此文原载于《建筑学报》2020年6期。经《建筑学报》及作者同意，现转载于此。

面向建筑设计的结构优化策略

孟宪川

南京大学建筑与城市规划学院

结构优化 (structural optimization)，指用最佳的方式组织结构材料以满足给定的荷载与制约条件[1]。“optimization”的词源是拉丁语 “optimus”，等同于“最好”(best)，因此结构优化的结果常被称为“最优解”，很大程度上被等同于唯一解。对于建筑学而言，当结构优化作为建筑方案确定后的合理化工具时，最优解能很好地减少用材、节约能耗，但若直接把结构优化用于建筑设计的推敲过程，获得的设计结果虽在结构性能上优异，却常常在建筑使用中不尽人意。对上述矛盾的梳理有助于将结构优化有效地融入建筑方案推敲过程，形成设计策略，促进建筑师与结构工程师的有效对话，达到建筑与结构一体化的设计高度。

1 对结构优化的不同理解

建筑学中所指的结构通常是对建筑结构的简称。之所以为简称，是因为在现代科学出现后的几百年里，探索与发展结构问题的领域除了建筑业，还包括汽车、航天、船舶乃至生物工程等各种行业，虽然不同行业有各自具体的优化对象，但相似的物理问题与数学方法，使优化目标在一定抽象的层面具有普遍性。然而，在建筑学与结构专业各自独立发展之前的几千年里，建筑学一直存在着不断追求更有效的结构解决方案的线索，此中蕴藏的结构优化思维是融合其他设计要素进行综合思考。

1.1 来源于结构专业的结构优化方法

结构专业内所指的结构优化主要是现代结构优化，将分析对象分解为数量有限的单元，以数学方法近似模拟真实物理系统，求解结构问题。其研究可追溯到1904年米歇尔 (A.G.M. Michell) 提出的悬挑桁架结构 (图1)，在现代结构优化理论的讨论中被称为“米歇尔悬挑梁”[2] (Michell cantilever，即在给定荷载条件下获得材料自重最小的悬挑结构形态)，其重要前提是在19世纪上半叶建立的结构计算理论为设计更经济的结构提供可操作性[3]34-35。结合有限元分析方法 (finite element method)，施密特(L. A. Schmit)于1960年提出结构优化概念的前身“结构合成”(structural synthesis)[4]。1970年代计算机应用于结构分析领域，带来了有限元分析的快速计算和大量优化迭代的算法，并很快被应用于汽车和飞机等制造领域的轻量化设计[5]，比如奥迪A6前身奥迪100的第一代车型是最早依据计算机程序进行车身最小自重优化的汽车[3]627。得益于明确的优化目标和大规模生产所需的高精度工业技术，制造业中的优化结果几乎可被直接使用。在被应用于制造业之后，现代结构优化才逐渐被应用于建筑设计领域。例如，谢亿民等人在1990年代提出的渐进结构优化法 (Evolutionary Structural Optimization，ESO) 及双向渐进结构优化法 (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization，BESO) 应用于制造、医疗、建筑等多个领域[6-7]。所以，结构专业尤其在制造业中优化目标相对集中，比如针对汽车车身最小重量的优化，所得结果自然被称为“最优解”。

▲图1 米歇尔提出的优化悬挑结构

  图片来源：参考文献 [2]

1.2 根植于建筑学的结构优化线索

在现代主义建筑之前，建筑学自身的发展，尤其是西方建筑学，对建筑形态的结构高效化有持续的追求。例如，从公元前14世纪美索不达米亚 (Mesopotamia) 地区跨度不足1m的砖拱建筑，到公元前720年亚述(Assyria)地区跨度约2m、由厚墙支撑的砖砌筒拱(barrel vault)，到公元2世纪罗马浴室中跨度达到20m、由柱支撑四周开敞的混凝土棱拱 (groin vault)，到中世纪为高旷的哥特空间服务、跨度约15m的石砌肋拱 (rib vault)，再到现代建筑诞生之前由薄瓦 (tile) 砌筑截面厚度约5cm、可为自由空间形态服务的加泰罗尼亚拱 (Catalan vault)[8-9]，几乎可以确定地说，西方建筑学对拱顶结构效能的不断探索是现代薄壳结构出现的内在驱动力。然而，不同于以结构效率为单一线索的优化思路，建筑史呈现了围绕建筑空间及相其需求的结构演进历程。建筑学中结构的发展不仅关注效率，更应空间需求而生，受到形式语言、材料特性、生产技艺、建造方法等其他要素的多重影响。所以，根植于建筑学的结构优化是结构与诸多要素的有效综合，是对多样化设计需求的回应。

