摘 要：社會的進步和科技的發(fā)展推動了我國建筑行業(yè)的前進，現(xiàn)代社會對建筑行業(yè)提出了更高的要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計作為建筑設(shè)計的核心內(nèi)容必須要適應(yīng)現(xiàn)代建筑的發(fā)展要求。建設(shè)工程項目具有工期長、投資大的特點，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是決定能否實現(xiàn)建筑主體功能和建設(shè)投資效益的關(guān)鍵，因此，必須要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，以追求少投資、高質(zhì)量、短工期、高效益等目標。本文就建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及相關(guān)問題進行了探討，希望可以促進建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和建筑行業(yè)更快、更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；必要性；原則；方案

引言

現(xiàn)代人類社會對建筑行業(yè)發(fā)展的要求越來越高，我們在不斷追求更加高質(zhì)、舒適的工作及居住環(huán)境?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要考慮工程成本及維護使用的節(jié)能性，還要最大程度的滿足人類使用過程中對建筑結(jié)構(gòu)本身的功能要求，因此，為了適應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提出的新要求，我們必須要重視和加快建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展，不斷完善結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法和措施，通過選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實行全方位的優(yōu)化設(shè)計，從而實現(xiàn)最高效的資源利用和最優(yōu)的資源配置。我們首先分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的理論及必要性，進而闡述了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的要求及原則，最后針對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施和策略。

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)理論及必要性

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化已不再是傳統(tǒng)意義上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，它涵蓋了建筑行業(yè)的方方面面，我們必須通過制定科學(xué)合理的優(yōu)化設(shè)計原則來規(guī)范優(yōu)化過程。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)在決策階段、設(shè)計階段、實施階段三方面。決策階段主要任務(wù)是確定優(yōu)化設(shè)計的總目標以及主體功能，降低項目風(fēng)險并節(jié)約成本；設(shè)計階段要確定子項和整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案及布局；實施階段要組織并落實好沒個子系統(tǒng)的優(yōu)化工作，從而實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。為了達到優(yōu)化設(shè)計目標，設(shè)計人員必須在確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全的前提下，對建筑結(jié)構(gòu)進行全面系統(tǒng)的分析，進而采取合理的方法，有效的控制資源及資金的投入。但在實際的優(yōu)化設(shè)計方案實施過程中存在諸多的制約因素，因此，我們必須提高設(shè)計人員在工程建設(shè)過程中的優(yōu)化設(shè)計能力，充分考慮工程項目的技術(shù)經(jīng)濟效益，采用合理的優(yōu)化設(shè)計方案，來實現(xiàn)項目的綜合目標。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的要求及原則

1.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的要求

現(xiàn)代建筑行業(yè)及建筑水平相較與以前有了很大提升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化方面也取得了許多進步，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計還應(yīng)該主要考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的經(jīng)濟性、安全性、功能性、舒適性等方面的要求。首先，安全性是結(jié)構(gòu)設(shè)計的最基本要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計師及相關(guān)設(shè)計人員必須確保建筑工程主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及安全性，建筑結(jié)構(gòu)的安全性不僅關(guān)系到項目整體經(jīng)濟效益，更關(guān)乎到人民生命財產(chǎn)安全及切身利益，是實現(xiàn)社會和諧和國家長治久安的重要保障；其次，隨著人們生活水平的提高，人們對工作、居住環(huán)境要求也不斷提高，現(xiàn)代建筑設(shè)計也越來越注重人性化及多功能化的應(yīng)用，因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時也要考慮到建筑舒適性及建筑主體功能方面的要求；最后，在確保了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性及舒適性的情況下，采用最優(yōu)的方案來控制項目的成本和投資，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和整體競爭力。

2.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的原則主要從建筑舒適度和結(jié)構(gòu)優(yōu)化安全系數(shù)來考慮。一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循提高建筑舒適度原則，對建筑物本身進行結(jié)構(gòu)、裝修、給排水、暖通、燃氣、電氣等各方面的優(yōu)化設(shè)計組合，實現(xiàn)各建筑部位的優(yōu)化設(shè)計，從而保證建筑整體的最優(yōu)設(shè)計。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計還要考慮到建筑平面、立面以及整體建筑功能等方面的要求，全面考慮到人的主管感受，采用舒適合理的平面布置、高度比例以及外形設(shè)計，使建筑物整體舒適度大幅度提升；另一方面，根據(jù)實際建筑構(gòu)件使用情況和建筑部位整體要求，針對不同建筑部位及構(gòu)件采用不同安全系數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計原則，從而在保證建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定和建筑構(gòu)件高質(zhì)耐久的前提下，盡可能的節(jié)約建筑投入成本，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益和社會效益。

