浅谈建筑结构设计中的优化策略

董丽慧

摘 要：近些年，随着大家收入水平的不断提升，对生活品质和居住环境的要求越来越高，而市场原材料价格及人工成本一直在涨，开发商利润越来越薄。开发商若想一味迎合人们对房屋的胃口，通过增加建设资金的投入是最直接的办法，然而这样会导致地产公司无法获取更高的利润，甚至影响整个公司的资金链运作。因此选择通过优化技术来降低建筑结构设计的成本，达到提高经济效益的目的。文章就目前我国建筑结构设计存在的不足进行分析，并提出合理化的解决方案。

关键词：建筑结构设计；优化策略；分析

1 前言

建筑结构设计在施工建筑中所起到的重要作用是不言而喻的，但是随着国民经济建设的不断发展壮大，传统的建筑结构设计已经很难适应时代社会发展的需要。建筑结构设计的不合理性将对整个建筑质量有着直接的影响，所以作为建筑施工人员必须加强对这方面的重视，要不断提升自身对建筑结构设计的认识与理解，不断融入其新的创作理念并加以完善，这样才能更好地指导于建筑施工作业，保证质量，进一步推动我国建筑行业的可持续发展建设。

2 建筑结构设计优化概述

建筑结构设计优化作业从某种意义上来讲是一项专业性比较强的作业，它不仅仅要能够真实体现出建筑结构设计的可操作性，还要能够对整个建筑施工作业进行全面的评估。优化主要体现在对于建筑结构以及成本、图纸规划方案、户型设计、建筑风格等方面的优化。这就要求建筑施工设计人员要能够明确每一个阶段对于建筑结构设计的优化目标，从而减少成本的使用，合理的建筑结构优化不仅仅可以大大提高工作效率，还能在很大程度上保证质量，延长建筑结构的使用寿命。在当前我国大力提倡市场效益最大化的前提下，建筑行业要想在激烈的市场竞争中获得较好的发展，就必须在施工作业前了解房屋建筑结构设计的重要性。良好的建筑结构优化对于整个建筑施工材料的有效发挥有着积极的重要作用。同时合理的设计优化还能改善人们的居住环境，提升生活质量的舒适度。此外，还能减少资金的使用，最重要的是优化设计是为了更好地的适应时代社会发展的需要。

3 建筑结构优化设计的方法

3.1 分析建筑结构

结构分析是结构设计的重要内容之一，主要是计算出结构在各种作用下的效应。在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕以建筑的综合经济效益为目标进行结构优化设计。进行结构方案设计时，应在满足建筑设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换，使力的传递更直接高效，减少应力集中现象。

3.2 计算模型

计算模型的确定是结构分析的核心环节，它不但包括合理选择计算简图和计算理论，还有荷载的确定与参数的选定，这是结构分析与优化的重点和难点。设计师在绘制施工图时，会以此为依据。在优化设计过程中，梁柱重叠区域是否定义为刚域；连梁刚度折减系数；梁扭矩折减系数；梁弯矩放大系数；连梁刚度折减系数；柱、墙及基础是否考虑了活荷载的折减等诸类参数的选定对整个项目的计算结构有着很大的影响。为了项目有更好的经济效益，设计院、甲方相关技术人员、图审专家可以就此事提前介入讨论，明确一个合理的思路，为日后施工图设计提供一个明确的方向，既避免了设计的反复，也给开发商带来了可观的经济效益。

4 建筑结构设计中的优化策略

4.1 对建筑总体设计方案进行优化

某些地区在进行建筑结构设计优化的同时必须考虑到地域问题，自然环境的外在因素也是影响建筑结构设计方案优化的主要因素。有些地区夏季高温多雨，冬季又温和少雨，而且在整体设计过程中还要考虑到每栋建筑楼房之间的距离。不易太近也不易太远这样都会影响到建筑结构的使用，而且会浪费整体的建筑结构资源，所以作为建筑结构设计者要从大局出发，掌握好主体设计方向，这样才能设计出符合实际发展需要的楼房。