1.3 服务建筑设计的结构优化策略

与制造业相关的结构优化以效率为核心 , 常被分为3类：尺寸 (size)、形态 (shape) 和拓扑 (topology)。尺寸优化主要针对框架或桁架杆件等截面尺寸进行局部增减；形态优化主要调整给定形态至更合理的受力形态；拓扑优化是使材料分布到更合适的位置以更有效地传力。在以高效结构性能为核心的建筑设计中，直接使用结构优化是可行的，尤其是超高层或超大跨项目，因为针对性能的优化目标虽然单一却是设计目标的首要部分。但对于大多数建筑项目，直接使用该方法并不容易获得建筑设计所期许的结果，因为结构优化需要被综合性地与其他设计要素一同思考。所以在建筑学中，有必要将制造业的结构优化方法转化为建筑设计策略，讨论其融入建筑创作过程的多样性，使之灵活地服务不同设计需求。

由于建筑设计中，结构对空间的影响主要包括空间划分、视觉表观及细节修整等，本文将面向建筑设计的结构优化策略分成3类：内核结构优化，此时建筑结构如同建筑形态的内骨骼，结构变化会直接影响空间划分；外表结构优化，此时建筑结构如同外骨骼，结构变化影响表观视觉，但不影响空间关系；断面结构优化，即在空间与结构确定之后针对细节的优化，包含构件与节点。在不同策略的各式手法中，结构优化介入设计的时机不同。如果将结构设计介入建筑创作的时间分为5个阶段——伊始、早期、中期、晚期和之后，传统方法是针对之后阶段的后合理化方式，而激发建筑创作的结构优化方法则多发生于前4个阶段。

2 内核结构优化策略

在一些建筑设计中，为了最大限度地融合建筑空间与周边环境，建筑师常采用视觉通透的物理界面或半室外空间的方式模糊边界，此时结构会被设置于建筑内部，通过综合不同设计需求，结构优化为赋予建筑个性提供了理性的设计策略。本文依据设计需求的差异梳理出 3 种具体手法 ：形式与意象统一、增强使用功能、塑造空间体验。

2.1 形式与意象统一

使用拓扑优化直接作为建筑找形方法，其结果能够获得广泛认可的案例较少，因为建筑师较难干预复杂的优化结果，除非形式表现力和建造可行性均具备足够的说服力。矶崎新设计的卡塔尔国家会议中心 (Qatar National Convention Centre，2011年，图2)是代表之一，其成功源于建筑师对项目中特定设计需求的回应：形式与意义的高度统一。卡塔尔国家会议中心屋顶总长250m，由两个对称的树状悬挑支撑，每个树状悬挑向端部挑出75m、向中间伸出50m并连接为100m跨度的拱结构。矶崎新在2002年曾将类似形态用于未建成的意大利车站竞赛方案，然而卡塔尔项目的形态却颇具说服力——项目客户卡塔尔基金会的会标是当地沙漠中象征生命的“锡德拉树”(Sidra Tree，图 3)，拓扑优化所得结构形态与之天然呼应，矶崎新将其阐述为支撑天堂的生命之树 [10]90-99。整个结构形态直接源于结构师 佐佐木睦朗团队基于谢亿民团队的ESO算法发展出的扩展渐进结构优化法 (Extended Evolutionary Structural Optimization)，其逻辑是在结构受力效率低的部分删减材料、在结构受力集中的部分增加材料，并通过计算机程序不断迭代进行优化，最终得到区别于传统建筑结构的有机形态。矶崎新对此类形态的关注源于他对太湖石的好奇，他问佐佐木可否在结构设计中实现类似复杂形态，佐佐木解释了太湖石因水流冲刷、受力薄弱部分被侵蚀的减材逻辑，由此开始使用ESO算法[10]100-106。然而需要指出，项目建成后所展现的有机形态是外包钢板的结果，其真实结构是将优化结果的有机形态简化为截面为八边形的钢筒骨架(图4)，该做法进一步说明了建筑工程与工业制造之间在成本与工艺等方面的现存差异。

