于忠龙
天津市纳川建筑设计有限公司 天津市 300457
摘要：建筑是一种艺术，人们都是带着审美的眼光去审查一栋建筑，建筑是从美观的外形和结构功能设计来衡量的，适用、经济、便于施工是建筑结构设计的追求，建筑的艺术性是追求建筑的美观、力度的美学、外型的总体效果、建筑的结构设计和建筑的艺术性完美的融合，只有这样才能把建筑有限的空间无限扩大、有限的资源的最大发挥，实现建筑整体性的完美，建筑结构设计优化方法要遵循满足建筑外型美观要求、满足建筑结构安全、合理的原则。
关键词:建筑结构；优化设计；优化应用
一、建筑结构优化设计的基本要求
1、安全性
进行任何建筑活动最重要的就是安全，尤其是建筑物是人们每天都要生存的地方，与人们的生活密不可分，因而安全性是必须要考量的因素，而且必须是放在最首要的位置上的。不能一味的追求结构的优化设计而忽略建筑过程的其他阶段，如果忽略设计建筑等其他环节，那么建筑物的质量就可能存在问题，会给人民的生产和生活带去极大的危险。
2、经济性
建筑结构优化设计的最重要的一点就是实现空间利用的最大化，这也是由于现在高昂的物价尤其是高房价与低工资之间的矛盾造成的。因而在进行结构优化设计时要注重对材料的选择，要最大可能的节约建筑成本，同时也要减少材料的浪费，做到真正的经济性。
3、环保性
环境污染的日益严重伴随的就是对环境保护的呼声越来越高，因而在进行建筑结构优化的过程中也不能忽略这一点。正如上文提到的在进行经济性管理时，虽然要以节约成本为前提但是也要注重安全性，尤其是对原材料的选取上，要注意选择那些环保的无污染的材料。在进行结构设计的整体布局时，也要注重室内的环保，同时也要注意对多余的以及废旧材料的处理。
二、建筑结构设计优化的基本原则
建筑结构设计需要明确实际结构效应的基本原则，根据现有的建筑立面和平面布置情况，准确的分析实际受力标准情况，确定造价水平。根据不同的使用情况需求，准确的分析建筑立面和平面的布置多样性水平，对可能存在的结构要求进行规划，明确实际创作的要求。在不同的功能使用条件下，尽可能的完善各方面的结构设计规划标准，明确结构墙、柱截面、墙肢长短的变化调节过程，对不规则的建筑体型和平面类型进行结构化的效应分析，明确实际建筑结构合理的经济预定目标标准。按照实际建筑结构水平进行设计优化，明确实际传力的科学性、布置的合理性，构建材料的正确性，尽可能的完善建筑投入使用后的舒适程度，确保建筑结构的合理优化设计效果。按照实际建筑结构的安全实际标准原则，准确的分析各个构件的情况，确定结构中每一个构件的使用情况，确定整体结构安全性能，保证实际结构设计规范的合理性，明确实际建筑结构的安全耐用效果和目标。对不同的构件采取不同的安全系数结构进行优化，提升建筑工程设计的全面性，明确整体建筑结构设计的分析效果。采取合理优化设计方案进行优化，提升整体工程造价水平，满足现有的投资经济发展要求，通过优化实际的经验方式和方法，相比传统设计，尽可能的降低工程造价目标水平。
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三、建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用
1、选择合理的结构体系
科学合理的建筑结构体系是建筑结构优化设计的前提。结构设计之初，设计人员应根据建筑物的规模、建筑物处在何种烈度区域及建筑物的使用功能等选择经济合理的结构体系。
首先，根据工程经验大致判断出建筑物的总体参数是何种工况组合起控制。例如对于地震作用组合起控制的建筑，结构体系的布置应力求使得抗侧力刚度中心与质量重心处于接近或重合状态，从而尽可能的降低结构的扭转效应。其次，根据建筑形状及建筑物层高变化大致判断出结构可能存在的薄弱方向或薄弱层。例如，拟设计的建筑物横向面宽较大而纵向面宽小，在结构布置时应力求沿纵向多布置剪力墙，利用可以利用的建筑高度加强纵向梁高，同时尽量缩短横向墙肢长度、减小横向梁高。加强结构的薄弱位置同时削弱结构刚度较大的部位。
2、选择合理的基础形式
选择合理的基础形式是建筑结构优化设计的保障。基础成本是整个建筑结构成本中最重要的组成部分，根据地勘情况因地制宜的选择经济合理的基础形式往往能收到事半功倍的效果。在确定好建筑结构的上部体系后，应结合当地的地基基础施工经验和具体工程的地勘情况，优先选择天然地基基础，如若天然地基持力层较深或是存在软弱下卧层验算无法满足要求时，则需考虑采用桩基或进行地基处理。在保证建筑物安全并满足相关规范要求的前提下，对比各种基础形式的经济性时应考虑施工工期、基坑降水难度、基坑支护成本等多方面的因素，结合当地的施工技术水平对可行的基础方案进行比较，才能选择出经济合理的基础形式。
3、合理优化地下结构
地下结构是工程中含钢量和混凝土方量最大的部分，也是工程总体造价能否很好控制的关键。地下结构设计应尽量减少基坑深度。基坑深度加大相应的基坑支护和基坑降水的成本也会增大，结构的抗浮压力也会增大。例如，根据工程经验适当抬高地下室顶板的高度、尽量减少地下室顶板覆土厚度、合理采用无梁楼盖降低地下室层高等措施均可收到很好的经济效果。
选择合理的抗浮方案对于我国抗浮水位较高的南部地区地下室结构优化设计非常重要。随着现代化城市的高速发展，多层地下室已经非常普遍。随之而来的地下室抗浮压力给结构设计人员提出了更高的考验。可供选择的抗浮方案也很多，例如抗浮锚杆、抗拔桩、增加配重、有组织排水体系等等措施已经在很多工程中有了很好的应用。具体选择何种抗浮方案应结合当地工程经验和地质情况及主体结构选择的基础形式对可行的抗浮方案进行经济性分析，并结合工期要求等选择经济合理的抗浮方案。
4、合理优化上部结构
随着现代化都市的高速发展，城市建筑层数不断增多。高层、超高层建筑已经比比皆是，对于标准层的优化设计不仅可以节约成本，还可降低结构自重，减少基础造价。首先，上部结构的墙、柱应力求布置在抗侧力效果明显的部位，减少或取消抗侧力效果不明显的剪力墙。其次，充分利用边框梁和连梁的刚度。对于高烈度区的高层建筑，结构的扭转位移比往往让结构设计人员费尽脑汁。通过合理的调节边梁和连梁的刚度较单一增加剪力墙更经济合理。再次，减少过度复杂的节点连接。在公共建筑中，尤其是钢结构体育馆等建筑中，过度复杂的节点不仅影响结构安全性，而且制作过程也费时费料，既增加了施工难度也增加了工程造价。
结束语
随着建筑结构优化设计越来越受欢迎，随之而来的是各种挑战，虽然我国当前的结构设计还存在很多问题，但是发展前景还是很好的。只要抓准结构设计中的重点问题，进行良好的制度和技术建设，那么我国的建筑结构优化设计的发展必将更安全适用，也会更加的经济环保。
参考文献：
[1]班春旭.建筑结构优化设计的研究[J].科技与企业，2012（17）：216.
[2]康晓华.建筑结构优化设计的研究进展[J].科技世界，2013（4）：57～106.
论文作者:于忠龙
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第19期
论文发表时间:2018/2/3
标签：结构论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 优化设计论文; 结构设计论文; 经济论文; 建筑物论文; 《建筑科技》2017年第19期论文;