建筑结构优化设计基本思路概要崔婷

建筑结构优化设计基本思路概要崔婷

崔婷

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司辽宁沈阳110000

摘要：建筑架构优化设计能最合理地利用建筑的材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调。建筑结构优化设计是实现建筑设计最终目标—适用、安全和经济性的最有效途径。根据实际情况的要求，通过科学、合理和有效的优化设计来构建数据模型，在满足安全性的前提下，减少资金投入控制建筑成本，延长建筑的使用年限，减少建筑材料的二次污染。既符合国家的可持续发展理念，也贴合人们当前的绿色环保理念。

关键词：建筑工程；结构设计；优化技术；应用分析

中图分类号：TU318

文献标识码：A

引言

在建筑结构设计中，对设计进行合理的优化能够使建筑工程具有更好的性能，并且有利于施工成本控制，获得更高的经济效益。在目前的建筑行业中，市场竞争愈加激烈，为了能够在市场竞争中获得良好的发展，建筑企业需要在建筑工程设计中应用结构设计优化，在保证建筑工程性能满足使用要求的前提下，尽量降低施工成本，获得更高的经济效益。

1建筑结构设计中应用优化技术的意义

1.1提升管线工程设计质量

建筑结构设计中管线工程设计为重要的设计内容，良好的管线工程设计应用，对后期建筑结构工程应用的安全性以及结构稳定性的发挥奠定了良好的基础。在建筑结构设计中应用设计优化技术，对管线工程设计质量以及管线工程应用质量的提升发挥了重要的作用。实际落实中关于设计优化技术在管线工程设计中的应用，主要通过应用BIM技术模拟测试进行管线工程的设计优化，以此提升工程设计的完善性和准确性。

1.2提升电气工程设计应用的安全性

人们在生产生活中对电能的需求量较大，建筑结构作为主要的居住应用场所，电气工程设计也为主要的设计内容。建筑结构设计中电气工程设计应用优化技术，主要的目的是提升电气工程设计应用的安全性。电气工程设计中由于电能传输的特性，如工程设计中线径不合格，路径设计走向不合格，易引发一定的安全问题。通过应用设计优化技术进行电气工程设计的荷载测试以及漏电模拟测试，可有效针对其中存在的问题进行优化处理，以此确保建筑结构设计中电气工程设计应用质量的合格性，并且减少因电气工程设计质量不合格造成的各项安全问题。

1.3提升结构工程设计的稳定性

建筑结构设计中结构工程设计为其核心设计内容，结构设计质量对于工程施工应用中的安全性以及整体结构应用中的稳定性造成了较大影响。因此，在具体的结构设计作业中，应用设计优化技术的目的为提升结构工程设计的稳定性。在建筑结构设计中的结构工程设计优化，主要结合建筑信息模型技术，进行结构工程的荷载测试，以此测试建筑结构梁板、主体框架、支柱结构的荷载质量，并实施针对性的优化作业，以此提升结构设计质量，提升建筑工程在应用中的安全性和稳定性。

2建筑结构优化设计基本思路概要

2.1优化设计概念

建筑结构优化设计是指在特定的约束条件下，按某种目标，如刚度最大，成本最优控制，重量较轻等，找出最优的建筑结构设计。建筑结构优化设计，是实现建筑基本功能与建筑投资成本的主要手段。首先要对建筑设计概念进行优化，在进行概念设计时，最合适的方法是人工与计算机结合，将人工与计算机有机结合，才能做出最优建筑设计。在对建筑材料进行优化挑选时，最优选是通过人工对材料性能进行相关分析处理;对于设定建筑的相关参数时，比如建筑比例模型，体积耗材，色彩搭配等，运用计算机处理数据能极大地减少人力浪费，并且可以保证数据的精确性，以后再对概念进行修改时，通过计算机也非常的方便快捷。

2.2建立建筑结构设计优化模型

建立建筑结构设计优化模型，是建筑结构设计优化的主要方法之一。在模型建立后，可以应用科学的计算方法确定建筑结构设计优化方案。在建立建筑结构设计优化模型的过程中，必须做好以下几方面工作：首先，选择合适的设计变量参数。一般情况下，设计变量参数的选择是影响建筑结构设计的关键因素，因此，选择的设计变量参数应尽量降低建筑结构优化设计中的工作量。其次，确定合适的目标参数。只有确定有效的目标参数，才能获得最佳的建筑结构设计优化方案，并保证建筑结构优化设计符合相关规定。

2.3基础设计的优化

建筑结构中的基础是整个建筑的根本，基础需要承载所有上部建筑结构，并将相应的重量、受力分置于周边土地当中。一般情况下，房屋建筑会采用桩基础的基础形式进行，较为常见的是灌注桩、预制桩2种。桩基础设计优化是指保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，包含材料用量、施工速度等。第一步应根据上部结构荷载结合地质条件，选取最合适的桩型。桩型确定后，应提高单桩承载力，如提高端部承载力、扩大桩身尺寸、提高桩周土体承载力等。布桩阶段应尽量利用桩身材料强度，使桩基础均匀受力，各桩受力接近桩基承载力。

2.4地下室结构的优化

地下室结构占结构总成本的比重很大，做好地下室结构的优化设计对控制这个项目的结构成本至关重要。地下室结构优化需注意以下几点：（1）控制层高，满足建筑使用要求的前提下，尽量减小地下室层高。不仅可以减少混凝土及钢筋用量，还能减少施工土方开挖量，降低维护费用。地下水丰富的地区，水浮力是基础设计不可忽视的重要因素，水浮力起控制作用时，减小地下室层高能减少抗拔桩数量，降低底板配筋。（2）地下室结构土压力、水浮力较大，侧墙及底板抵抗外力所需配筋用量也很大，设计人员在进行设计时应详细分析结构构件的受力状态。满足规范计算的条件下，做到分段配筋，受力较小部位配置较小的通长钢筋，受力较大的部位做到局部附加。

2.5建筑、室内、结构协调的优化

结构设计时应保证房屋建筑及室内的美观性、合理性。结构柱及剪力墙要与建筑平面功能保持一致，在保证结构安全的前提下，尽量减小结构柱及剪力墙的截面尺寸。结构梁的布置应尽量和建筑墙体同宽，结构梁比建筑墙宽时，应将结构梁向次要空间偏心，如厨房、卫生间等。商品住宅对建筑1层大厅的美观要求越来越严，受到建筑企业的重视，在大堂顶位置，应避免布置梁，无法避免时尽量将梁上反或减小梁的高度。

2.6优化辅助性建筑设计

在优化房屋结构里的排水系统时，需要考虑的更加长远，延长排水系统的工作时间以及使用寿命，对水管尺寸和管道孔洞的预留以及预埋件都要做到精确。安全是电气设计需要最先考虑的问题，电气设计优化主要是针对老化或者复杂的线路进行处理，防止线路与墙体发生摩擦，一旦发生漏电问题，那么便是设计发生了缺陷，要保证管道的始终畅通状态，对输水管道和气体管道选用不同的处理方法，给气体管道的预留口设计一个合理安全方便的位置。

结束语

总而言之，随着建筑行业的快速发展，对建筑设计提出了更高的要求，在目前的建筑设计中，不但要保证建筑的实用性与安全性，而且需要提高建筑的经济性与美观性。为了满足这些要求，需要对建筑工程进行结构设计优化，在保证建筑工程使用功能的同时降低资金投入，提高建筑工程经济效益，促进建筑行业的发展。

参考文献

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