三、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方案

1.耐久性的優(yōu)化設(shè)計

傳統(tǒng)混泥土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案雖然也考慮到了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性要求，但從實際的工程建設(shè)和投入使用情況來看，這些結(jié)構(gòu)設(shè)計方案很少能夠滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的功能及使用要求。因為，建筑物在實際使用過程中會遭受比設(shè)計方案更多的環(huán)境變化和外界荷載，從而會大幅度的損害建筑物及相關(guān)建筑構(gòu)件，大大降低建筑使用耐久性，可建筑物本身帶來安全隱患，因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們要充分考慮到外界因素對于建筑物實際使用的影響。隨著現(xiàn)代社會的進步和人類對建筑要求的提高，我們應(yīng)該通過科學(xué)嚴謹?shù)念A(yù)應(yīng)力實驗和數(shù)據(jù)計算分析來綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性要求，不能只單純的為了降低工程造價而忽略現(xiàn)代建筑的耐久性要求。此外，為了追求企業(yè)的長遠利益和社會效益，我們有時也要犧牲經(jīng)濟性而追求建筑質(zhì)量，建造更加舒適、安全的建筑物來滿足人們的居住及使用需求，為企業(yè)樹立良好口碑，從而提高企業(yè)競爭力并實現(xiàn)企業(yè)長遠發(fā)展。

2.合理選用高強度的鋼筋混凝土

鋼筋混凝土作為建筑物及建筑構(gòu)建的核心施工材料，其強度和用量直接影響和決定著建筑物整體的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)耐久性。高層建筑總造價由框架結(jié)構(gòu)材料、施工材料、基礎(chǔ)物料費用等組成，而鋼架材料仍然是目前高層建筑框架結(jié)構(gòu)使用最多的材料，鋼架的強度和質(zhì)量決定了構(gòu)件的抗拉剪能力，而高強度的混凝土可以彌補鋼筋材料強度的不足，提高建筑整體的穩(wěn)定性，因此，可以通過使用高強度的混凝土來降低鋼筋材料的要求和費用，使鋼筋和混凝土相互配合使用，從而降低工程造價來節(jié)約建設(shè)成本，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。但是，對于地震設(shè)防區(qū)，我們首要考慮的是居民的人生財產(chǎn)安全而不是建設(shè)工程經(jīng)濟效益，因此，為了減輕地震力對建筑物體的影響和建筑自身的荷載，我們可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中選用高強度的鋼筋以及高強度的混凝土，來大大加強建筑結(jié)構(gòu)承受荷載和抵抗變形的能力，提高建筑物的安全性和穩(wěn)定性。

3.加強剪力墻及建筑細部的優(yōu)化設(shè)計

剪力墻是高層建筑承受外來荷載和抵抗結(jié)構(gòu)變形的主要構(gòu)件，在剪力墻設(shè)計中只有增加構(gòu)件的配筋量來提高其承受荷載和抵抗變形的能力，但是，這樣會大大增加建設(shè)工程的成本，不符合建筑企業(yè)最大化經(jīng)濟效益，不利于建筑企業(yè)的長遠發(fā)展。所以，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，有經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師并不會通過采用大剛度的鋼筋、增加配筋量來優(yōu)化剪力墻設(shè)計，而是會通過將剪力墻中的連梁設(shè)計成截面和剛度較小的弱連梁，通過綜合考慮工程技術(shù)經(jīng)濟等方面來合理布置抗側(cè)力構(gòu)件。另外，要注重建筑結(jié)構(gòu)的細部優(yōu)化及設(shè)計，加強局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的精細化設(shè)計，考慮結(jié)構(gòu)的抗震及耐久性要求，采用科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)布局和高強度的鋼筋混凝土，運用先進科學(xué)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論和方法，采用動態(tài)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)化質(zhì)量和優(yōu)化效率。

四、結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計關(guān)于建筑行業(yè)的發(fā)展和社會的進步，現(xiàn)代社會及建筑業(yè)對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提出了新要求。我們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有一個科學(xué)、合理的認識，抓住建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)工程師必須要與時俱進，通過運用先進的科學(xué)技術(shù)和優(yōu)化理論來不斷提高自身的素質(zhì)，不斷的改革和創(chuàng)新結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法和策略，以促進我國建筑業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]李彬.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置優(yōu)化研究[D].江西理工大學(xué)，2018.

[2]彭康林.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)[J].低碳世界，2018（05）：152-153.

作者簡介

龔正軒（1997-）、男、漢族、籍貫湖北潛江人、在校本科生、職稱大學(xué)生、學(xué)歷重慶大學(xué)本科、主要研究方向為土木建筑工程

（作者單位：重慶大學(xué)）