▲图2 卡塔尔国家会议中心外景

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▲图3卡塔尔基金会标识

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▲图4 卡塔尔国家会议中心八边形截面钢骨结构

    图片来源：参考文献 [10]

2.2 增强使用功能

对于多数框架结构而言，虽然柱网有助于有效分配功能，但取消柱子必定能增加空间使用的灵活性，而结构优化可在设计阶段确保取消柱子的可行性。佛克斯建筑事务所 (Falkeis Architects) 在列支敦士登设计的主动节能楼 (Active Energy Building，2016 年，图5) 高5层，总建筑面积约4500m²，设计理念是以节约能源驱动建筑创作[11]。设计有3个标准：大量引入自然光到室内、结构高效、室内布局灵活。住宅部分为确保光线充足，将结构置于内部。经过讨论，建筑师与结构师决定采用以斜向支撑为主的V柱结构(图6)。项目结构师亚当·奥林斯基 (Adam Orlinski) 解释，V柱既能传递竖向荷载，又能抵抗水平力，V柱的堆叠、翻转与旋转使结构呈现独树一帜的形态。项目将V柱定义为4种类型：两种方向的V型柱和两种方向的A型柱。V柱是钢骨混凝土复合结构，形态虽然较复杂，但所有构件只使用了两片CNC技术加工的模板浇筑成型，极大地节约了成本。树形结构的产生得益于参数化程序Karamba 3D内镶的谢亿民团队的BESO算法，为结构定义所有可能的斜柱传力路径，并以结构效率、V柱数量和对功能的影响作为迭代的判断标准进行优化：先用BESO对所有预设的结构路径进行有限步骤迭代，得到效率最佳的结构；再用遗传算法调整柱子的方向，最终在柱子数量与相应功能之间的协调中获得最佳平衡(图7)。最终结构看似是随机布置的，但其实是结构承载性能最大化、材料资源最小化与功能灵活性强化的综合结果。

▲图5 主动节能楼外景

▲图6 主动节能楼室内V形柱

▲图7 优化算法产生的主动节能楼建筑形态

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2.3 塑造空间体验

通高共享空间是建筑体验的重要组成部分，常用设计策略是建筑师确定后由结构验证这一方案的可行性，而结构优化的引入为建筑师提供更多的可能性。在斯图加特建筑教学楼设计 (Architecture Faculty Building in Stuttgart，2009 年，图 8) 中，远见建筑工作室 (Laboratory for Visionary Architecture) 提出的设计理念是：大楼用规整的外观回应城市界面，用水平与竖向连续多样的共享空间塑造丰富室内体验，从而超越勒·柯布西耶 (Le Corbusier) 提出的水平向连续的多米诺体系 (Maison Domino)[12]。基于该理念，建筑师同B+G结构咨询公司进行沟通，将这座建筑面积约6200m²的7层教学楼首先细分为长宽高约4m×4m×4m的基本单元格，建筑师称之为方孔海绵，并根据房间功能分配相应数量与位置的单元格，功能的变化导致孔隙率的变化。每个单元格映射两种属性：划分私密小空间的结构单元和创造共享大空间的非结构单元，私密空间由剪力墙分隔，私密空间之外部分形成共享空间。不同于框架传递竖向荷载、结构核心筒与剪力墙抵抗水平力的常用结构方案，这座建筑由看似随机布置的剪力墙同时传递竖向荷载和抵抗水平力。方案初期随机生成了50个海绵方案，再通过3个判断标准对方案进行排序：在竖向荷载作用下楼板的竖向弯矩、在水平向荷载下剪力墙的水平弯矩、与剪力墙的位置。具有最小弯矩和最薄剪力墙的方案用做下一次优化迭代的基础，以此保证方案的结构可行。经过200多次迭代，在结构效率与空间塑造之间的权衡中，产生了满足建筑复合功能且结构性能高效的方案(图 9)。

▲图8 斯图加特建筑教学楼方案

  图片来源：参考文献 [12]

▲图9 斯图加特建筑教学楼拓扑优化得到的剪力墙结构

  图片来源：参考文献 [12]

3 外表结构优化策略

结构直接用作建筑表皮是当代建筑设计常用的设计方法之一[13]，作为结构的表皮既为内部空间敞开提供灵活性，又成为建筑形式的重要表征。本文梳理了借用结构优化进行建筑表观设计的3种手法：图案化的结构表皮、织补结构表皮、调整曲面形态。

