建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用

刘蓓蓓 侯红伟

摘要：随着我国社会经济水平的飞速发展，人们的生活水平不断提高，生活质量越来越好。在这样的大环境下，我们对于建筑的要求也在随之提升。因此，建筑结构设计的优化应运而生。为了能够满足人们的需求，施工单位需要对建筑建构设计进行合理的优化和完善，科学的分配资源，保证施工的质量和效率。在本文中，笔者将针对建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用进行简单的探讨。

关键词：建筑结构设计;优化设计;应用

1、优化设计方法及作用

一般来说，建筑结构中的优化设计主要分为两个方面，分别是结构总设计和局部结构设计。總设计的优化包括建筑基础结构方案设计的优化、顶部系统方案设计的优化、外围护栏结构方案的优化以及细部设计的优化。无论是哪个部分的优化，在进行设计的时候都需要充分的从整体考虑，选型、布置、受力、造价都是我们所需要着重考虑的因素，这些因素会直接关系整体建筑结构的优化效果。实际上，建筑结构优化设计并没有固定的方法，在面对不同的优化对象时，施工单位应当结合实际情况，选择与之相符的优化设计方法，让优化设计的效果达到最佳。

对建筑结构进行优化设计，作用涉及到了多个层面。随着人民生活水平的提高，大家对于生活环境以及工作环境的要求也越来越高，因此，建筑结构优化设计能够为人们带来更加舒适的生活和工作环境，这是其一。对建筑进行结构优化设计，能够有效的提高建筑结构整体的稳定性和可靠性，这样一来建筑结构的功能就能够更加强大，使用寿命能够更长，这是其二。与传统的建筑结构相比，经过优化设计的建筑结构在建设过程当中会采用更新的技术，实现建筑材料利用率最大化，在增强其功能的同时，还能够有效地节约成本，提高建筑企业的经济效益，这是其三。

2、建筑结构设计优化的组成部分

（1）计算方案

在建筑结构的优化设计过程当中，存在许多复杂多样的问题，比如说多变量、多约束的非线性优化问题等等。这些问题的存在都会影响建筑结构优化设计的效果。所以说，在施工过程当中，我们通常需要将有约束性的优化问题转化成没有约束性的问题来进行解决，尽可能的避免优化设计中存在的问题为我们带来不利影响。总的来说，优化设计过程当中的计算方案必须要是最优秀的，要提前对各种问题进行计算解决，保证优化设计过程的流畅性。

（2）设计变量

简单来说，设计变量是建筑结构优化模型中的一种组成部分，通常指的是对设计要求起主要影响作用的参数。一般而言，我们会将那些对于设计要求影响较小的，或者变化范围不大的能够满足设计要求的参数作为预定参数。确定了预定参数之后，能够有效地减少后续设计和计算的工作量，进而提高优化设计的工作效率。

（3）目标函数

为了能够使优化设计的总费用降到最低，施工单位应注重确定恰当的目标函数。在确定目标函数时，需要选择符合约定条件的一组截面几何尺寸，还要确定建筑钢筋截面几何失效概率。将这些目标函数确定之后，就能够有效地减少费用的使用，进而达到提高建筑企业经济效益的目的。

（4）约束条件

约束条件可以分为两种类型，分别是实际中的约束条件和目标约束条件。在对建筑结构进行优化设计的时候，为了能够让结构优化设计应用在实际的建筑工程当中，我们应当将实际约束条件和目标约束条件进行综合的比较，保证这两类约束条件都能够符合行业规范的要求。在确定约束条件范围的时候，要从正常使用状态下的弹性约束力到最终状态下的弹塑性约束力，或者从可靠指标约束里到确定性约束力等范围来进行全面的考虑。

（5）结果分析

建筑设计所涉及到的投资方面比较复杂，为了能够在保证建筑质量的同时将利益最大化，我们必须要从整体进行考虑，不能够为了节约资金而忽略设计优化的作用。所以说，在设计优化的过程当中，应当对计算方案的结果进行全面系统的分析，然后以分析得来的数据为依据来确定最优设计结果。总而言之，设计的过程当中不能够片面地强调节约，也不能过分的这样资金投入到技术方面，要根据实际情况让项目在达到功能倾向的同时，尽可能的降低费用，避免浪费。

3、建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用

（22ec20ebeec9caea79f8439ea530711a1）建筑结构工程师的积极参与

众所周知，对一个实际的建筑结构施工进行优化设计，不仅能够降低不必要的浪费，节约建筑成本，还能够有效地提高建筑的适用性，加强建筑的功能性。所以，我们必须要按照结构设计优化的方法和模型结构优化设计去进行实践，提前确定能够影响建设总体的投资计划。在实际的建筑过程当中，经常会出现这样的一种漏洞，早期的程序设计者并没有参与到建筑结构设计优化的过程之中。也就是说，当确定建筑方案以及各种计划之后，程序设计者们才开始开展结构优化设计工作。这种漏洞会对建筑设计的结果有较大的影响。

（2）对实际建筑结构问题的处理

建筑结构设计优化设计是一个复杂的过程，在这个过程当中可能会存在各种各样的问题，影响结构设计优化设计的效果和进度。如果说结构优化设计的手法不得当，那么不仅无法达到应有的优化效果，反而还会对原有的建筑结构进行一定的破坏，甚至影响整个结构的稳定性和安全性。在建筑结构设计优化设计过程当中遇到一些问题是难免存在的，我们需要对这些问题进行及时的解决。对于在这个过程中所存在的安全隐患，应当予以高度的重视，并根据实际情况制定出有效的预防措施，尽可能的减少安全隐患对建筑物的影响和破坏。总的来说，在优化设计过程当中要对结构设计进行充分的考虑，尤其是要注重其安全性和抗震性能，尽可能的保证在降低工程造价的同时提高经济收益，保障建筑结构整体的安全性。

（3）各單位之间积极配合

建筑结构优化设计是指在满足各种规范和特定要求的条件下，使得建筑结构的某种指标达到最佳的设计方法。因此，这项工作复杂程度较高，在设计的过程当中会涉及到多个单位，各单位之间只有积极地协调与合作，才能够促进优化设计的进行和发展。具体来说，建筑结构优化设计会涉及到建设单位、机电安装等施工单位以及管理单位。这些单位之间应当相互配合，大家共同商讨出理想的方案和对应的措施，并在实际的工作当中尽力协调，积极的接受安排，各自负责，有效交流和沟通。只有这样，才能够确保这项工作的顺利开展，确保结构优化能够达到最佳效果。

（4）结合实际情况合理优化概念设计

在建筑结构优化设计的过程当中，必然会涉及到概念设计。概念设计的应用特点具有不确定性，基于概念设计的方式的必要性，设计人员在进行结构优化时要注意灵活变通，也就是说要根据实际情况来合理优化概念设计。我们需要达到的优化设计效果是既要考虑美观，又要考虑实际价值和安全性能。所以要将概念设计与实际情况进行有机的融合。

总的来说，目前建筑市场对于结构优化设计的要求就是在达到美观的同时，提高建筑的可靠性和安全性，保证建筑的性能。为了能够达到这样的要求，我们必须要灵活的运用结构设计优化技术，根据实际情况来确定合理的优化设计手段，以便于在安全的基础之上开展局部调整，降低工程造价，提高建筑质量，促进企业健康发展。

参考文献：

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