結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在建筑工程設(shè)計中的意義和應(yīng)用

摘要：建筑結(jié)構(gòu)是建筑使用的基礎(chǔ)，對建筑使用安全和建筑使用功能都有非常重要的作用，但是當前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計成本支出較大，原材料需求量大，造成建筑結(jié)構(gòu)重量較大，影響建筑的質(zhì)量穩(wěn)定與安全。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要遵循科學(xué)性和經(jīng)濟性的原則，從材料、設(shè)備、高度、層數(shù)、結(jié)構(gòu)等多個方面進行優(yōu)化，實現(xiàn)成本的最大化利用，節(jié)約施工成本，在質(zhì)量安全的前提下，提升企業(yè)的根本利益?；诖?，本篇文章對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計在建筑工程設(shè)計中的意義和應(yīng)用進行研究，以供參考。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;建筑工程設(shè)計;應(yīng)用引言近年來，我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對建筑工程的安全性、穩(wěn)定性、美觀性以及節(jié)能環(huán)保性能都提出了新的要求，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，也要以綠色建筑的發(fā)展理念為指導(dǎo)，通過技術(shù)優(yōu)化提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平和質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)嚴格遵守相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求，科學(xué)運用優(yōu)化技術(shù)，對建筑整體結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)、承重結(jié)構(gòu)以及細部結(jié)構(gòu)等各個設(shè)計環(huán)節(jié)進行技術(shù)優(yōu)化，同時，應(yīng)根據(jù)新型建筑給排水以及電氣系統(tǒng)的要求對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行優(yōu)化改進，以適應(yīng)現(xiàn)代建筑多元化功能的要求。此外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)優(yōu)化中，還應(yīng)充分考慮建筑外觀的美觀性等因素，進一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，推動我國建筑行業(yè)向綠色可持續(xù)性發(fā)展方向升級轉(zhuǎn)型。1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的意義不管是民用建筑還是工業(yè)建筑，建筑的安全性都直接關(guān)乎著使用者的人身安全和財產(chǎn)安全，所以，建筑的安全性也從來都是結(jié)構(gòu)設(shè)計需要守住的最底線。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，安全性是設(shè)計人員需要堅持的最基本的原則，在此基礎(chǔ)上綜合考慮各方面的限制因素，提高設(shè)計的其他指標，如經(jīng)濟性等。一直以來，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的概念給人們造成的理解誤區(qū)是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計就是一味地追求材料最省、經(jīng)濟最優(yōu)，甚至不惜犧牲結(jié)構(gòu)的安全性。建筑具備很多功能，都是為滿足人們居住和生產(chǎn)而存在的。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展、工業(yè)技術(shù)的進度、人們物質(zhì)水平的提高，人們對不管是民用建筑還是工業(yè)建筑都提出了更高的要求，這也就對建筑工程的設(shè)計提出了更高的要求。建筑的功能性最主要是體現(xiàn)在建筑方案上，而結(jié)構(gòu)方案則直接決定了建筑方案的可行性，二者相互制約又相互促進，所以，一個優(yōu)秀的設(shè)計方案是二者相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一的產(chǎn)物。結(jié)構(gòu)設(shè)計中同樣蘊含著別樣的力學(xué)之美，其絕非是簡單的材料堆砌。結(jié)構(gòu)設(shè)計中綜合考慮地質(zhì)、氣候環(huán)境、建筑荷載，通過合理的結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件布置，完成建筑需要提供的功能和建筑想要表達的效果。結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不僅包含結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件布置，也包含項目實施過程中選取的施工應(yīng)用技術(shù)。施工過程中需要選擇與結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件布置相對應(yīng)的技術(shù)手段，這影響著施工的難易程度和施工進度，進而影響著施工工程造價。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的重要目標之一正是提高結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理化水平，進而可以在很大程度上提高建筑整體的經(jīng)濟性。2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中存在的問題在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中，需要從中心、重心以及形心方面，對其剛度、整體結(jié)構(gòu)以及幾何結(jié)構(gòu)予以重點關(guān)注。