建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法探討

文／江峰 浙江華藝建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江杭州 310014

孫濤 浙江華藝建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江杭州 310014

引言：

隨著社會發(fā)展和人們對建筑品質(zhì)要求的提高，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)成為建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中一項(xiàng)至關(guān)重要的工作。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的最佳性能，包括提高結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的意義和價(jià)值。由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣性，使優(yōu)化設(shè)計(jì)面臨許多挑戰(zhàn)，首先，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)多樣化，涉及到多個(gè)指標(biāo)的平衡。建筑結(jié)構(gòu)既要滿足承載力要求，還需兼顧材料成本和施工難易。其次，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需考慮多種因素相互影響，如荷載、材料性能和施工工藝等。這些因素之間的復(fù)雜關(guān)系導(dǎo)致結(jié)構(gòu)方案的復(fù)雜性和不確定性。由于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在一定的局限性，越來越多的研究和應(yīng)用開始關(guān)注結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。本文針對這一現(xiàn)狀，就建筑結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)構(gòu)造優(yōu)選等問題作了一些探討，為以后工程實(shí)踐提供借鑒。

1.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性

1.1 推動建筑技術(shù)和質(zhì)量的發(fā)展

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，其優(yōu)化設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑的質(zhì)量、功能和效益。隨著科技不斷進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的理念和方法也在不斷發(fā)展。通過綜合運(yùn)用新的結(jié)構(gòu)體系、新的建筑材料和新的設(shè)計(jì)理念，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使建筑具有更高的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

近年來，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化已在建筑技術(shù)各個(gè)方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。例如，通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑的抗震性能，減少地震災(zāi)害影響；通過對建筑結(jié)構(gòu)材料優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低建筑總重量，提高結(jié)構(gòu)的自重比和承載能力；通過對建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以提高建筑保溫隔熱性能和自然通風(fēng)性能，提高建筑的能源利用效率[1]。

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)除了在建筑技術(shù)方面具有顯著優(yōu)勢外，還可以提高建筑質(zhì)量和效益。例如，通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑的使用壽命和維修周期；通過對建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低建筑建設(shè)成本和運(yùn)維費(fèi)用。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)值計(jì)算和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的重要工具，未來可以進(jìn)一步開發(fā)更為高效和智能的優(yōu)化算法，提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率和精度。

1.2 滿足多樣化的建筑審美要求

隨著生活水平的不斷提升，人們越來越注重精神層面的滿足，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也需要滿足多樣化的結(jié)構(gòu)審美需求。在結(jié)構(gòu)藝術(shù)性設(shè)計(jì)上，首先需要考慮到建筑功能，如果建筑用途較為特殊或者是所在的地區(qū)較為特別，需要提前考慮建筑應(yīng)具有功能需求和文化底蘊(yùn)，通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行美觀性優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加建筑的功能性、觀賞性和藝術(shù)價(jià)值。其次，需考慮使用者對建筑空間和建筑造型的審美訴求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足使用者需要，提升建筑使用過程中的幸福感和歸屬感[2]。

2.影響建筑結(jié)構(gòu)選型的主要因素

2.1 建筑所處環(huán)境

對建筑結(jié)構(gòu)方案選型設(shè)計(jì)過程中，在掌握基本資料后，還需從多個(gè)目標(biāo)與多個(gè)層次進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)。建筑物所在位置的自然環(huán)境條件是重點(diǎn)考慮的因素，是基礎(chǔ)選型、承重結(jié)構(gòu)體系確定的重要依據(jù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件裸露部分進(jìn)行保護(hù)、裝飾加工，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)、空間藝術(shù)形象與周邊環(huán)境融為一體，將建筑物與環(huán)境之間的和諧之美體現(xiàn)出來。

