建筑结构设计的优化方法及应用探微

摘 要：建筑结构设计能够从根本上提升建筑的可靠性，并一定程度地提升建筑的经济性，本文主要对建筑结构设计的优化，从其重要意义、优化方法、应用价值等方面对其进行了简单探讨。

关键词：建筑结构设计；优化方法；应用价值

中图分类号：TU318 文献标识码：A

随着我国建筑行业的飞速发展，对建筑结构设计进行优化也是设计人员的重要研究课题。为了解决建筑与用地面积的矛盾、建筑本身属性的内部矛盾和理论知识与实际情况的矛盾，我们从建筑结构上进行优化。

一、建筑结构设计优化方法的重要意义

社会文化和经济繁荣度的高速发展，使人类在追求建筑的居住舒适度、经济性、美观程度时，还追求一定的个性化，这就需要对建筑结构进行大量的设计。建筑结构的优化主要有以下几个重要意义：

（一）降低建筑的施工成本

对建筑结构的设计进行优化时，在施工前考虑到了施工过程中会出现的一些问题，并提出一些有效的应对方式，缩短了问题对工期的延误时间，提前的应对方案结合施工具体情况会使解决方案更合理高效和价格低廉；另外设计本身实施过程的花费会通过这种优化大大降低，材料的使用、人工数量的控制、工序的先后顺序，这些都会对成本造成巨大影响。例如高层的建造需要考虑地基的承受能力，需要对地基部分加大投资，如何协调底部和顶层的矛盾，加强两者的联系就需要用到建筑结构的优化。

（二）提升建筑的施工质量和经济价值

合理的结构优化不仅能减低成本，还会对建筑整体的质量有极大地提升，提升其经济价值。合理的建筑结构应该满足用户的居住或使用要求，并具有美观的特性，最重要的要符合国家标准，适应当地的具体环境。在进行设计时，就需要设计人员对这些因素进行综合考虑。例如对水电管进行优化、对建筑的上层部分进行美观化，就分别从经济价值和美观程度对建筑结构进行了优化。

二、建筑结构设计的优化方法

建筑结构设计是一个庞大的设计，在设计时我们需要将其进行细化，分部分进行设计，并注意各个部分的联系，在设计时加强各部分的交流，增强建筑的整体性。结构设计的优化过程一般分为以下部分：

（一）概念设计优化

建筑结构概念设计就是设计人员结合自身的理论知识和具体设计方案要求、施工环境对建筑结构进行设计，在设计时要考虑到很多非唯一数值和不预测、不可抵抗因素。例如在对建筑进行设计时，需要考虑它的抗震性能。地震的发生不能通过预测而进行针对性的设计，所以在设计时，对每一个建筑都要加强其抗震性能，在一些地震多发地带尤其要注意建筑的抗震性能，对这些因素进行设计优化就是概念设计优化。

（二）模型设计优化

在进行设计概念的优化后，对于模型的建造也要进行优化。第一点，在选取设计变量时，需要选取变化量较少且整体含量较少但基本的数值作为参考标准，这一优化降低了设计难度，增强了设计可靠性；第二点对于联系较大的因素建立对应函数对建筑结构进行设计分析，目的在于降低施工成本，减低设计出错概率，这一优化对于建筑的整体性进行了加强，并减少了设计工作量和施工工作量；第三点是衡量结构的工作条件，建筑的工作环境往往复杂且多变，对于具体的施工项目需要考虑建筑结构的稳定性、各部位的受力限制、整体结构的刚性以及各个单元的可塑性和规格等多个方面，这就需要设计者考虑建筑的使用环境和施工环境，对结构和约束条件进行分析，从而优化整体设计。这一优化极大地提升了建筑结构的合理性、可靠性和稳定性。

（三）数据算法、函数关系的选择

在对建筑结构进行设计时，需要选取合适的计算方法对数据进行处理分析，合理的函数关系减少设计量。这就要对计算进行精简，提升函数的科学性和实际应用价值。

三、建筑结构设计的优化内容

在对建筑结构进行设计优化时，主要从以下几方面进行综合考虑，优化设计内容：

（一）提升建筑的使用寿命

使用期限是建筑的一个重要元素，这就需要设计者对施工环节的每一个步骤进行优化，对建筑结构的科学性进行加强提升，并结合其经济性在一定限度内提升建筑的使用寿命。

（二）协调建筑结构的局部和整体的关系

对庞大的建筑结构设计进行分层、分部分设计能够提升设计效率。对于各个层和各个不同部位的关系要进行深入分析，协调好局部之间的关系才能提升整体的可靠性。对不同部分进行设计时，除了考虑其使用要求和施工难易度外，还需要与其他各个关联部分进行综合考虑。局部的简单拼凑会使整体结构不科学，只有将其有机结合才能成就一个优良的整体建筑结构。

（三）优化建筑结构的整体协调性

除了各个部分的联系需要考虑，建筑整体的协调也需要加强。例如各个部件的紧密结合要满足整体建筑的使用要求；建筑的美观和经济性有一定的矛盾，建筑的安全性能和经济性有一定的矛盾；建筑的功能多样性和结构合理有一定的矛盾，缓解或消除这些矛盾就提升了建筑整体的协调性。

（四）优化上部结构设计

建筑占地面积的减少使得人类将生存空间向上扩展，越来越多的高层建筑涌现，这就需要设计人员加强上部结构的设计优化。上层建筑的安全性能是第一考虑因素，第二是：经济因素，其次是：美观程度。在进行结构优化时，要提升结构的合理性提升安全性能，主要考虑其力学性能和化学性能，例如其抗震程度在力学性能中的考虑；经济因素如合理地降低钢筋材料的使用可以提高其性价比；美观因素则需要对用户视觉需求进行调查，并需要设计师具有一定的审美能力和美学表达能力。

四、建筑结构设计的优化应用

对建筑结构的设计优化的应用提升了建筑的经济效益，增强了其可靠性，主要在下面这两方面具有较高的应用价值：

（一）结构设计优化的前期工作

建筑的前期设计直接决定了建筑的质量和性价比。第一，前期优化工作的实施会使整个施工过程顺畅，能够缩短施工工期；第二，这些前期优化工作能够降低施工难度，从而减少施工成本；第三，科学的优化会对材料、结构进行合理选择；第四，对于用户的特殊要求、建筑需要满足的一些功能或其美观属性都需要在前期进行考虑。

（二）对概念设计和具体结构进行优化

概念设计的优化主要表现在设计人对一些不可预测、不可抵抗的因素进行考虑，进行相关的特性增强。例如地震、水灾等，地震高发地带一般采用木质结构，雨水充沛地带一般顶部的雨水处理能力较强。

（三）对地基基础结构进行优化

建筑的地基直接决定了建筑的稳固程度，对地基的设计优化能够在保证其安全性能的同时，增强其经济性（性价比），对于层数、高度不同的建筑，对地基的设计也有很大的改变，这就需要设计人员对建筑的占用面积和楼层高度进行协调，优化地基设计。

结语

通过本文的研究，我们简单了解了建筑结构的优化方法和具w应用，从优化内容、优化应用等发面研究了其经济价值、安全价值和美观价值，希望对我国的建筑行业能够有一定的借鉴价值。

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