建筑結(jié)構(gòu)之所以會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題的原因是在設(shè)計建筑剛度、整體結(jié)構(gòu)及幾何結(jié)構(gòu)的過程中，沒有重合其中心，重心以及形心，進而導(dǎo)致在水平方向?qū)ㄖ┘訅毫Γ瑢?dǎo)致了扭轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)。因此，設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中，需要盡可能的在平面進行合理的布局設(shè)計，以此來使扭轉(zhuǎn)問題在建筑物中的出現(xiàn)，能夠得到一定的避免或預(yù)防，使建筑剛度，整體結(jié)構(gòu)以及幾何結(jié)構(gòu)的重心、中心以及形心能夠保持重合。目前，我國在地上和地下為大部分建筑物配置了兩層結(jié)構(gòu)，因此，通常來說，都會選擇在地下室頂板部位，對建筑物進行嵌固。在設(shè)置嵌固端的過程中，負責(zé)設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的人員通常沒有對此類問題給后期施工帶來的影響予以關(guān)注。因此，導(dǎo)致在建設(shè)建筑物的過程中，由于所設(shè)置的嵌固端并不合理，需要頻繁修改設(shè)計方案，進而導(dǎo)致安全隱患在建筑物中的遺留。3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中技術(shù)優(yōu)化要點分析3.1建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)優(yōu)化建筑工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的核心環(huán)節(jié)，其設(shè)計質(zhì)量和水平將對建筑工程結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力、抗震能力以及對資源的消耗程度等產(chǎn)生重要的影響，因此，在設(shè)計實踐中應(yīng)不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗，按照設(shè)計規(guī)范要求對設(shè)計方案進行技術(shù)優(yōu)化。目前，在建筑國內(nèi)工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中大多采用的是框架結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)以及框剪結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)類型，其中框架結(jié)構(gòu)設(shè)計需要采用較大截面的墻柱結(jié)構(gòu)，會影響建筑工程內(nèi)部空間的利用率。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑材料的消耗相對較少，且能夠有效提高建筑工程整體結(jié)構(gòu)的抗震性能?？蚣艚Y(jié)構(gòu)則能夠廣泛適應(yīng)多種環(huán)境條件下的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，且其抗側(cè)性能以及抗震性能較為突出。不同的建筑工程結(jié)構(gòu)形式的性能特點存在一定的差異，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑工程的具體情況，通過對各項影響因素的綜合分析對建筑工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行技術(shù)優(yōu)化，以提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，降低工程造價，使建筑工程項目能夠?qū)崿F(xiàn)更大的社會經(jīng)濟效益。3.2材料利用優(yōu)化要實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，最簡單的方法就是降低成本，用較低的建筑成本來換取較高的利潤。在建筑結(jié)構(gòu)中，建筑材料作為重中之重，是建筑結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵。所以這就需要相關(guān)的工作人員結(jié)合實際情況，對建筑結(jié)構(gòu)進行合理的分析，考慮建筑周圍環(huán)境因素的影響，來選擇性能和價格都合適的建筑材料。舉個例子，在建筑結(jié)構(gòu)中常見的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土構(gòu)造柱是主要的抗壓部位，所以在建筑材料的選擇中，應(yīng)該選擇抗壓能力強的混凝土，在澆筑混凝土構(gòu)造柱的時候有意識地減少混凝土構(gòu)造的橫截面積，減少混凝土構(gòu)造柱的質(zhì)量，增加建筑內(nèi)部的活動空間。3.3融合信息技術(shù)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)無法全面滿足現(xiàn)代建筑的需求，建筑工程項目需要進行分析的數(shù)據(jù)較多，人工分析會出現(xiàn)很多漏洞。因此加強信息技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，通過BIM系統(tǒng)進行前期的建筑模型設(shè)計，將建筑結(jié)構(gòu)和整體建筑群之間的距離進行分析，實現(xiàn)建筑工程項目設(shè)計合理性與可行性，融合工程造價技術(shù)進行成本預(yù)算的精準化控制。設(shè)計部門通過CAD進行建筑平面結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并進行數(shù)據(jù)的標注，再通過3D模型的設(shè)計進行施工預(yù)演，分析施工的可行性，針對性的進行設(shè)計方案的修改，避免施工階段出現(xiàn)較為嚴重的設(shè)計變更，實現(xiàn)建筑設(shè)計的精準化。結(jié)束語在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，應(yīng)運用現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念以及先進的技術(shù)手段對建筑結(jié)構(gòu)主體、平面、細部以及各相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)進行優(yōu)化。同時，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代電氣系統(tǒng)