2.2 建筑高度和功能

建筑結(jié)構(gòu)選型與建筑高度和建筑功能有著密切的關(guān)系，結(jié)構(gòu)是建筑物的骨架，支撐著整個(gè)建筑重量。首先，建筑功能作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)，對建筑結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)起著重要的指導(dǎo)作用，建筑功能的實(shí)現(xiàn)需要結(jié)構(gòu)選型的支持。例如，對于大空間、高凈空的商業(yè)建筑，需采用大跨度的結(jié)構(gòu)形式，對于需要承受較大荷載的工業(yè)建筑，需要采用高強(qiáng)度、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)建筑特定功能，結(jié)構(gòu)工程師選擇不同的結(jié)構(gòu)類型和系統(tǒng)，以滿足功能上的要求。其次，結(jié)構(gòu)選型對建筑功能的實(shí)現(xiàn)也產(chǎn)生重要影響，不同的結(jié)構(gòu)類型具有不同的特點(diǎn)和性能，會對建筑的使用功能產(chǎn)生直接影響[3]。例如，大跨度的鋼結(jié)構(gòu)可以在沒有中間柱子的情況下提供廣闊空間，非常適合展覽館和劇院等需要靈活布局的場所，而混凝土結(jié)構(gòu)則具有良好的耐久性和經(jīng)濟(jì)性，適用于辦公樓、圖書館等建筑。在建筑結(jié)構(gòu)選型過程中，需要充分考慮建筑功能的要求，確保結(jié)構(gòu)能夠滿足功能的實(shí)現(xiàn)。

2.3 建筑材料

新型建筑材料的出現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響，新建筑材料的出現(xiàn)，使原先傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式得到改變。新材料通常具有更好的結(jié)構(gòu)性能，如高強(qiáng)度、高剛度、高韌性等，這些優(yōu)質(zhì)特性使得結(jié)構(gòu)體系能夠更好地承受外力作用，提高了結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。輕質(zhì)高強(qiáng)新材料的應(yīng)用使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有更大的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，滿足多樣化的設(shè)計(jì)需求。新材料通常具有較低的碳排放和更好的環(huán)境適應(yīng)性，可以減少對環(huán)境影響，提高結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性。新材料使設(shè)計(jì)更加靈活、結(jié)構(gòu)性能更優(yōu)越、施工工藝更先進(jìn)，并促進(jìn)了建筑環(huán)境可持續(xù)性的提升。

3.建筑結(jié)構(gòu)選型分析

3.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)體系由梁、柱和樓板等組成，梁柱之間剛接構(gòu)成受力體系，其特點(diǎn)是自重輕，整體性能好，造價(jià)低廉，柱網(wǎng)布置靈活，空間利用率高，便于施工等。但其抗側(cè)移剛度較小，地震水平位移較大，節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力集中，易受不均勻地基沉降的影響。從框架結(jié)構(gòu)抗震性能可以看出，隨著高度的提高，底層柱子軸力、水平荷載產(chǎn)生的彎矩會顯著提高，造成柱子截面尺寸和配筋過大，對空間利用率和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不利影響[4]。根據(jù)震害調(diào)查，框架結(jié)構(gòu)在地震作用下，會出現(xiàn)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞較多，因此，其使用高度受到限制，一般應(yīng)用于10 層以下的建筑，在高地震烈度設(shè)防區(qū)，層數(shù)大于5 層的建筑就不宜選用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)是利用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土墻體來承受豎向荷載和水平荷載，主要特點(diǎn)是整體性好、側(cè)向剛度大、水平力作用下側(cè)移小，建筑高度通常可達(dá)100 多米。由于剪力墻布置需要，限制建筑大空間設(shè)計(jì)，只適用于小空間建筑，如住宅、賓館、宿舍等。剪力墻體系有短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和一般剪力墻結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度的4-8 倍，墻體結(jié)合建筑平面布置，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾，墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，墻肢設(shè)于建筑分隔墻平面內(nèi)，隱蔽性好，在住宅工程中大量使用。

3.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)是一種常用的結(jié)構(gòu)形式，它結(jié)合了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，既能提供良好的抗震性能，又能形成較大的建筑空間。該結(jié)構(gòu)體系由框架和剪力墻組成，框架承擔(dān)垂直荷載為主，剪力墻承擔(dān)豎向荷載和水平荷載。這種結(jié)構(gòu)體系能將地震荷載有效地傳遞到地基，確保建筑的穩(wěn)定性和安全性。相比于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)能夠更好地控制結(jié)構(gòu)側(cè)向變形，提高抗震性能?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)還具有較好的空間利用率，由于框架的存在，建筑內(nèi)部空間布置自由靈活，特別適用于需要局部大空間的高層建筑。

