关于建筑结构设计中优化技术的应用

刘晓

【摘  要】城市发展进程的不断加快，各类建筑总量也在增加，建筑结构设计受到越来越多的关注，其要求也越来越高。采取有效措施优化建筑结构设计，提升建筑安全性、经济性等成为越来越多人关心的问题。本文对建筑结构设计过程中优化技术具体应用进行分析，以供参考。

【关键词】建筑;结构设计;优化技术

在当前经济社会的快速发展，人们生活质量不断提高的局势下，人类对建筑的要求越来越高，完全按照传统模式设计出来的建筑已经无法满足实际需求，这就需要设计人员明确需求，在设计过程中合理应用优化技术。

一、建筑结构设计中常见的问题

1.1 上部结构的潜在问题

在建筑中，最重要的一部分就是上层结构，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多的小问题。

1.2 在进行地基基础施工时遗留下的问题

当然在对建筑进行实际的操作时，施工人员会遇到很多高层建筑以及各种地质的土地。因此在这些工程展开之前，施工人员应该仔细并且认真的进行勘察和分析。但往往在现实生活中，他们经常只是通过传统单位的口述，或者是简单的通过参照物进行分析，那么建筑结构必然就达不到所预期的要求。与此同时，地基有时候会出现设计不合理的情况，然后必然会带来无法预估的经济损失，这样就做不到结构设计优化的经济性了。最后，在建造土垫层的时候，很多设计人员是将这道设计程序省略掉的，只是靠着自己的工作经验和理论知识进行分析，这样造成的后果肯定是既不经济又不安全的，甚至会严重到影响到建筑内的质量。

二、建筑结构设计中应用优化技术的要点

2.1 充分重视建筑结构项目的前期参与

建筑结构项目的前期参与，可以使建筑结构的设计和优化更加完美，充分展现建筑优化设计的理念和思想。对建筑设计方案的质量性、安全性、实用性和经济性都有很大帮助。

2.2 充分重视建筑内部结构的优化设计

众所周知，在建筑结构的设计过程中，整体性能优化设计十分重要，除此之外，建筑的内部结构的设计也十分重要。优化内部结构设计，可以对内部结构进行统筹，对细节进行优化处理。

2.3 充分重视传统技术与现代计算机新型技术的结合

现代科技信息技术飞速发展，计算机辅助技术应用在各个领域，建筑结构设计也不例外。充分重视传统技术与现代计算机技术的结合，可以对建筑结构进行受力分析、计算，防患于未然。同时，还能对建筑的整体结构一目了然的呈现在计算机上，使内部结构、功能、美观性直观呈现，有利于设计人员控制建筑结构的安全性、美观性、功能性、经济性。

三、建筑结构设计中优化技术的应用

在建筑结构设计中优化技术有很多具体应用，最主要在四个方面，分别是在建筑地基基础设计中的应用、在建筑钢结构设计中的应用、在建筑结构中的应用、在建筑抗震设计中的应用。

3.1 在建筑地基基础设计中的应用

建筑地基基础造价约占总造价四分之一，对整个工程具有重大影响，因此在其中应用优化技术是必然选择。为了满足建筑的多项功能，应该进行地基实际勘察工作，结合地基实际情况，优化地基基础设计，保障地基基础设计方案的可行性，降低地基基础成本，优化地基基础施工工艺。

3.2 在建筑钢结构设计中的应用

在建筑结构设计中应用优化技术，主要是通过现代计算机辅助技术，对建筑钢结构进行三维模型的建立，然后再模拟实际情况进行多次受力分析，以保证结构的可靠性。同时还可以对建筑钢结构进行多次调整，采用最优化钢结构布置方案，最大程度的降低施工成本。

3.3 在建筑结构中的应用

（1）合理选取设计参数。设计人员为了提高设计方案的科学性和合理性，一般会对大量的相关参数进行选取，如何选取则会给该工作带来一定的难度，这个过程中，可能出现个别构件算不过，也可能出现侧向位移算不过，还可能出现抗震算不过，如果使用优化技术，能够实现快速找到目标点的目的，之后实施设计工作，不但提高了设计效率，同时节约了工程造价。

（2）优化设计函数。建筑设计人员需要对多个相似的设计函数进行分析、总结，从而获得最终所需的目标函数并对此进行优化设计。

（3）比较施工条件。综合考虑各种施工条件，对优劣施工条件进行充分分析，在满足相关设计规范的前提下，实现建筑结构的最佳化，从而保证建筑的安全性和稳定性。

3.4 在建筑抗震设计中的应用

在建筑抗震设计中应用优化技术，主要是合理布置抗侧力构件，比如框架柱和剪力墙的比例选择，框架柱主要承受轴力和弯矩，而剪力墙主要承受轴力和剪力，如果经计算发现在某个方向抗侧力不够，应考虑在这个方向增加布置剪力墙，在此基础上实现设计优化的目的。

四、建筑结构设计经济化的分析

4.1 结构设计中用地的分析

随着我国社会经济的发展，我国的建筑行业也在迅猛发展中，于是乎在城市用地方面也出现极度紧缺的状况。所以建筑结构是否优化，使缓解城市用地的重要途径。当用地的面积减少了，那么建筑的成本就会相应下降。

4.2 结构设计与造价的关系

对建筑造价有着直接影响的是使用建筑的层数。所以基础部分就显得尤为的重要，因为所有的层数都是共用基础的，那么基础的承载力就必须得加大，这样一来，建筑造价就会提上去。

4.3 建筑结构设计与经济性关系

正如上文提到，层高是直接能够影响建筑的成本造价的。层高的增加必然会使各方面的成本增加，例如水卫和电气的管线增加等。因此进行结构优化，进行合理的层数降低，既可以节省材料和能源，也可以有效的提高性能。减少造价。有时在相同的建筑面积时，因为设计的不一样，它的外观和内部构造都不一样，则建筑的造价也不尽相同。所以对建筑进行结构优化，既可以满足住宅的功能性，又能实现我们需要的经济性。

五、结束语

随着科技的不断发展，人们的生活水平不断提高，人类对建筑结构的需求也越来越多。所以设计人员为了满足这些需求，应该要在安全的前提下，积极挑战创新的结构模式，使人类的需求得以体现，尽量追求到艺术和实用相结合。在规划结构设计时，要尽量多规划平面，这样在满足质量的同时，也可以实现造价的节省。基于此，在建筑结构设计工作中，应运用合理的优化设计选择适宜的设计方案，在减少成本的同时，保证建筑项目的综合效益，为更好地提升我国建筑行业打下良好的基础。

参考文献：

[1] 房屋建筑结构设计的常见问题分析[J].王旭.中国石油和化工 2015年07期

[2] 房屋建筑结构设计内容与存在问题探析[J].徐巍.中国住宅设施.2017（04）

[3] 浅谈工民建结构设计中的抗震设计[J].李田超.江西建材.2013（06）

[4] 在建筑结构设计中提高建筑安全性的探讨[J].羅婷婷.建材与装饰 2019年13期

（作者单位：高州市建筑设计院）