探讨建筑结构优化设计分析
发表时间：2018-11-15T14:24:03.870Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：徐皓宇[导读] 本文将介绍几种具体方法来优化建筑结构的设计,以供参考。

华东建筑设计研究院有限公司上海市 200041 摘要：在建筑结构设计过程中,安全性,施工便利性,经济性,实用性和美观性是必须考虑的五个基本问题。

同时也要求设计人员优化建筑结构设计,使建筑更合理,更安全,更实用。

为此,本文将介绍几种具体方法来优化建筑结构的设计,以供参考。

关键词：建筑结构；结构设计；优化途径 1 引言
在我国经济快速发展的背景下，人们的生活水平不断提高，对居住条件也提出了更高的要求。

近年来，随着环保、节约等理念的不断发展，在建筑行业中，节能环保型社会建设理念逐渐深入人心，这种情况下，为了更好地满足建筑使用者的需求，必须对建筑结构进行优化设计，力求在满足投资成本控制目标的前提下，使建筑的各项功能达到使用者的预期，进而使建筑的经济和社会效益最大化。

鉴于此，本文对建筑结构优化设计进行研究，具有重要的现实价值。

2 建筑结构设计优化的主要内容
建筑结构设计包括基础部分结构设计、主体部分结构设计、建筑上部结构设计、围护结构设计、细部结构设计等。

此外，建筑结构设计的优化可以从成本控制、结构构件受力情况、结构布置方式、材料选型等方面入手[1]。

由此可知，在对建筑结构进行优化时，必须在满足建筑基本使用要求和相关设计规范的前提下，结合建筑结构设计的实际情况，以经济效益最大化为最终目标，进行建筑结构的优化设计。

需要注意的是，在建筑设计方案完成后，会不可避免地出现一些不完善地方，导致资金的大量浪费。

因此，建筑结构的优化设计必须贯穿建筑建设的全过程，以提高经济效益，实现对资金的合理利用。

3 建筑结构优化设计的重要性与基本要求 3.1 建筑结构优化设计的重要性
在建筑设计中，结构设计优化的重要性主要体现在2方面：降低建筑总造价；提高建筑的经济性。

具体来说，通过建筑结构优化设计，可以在资源上降低建筑的建设成本。

同时，还可以在资源条件有限的情况下，使建筑的质量与功能水平达到最优，提高空间利用率，使资源功效最大化。

建筑质量包括建筑环境与使用功能，而建筑结构设计优化是基于一定经济发展原理而进行的[2]。

因此，建筑结构优化可以实现对投资资金、建筑质量、功能水平、土地资源空间利用的合理优化。

由此可知，建筑结构优化具有节约建筑成本的重要作用，既是实现建筑成本节约与建造高质量工程的重要途径，也是确保建筑行业未来实现可持续发展的重要保障。

3.2 建筑结构优化设计的基本要求
在对建筑结构设计进行优化时，需要遵循以下几要求：（1）功能性。

建筑结构设计优化的最终目的是为了更好地满足人类对居住条件的多方面需求，随着社会发展水平的提高，人们对建筑的功能性需求，除了传统的实用性功能，还增添了美观性、舒适性、智能性等多种新的需求。

因此，建筑结构的优化设计必须符合功能性需求[3]。

（2）安全性。

安全是人类对居住环境最主要的要求，过于追求优化而忽视安全性是绝对不可以的。

（3）经济性。

随着市场经济的不断发展，对资源配置提出了新的要求，而建筑结构优化设计必须遵循这一要求，提高各种材料资源的利用效率，进而缩减建设成本。

此外，可以通过结构优化设计减少许多稀缺或价格昂贵的材料的使用量，进而降低材料使用成本。

（4）环保性。

这是继经济性之后，对建筑结构优化设计的又一更高的要求。

在优化建筑结构设计时，应在满足建筑功能性与安全性需求的前提下，尽量选择节能环保型材料。

同时，在优化设计的整体布局上，一方面要重点关注建筑主体内部结构的环保和统一；另一方面，也要对废旧材料进行环保性处理或应用。

4 建筑结构设计优化的具体路径 4.1 优化建筑结构的整体布局
首先，建筑结构的设计人员和决策人员必须站在全局的角度，通过点、线、面，对建筑结构优化设计的整体布局进行确定，之后再利用点、线、面三者之间的架构关系，通过材料的选择与应用、构件的布置等，实现单个构件与整体结构的优秀奥协调，进而使每一个构件均可以实现最佳受力情况，以此实现单个构件的最佳化利用，同时提高建筑整体结构的刚性、承重力以及延展性。