3.4 筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于高層或超高層建筑，由一個(gè)或幾個(gè)密柱形筒體構(gòu)成高聳空間抗側(cè)力及承重結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)具有整體性好、側(cè)向剛度大、水平力作用下側(cè)移小等優(yōu)點(diǎn)，但也有不能提供大空間、對小高度建筑橫向剛度偏大等缺點(diǎn)。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，筒體結(jié)構(gòu)可建造流線型和曲面化的建筑形態(tài)，具有更好的空間感和美觀性。由于筒體結(jié)構(gòu)的特殊形態(tài)，具有較高的空間利用率，內(nèi)部空間設(shè)計(jì)自由靈活，特別適用于設(shè)計(jì)要求靈活的建筑項(xiàng)目。在現(xiàn)代高層建筑中，這種結(jié)構(gòu)類型被廣泛應(yīng)用，比如，美國芝加哥的約翰·漢考克大廈、西爾斯大廈、標(biāo)準(zhǔn)石油公司大廈和紐約的世界貿(mào)易中心大廈等，都是筒體結(jié)構(gòu)建筑的典型代表。

4.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)措施

4.1 基于建筑類型優(yōu)化設(shè)計(jì)

不同功能的建筑對結(jié)構(gòu)要求不同，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)建筑的功能進(jìn)行相應(yīng)的考慮和調(diào)整。住宅建筑根據(jù)戶型布置，合理調(diào)整結(jié)構(gòu)墻柱網(wǎng)格、樓板布置等，以獲得最優(yōu)的空間布局和使用效率，根據(jù)建筑高度選擇框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系，并優(yōu)化結(jié)構(gòu)連接方式和構(gòu)造細(xì)節(jié)，提高抗震性能和安全性[5]。商業(yè)建筑根據(jù)建筑功能需要一般采用框架結(jié)構(gòu)、桁架梁結(jié)構(gòu)形成開放的大空間，局部布置剪力墻等措施增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高抗風(fēng)抗震性能。教育建筑對抗震性能要求較高，需采用減震技術(shù)，如抗震支撐、減震器等，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和安全性。在進(jìn)行不同功能建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需綜合考慮建筑功能、使用情況、地理環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等因素，確保結(jié)構(gòu)的安全性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性。

4.2 基于建筑高度優(yōu)化設(shè)計(jì)

有些城市重點(diǎn)區(qū)域，需要對建筑高度進(jìn)行控制，為滿足容積率最大化要求，一般建筑層高較小，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要結(jié)合層高對樓蓋構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用鋼混凝土組合樓蓋體系就是很好的選擇，該體系不僅施工方便、綠色節(jié)能，還可有效降低構(gòu)件高度，滿足建筑使用凈高要求。有些建筑由于中庭空間造型需要，各個(gè)樓層交錯(cuò)布局，使用鋼混組合樓蓋體系，可以有效解決傳統(tǒng)支模的問題。目前建筑工業(yè)化大力推進(jìn)，逐步推廣建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠完成加工后運(yùn)到施工現(xiàn)場拼接安裝，鋼混組合樓蓋體系是一種很好的選擇，它不僅便于預(yù)制加工，提高施工效率，同時(shí)還可以減少施工過程中產(chǎn)生垃圾，綠色環(huán)保。

4.3 基于建筑荷載優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑荷載優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，通過對建筑物承受的荷載進(jìn)行分析和計(jì)算，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)的形態(tài)和材料使用，達(dá)到最佳結(jié)構(gòu)性能和經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)主要考慮的是如何將結(jié)構(gòu)的承重能力、穩(wěn)定性、安全性等因素相互融合，以實(shí)現(xiàn)建筑物在承受各種不同荷載條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，要根據(jù)建筑物的使用功能，分析建筑物可能承受的各種荷載，比如靜荷載、動荷載、風(fēng)荷載、地震荷載等，以及這些荷載在不同工況下產(chǎn)生的各種組合效應(yīng)。其次，要根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，選用合理的結(jié)構(gòu)體系和計(jì)算模型，比如有限元分析法、矩陣位移法等，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的受力計(jì)算分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高建筑物的整體受力性能和安全性，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。優(yōu)化設(shè)計(jì)還要考慮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和耐久性，采用合理的材料和構(gòu)造措施，比如采用新型高強(qiáng)輕質(zhì)材料、鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)等，以提高建筑的承重能力和使用壽命。