4.2 对建筑平面设计方案进行优化

建筑的平面设计方案不同，建筑的合理使用性以及建筑成本的需求量也会不同。因此在多个建筑平面设计方案中选择最优设计方案非常重要，要确定建筑的平面布局、柱网间距到楼层数、层高、建筑物的高度和房屋的基本类型等，同时房屋开间大小和进深也会对设计方案产生影响。如果建筑房屋的性能相同，一般设计方案和最优设计方案的就会成本不同，因此在优化设计方案时要根据具体情况选择侧重点。

4.3 对基础的优化设计

基础结构在整个工程工期中大概有20%～35%，并且基础造价也占到总工程造价的10%-40%，所以基础工程结构的重要性也是显而易见的。而且基础结构工程的造价还与地质条件是密切相关的，设计时对地质勘探报告要求也是极高，选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸和埋深，能相对减少基础结构在工程总体造价中的费用。

4.4 注重结构的细部优化

在建筑施工作业中不免会因施工内部细节处设计的不合理性而影响建筑施工作业质量。从某种角度来讲，细节将决定于整个建筑施工质量的好坏。尤其是针对施工作业中拐角处的结构设计，因拐角处的施工难度系数相对比较大，所采用的建筑材料也比较特殊，为保证质量就需要选择较好的施工作业材料及优化内部的细节来满足其质量要求。

4.5 在建筑材料的选择上进行优化

市场上出现了较多的绿色环保材料，这对于建筑施工作业而言是一种机遇，对于设计师而言也是一种挑战。设计师在进行建筑结构设计时就不得不改变原有的设计思路，将新材料的使用运用到建筑施工作业中，从而减少对环境的破坏，利于建筑材料的合理使用。

4.6 对选择的结构形式进行合理的优化

建筑结构体系的选择，对项目建设有着重大的影响。在进行结构选型时，要对于整体建筑结构的用途、高度、功能、周边环境、抗震性等多方面因素进行合理的把握，因地制宜地选择合理的结构体系，较为常见的结构设计类型有如下三种：

（1） 剪力墙结构，这种结构形式常见于高层住宅建筑，这种结构形式相比短肢剪力墙的抗震级别要高，轴压比也有优势，比短肢墙构造钢筋使用量要省。（2） 框架结构，具有大开间、布局灵活性强和工期短、主体造价成本上的优势。（3） 框架一剪力墙结构，即在框架结构中合理进行一定数量剪力墙的布置，这种结构合理，适用能力强，而且能够应对各种不同的变形压力，是一种抗侧力较好的结构。

这三种结构体系各具优缺点，在选择结构体系的时候，不能片面认为造价最低的方案就是最科学合理的方案，而是我们必须结合建筑使用上的功能需求，以及甲方的投资预算和施工技术等多方面条件进行结构体系的综合比较与分析，将投资与收益相平衡，根据工程的客观实际情况选择最为合适的结构体系。

4.7 结构构件配筋计算的优化设计

在计算建筑结构构件尺寸及配筋的过程中，需要反复试算结构构件尺寸，从中得出较为经济且合理的计算结果。计算结果应满足两个重要的指标：（1）计算结果应首先保证结构的安全，这是结构设计的根本。（2）在满足安全的前提下，使配筋量大致控制在结构计算配筋的范围内，使得结构构件中的钢筋量有效地发挥其受力作用。

5 结语

结构设计优化不仅能提高建筑物的功能性和安全性，而且还可以给开发商带来可观的经济效益。因此，结构设计人员应该在设计中，充分的应用优化技术，选择合理的结构设计方案，降低工程的综合造价成本。

参考文献：

[1] 黃浙青，朱小德.浅谈结构设计中的抗震设计[J].科技创新导报，2008.

[2] 张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008.

[3] 丁博.试述建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建材与装饰，2015.