關于建筑結構優(yōu)化設計的分析

盧麗艷

摘要：我國建筑領域近年來獲得了較大發(fā)展，隨著生活水平不斷提高，人們對建筑結構、結構功能等都提出了新的要求。對于現(xiàn)代建筑結構要求應具備高穩(wěn)定性，并且同時實現(xiàn)低成本、高效益的設計目的。文中介紹了建筑結構優(yōu)化設計的四個基本要求，并重點分析了結構優(yōu)化設計措施，為今后建筑結構優(yōu)化設計工作提供相應的參考資料。

關鍵詞：功能結構；建筑結構；設計成本；優(yōu)化設計

對于建筑結構優(yōu)化設計這一概念，其定義為在滿足一些特定要求或者是符合相應規(guī)范基礎上，使建筑結構中的剛度、造價等指標實現(xiàn)最優(yōu)設計的一種設計手段[1]。建筑結構優(yōu)化工作中，既要實現(xiàn)用戶對于結構功能提出的新需求，還要滿足低成本、高效益的優(yōu)化設計。本文首先分析了結構優(yōu)化設計工作的四個基本要求，然后重點從設計方案、結構設計構件配置以及建筑材料使用、結構計算4個方面來進行分析建筑結構優(yōu)化設計工作。

1.分析建筑結構優(yōu)化設計的相關要求

1.1建筑結構的功能性要求

對建筑結構進行優(yōu)化設計，是為了不斷滿足人們對于物質生活的需求，使人們的居住環(huán)境變得更美好，并且方便人們的日常生活工作?，F(xiàn)代建筑結構功能性不僅包括實用性功能，同時還包括結構協(xié)調(diào)性、美觀性以及環(huán)境的舒適性等元素。

1.2建筑結構安全性

人們的日常生活以及大部分工作都是在室內(nèi)進行，建筑和人們的生活及生產(chǎn)均有著密切的聯(lián)系，因此建筑安全性是結構優(yōu)化過程中需要考慮到的一個重要因素。因此，在進行結構優(yōu)化工作中一定要重視優(yōu)化設計決策、設計以及施工階段的安全性，從而確保建筑結構具有良好的安全性。

1.3建筑結構優(yōu)化設計中的經(jīng)濟性要求

結構優(yōu)化工作中對于建筑結構資源合理使用而提出的新要求就是經(jīng)濟性，其目的是在建筑結構優(yōu)化設計時，能使建筑材料資源達到合理利用、減少施工成本的目的。此外，不同材料都會具有某些稀缺特性，實行結構優(yōu)化設計能幫助合理、科學的搭配材料比例，減少不必要的材料浪費情況。

1.4建筑結構中的環(huán)保性

建筑結構優(yōu)化設計過程中科學合理選用材料，能大大提高結構功能性，還能達到節(jié)能環(huán)保的目的。在整體優(yōu)化布局中，既要求建筑物內(nèi)部以及外部達到統(tǒng)一，同時還要要求環(huán)保。在結構優(yōu)化設計時能充分利用廢舊材料具有的價值，并且要求建筑結構及材料在今后的使用時不會對周圍環(huán)境造成污染情況。

2.分析建筑結構優(yōu)化設計措

2.1結構優(yōu)化設計方案分析

在進行建筑結構優(yōu)化設計過程中為了確保設計合理，相關設計工作者應按照建筑工程具體情況來制定最優(yōu)、最合理的結構優(yōu)化方案。這一過程需要重視以下幾個方面：①應確保建筑結構構件配置科學合理；建筑優(yōu)化設計供著在設置結構配件過程中，應綜合考慮每一件構件的作用，從而確保構件能在建筑結構中發(fā)揮各自的作用。②重視預防扭轉效應：在結構優(yōu)化設計中要求建筑物歪理中心應該和結構平面中的抗側力中心相重合，從而有效預防結構發(fā)生扭轉情況。這樣既能幫助減少結構抗扭轉構件的使用數(shù)量，還能幫助減少建筑造價費用。③傳力途徑應進行合理設置：對于建筑物而言，其結構傳力途徑如果非常復雜的話就會增加建筑工程造價成本，另外也會影響建筑結構具有的安全性。所以，傳力途徑設置應要求簡單有效，既能幫助減少傳遞構件的使用數(shù)，還能減少造價費用，有效防止安全事故出現(xiàn)。④重視溝通合作：在結構優(yōu)化設計工作中為了確保設計方案能順利得到落實，要求施工人員、建筑工作者與結構設計人員保持良好、密切的溝通與合作關系，方便不斷發(fā)現(xiàn)設計及施工過程中存在的問題，并不斷優(yōu)化設計工作。⑤確保結構優(yōu)化后的整體效果：開展建筑結構優(yōu)化設計工作中應將出發(fā)點放在整體建筑結構上，確保結構構件具有的剛度、延伸性以及重量承載力在建筑結構中都能發(fā)揮到極致。