3.1 图案化的结构表皮

建筑外表极具表现力，常与图案设计联系在一起，优雅的图案能帮助建筑获得愉悦的感官体验，而作为结构的外表需要图案是结构理性的。总高555m的韩国乐天大厦 (Lotte Tower，2008 年，图 10) 建筑面积 约36万m²，建筑设计公司SOM为该超高层选用核心筒加外框的体系以确保结构可行。底层为70m×70m正方形，顶端是直径40m的圆形，建筑形态由底部方形平滑渐变至顶部圆形。下大上小、下方上圆的锥体具备较好的竖向质量分布，轮廓也顺应空气动力学，较小的接触面积避免了最大风荷载。针对形体确定后的外框设计，结构师劳伦·施特龙贝格 (Lauren Stromberg) 等人期望利用拓扑结构优化方法使结果能同时发挥结构和形式作用 [14]。结构师以水平向风荷载为边界条件，通过对筒状的结构表皮进行单个对称轴、两个对称轴和加入图案约束等操作，在下方上圆的表皮上获得了米歇尔悬挑的图案，通过调整图案高度、构件尺寸和斜交角度，形成四边形图案组成的网格，该图案在水平向抵消弯矩、承受拉力或压力，在竖向抵消剪切变形，形式与结构合一的概念图案作为深化结构设计与幕墙设计的基础(图 11)。概念中较为粗糙的图案与方案中精致细分的构件并非完全对应，建筑方案是对优化结果逻辑的理解与再使用。

▲图10 乐天大厦外景效果图

▲图11 乐天大厦由拓扑优化得到的图案

图片来源：参考文献 [14]

3.2 织补结构表皮

一些建筑方案在表皮结构设计时将传递竖向荷载的结构与抵抗水平力的结构分开讨论，通常后者具有更多可能性，此时借助结构优化能帮助建筑师在完善结构的同时探讨新的形式。高度约300m的主教门大厦(Bishopsgate Tower，2005年，图12) 位于伦敦中心区的一块三角地带，总建筑面积约8.8万m²。建筑设计公司KPF期望为伦敦天际线增彩，创造了螺旋上升的形态，让市民与游客可从城市各个角度观赏，获得丰富多变的视觉体验。三角式平滑螺旋上升的建筑形态适应基地形状，回应空气动力学，塑造城市地标。建筑表皮竖向支撑的划分因功能先被确定，之后以自重轻和疏密变化的原则设置斜撑。结构咨询公司奥雅纳 (ARUP) 将这类解决方案称为计算机设计与优化 (computational design + optimization，CDO)，并开发出相应工具[15]。通过智能选择斜撑、进行梯度优化、随机添加斜撑的方式，结构团队利用CDO工具计算出约3×1048种结构方案，为建筑师提供选择(图13)。通过与建筑师沟通，ARUP将设置斜撑的标准进一步规定为使用最少数量斜撑、确保斜撑轴力最大化和水平构件抵抗弯矩最大化，在建筑形式和结构效率之间寻找最佳平衡。由计算机生成的最终斜撑模型结合建筑需求略有改动(比如建筑物入口处的斜撑位置)，但该优化方法获得的结果很大程度被直接使用。

▲图12 主教门大厦远景

  图片来源：参考文献 [15]

▲图13 主教门大厦拓扑优化织补的斜撑形式

  图片来源：参考文献 [15]

3.3 调整曲面形态

很多方法能帮助建筑师直接获得轻薄简洁的曲面壳体，但当曲面相对复杂时，找形方法获得的结果难以综合其他设计要素，非建筑师所愿，所以对建筑师设计的曲面形态 进行结构优化成为一种建筑与结构整合的设计方法。在日本川口市一座火葬公共设施巡礼森林的设计中 (2018 年，图 14)，建筑师伊东丰雄期望为这个植被充裕、地形起伏的场地创造一个宛如山丘般自由的建筑，植物从建筑周边一直延伸到屋顶，形成了自然和建筑融合的景致。设施的核心功能火化炉被安置在建筑中心，周边围绕较私密的功能，如葬礼仪式场所，剩余部分是一圈面向室外的公共空间。曲面屋顶由周边向中心逐渐增高，直到中心13m高的私密空间，延绵的、内向增高的曲面柔软地包裹着室内空间，暗示着灵魂最终的升华，而周边相对低矮的4m高空间面向安静的绿地与水池，安抚着在公共空间里等待的人们。基于此设计理念，结构师木村俊明将整个建筑分为3个部分：钢筋混凝土的自由形式屋面、剪力墙以及钢柱，在确保剪力墙足以抵抗水平地震之后，对约200mm厚的自由曲面屋顶进行结构优化 [16]。优化复杂曲面的方法主要基于灵敏度分析的优化方法，即在不改变截面尺寸的前提下，将自由曲面屋顶网格化，不断调整网格中各点的竖向高度，通过计算机逐步寻找最大应力点，并调整该点竖向位置获得更小应力，通过趋于收敛的有限迭代获得满足结构要求的自由曲面 ( 图 15)。