4.4 建筑結(jié)構(gòu)與外觀協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑外觀的協(xié)調(diào)性是指在建筑設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑外觀之間的相互關(guān)系和協(xié)調(diào)。結(jié)構(gòu)體系和建筑外觀是建筑設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要方面，設(shè)計(jì)過程中需要結(jié)構(gòu)工程師與建筑師之間密切配合，以實(shí)現(xiàn)建筑整體空間和外觀的一致性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮結(jié)構(gòu)形式與建筑外觀的契合，兩者之間應(yīng)存在相互呼應(yīng)關(guān)系，如建筑外觀呈現(xiàn)流線型或曲面化的形式，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該采用適合的曲線或彎曲的結(jié)構(gòu)形式，形成一種統(tǒng)一的整體形象。結(jié)構(gòu)材料與外觀裝飾材料也要搭配，如果外立面采用玻璃幕墻，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)選擇能有效支撐玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)形式，以保證外觀裝飾的安全性和穩(wěn)定性。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形象表達(dá)要考慮與建筑外觀協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過合理的構(gòu)造處理，使結(jié)構(gòu)成為建筑外觀一部分，而不是隱藏在建筑外裝飾內(nèi)，可以通過懸挑結(jié)構(gòu)、拱形結(jié)構(gòu)等方式突出結(jié)構(gòu)的美觀性和特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑功能之間也需要協(xié)調(diào)，如果建筑需要大空間，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮跨度較大的結(jié)構(gòu)形式，以滿足大空間功能需求。通過以上協(xié)調(diào)性考慮，可以使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑外觀之間形成一種和諧統(tǒng)一的整體。

4.5 參與建筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

建筑方案設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重要階段，結(jié)構(gòu)工程師在建筑方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)積極參與其中。結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，對建筑平面布置、建筑立面造型、柱網(wǎng)尺寸、合理安排設(shè)備管井等方面給出結(jié)構(gòu)工程師的建議。在建筑方案設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)著重控制幾個(gè)方面：根據(jù)地質(zhì)資料，合理安排地下室范圍和功能布置，如開挖較深的部分盡量安排在地質(zhì)條件差的地方；根據(jù)場地地形條件，配合建筑師調(diào)整各棟建筑的室內(nèi)外高差；建筑平面盡量方正，橫平豎直，減少凹凸、轉(zhuǎn)角和開洞，控制每個(gè)結(jié)構(gòu)單元長寬比，避免平面不規(guī)則，規(guī)則的建筑平面可以減少豎向抗側(cè)力構(gòu)件的數(shù)量；建筑層高宜相近，層高相差大不利于控制相鄰樓層側(cè)向剛度比和受剪承載力之比，否則需增加抗側(cè)構(gòu)件高度、提高豎向構(gòu)件的抗剪承載力等措施才能滿足要求；建筑的外立面造型是建筑美的重要表現(xiàn)形式，盡量避免采用混凝土結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)建筑立面線條、構(gòu)架等造型，建筑美的塑造可以通過立面材料的選擇、建筑配色等手段來實(shí)現(xiàn)，輕巧優(yōu)美且經(jīng)濟(jì)合理；設(shè)備管井及建筑豎向交通梯是建筑不可缺少的部分，豎向交通體及設(shè)備管井盡量布置在同一區(qū)域，既節(jié)約建筑空間，又有利于結(jié)構(gòu)布置[6]。

