建筑结构优化设计意义分析

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［摘要］本文通过对建筑结构设计优化的意义和相关问题分析，对建筑结构设计进行探讨研究，为类似的项目和建筑设计优化提供借鉴。

［关键词］建筑结构；结构设计；优化方法

进入21世纪，我国经济进入快速发展时期，城市化建设和日益增长的人民物质文化生活需要，以及大量资本的流入，使城市建筑得到了大力的发展；几代建筑者的辛勤工作和付出，不断总结经验，逐步形成了具有行业规范的设计体系。经济合理、安全实用是建筑设计的基本原则，也是建造者和使用者达成合作的基础，这一原则在行业中有着举足轻重的作用。这就要求建造者必须非常了解和精通建筑结构设计，有扎实的专业知识和丰富的工作经验，对于建筑结构有很好的把控能力，对相关的经济数据和专业数据十分精通。

1建筑结构设计优化的两个重要意义

1.1建筑结构设计优化可以降低投资成本，节约资金。同样建设的建筑标准，一样的占地面积，如果建筑的楼层越高，可用面积增加越多，单位面积的建设成本就会降低，节约用地的同时还可以降低成本。例如居民住宅楼的建设，同样的占地面积，建设多层的住宅和建设高层的住宅相比，高层的住宅面积远远超过多层，同样的土地投资成本，高层的单位面积会大大降低，节约成本；而且，高层的建设为建筑提高了更多可用的空间，从采光、视野、通风、环境等多个角度提高可用空间，减少了因多层建设采光不好等多方面的考虑因素带来的成本投入。最后，也是最为关键的部分。建筑结构成本、土石方，地基处理成本和设施安装，装饰施工等构成了整个建筑成本，其中费用占比在50%以上的是建筑结构成本，所以建筑结构设计优化对整个建筑的成本控制起重要作用，优化设计结构是降低成本的有效措施。1.2进行结构设计优化提高建筑结构经济。性同样的占地面积，建筑的楼层越高，需要的建筑材料越多，随着楼层的增加，墙体的重量和建筑主体的重量会不断增加，地基和墙面的承载力增加，并且所需要的水电的管道和劳动力都会相应增加；相反，楼层低，建筑材料减少，建筑高度降低，防御自然灾害的能力增强，会降低建设成本。众所周知，当柱体接近于圆形时，周长会相应减少，且承重能力增强，所以当建筑面积相同，建筑平面形状会影响建筑的成本，只有当建筑平面形状接近于圆时，才能最大限度的达到经济，实用、安全的建筑标准。

2建筑结构存在的问题探讨

2.1建筑结构存在超高的问题。为了降低建筑的风险和提高抗灾害的能力，在建筑抗震规范中，建筑结构设计处理方法与之前大不相同，发生了很多的变化。在实际的建筑中，出现过很多类似的建筑，由于建筑超高，严重超出规定的建筑高度，导致相关部门审查不通过，设计方需要重新收集数据，重新开专题会议进行研究论证，对建筑存在的问题进行修正，给建筑设计的工期、成本和整体建筑布局造成重大不良影响。2.2建筑结构存在结构的规则性问题。建筑结构必须遵循实用性和经济性的原则。在一些居民小区，为了增加建筑面积，部分建筑单位对室内和阳台部分进行不规则设计，导致实际验收工作满意通过，后期整个项目整改既影响了楼体的安全性和稳固性，也增加了建筑成本，所以设计者要严格避免此类不必要的设计结构出现，以免造成重大的损失，给工作带来被动和麻烦。

3建筑结构设计优化方法

建筑结构设计优化是为了实现经济、安全、适用、便于施工等目的，达到“经济适用”房的标准。建筑结构设计优化方法是实现目的的有效手段，通过对建筑结构方案，屋盖系统、围护设计、造价、承载力等几个关键方面运用数学模型进行测算，结合实际工作，因地制宜，实现建筑综合经济效益最大化。3.1运用设计模型进行测算。结构优化设计模型运用了许多数学概念和模型，在保证一定参数不变的情况向，通过变量的变化，获得最佳值。结构设计优化也运用了这一思想，建立数学模型，科学合理的进行数值的取值，从而实现经济合理的目的。模型要保证两个方面：（1）设计变量的合理选择。对建筑结构有重要作用的参数作为变量，比如：屋盖、围护等，对设计要求影响较大，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，通过对参数的变化，多次测算，得出最佳答案值。（2）将建筑的约束条件考虑结构优化设计，如：结构强度、裂缝宽度、尺寸要求等因素也要纳入结构优化设计中，使建筑设计符合行业规范的要求。3.2选择合理的结构方案。衡量结构方案应该从结构之间的融合性、建筑抵御自然灾害的能力、和建筑之间协调作用能力三个方面考虑。首先，结构之间要有关联性，保证建筑的承载力和刚度；其次，建筑的安全性要求建筑结构之间必须具备抵御自然灾害以及其他风险的能力，如圆形平面设计优于其他不规则设计，既能降低成本，又能提高建筑本身的承载力和抗灾力。最后，设计方案需充分考虑和处理好工程建筑中各部件间的协调作用和一致性，保证设计方案的实用性、经济性及安全性。目前，一方面，随着经济的快速发展，人口的不断增加，城市化进程使得建筑得到快速发展，城市建筑，交通建设都需要得到更多可能的扩张；另一方面，我国国土资源紧张，各级政府都在出售土地使用权，可用的资源减少。这种严峻的局势使得建筑不断向高层发展。

4结束语

高层建筑的发展和建筑群的发展都对建筑结构设计提出了更高的要求，既要降低建筑成本，保障建筑安全性，又要满足使用者的使用需求。建筑结构设计不仅关系到成本投入，更关系到建筑的安全，是一项非常复杂的工作。建筑结构设计的专业科目比较广泛，相对繁多，并且有些问题现在的技术也不能有效的解决。本文通过对建筑结构设计的意义和存在的问题进行探讨分析，提出应对措施，希望能够在实践中得到证实，促进我国建筑设计水平的提高，促进建筑行业的不断发展。

参考文献

[1]李运超.基于土木工程建筑结构设计的优化分析[J].建材与装饰，2018（40）：61-62.

[2]谢静.探析建筑结构设计的常见问题及应对措施[J].建材与装饰，2018（21）：99-100.

作者:王志富 单位:天津星凯房地产开发有限公司