▲图14 火葬公共设施巡礼森林外景

  图片来源：参考文献 [16]

▲图15 巡礼森林灵敏度曲面优化策略

  图片来源：参考文献 [16]

4 断面结构优化策略

针对建筑外骨骼或内骨骼的结构优化均为宏观视角的操作，在某些实践中，宏观形态已被确定，但并不意味着结构优化策略没有发挥空间。从微观的构件断面的角度切入，结构优化依然能帮助建筑师获得颇具价值的设计。针对断面变化的操作，本文尝试梳理了3种具体手法：统一标准断面、渐变弧线断面、变断面不变外观。

4.1 统一标准断面

某些方案中结构构件的布置方式首先遵循特定的几何法则，其次才是结构法则，当构件数量非常多时，结构优化的作用是利用分析结果将构件标准化，而进一步确保设计创新的做法是统一构件的同时综合其他设计需求。在阿布扎比卢浮宫博物馆 (Louvre Abu Dhabi，2017 年，图16) 的设计中，建筑师让·努维尔 (Jean Nouvel) 以光影与几何的规则创造了位于沙漠之中直径180m的树荫般穹顶，这个仅由4个支点支撑的净跨165m穹顶被设计为双层网壳，最大厚度约6m。穹顶的几何图案是用三角形、四边形和六角形进行不断细分形成的棋盘花纹，每个图案的最大跨度为5m。双层网壳的内外层图案不同，两者层叠构成的间隙控制了光线的路径。建筑师期望日光透过双层网壳图案空隙，向室内投下如雨般的光束，并根据当地的环境需求，将光线通透比率控制在1.8%。穹顶结构构件的连接方式完全由图案决定，而结构设计则需要综合诸如光影效果等需求，为此结构师布罗·哈波德 (Buro Happold) 等人为此项目开发出智能尺寸技术 (smart sizer technology)，通过迭代算法在多个设计因素之间取得平衡—结构承重与自重、几何与光影美学、建造成本、构造可行性[17]。最终设计的穹顶虽然有约1.1万根杆件，但所有杆件被划分为9种标准截面尺寸，直径219mm~914mm( 图 17)。项目中建筑师设计的形态并没有首选最佳受力方式，但综合其他设计需求的结构优化使结构消逝于建筑空间，获得不凡体验。

▲图16 阿布扎比卢浮宫博物馆 室内

▲图17 阿布扎比卢浮宫博物馆 统一构件的结构优化

图片来源：参考文献 [17]

4.2 渐变弧线断面

当建筑师对设计方案已拥有形态与结构高度统一的概念时，服务创作的优化思路是把结构效率与诸多难以被程序化的设计要素交织在一起反复推敲，因而也需要更多专业人士的介入与沟通。在法国玛歌酒庄 (Chateau Margaux，2015 年，图18) 的设计中，诺曼·福斯特 (Norman Foster) 用6对跨度约22m的树形结构为占地30m×64m的建筑设计了与周边历史建筑协调的四坡顶。在草图中，建筑师将树状结构设想为向上缩小的树干和截面不变的树杈。树状结构不仅需要抵抗竖向荷载与水平向荷载，还需要解决斜屋面的支撑问题。项目结构师罗杰·史密斯 (Roger Smith) 介绍了建筑师、结构师和制造商一起优化树形结构细节的过程[18]：最初想法是用较大直径的圆钢管做树干、直径小的圆钢管做树杈，虽然该方式便于建造，但杆件难以优雅地交接；之后，树干被设计为向下放大的五棱体，形式上不再机械，但节点问题依然存在；接着，尝试将树杈数量由5个调整为4个，但对支撑四坡屋顶的结构影响较大，最终又调整回2根树杈支撑悬挑外檐、3根树杈支撑内部屋顶的形态；在确定5根树杈之后，将树杈的管状截面改为工字型，使树干与树杈的交接以整片钢板过渡；基于交接处的形式与结构需求，放大树杈与树干交接部位，既保证节点过渡时平滑而优雅，又确保交接部位对弯矩的有效抵抗；最后通过调整支点位置，使其树杈以最短的尺寸和较小截面支撑屋顶(图 19)。项目中，对构件与节点的优化，更强调了专业人士之间对结构、形态和工艺的综合考量。

