结构设计优化方法在工民建结构设计中的应用

赵 军

（江西省建筑设计研究总院，江西 南昌 330046）

1 建筑结构设计优化方法的要点

在工民建结构设计的过程中，相关设计人员需要掌握好设计的要点，从宏观的角度来看，其主要包括以下几点：第一，掌握协调性要点。在结构上合计优化的过程中，应当要注重协调性，特别是要加强结构与工民建平面之间的协调，在保证布局合理的情况下，充分体现出设计的美感，让工民建整体看起来舒适协调。第二，注重层次性要点。在结构优化设计的过程中，应当要注重设计的层次性，从工民建设计体系、结构设计体系、安装设计体系等不同的层次角度出发，实现工程的叠加目标，进而保证结构的层次性设计目标的分段实施，促进工民建结构的完整性。第三，注重系统化要点。在结构设计的过程中，还应当要注重系统化特点，设计人员需要站在整体的角度来展开设计，如：对工民建的结构类型、结构布局、工程造价、实际需求等方面进行综合考虑，一方面要保证结构设计的合理性和创新性，另一方面要保证结构设计的安全性和经济性，满足人们的实际需求。

2 结构设计优化方法在工民建结构设计中的应用

2.1 结构平面布局设计优化

工民建结构平面布局的优化水能够在很大程度上提高建筑的稳定性。第一，对工民建结构的外形进行控制。工民建结构的稳定性很容易受到外界因素的影响，因此，对其平面布局设计进行优化是非常重要的。在实际的过程中，相关设计人员应当要加强对当地地理位置、环境等方面的二因素进行综合考虑，对其结构的外形进行有效控制。如：在沿海地区，由于会受到台风的恶劣天气影响，因此，建筑不宜采用表面凹凸过大的结构，避免风压过大而影响了建筑物的稳定性。第二，楼面量设计。楼面开洞量过多的话是不利于建筑的稳定性的，因此，设计人员在开洞量的设计方面要加以优化、严格控制，如果必须要进行开洞的话，那么就需要适当增加楼板的配筋量来弥补损失的建筑预应力，以此来提升工民建的稳定性。

2.2 上部结构设计优化

对工民建上部结构进行优化设计是非常重要的一部分，在这其中，剪力墙的优化设计是其中的关键环节。在实际情况中，应当要注重剪力墙布局的优化，打破传统剪力墙布局的束缚，根据建筑的实际情况来进行合理布局，保证剪力墙分布的均匀，在条件允许的情况下，可以采用大开间的剪力墙结构来降低混凝土的使用量，增加剪力墙的刚度，以达到降低成本的目的。但需要注意的是，如果所处的建筑地点地质条件较差，那么就不可以采用大开间的剪力墙结构类型，而是应当要具体问题具体分析，通过优化设计来提高其抗震能力、抗风能力等。

2.3 钢筋混凝土框架结构设计优化

钢筋混凝土框架结构是工民建中的主要结构之一，对工民建的稳定性有着直接的影响。因此，对钢筋混凝土框架结构进行优化设计有着非常重要的意义。对于钢筋混凝土结构优化设计来说，应当要先建立结构优化设计数学模型，选择设计变量、确定目标函数、建立约束条件等，根据既定的程序化计算方法来提高钢筋混凝土的优化设计。如：矩形截面梁设计优化（如图）、矩形截面柱设计优化等。在对钢筋混凝土框架结构进行优化设计的过程中，相关设计人员应当要采取合理的建模方法，保证结构优化设计的合理性。

2.4 抗震结构设计优化

在工民建结构设计的过程中，抗震结构优化设计对建筑的稳定性和安全性有着直接的影响，如果抗震性能不过关，那么当遇到自然界中恶劣因素的影响的时候，建筑就很可能会出现倒塌的情况。因此，对抗震结构进行优化设计是结构优化方案中的重点环节。第一，设计人员需要根据不同的抗震标准来对建筑的上部结构进行优化设计，如：采用桩基、地基夯实等手段，这样可以消除地基沉降，对其起到加固的作用，提高工民建的抗倒塌能力。第二，在抗震结构优化设计的过程中，应当要加强隔震技术、减震技术以及相关高性能材料的使用，将这些技术与材料的优势结合起来，形成刚度较强、延性较强、抗震性能硅胶枪的抗震体系，改变建筑的动力特性，降低能量对建筑的影响，进而进行最大程度的优化设计。

3 结语

总而言之，工民建是我国建筑行业中较为重要的结构形式，其对人们的生活以及日常工作都有着直接的影响。为了保证建筑结构的稳定性和安全性、企业的经济效益等，应当要加强工民建结构设计优化，对其上部结构、抗震结构、平面结构、钢筋混凝土框架结构等进行全面优化，提升工民建结构的整体质量。