摘要：作为建筑的“骨架”，其结构设计质量关乎建筑的承载性、抗震性以及稳定性，尤其是当前国内高层、超高层等建筑工程不断增多，强化建筑结构优化设计重要性日益凸显。本文立足于建筑结构设计视角，对其优化设计方法进行了重点探讨，希望全面确保建筑结构设计质量。
关键词：建筑工程；结构设计；优化对策
结构设计是建筑工程中不可或缺的组成部分，其科学性与合理性会对建筑工程的承载性、抗震性、稳定性与安全性等产生直接影响，同时也决定着建筑工程的经济效益和环保效益。为了确保建筑结构设计质量，就需要立足于安全适用、美观实用与经济合理等原则，科学确定设计方法，合理制定优化设计方案，确保有效增强建筑结构设计质量。
1 优化建筑结构设计模型
在优化设计建筑结构过程中，需要立足于建筑工程建设实际情况，科学选择各种建筑变量与参数，构建适宜的设计函数模型，之后求出其最优参数和最优解。在构建建筑结构设计模型的过程中，主要包括如下几个关键步骤，具体内容如下：
1.1 精选设计变量
在优化设计建筑结构期间，各种设计要求和关键变量选择具有很强联系性，所以在优化设计建筑结构期间需要结合建筑自身性质来选择恰当的设计变量，同时针对那些不会发生改变的设计参数要提前规定数值，这样可以极大地减少建筑结构设计工作量，也有助于更好进行建筑结构优化设计。比如，结构可靠度、结构造价等均是建筑结构优化设计中需要考虑的关键结构设计变量。
1.2 精选目标函数
在优化设计建筑结构期间，还要对各种结构优化设计环节中的结构强度、裂缝宽度、应力、尺寸、弹塑性等所涉及到的约束因素进行综合考虑，确保这些相关的约束因素可以满足相关规定和标准。在此之后，需要结合这些约束因素，选择恰当的计算方法来进行最优解求解，这样就可以确定出建筑结构优化设计过程中的约束条件。比如，建筑结构设计人员在判定结构强度、尺寸大小以及应力等约束条件期间，需要结合建筑结构实际情况来进行科学选择，同时需要注意增强结构设计工作的科学性和规范性。
2 优化设计关键建筑结构
2.1 优化设计基础结构
在优化设计建筑结构的过程中，基础结构是非常关键的一个设计部分，所以结构设计人员需要高度重视基础结构的优化设计，具体设计要点主要包括如下几个方面：其一，建筑工程施工现场的水文条件和地质条件均会对建筑基础结构设计产生影响，所以在设计之前必须要仔细分析这些条件，增强建筑对于实际建筑环境的可行性和适应性，以便可以改善建筑基础结构设计质量，增强其可靠性，避免所设计建筑基础结构不满足实际的建筑工程地质基础条件。其二，要全面分析建筑基础设施的类型，确保可以立足于强度和稳定性等关键指标的基础上，增强建筑基础设施的可靠性，判断建筑基础结构是否可以适应建筑工程项目施工需求，避免所设计建筑基础结构不满足工程项目施工质量需求。其三，在基础结构设计过程中，需要仔细审查和分析基础混凝土施工计划，尤其是要重点分析基础结构设计方案的可行性，以便可以确保建筑基础结构设计质量。其四，要立足于建筑基础结构视角，结合实际基础结构设计需求，精心选择桩基础、条形基础和独立基础等不同基础形式。此外，要注意对地质条件差异性进行考量，确保基础结构设计质量。比如，在优化设计桩基础的过程中，需要先对抗拔桩的负载力进行核算，先进行土层参数进行核算，明确承载力特征数值，之后结合所求出的数值来确定出抗拔桩钢筋的数目，确保其满足承载力设计标准和要求，最后需要通过静载试验来检测桩基础设计的合理性。
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2.2 优化设计上部结构
