姜亮

【摘要】建筑结构设计的优化方法随着建筑设计的研究发展已经取得了长远的进步，本文重点对建筑结构设计的优化方法进行了详细的分析，在此基础上分析了该方法在结构设计过程中的应用，供相关设计人员参考。

【关键词】结构设计；优化方法；房屋；结构设计

建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的实际应用具有重要的意义，是使建筑实现新的价值的重要手段。

一、建筑结构的概述

1.楼层的基本构造

楼层包括3个基本形式，即板式楼盖、梁板式楼盖、以及无梁楼盖。住宅、旅馆等建筑的走道、厨房、卫生间等，些有许多小开间的房间的建筑物，特别是墙承重体系的建筑物，适用结构层底部平整、可以得到最大的使用净高的板式楼盖。当房间的平面尺度较大时，宜采用梁板式楼盖，以减小小快板的跨度。采用无梁楼盖，形式上以结构柱与楼板结合，取消柱间及板底的梁，结构较为单一抗震性能也较好。钢筋混凝土的楼层施工工艺可以分为现浇整体式、预制装配式和装配整体式三种。常用预制实心板有三种类型：预制实心平板、预制槽型版、预制空心板。

2.地层基本构造

地层构造分为实铺地面和架空地面两种。室内地面混凝土一般不用配筋，除非有重型设备或有行车的特殊需要。建筑物地层下部有管道通过的区域，不得做架空板，必须做实铺地面。

3.屋盖系统基本构造

不同的支撑结构和构造方式，使得建筑屋盖系统形态的不同。分为坡屋顶、平屋顶以及曲面屋顶等几种形式。为了排水的需要，通常都会有一些坡度。坡屋顶的坡度通常用其矢高与半个跨度的比来标注，这就需要屋面支撑系统，我国传的坡屋顶的结构形式沿建筑物进深方向的柱和梁穿插形成梁架，梁架之间用搁置的木梁来托起屋面，这就是檩条。檩条上面可以直接搁置屋面板，也可以在增加一个垂直于檩条的次梁即椽子，椽子可减小屋面面板的跨度，拉大檩条的间距。

二、建筑结构设计的具体方法

1、合理选择结构方案

建筑结构设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用，概念设计必须选择一个经济合理的 结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应该明确总体布置、抗震节点分析、应力等方面。同一结构单元不宜混用不同结构体系，力求平面和竖向规则。

2、建筑地基结构设计

对于建筑工程来讲，地基是保障建筑质量的根本性环节，同时也是整个结构设计之中的核心部分。地质因素是地基设计当中需要重点考虑的问题，房屋的承载力、水文地质条件以及区域性的抗震性等，都需要进行综合协调和处理。所以，针对房屋建筑结构设计的地基设计，需要在认真、细致的比对基础上确定出最为经济、可靠的形式。一般来讲当基础宽度在2.5米以内，需要首先考虑到四合土条形基础、灰土条形基础等刚性比较强的基础类型；而当建筑的基础宽度在2.5米以上，则需要采用一些柔性较强的基础类型。另外，对于建筑承载比较多并且没有地下室的多层建筑结构，由于其结构类型属于内框架结构，所以应当采用交叉梁的设计形式或者是十字型的地基，来增强地基的强度，有效的避免不均匀沉降情况。在地基设计之中，后浇带的地基设计结构样式可以合理的确保地基避免不均匀沉降现象，由于后浇带的设计形式所使用的建筑材料比原先的建筑构件更加具有稳定性，并且其混凝土具有微膨胀的特性，所以可以带来更好的牢固性。

3、砌体结构的设计优化

砖砌体在房屋建筑结构中主要担负着抵抗侧向位移和承重的作用，它的布置方式较为多变，但是在跃层结构或表现出过大的受力结构中却并不适宜。通常应该对其进行以下方面的优化，优化平立面结构，保证建筑形体的规则性，抗侧力构件平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化。纵向抗震墙体在建筑整体中，必须保证有三条以上，合理规划门窗的开口规格，一般要将宽度控制在2m或2m以下，这样的设计有利于增加建筑结构的稳固性。

4、剪力墙的设计优化

对剪力墙进行优化设计，其中连梁是最为重要的环节。如果将连梁的剐度增加，就一会产生增加建筑结构地震作用的情况，同时也就造成了连梁与墙肢的内部受力分配大幅度增加，这样就应该将此处构件的钢筋配置适度增加，从而使建筑材料受到不必要的浪费。所以，在进行房屋建筑结构的设计时，不应该选择将大刚度窗下墙当做连梁的设计。应该选择的设计方式应该是把连梁设计成刚度与截面较小的弱连梁，并且在达到结构的刚度与变形程度要求的条件下，进行经济与变形能力等多方面思考，对构件进行合理的布置。一般来说，剪力墙设计越多，建筑结构也就具有更大的抗侧力，从而减少建筑结构的位移，却导致了地震力的增大。

5、建筑结构细部设计优化

进行建筑结构的设计优化，不但要关注整体设计，也应该对各个细部结构部件的设计给予重视，比如进行现浇板的设计时，为了达到去除拐角裂缝与结构受力均匀的目的就需要将异形板划分为矩形板。对于建筑结构底部的框架抗震墙的钢筋配置通常较大，如果在材料选用上使用冷轧带肋钢筋则能够适当减少钢筋配置，从而更加便于施工和达到控制工程造价的目的。在有关设计技术优化方面，也可以增加对现代化高科技的利用。如今计算机仿真优化设计形式已经在建筑工程设计行业得到了广泛的运用，基于计算机软件对设计思路进行模型化的分析，直观而准确。因此人工設计配合计算机的运用进行房屋建筑工程的设计优化应该得到更加有力的推广。

三、结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的实际运用

1、整体优化和局部优化。项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。

2、 优化和分阶段优化是设计过程中的一个非常重要的方面，由于设计师从多个方面共同着手，因此在优化的过程中可以针对每一个方案进行优化，设计人员按照各个阶段的特征进行方案的挑选，从而实现对整个工程的寿命优化，既保证了施工的质量，也增加了企业的经济效益。

3、对上部结构进行优化。想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，从而削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样，不但可以缩减墙肢的数量，同时还能够在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。

综上所述，结构设计是现代建筑设计中的核心内容，是确保建筑物整体结构稳定性及安全性的关键，设计师在结构设计时应确保结构设计的科学性、合理性、经济性、安全性，避免后期出现设计变更或者其他质量安全问题，从而提高建筑建设的效益。

参考文献：

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[3] 刘霞. 试论建筑的施工建设技术发展和建筑结构设计之中常见的问题[J]. 施工资讯，2013（06）.