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摘要：本文主要对建筑结构设计要点及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：建筑结构；设计要点；优化策略
一、前言
建筑结构设计是个系统的，全面的工作。需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。作为设计人员，要掌握结构设计的过程，保证设计结构的安全，还要善于总结工作中的经验，才能解决建筑结构设计中存在的问题。本文主要对建筑结构设计要点及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。
二、建筑结构设计要点
建筑结构设计是建筑工程的重要组成部分，是实现建筑功能、建筑手段和建筑形象完美融合的重要途径。建筑结构设计是建筑工程的设计师运用结构化的语言完成建筑工程设计全过程的一项工作，它要求建筑结构设计师以安全性、适用性、经济性、持久性以及施工可行性为结构设计目标，遵守国家相关的建筑设计法律法规以及企业内部制定的相关标准，完成对建筑结构的整体布置、相关技术和成本的分析、一些必要的计算以及结构化构造和工程制图工作，并在设计过程中不断进行设计的优化。建筑结构设计工作根据时间进度可以分为三个阶段，分别是方案设计阶段、初步设计阶段以及施工图设计阶段。每个阶段的设计要点是，在方案设计阶段，建筑结构设计师主要运用概念设计的方法，强调建筑物结构的整体可行性以及建筑支柱、承重墙和楼层横梁承重分布的合理性，其基础工作是结构选型、结构分缝以及结构布置，对于结构复杂的高层和超高层建筑项目来说，结构试算、结构试算结果分析以及超限判断是基础工作的必要补充。在初步设计阶段，强调进一步对方案设计阶段提供的方案进行调整与优化，建筑结构设计师对一些能够反映结构实际工作状况的结构运用相应的结构计算工具进行不断的计算调整以及优化验证，更加关注设计图中各构件布局和截面设计的经济合理性，其主要工作内容包括进一步的结构布置和结构计算、结构优化、结构的基础选型、地下水抗浮设计水位的计算确定、一些结构的特殊化处理、编写初步结构设计说明书、绘制初步结构设计图纸以及一些审查所用资料的准备。在施工图设计阶段，建筑结构设计师主要负责配合工作，强调要其工作确保施工设计图纸的完整性、科学性以及规定深度要求，其主要通过一些工作，诸如结构的详细计算、设计图纸目录的编排、适当的图纸幅度控制和设计图分布原则、附以必要的文字说明以及撰写各构件的具体要求等，来完成现场施工文件和施工设计图的绘制，以保证结构设计的合理性与现场施工可行性的完美融合。
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三、建筑结构设计的优化策略
（1）建立结构优化模型。建筑结构优化计算方案和优化设计模型是建筑结构优化设计的两个重要组成部分。结构设计优化就是在众多的变量中选出重要的参数，针对这些参数进行函数模型的建立，从而计算出最优解。通常来说，模型的建立总共分为两个部分：①选择较为合理的设计变量，这对模型的构建有着至关重要的作用，同时变量设计也会影响到参数的选择，合理的计算变量能够有效地减少计算编程的工作量：②确定目标函数，目标函数的确定要先找出能够满足函数条件的最优解，然后对约束条件进行确定，约束条件包括尺寸、强度、弹塑性以及应力等方面。在进行建筑结构优化的时候，要保证这些约束条件都在规定的范围中，满足设计所需的要求。
（2）确定科学的计算方法，优化计算数据。在结构设计过程中，会用到许多的计算公式、计算程序，如果对建筑结构设计进行优化，就会用到更多的数据计算，其中涉及到大量数据以及计算方法。在数据计算过程中，设计人员要时刻注意，不能带有约束条件，如果有的话也要转化成没有的，如此更能提高数据的准确性。经过系统的计算之后，设计人员要进行相应的数据分析，对各种计算结果不断进行分析，探寻几种方案之间存在的差异，综合考虑各方面利弊后，最终确定出最优的施工方案。对计算结果进行分析的过程中，设计人员要放宽思路，注重细节，要立足于宏观的角度来对设计方案进行优化。
（3）优化建筑基础的结构设计。在进行建筑基础结构的设计时，要因地制宜，具体情况具体分析。进行建筑结构地基的设计优化首先是要选择合理的优化方案，地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。
（4）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。
（5）建筑剪力墙的设计优化。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。基于以上的考虑，进行剪力墙的设计时必须要掌握对称和分散与均匀的基本理念，以水平位移限度为准控制剪力墙的数目。
（6）建筑结构细部设计优化。高层建筑结构设计不仅要注意协调，总体结构设计也应该更多的关注在设计结构的细节。例子：为减少必须钢筋的使用量，可以用冷轧钢材代替普通钢筋的使用，基础设计，不仅可以提高高层建筑的抗震剪切强度的能力，并能降低成本，增加经济效益。同时提高高层建筑的抗震性能结构设计人员的关注。在设计高层建筑结构设计的高层建筑安全性、实用性，决定于设计人员必须有扎实的专业知识，其经济、美观性的需求对设计人员提出了思维创新的方面的要求。
（7）建筑排水设施的结构优化设计。建筑的排水系统都是利用管道来完成的，而管道的种类多，数量大，而且具体规格也有多种组成。所有在为管道预留空间时应当保证适当的尺寸，从而实现所有的管道都能合理布置，而在管道通过楼层的区域，应当进行结构加固措施，从而保障建筑结构的安全性能。而在优化设计中更应该注意，尽量避免管道从剪力墙中间穿过，或者是穿过结构柱的情况。如果无法避免发生了穿过剪力墙的情况，必须在其通过的地方进行再次加固，从而保障排水设施的稳定性，以保证排水系统在房屋结构中的协调性，最终保障房屋建筑的质量安全。
四、结束语
总之，建筑结构设计，是实现建筑实用性和安全性、实际工程实施的理论指导。将优化技术运用到建筑结构设计中，可以增强建筑的实用性、安全性，延长房屋使用寿命，保持建筑的美观，还节约了建设成本。
参考文献：
[1]刘剑锋.建筑结构设计的优化策略及其在建筑结构设计中的有效运用[J].建材与装饰，2015，47：83-84.
[2]张志扬.试述建筑结构设计中的优化策略[J].江西建材，2016，15：27-28.
[3]徐峰.试述建筑结构设计中的优化策略[J].居业，2015，14：49+51.
论文作者:黄鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/24
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