在建筑结构中，上部结构是非常关键的组成部分，也需要设计人员需要高度重视。但是由于建筑结构的种类比较多，具体涉及到砖混结构、框架结构和剪力墙结构等类型，且不同类型建筑结构的优化设计方式方法各不相同，所以实际设计过程中需要设计人员进行科学设计。首先，在设计砖混形式建筑结构的过程中，要避免大面积改动承重墙结构，严格按照规定设计要求和标准来确定构造柱和墙垛尺寸以及建筑层数，尤其是不可采用混合承重这种结构设计方式。其次，在设计框架形式建筑结构的过程中，为了确保总体建筑结构的整体安全性，需要科学确定柱网和柱距；为了避免建筑出现过大扭矩，增强其抗震性能，要注意保持中部刚度略小，两端刚度相对较大的设计方式；要注意柱子和梁结构的有效融合，科学设置梁柱截面尺寸，避免耗费过多建材。最后，在设计剪力墙形式建筑结构的过程中，为了提升建筑刚度，设计人员需要确保建筑平面形心和结构中心，避免出现分布不均匀问题；要注意尽量确保建筑隔墙和剪力墙二者保持吻合状态，以便可以全面增强结构整体稳定性。
此外，无论是基础结构还是上部结构设计，建筑结构优化设计的一个关键条件是建筑材料的选择，这是确保建筑结构安全性以及降低建筑成本的关键，所以在进行建筑结构设计的过程中，设计人员必须要合理选择和利用各种恰当的建筑材料。比如，如果设计人员在设计建筑板结构的过程中使用了强度过大的混凝土，那么不仅无法确保高强度混凝土的积极作用，也会在一定程度上增加板结构的配筋量；对于高层混凝土结构，其中的墙、柱等构件如果应用高强度混凝土，那么却可以减小这些建筑构件截面，增强其抗压性能，也有助于减轻结构自重，从而最大程度提升建筑材料的性能，在确保建筑结构设计质量的基础上，增强结构设计的经济价值。
3 优化计算结构力学体系
建筑结构力学体系的优化计算也是建筑结构优化设计的重要内容，其计算结果的准确性会在很大程度上影响建筑结构的稳定性，具体就是要准确计算和深入地分析竖直方向和水平方向上的力学承载效果，确保可以有效保障建筑结构的稳定性和安全性。比如，在设计建筑钢结构的过程中，必须要全面分析建筑结构的力学体系及其应用效果，借此来提升建筑钢结构的应用效果。特别是在建筑多层钢结构设计过程中进行力学体系设计的重要性更加显著，着重把控建筑工程中各个关键结构设计细节方面，提升建筑结构优化设计效果。
4 优化建筑结构设计技术
为了有效提升建筑结构优化设计的质量和效率，不可忽视了先进技术和计算设备的应用。在当前建筑结构设计期间，可以充分应用已经非常成熟的计算机技术来全面优化设计建筑结构。比如，建筑结构设计人员需要合理应用计算机仿真技术，借助BIM等仿真软件平台构建三维建筑结构模型，借助直观的模型数据来为结构设计人员提供更加更加直观的设计数据，同时也可以便捷地进行结构优化设计变更工作，大大增强了结构优化设计的便捷性和效率。可以说，通过在建筑结构优化设计工作中应用计算机技术，可以将相应的结构设计工程问题转化成一个数学求解问题，大大增强了优化设计工作的便捷性。特别是针对高层、超高层等大型建筑中，借助计算机技术的应用可以更好地提升建筑抗风性和抗震性。比如，“周大福金融中心”这个广州地标建筑的高度达到了500m以上，结构设计难度比较大，单纯依靠人工结构优化设计是远远不够的，其设计过程中就充分应用了BIM等众多计算机技术和软件来确保结构设计的质量和效率。
总之，建筑结构优化设计是确保建筑结构抗震性、抗风性以及稳定性的关键路径，会严重影响建筑结构质量和经济性。为了确保建筑结构优化设计的质量，需要注意优化建筑结构设计模型，优化设计关键建筑结构，优化计算结构力学体系和优化建筑结构设计技术，确保可以全面促进国内建筑行业的发展。
参考文献：
[1]杨家宝，武英俊.浅论建筑结构优化设计可行性[J].建材发展导向，2018，（3）：56-57.
[2]吴文广.高层建筑结构优化设计[J].江西建材，2017，（11）：21-22.
[3]邢宽.对建筑结构优化设计的探讨[J].建材发展导向，2017，（13）：166-167.
论文作者:庄士铅
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月中
论文发表时间:2018/8/13
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