摘要：建筑结构设计实践中采用科学合理的优化设计方案，一方面可以有效提高建筑使用价值，另一方面可以实现建筑物的经济效益。本文先建筑结构优化方式方法进行分析，并在此基础上以某建筑工程为例，就设计过程中存在的问题及其优化措施，谈一下个人的观点和认识，以供参考。
关键词：建筑结构；优化设计；案例分析；研究
现代建筑优化设计较之于传统建筑设计，不仅提高了经济效益，而且有利于为人们提供更好的体验和服务。在优化设计过程中，各种资源的配置非常重要，比如建筑材料以及结构布局，通过结构与布局的优化结合，共同提高建筑结构质量。
一、建筑结构优化设计方法概述
1、截面优化
建筑结构设计过程中，应当注意分析建筑结构细节，这是确保建筑结构可靠性的关键所在。在建筑截面优化设计时，应当重视截面结构可靠性，根据结构情况对其进行准确计算，从而提高建筑界面的施工质量及其安全稳定性。截面设计过程中，设计人员应当采用科学合理的方法对截面结构位移及其应力特点等进行计算，并在此基础上对设计信息以及相关数据进行准确记录，然后在综合分析的基础上得出准确的结果，以此作为界面优化设计的参考。同时，还要确定调整范围，从而实现对调整区的优化设计。
2、外形优化
建筑结构外形优化设计时，主要是基于截面优化而对建筑内部形状及其结构框架进行适当的调整，目的在于提高结构设计水平。就优化方式而言，应当对建筑工程的情况全面了解，结合建筑结构设计标准予审计和改进。同时，还要以外形优化方式对建筑结构外形特征科学合理的划分，通常以杆系与连续性结构为主，尤其是前者结构设计过程中，应当准确选择建筑结构节点坐标，并且将其作为建筑结构优化设计变量，最终实现对整个建筑结构外形进行设计。
3、拓扑优化
建筑结构设计人员应当全面总结建筑理想化分布状态，综合考量拟建工程项目中的结构刚性等，并在此基础上采用拓扑方法应用优势综合分析，尽可能的减少结构自身的重量，提高建筑整体性能。在对拓扑方法应用优势全面了解的基础上，对建筑结构设计概念性及其逻辑性进行综合考虑，目的在于确保拟建工程项目的整体性及其美观度。同时，还要对建筑结构设计过程中遇到的问题综合分析，通过优化升级来提高拟建工程项目设计方案的水平。
二、建筑结构优化设计措施
基于以上三种建筑结构优化设计方法和注意事项分析，以下以某建筑剪力墙结构为例，就其设计过程中存在的问题以及优化措施具体分析：
1、工况概述
某建筑工程共计32层，其中地下1层，高度为3.8米，地上部分第一层高度为7.1，第二层高度为3.8米，从第三层开始每层的高度分别为2.9米。整个建筑采用的是剪力墙结构形式，需对该建筑进行优化设计。
2、建筑结构设计问题及其优化措施
（1）建筑结构设计中的问题
以GB50011-2010《建筑抗震设计规范》为标准，原建筑平面凹凸不规则。初步进行计算以后发现，在墙肢加长条件满足的情况下，首层墙体厚度为400毫米也无法有效满足侧向刚度比要求，据此判定该建筑竖向上侧向刚度不规则。通过整体研究发现，本工程项目存在着无法满足规则要求的环节，应以《建筑抗震设计规范》GB50011-2010规定为基础，对因水平地震作用产生的内力进行优化调整，同时对其中较为薄弱的部位予以加强保护。在此过程中，需要强调的是若不能科学合理的对平面形状进行优化设计，而是一味地盲目采取加强保护措施和手段，也会造成不必要的损失和影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑平面上因增加了部分楼板，而且楼板对建筑的使用功能产生的作用或者影响并不大，经协商一致决定对其优化设计。
从该建筑工程的剪力墙布置情况来看，核心筒处的墙体数量相对较多，而且刚度也非常的大。经建模以及计算得知该建筑结构平面内核心筒位置的剪力墙数量呈现出消减之势。对建筑结构中部位置的刚度会产生消弱影响，既可以有效控制结构扭转效，又可以实现工程建设造价降低之目的。试想，如果全部的墙体厚度均为200毫米，此时对核心筒位置的部分墙体消减，会实现混凝土用量的减少，并且扣除原墙体钢筋，经济性良好。值得一提的是，因本建筑为高层建筑工程，核心筒外均为墙肢，这样可进一步缩短长度，比如每隔5至7层的高度缩短一次。