑结构设计的基本原则和具体措施，并结合实例进行分析总结通过对建筑工程的结构进行优化设计处理，可以更好的实现建筑结构设计的整体优化，从而达到经济、科学及合理的设计要求。

关键词：建筑；结构设计；优化技术

前言

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。

1、建筑结构设计的整体原则

1.1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。

1.2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。

2、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：

2.1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別墅，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。

2.2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。

3、结构设计优化的现实意义

3.1结构优化设计降低总造价

进行结构优化设计中，多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地成本，但建筑层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分，一栋楼只有一个屋盖，并不会因为层数的增加而有所改变，它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言，虽然也是各层共用的，但是层数增加，传给基础的荷载将会增大，我们需要增大基础，这样单位面积的造价有所降低，但是却没有屋盖的效果那样明显。

3.2进行结构设计优化提高建筑结构经济性

建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省材料，有利用抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能。

4、结构设计优化技术的实践应用

4.1因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的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，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，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。

4.2概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。注意钢筋的选择，I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力却相差很大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，满足基本的规范要求即可，达到既安全又经济的目的。

4.3地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。

结语

建筑是凝固的艺术，精美的建筑是设计师把建筑的美观设计与结构设计相互密切配合的结果。与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。而建筑结构设计优化方法的应用则既能满足建筑美观，造型优美的要求，又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实质意义上的“经济适用”房。符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

参考文献：

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