4.6 結(jié)構(gòu)布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)體系應(yīng)結(jié)合建筑功能和建筑高度合理選型，根據(jù)建筑使用功能合理布置柱網(wǎng)和抗側(cè)力構(gòu)件。當(dāng)結(jié)構(gòu)單元超長時(shí)，除考慮常規(guī)荷載外，還必須考慮溫度應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響，通過合理設(shè)置變形縫控制每個(gè)結(jié)構(gòu)單元總長度，減少溫度應(yīng)力作用。建筑要控制平面長寬比，長寬比過大容易產(chǎn)生端部位移過大。建筑還要控制高寬比，高寬比會直接影響建筑整體抗傾覆能力，高寬比增大，在水平荷載作用下傾覆力矩和結(jié)構(gòu)側(cè)向位移會快速增大，過大的高寬比對整體傾覆和頂點(diǎn)位移不利。設(shè)計(jì)要避免結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則，結(jié)構(gòu)剛度和承載力從下到上要連續(xù)均勻分布，豎向體型宜規(guī)則均勻，避免過大的外挑和內(nèi)收，盡量避免豎向體型突變形成薄弱部位。結(jié)構(gòu)平面要規(guī)則，盡量避免形成大尺寸的凹凸和開洞，建筑平面突變部位都是結(jié)構(gòu)受力的薄弱點(diǎn)，需增加結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)建筑功能和建筑平面選擇合理的豎向構(gòu)件布置。柱網(wǎng)布置直接影響樓屋蓋設(shè)計(jì)的合理性和經(jīng)濟(jì)性，柱網(wǎng)過大則主梁和柱截面尺寸會增大，柱網(wǎng)過小雖可以減小梁柱截面尺寸，但會影響建筑使用功能。建筑層高應(yīng)根據(jù)功能要求合理選擇，結(jié)合建筑功能需要結(jié)合柱網(wǎng)、梁高、設(shè)備管線高度、吊頂高度、樓地面做法等因素綜合考慮。

4.7 優(yōu)化水電管網(wǎng)

水電管網(wǎng)是房屋之中一項(xiàng)不可或缺的組成成分。很多時(shí)候房屋的建設(shè)也需要考慮到水電管網(wǎng)的布局以及具體的使用。隨著當(dāng)下房屋建筑的規(guī)模越來越大，對于設(shè)計(jì)精度的要求越來越高，水電管網(wǎng)的布局優(yōu)化也是一項(xiàng)非常重要的問題，因而在房屋設(shè)計(jì)的過程之中，需要考慮到水電管網(wǎng)的布局優(yōu)化問題。針對于水電管網(wǎng)提前設(shè)計(jì)好一套相應(yīng)的方案，盡可能減少水電管網(wǎng)對于建筑整體設(shè)計(jì)以及建筑內(nèi)部外部藝術(shù)審美的影響。

4.8 結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)是通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)類型、材料、連接方式等，以提高結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在滿足建筑功能和經(jīng)濟(jì)性的前提下，最大限度地提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，以確保建筑在地震發(fā)生時(shí)有足夠的安全性和穩(wěn)定性。抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)通常需要考慮合理的結(jié)構(gòu)類型選擇，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度、建筑類別、建筑高度、地基土類別選擇適合的結(jié)構(gòu)類型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)要考慮結(jié)構(gòu)材料的選擇，結(jié)構(gòu)材料對抗震性能具有重要影響，常見的結(jié)構(gòu)材料包括混凝土、鋼材、復(fù)合材料等，根據(jù)抗震設(shè)計(jì)要求，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，并進(jìn)行材料的性能測試和評估，以確定材料抗震性能和使用限制。結(jié)構(gòu)連接方式對結(jié)構(gòu)抗震性能有重要影響，連接方式是否合理直接影響建筑安全，合理的連接方式可提高結(jié)構(gòu)延性，有效傳遞地震力，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇合適的連接方式，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)局部細(xì)節(jié)處理是抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要部分，局部細(xì)節(jié)優(yōu)化處理能大大提高結(jié)構(gòu)抗震性能，通過合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)和局部加強(qiáng)措施，如增加剪力墻端柱的截面尺寸、加固連接節(jié)點(diǎn)等是抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

結(jié)語：

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是提高建筑質(zhì)量和效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，必須要確保結(jié)構(gòu)安全，通過對設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)的把控，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既滿足安全性又滿足經(jīng)濟(jì)性要求。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮更多的優(yōu)化目標(biāo)，除了安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性外，還有許多其他因素如環(huán)保性、節(jié)能性等也需要考慮，以實(shí)現(xiàn)更為全面的優(yōu)化設(shè)計(jì)。