▲图18 玛歌酒庄外景

  图片来源：参考文献 [18]

▲图19 玛歌酒庄细节优化

  图片来源：参考文献 [18]

4.3 变断面不变外观

在特定的设计理念之下，一些项目中建筑师对方案有苛刻的要求，导致建筑构件的截面外观尺寸不能改变，但由于多种原因，方案的实现在结构上面临极大的挑战，此时优化方法所需的人为干预远远大于计算能力。在2013年度英国伦敦蛇形画廊 (Serpentine Gallery 2013，图20) 的设计中，建筑师藤本壮介期望用纤细的构件创造如云般轻盈的透明展亭，使游客既能休憩、又能享受周遭风景。极致抽象的设计理念促使建筑师对于构件尺度的苛求甚至超过他对于形态的要求，在这个占地约350m²的建筑中，他允许结构设计调整形态，却要求所有构件尺寸截面为长宽20mm的正方形，构件正交连接且外观如同整体铸造。项目结构师汤姆·韦伯斯特 (Tom Webster) 等人从项目加工建造的可行性对结构进行了优化设计 [19]。结构师在确认实心钢杆 (solid steel bar) 能够保证方案的结构可行之后，统计出方案需要约3万个杆件和约1万个节点，以此与钢件制造商进行沟通，发现对于这个需要18周内完成设计、制造和建造的项目，18周尚且无法让制造商处理完钢杆的制造与节点的加工。紧接着，结构师开始着眼于同样外观尺寸的方钢，并对市场上售卖的通用材料展开搜索，可是他们发现 20mm×20mm 规格的钢管没有结构用材、只有家具材料，因而担心该钢管能否承受建筑荷载。在反复试验与设计之后，结构师与建筑师共同创造出满足结构要求的新连接方式：首先在两根方钢管上各自切出方形企口，使钢管以咬合的方式正交连接，接着在垂直于正交连接钢管的方向开直径约18mm的圆孔，将直径18mm的实心钢棒插入孔洞，再将钢棒两端套上端头预留小孔的方钢管，满焊企口接缝并在小孔与圆钢棒之间进行焊接以防止钢棒滑动，最后打磨焊缝至平滑后上白漆(图21)。企口满焊保证节点传递弯矩的能力，而内嵌的圆钢棒进一步确保交接处能承受较大弯矩，使杆件处于连续梁受力模式。设计中杆件外观虽然没有变化，但是杆件内部的截面却有虚实之分、强弱之别。项目中结构的优化要面对结构可行性、材料选择、施工周期等多种因素的综合思考，设计师的决策能力在其中扮演了核心角色。

▲图20  2013 年度蛇形画廊内景

  图片来源：参考文献 [19]

▲图21 蛇形画廊细节优化

  图片来源：参考文献 [19]

5 结论

制造业与建筑业对结构优化有相似的高效需求，却存在不同的使用环境，前者目标集中、加工精度高，后者多要素综合、建造条件相对粗糙。这种差异导致了源于制造业的结构优化方法难以被直接用于建筑创作过程。在建筑设计中，结构成为建筑部分的方式 (表现或隐匿)、结构对不同空间方面的影响 (形体或细节)、结构介入设计的时序 (早或晚)、建筑师对结构优化结果的干预方式 (人工或算法)，都是建筑学对结构优化的具体需求。因此，只有当优化方法能够被转化为灵活回应建筑需求的不同策略时，结构优化才可能从整合的高度为建筑创作服务。通过对案例的甄选与结构影响建筑要素的讨论，本文梳理出3种面向建筑设计的结构优化策略：内核结构优化策略、外表结构优化策略和断面结构优化策略，为结构优化策略在面对不同建筑设计需求时提供了部分可参考的具体手法(表1)，期望抛砖引玉，为建筑创作提供多样的建筑结构一体化设计策略。

▲表1：结构优化策略对应案例及具体手法（作者绘制）

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