建筑内部空间结构的优化原则和方法分析

【摘 要】近年来，我国的经济建设取得了巨大的进步，城市化进程不断推进，人们的生活水平得到了明显的提高。随着人口数量的的不断增加，城市化进程越来越浓重，城市也越来越拥挤，加之城市土地比较稀缺，因而高层建筑成为城市发展的一个重要方向。建筑内部的空间结构就显得非常重要。本文将简单分析建筑内部空间结构的优化原则及方法。

【关键词】建筑内部；空间结构；优化；方法

在城市化进程持续推进的背景下，我国各个城市的人口数量大大增加，所以城市空间密度越来越大，加之城市土地稀缺，因而建筑内部空间结构设计需要不断优化，实现对建筑内部有限空间的高效利用。例如高层设计，土地价格越来越高，大大提升了建筑成本，只有将建筑建设的更高、空间利用更合理才会获得理想收益，所以建筑设计师必须不断提高自身素质和专业水平，熟练掌握建筑内部空间结构的优化原则及方法，设计出更加优秀的建筑作品。

一、建筑内部空间结构的优化原则

（一）视觉规则原则

虽然有很多规则的建筑体型及平面布置结构，因为这种建筑的受力情况比较简单，造价也适中，所以广受欢迎。可是不同的建筑具有不同的使用功能需要，建筑体型及平面布置也存在很多不规则情况，所以就要求建筑设计师在满足相应建筑功能的基础上，配合结构设计人员合理调节对应的结构墙、柱及墙肢长短，从而将那些不规则的建筑体型及平面布局逐渐形成一种较为规则的结构，有效保证建筑结构的安全性及经济性目标。

从理论上看，所有的建筑体型都会有一个比较规则的结构受力方案，一旦确定建筑体型，那么整个建筑质量中心及形心也就得以确定，建筑结构设计师进行结构设计的时候只要使建筑结构的刚度中心同荷载中心尽量接近或重合，从而保证了相应建筑结构的规则性及稳定性条件。楼层平面的面积越大，内部可以分隔的空间越多，就越可以对结构的规则布置，其安全性及稳定性就越高。从力学角度看，结构荷载的传递路径要直接和简单，对于建筑结构当中空间关系比较复杂的部位，设计师进行设计的时候经常会多次转换结构构件，就像转换层，从而提高建筑成本，威胁建筑的稳定性及安全性。建筑结构构件传力途径多种多样，而支撑构件能按照传力需求根据合理、科学方案来变换，所以，没有一成不变的结构布置及传力途径。如果设计师可以用一些最简单、最直接传力途径，就能够节省很多传递性结构构件，保证安全性，节省材料，降低成本。

（二）使用舒适原则

一个好的建筑，不仅要只顾及建筑专业本身，还要从结构、装修装饰一直到暖通、给排水、燃气、空调、电气安装等方面进行组合式的优化设计，为一种整体的优化设计，单纯凭借某一项设计根本不能评价整个建筑的优劣，空间结构设计同样如此。建筑设计在进行平面布置、内部空间高度考虑、外形观感设计时，各项使用功能布置的同时要考虑到结构设计能最大限度地满足，相互协调，满足人们使用的舒适性，这才是建筑、结构设计进行优化的初衷及目的。所以进行建筑优化设计的时候必须掌握结构科学的传力途径、优选结构体系的、合理布置构建、正确选用材料及构建等等内容。

（三）安全原则

我国很早就颁布并实施了《建筑抗震设计规范》，其对建筑抗震设计具有这样的规定：“小震不坏、中震可修、大震不倒”，也就是要求整个建筑结构的全部构建都必须道道这一目标。如果某个工程中99%的构件在大型地震中不会被坏，仅有1%的构件在小震当中都被破坏了，造成整个建筑发生垮塌，那么该建筑结构也是不安全的。因而，进行结构优化的时候必须充分考虑整个建筑当中的各个构件，它们必须具备较强的承载能力，保证结构具有较高的安全性及可靠性，在满足建筑结构设计标准的基础上，实现安全及经济的目标。

二、建筑内部空间结构的优化方法

优秀的建筑必须在满足人们视觉感受及使用功能的基础上，有效满足使用者及社会期望的要求。根据相应的设计要求，将力学概念同结构优化设计进行高度结合，这样才能有效形成结构设计方案的优化，利用数学方法，在相应的领域当中寻找到能够满足相应要求的结构优化设计方案。因此，优化设计不光能够提升整体建筑设计质量及设计水平，还能大大的缩短设计周期，这样就能有效降低建筑工程的成本，提升社会效益及经济效益。

房屋工程各个部分结构的优化设计包含这样几个方面：屋盖系统的优化设计、基础结构的优化设计、结构细部的优化设计、围护结构的优化设计。上述的优化设计当中包含布置、选型、造价分析及受力分析等多方面内容，在具体的实施过程当中，不光要严格遵循一切从实际出发这一原则，还要有效结合具体工程的具体情况，根据房屋建筑综合经济效益目标实行结构的优化设计。满足相应的设计要求之后，建筑设计师设计结构的时候要尽可能的缩小质量中心、刚度的差异，规则布置平面，从而保证水平方向上的荷载不能对建筑物产生太大的扭转作用。为了有效降低应力集中现象，要在竖直方向上不使用转换层。所以要求一个建筑师在各个专业和领域都熟知相关的规范，做到优化设计并不是一件容易的事情。

（一）合理选用材料

建筑学及物理学原理都要求在建筑结构中体现相应的点、线、面的承载力，而力学承载力载体就是材料。所以建筑设计师选择材料的时候一定要非常谨慎。利用各种建筑材料的合理配置，加强建筑构件的韧性、强度及延展性，钢筋混凝土材料恰好满足了这一要求。大量的实践证明，采用钢筋混凝土进行的结构设计，将梁柱当做主要得力承受载体，钢筋混凝土梁柱可以局部的提升梁柱压力。所以，进行建筑结构设计及实践当中，选择标号比较高的钢筋混凝土可以减少梁柱构建的横截面积，扩大相应的使用空间。梁板的特点就是受弯，选用标号比较高的钢筋混凝土可以节省钢筋数量，建筑结构设计师必须对钢筋混凝土结构当中的混凝土及钢筋投放比例进行科学的计算，从而保证建筑性能达到最高。随着自然灾害的持续增多，建筑结构必须不断提高强度，所以相应建筑材料的各项性能等都必须提高，在进行建筑结构优化设计阶段、决策阶段及假设阶段一定要对建筑材料的质量、品种、价格、对周围环境的适应性等进行全面考察，从而确保建筑产品安全性及功能性的基础上，尽量降低造价成本。

（二）合理布置构件

建筑结构优化当中的构建布置主要指柱子、梁、剪力墙的设计和布置。目前高层建筑在结构设置上通常都选择框架力墙结构体系，该结构体系包含钢筋混凝土剪力墙和钢筋混凝土框架，框架梁柱是刚接的，而框架同剪力墙不仅可以是刚接的，也可以是铰接的。这种结构体系有着很强的承载力，延展性及整体性也很高，还能有效吸收地震能力，所以在结构设计中可以广泛采用这种结构设计方法。

三、结论

随着城市化进程的不断推进，人们的生活水平有了较大的提升，对建筑的要求越来越高。随着高层建筑的不断增多，建筑结构成为人们普遍关注的问题。建筑设计师要想设计出具有较强的安全性、经济性、美观性的建筑作品，就必须准确掌握建筑内部空间结构的优化原则及方法。

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