4.2 优化建筑材料的选择
在建筑结构中，各个点、线、面均具备一定的力学承载力特征，而材料是力学承载力的载体。

因此，材料在建筑结构设计的优化中，具有至关重要的作用。

钢筋混凝土是一种混合性材料，通过将各种材料按比例配置，可以显著增强构件的刚性以及强度，这也是结构设计优化的一部分。

并且近年来，地震、泥石流等自然灾害不断增多，在建筑材料的使用上，必须重视材料的抗震性、抗土性等性能，这就要求在建筑结构设计优化时，必须综合考虑材料的质量、特性、与周围环境的适合程度以及价格等，力求在牺牲最小经济性的前提下，使建筑结构在安全性、功能性以及环保性上达到最优。

4.3 优化构件布置
在建筑结构的优化设计中，构件布置主要包括柱、梁与剪力墙的布置。

现阶段，在高层建筑中，主要应用框架-剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构比较灵活，很容易满足建筑物的使用要求，且该体系具有较好的承载力、整体性以及抗震性，在发生地震等自然灾害时，可以有效减小结构自身的侧移[4]。

因此，在该体系的实践应用中，除了剪力墙的刚度必须满足建筑强度要求，还需要赋予结构一定的侧向刚度。

而在梁的选择与布置上，一般情况下，常规梁最具经济性，但建筑层数不宜过高，在当今土地资源极为有限的前提下，难以实现建筑经济效益的最优化。

而宽扁梁虽然可以缩小梁的截面高度，增加建筑层数，进而获得更大的建筑面积。

但是，其经济性比较有限。

预应力梁可以很好地满足建筑的特殊需求，但价格较高。

总之，在对建筑结构设计进行优化时，必须对多方面因素进行综合考量，以满足建筑功能性需求与质量需求为基本前提，尽可能地通过构件布的优化，降低建筑成本，提高建筑的经济效益与社会效益。

4.4 合理应用概念设计
概念设计是一种新型建筑结构设计理念，将其应用到建筑设计行业中，有利于建筑设计人员对建筑结构设计存在的问题进行科学、合理的处理[5]。

尤其是在智能建筑、高层建筑兴起的当下，概念设计的应用发挥了具体价值。

所以，在对建筑结构设计进行优化时，需要注重概念设计这一理念的应用。

5 结语
建筑结构设计的优化，不仅可以更好地满足现代人类对建筑功能的需求，同时还可以实现对建筑成本的有效控制，是建筑行业实现可持续发展的重要保障。

本文从建筑结构优化的主要内容入手，通过分析建筑结构优化的重要性以及基本要求，提出了建筑结构设计优化的具体路径，即优化建筑结构的整体布局、优化建筑材料的选择、优化构件布置，以及合理应用概念设计。

在未来的工作中，还需加强对建筑结构设计中结构设计优化技术应用的研究，为我国提高我国建筑结构设计的安全性和促进我国建筑行业的发展做出更大的贡献。

参考文献
【1】叶勇.浅析建筑结构优化设计与工程造价间的关系[J].江西建材,2017,13(21):51-52.
【2】刘莉莉.房屋建筑结构优化设计方法浅析[J].科技视界,2015,34(23):95-96.
【3】徐峰.房屋建筑结构设计中建筑结构优化设计方法的应用探讨[J].门窗,2015,16(3):117-118. 【4】徐月儿.浅析概念设计在建筑结构优化设计中的应用[J].价值工程,2015,22(6):104-105.
【5】范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报,2014,14(8):23-25.。