2.2建筑結構優(yōu)化中材料的合理利用

實行建筑結構優(yōu)化工作的目的之一就是幫助減少建筑造價成本，從而提高收益，爭取利用最少的成本，監(jiān)理處安全性良好且舒適的建筑物[2]。所以，材料選用環(huán)節(jié)至關重要，材料是否實現(xiàn)合理使用、科學搭配，直接關系著整體建筑結構具有的安全性、環(huán)保性以及經(jīng)濟性。結構優(yōu)化設計時，要求設計工作者按照結構構件本身具有的環(huán)保特點、受力情況，選用適合的構件材料。如果是剛勁混凝土材料建筑結構，受壓重點應該改柱子結構，因此可以采用抗壓性較強的混凝土材料進行施工，幫助減少構件截面，增加結構空間大小，從而減少結構自重力。另外，梁板結構作為建筑受彎的關鍵部位，選用鋼筋時應采用高強度的鋼筋材料，從而在確保安全性的基礎上減少材料使用。如果是建筑結構中的轉換層結構、跨度結構以及其他復雜結構等，都可以使用鋼結構材料進行施工，不僅能減少施工材料使用量，節(jié)省成本，同時還能確保建筑結構具有的安全性以及舒適度。

2.3分析建筑結構優(yōu)化設計中的構件布置

柱子結構、剪力墻結構以及梁體結構等都是建筑中的重要結構，在實行結構優(yōu)化設計時應合理設計、科學布置這些結構構件。對于梁設計及布置工作而言，可以將梁板結構區(qū)分為預應力梁結構和寬扁梁結構兩種[3]。如果是撓度建筑結構就可以選擇預應力梁板結構，其能達到相應的結構設計需求，但是需要花費較多的費用。

而寬扁梁板結構既能幫助縮小梁板截面高度值，還能增加建筑整體高度，幫助擴大建筑面積。由于該梁板橫截面高度下降，增加了縱向鋼筋率及撓度，所以也相應的增加了建筑施工成本。對于柱子結構的設計及布置工作，如果上部軸力確定時，采用提高混凝土強度、增加柱子箍筋或者是擴大柱子結構截面積等方法，均都幫助有效的控制柱子結構的軸壓比，增加結構安全性。

當前國內(nèi)建筑結構優(yōu)化設計工作中，應用比較多的是框架-剪力墻結構[4]。這一結構體系是由鋼筋混凝土框架及剪力墻兩個部分構成，其中建筑結構中的梁柱結構是采用剛接完成，但是剪力墻以及框架結構卻能采用剛接以及鉸接兩種方法實現(xiàn)。結構優(yōu)化設計中，剪力墻-框架結構體系具備的整體性、抗震性能、空間使用靈活性以及承載能力等都比較好，從而有效控制建筑結構測移情況，實現(xiàn)建筑結構優(yōu)化目的。

2.4建筑結構優(yōu)化設計過程中的結構計算分析

建筑結構優(yōu)化設計工作中為了建筑結構能實現(xiàn)最優(yōu)化設計，在計算建筑結構時就要求高精確性。為了實現(xiàn)這一點，設計工作者在計算時應重視如下四個方面的工作要求：（1）充分利用計算機系統(tǒng)進行輔助工作：采用計算機系統(tǒng)幫助進行結構計算，能幫助大大提高計算的精確性及準確性，并且還能全面分析建筑結構計算情況。（2）從實際出發(fā)，結合實際工程情況：在開展結構計算過程中，應先對建筑工程具體情況進行充分了解，然后進行綜合分析計算，從而確保計算結果的正確性。（3）確保數(shù)據(jù)輸入正確：在數(shù)據(jù)輸入環(huán)節(jié)，設計人員應認真、細心，從而有效防止出現(xiàn)建筑結構計算錯誤情況。另外還需要核查建筑結構構件、結構設計圖形以及構件荷載情況等，進一步確保數(shù)據(jù)輸入正確。（4）重視計算所得數(shù)據(jù)的審查工作：完成結構計算工作時，應開展相應的審查工作，從而幫助及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，真正做到確保計算結果精確、有效，從而實現(xiàn)建筑結構的合理優(yōu)化。

3.小結

總之，建筑結構優(yōu)化設計工作既要求能增加結構具有的穩(wěn)定性及安全性，還要能幫助減少建筑造價成本，提高工程效益。所以，設計工作者在開展建筑結構優(yōu)化設計過程中，需要綜合考慮多個方面的因素，來制定相應的合理優(yōu)化設計方案，從而在確保建筑安全性、舒適性的前提下幫助節(jié)省建筑造價成本。

參考文獻：

[1]蘭志東，蘆洋，李鳳英.現(xiàn)代建筑結構的優(yōu)化設計分析[J].科技傳播.2013（9）：65-66.

[2]吳勇.建筑結構優(yōu)化設計分析[J].建材世界.2013，34（3）：81-83.

[3]沈汝偉.對建筑結構優(yōu)化設計的探討[J].煤炭技術.2011，30（04）：242-243.

[4]陳耀.高層建筑剪力墻結構優(yōu)化設計分析探討[J].福建建材.2011（4）：36-38.