关键词：建筑结构；设计；优化方法；应用
1建筑結构优化技术的意义
1.1优化建筑物的用地面积
我国人口众多，用地紧张的问题十分突出。土地面积一定时，一般建筑层数越多，单位层数上地表面积使用率越低。这是因为高层建筑之间必须要保留足够的距离，满足地面对楼层的支持，维持楼层的平稳安全，还要为了保证合理、足够的采光而增加建筑物之间的距离，这样就会导致建筑物占地面积的扩大。由此可见，楼层越高，各建筑物之间所需间距越大，建筑所需要的土地面积就会加大。因此，我们可以通过对房屋的建筑结构进行优化设计，在分析整个建筑物的结构形态、地理位置之后，运用相关的专业知识，在建筑物层数和建筑物的占地面积之间找到一个最适值，提出最佳的优化设计方案，适当减少建筑物的层数或上层建筑的面积，保证建筑物能够拥有足够的采光。
1.2优化建筑结构设计中建筑物层数之间的关系
在一个建筑物中，建筑的成本会被均匀分摊到楼层之中，楼层数目可以改变，而屋顶的成本保持不变，因此在进行建筑设计时，可适当增加楼层数，使屋顶分摊到各楼层的成本降低，从而使建筑成本降低。建筑物的地基承受着整个建筑物的重力，关系着建筑物的稳定性和安全性，随着建筑物层数的增多，地基的荷载也随之加大，为保证建筑物的安全性和稳定性，要求地基的承受能力相应提高，地基成本也随之加大。房屋建筑结构设计的优化技术，可以寻找出随着楼层的增加，在楼顶成本分摊和地基成本增加之间的一个最适层数值，降低建筑物的成本。
1.3优化建筑结构设计与建筑设备之间的关系
一个好的房屋必须配备一定的设备，供人们进行日常生活或工作。以排水管道和电力系统的建造为例，随着楼层数的增多，需要设置的排水管道及电气设备会相应增加，由这些设备所产生的成本也会因此升高。因此，利用房屋建筑结构优化设计，在实现建筑物的实用性和安全性的前提下，对这些设备及设置方式进行优化，可以节省设备方面的开支。
1.4优化建筑物外观与经济的关系
建筑物的结构大多是方形或者圆形，很少会有其他形状，这是因为面积一定时，方形或圆形的建筑物所建墙体面积较小，为了降低建造成本及后期装修成本，大多选择将建筑外观设计成方形或圆形。并且方形和圆形建筑物结构比较对称，建筑物会更加稳固安全。
2建筑结构设计的优化方法
2.1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。
2.2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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第一点，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。
3建筑结构优化的具体应用
3.1桩基础偏差控制和处理
桩基础施工中容易造成桩偏差，因此要重点关注承台桩以及条形承台桩，桩位偏差会产生较大附加内力，使得桩基设计处于不稳定状态。对于桩基竖向偏差，可以通过控制桩顶标高的允许偏差为-50～+100mm，但这样操作在实际施工中工作量更大且损失更多。出现桩顶标高高于设计标高的情况，应截桩处理。需要注意的是预应力砼管桩桩顶有桩帽，如果进行截桩带来较大的施工难度，同时也不经济。当桩顶标高低于设计标高，有需要为此补桩头，同样也会影响整体工程的工期和增加造价。根据以上两个问题，必须严格控制桩顶标高，尽最大可能使工程标高与设计标高保持一致，还要考虑桩在卸载后的回弹量，以此保证每根桩高于设计标高。设计方案时，要对桩基施工存在的误差问题纳入方案影响因素的考虑，首先在方案中将偏差容许控制在20mm左右，由此避免大量小偏差桩的截桩；其次规定桩位的水平偏差，桩径偏差或边长控制在二分之一左右。需要特别注意的是，上述偏差控制内容只为满足设计要求，仅代表桩本身验收合格。对于由此引起的承台整体偏心，还需要另行采取措施，如增加承台刚度或配筋的措施。
3.2优化房屋分布结构
房屋部分结构优化设计主要包括：拉梁、荷载、钢筋混凝土结构、剪力墙结构等基础内容，对以上部分进行优化和处理，是实现建筑房屋结构整体优化的关键。对于房屋基础拉梁结构，设计师应根据要求的高度、层数考虑房屋的防震性和稳固性。计算基础桩基与基础拉梁的配筋率，以此确保两者的和谐一致。设计师常忽略建筑地质、风力以及气候等因素，应将其纳入优化设计的考虑。
对于房屋荷载设计，首先要对建筑周围的地质情况进行详细的调查，明确地基的受荷载能力，并综合风力、气候等元素设计其基础结构。针对钢筋混凝土和剪力墙结构，应采用常规步骤，先对结构整体和部件受力进行预先演算，通过核定单元截面受力优化不断推进，得出整体结构的优化。通过上述方法，得出最科学、合理、安全稳定的结构设计。
3.3建筑协调性优化
保证结构与建筑整体平面的协调与配合，对于墙壁、建筑柱设计，应满足建筑内部平面使用需求，确保房间开间、进深统一。需要注意的是，墙、柱避免出现错位情况，应秉着简洁的要求进行设计和布置。各楼层墙柱高度与截面面积保持参数一致。对于电梯、楼梯设计，将高强度承重构件布置于转角区域，促使该区域应力集中。
4结束语
建筑结构设计优化可以提高建筑结构本身的利用率，满足人们对建筑结构的要求，加快我国传统建筑结构行业的转型。因此，建筑结构设计优化时符合时代发展的趋势，是非常有必要的。在建筑行业中，要提高建筑设计者对建筑结构优化设计的意识，认识建筑结构设计优化给建筑结构本身带来的优势以及重要性，努力探索建筑结构的优化设计，并将其有效运用在实际建筑设计中。
参考文献：
[1]贾金成.建筑结构设计优化方法及应用分析[J].建材与装饰，2017（04）.
[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）.
论文作者:王志松,朱锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/1
标签：建筑论文; 建筑物论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 标高论文; 结构论文; 偏差论文; 《基层建设》2019年第11期论文;