需要强调的是，应当严格检查结构位移比以及轴压比等，同时还要保证墙肢的长度至少为墙体厚度的八倍，这有利于避免墙体成为短肢剪力墙。通过对板中受力钢筋强度等级比较可知，本工程项目多采用的是跨度相对较小的板块，计算得知其中多数是构造配筋，关键在于最小配筋率；然而，最小配筋率受钢筋强度影响较大，本工程标准层梁板砼强度等级为C25，其中一级钢、三级钢对比分析如下：一级钢计算为：ρmin=max{0.2%，0.45ft/fy}=0.21%；三级钢计算为：ρmin=max{0.15%，0.45ft/fy}=0.16%。现阶段市场上销售的一级钢、三级钢二者的价位相近，其中三级钢的强大要稍大于一级钢。若建筑结构采用的是大板模式，则三级钢的应用优势更为明显；对于三级钢而言，其支座筋稳定性良好，底筋无需弯钩，而且操作非常的简便。本文所研究的建筑1至11层剪力墙混凝土强度均为C45等级，而且11层以上以5层为间隔，这样就会发生变化，直至为C30时方才不发生变化。若本工程提高墙体砼强度等级，比如采用C60等级，若降低轴压比，则会导致部分墙肢的长度缩减。
（2）优化措施
第一，优化形状。以GB50011-2010《建筑抗震设计规范》为标准，高层建筑结构需确保其平面形状规则化、简单化，而且要求刚度分布一定要均匀，结构平面不能太长，突出部分不宜过长。在此过程中，还应当保证建筑竖向体型均匀，以免外挑以及内收过大，同时结构侧向刚度一定要平衡，而且变化应当保持均匀，最大限度地避免竖向结构不规则现象出现。比如，若建筑结构平面与竖向的布置比较规则、均匀，则其中的各项指标校核验算也满足规范要求，否则各项指标无法达标，甚至会导致墙柱截面过大以及重量超标。值得一提的是，在对形状进行优化设计过程中，设计人员应当注重概念方面的设计，要保证概念设计在拟建建筑工程方案设计阶段就要有效的介入，然后并结合拟建工程特点，在满足其外观以及适用性的情况下，对其平面与竖向进行合理布局，既要简单、规则，又要保持均匀。建筑结构设计时，其刚度以及承载力应当合理，尽可能避免因局部削弱而影响整体的现场发生。
第二，剪力墙平面优化布设。在建筑布置剪力墙平面优化设计过程中，应当注意以下几个方面的内容。在建筑结构平面布设时，既要满足建筑工程的使用功能要求，又要沿周边对剪力墙进行均匀布设。剪力墙布应当布设在电梯间以及楼梯间或者平面形状变化相对较大位置，而且剪力墙间距不宜过大。在布设剪力墙结构时，应当沿主轴布置，尤其是抗震设计时应当尽可能避免利用单向形式进行布置。剪力墙设计时应当保证墙肢截面尽可能的简单、规则，而且结构侧向刚度应当严格控制。建筑结构设计过程中，应当尽可能的减少短肢剪力墙量，切忌全部利用短肢剪力墙，这有利于剪力墙平面的施工建设质量。
结束语
总而言之，建筑结构优化设计是一个系统的工程，涉及到很多方面的影响和内容，通过优化设计可以改善外观以及内在功能。因此，我们应当加强思想重视，采用先进的技术手段对建筑结构设计进行优化创新，以此来提高建筑物的功能和价值。
参考文献：
[1]李贵江.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].江西建材，2017，02：82+87.
[2]张爱霞，周世忠.建筑结构设计的优化方法及应用分析[J].低碳世界，2016，07：153-154.
[3]张长虹.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用[J].科技致富向导，2015，17：168.
[4]令小东.房屋建筑结构设计中优化设计的理念探析[J].甘肃科技，2015，16：101-102.
[5]刘鹏程，冯玉斌.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].江西建材，2016，10：15+17.
论文作者:张前军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/16
标签：建筑论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 优化设计论文; 结构论文; 的是论文; 刚度论文; 《基层建设》2018年第3期论文;