刍议建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用

李谦 吴淑超

摘要：建筑业在市场经济的发展迅速发展之下，面临着竞争日益激烈的局面。而人们生活水平的提升，对建筑结构方面的要求也慢慢提高，在房屋建筑方面人們对建筑的安全性、牢固性、建筑结构等提出更高的需求;使房屋更方便舒适。另外还要求在越来越昂贵的土地成本和日渐严格的客户需求之间如何找到平衡点，还对建筑设计人员也提出了很高的要求。能给筑商带来更大经济利益，也同时把建筑方面的不足得到改进，使居民对建筑的安全得到肯定。

关键词：建筑结构;优化设计;建筑结构设计

1、建筑结构设计的优化设计方法及作用

1.1建筑结构设计的优化设计方法应用。建筑结构设计的优化设计方法主要应用于建筑工程结构总设计与建筑工程局部结构设计两方面，建筑工程结构总设计的优化设计主要有建筑基础结构方案设计的优化设计、建筑物顶部系统方案设计的优化设计、外围护栏结构方案设计的优化设计及建筑结构细部设计的优化设计，那么在对这几个主要建筑结构设计进行优化设计时需要充分考虑建筑整体结构选型、结构布置、受力及造价等因素，它们是影响建筑结构设计优化设计的主要因素，直接关系着建筑结构设计优化设计的效果，因此在优化设计中要全面分析建筑实际情况，对于不同位置结构设计的优化设计，要选择与之相符的优化设计方法，从而达到建筑结构设计优化的目的。

1.2建筑结构优化的目的是要在设计方法中做到做优化，同时使设计师在设计建筑时达到一定的实践价值与经济学意义。随着人们的生活水平的不断提高，居民对所在的办公楼的建筑设计也提出更好的要求，传统的建筑设计使建筑结构方面不利于很好的发展。只有不断优化建筑结构设计，才能给居民们一个安全舒适的怀境。实现了建筑结构设计的使用价值，同时也提高了建筑结构的稳定性与可靠性，就目前建筑结构设计优化设计方法在建筑结构设计中的应用而言，它与传统建筑结构相比，利用先进的优化方法可以降低建筑工程的整体造价5%～30%，运用合理的结构优化，能够提高建筑材料的利用率，使整体建筑结构更加协调，在增加其美观度与稳定性的同时，还在一定程度上降低了建筑施工成本，对建筑企业而言具有一定的经济学意义。

2、建筑结构设计优化的组成部分

若要保证结构设计优化技术在建筑结构设计中体现最大化的优势，就需要用科学合理的方式进行实施，保证其具有完整、适用的步骤，从而满足社会发展对房屋结构设计所提出的要求。以下就是对房屋结构设讨优化的具体步骤：

2.1计算方案必须是最优秀的

房屋结构的优化设计中存在的问题是复杂多样的，比如多变量、多约束的非线性优化问题等;在计算过程中，通常要将有约束性的优化问题转化为无约束性的问题求解，从而进行最优的设计设计方案。

2.2建筑结构优化模型

2.2.1合理选择设计变量

一般设计变量都是选用对设计要求起主要影响作用的参数，将那些对设计要求影响、变化范围不大，以及只要根据结构要求或局部性的设计考虑，就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这样可大大减少设计、计算和编制程序的工作量;

2.2.2确定目标函数

关于确定目标函数，只要选择符合预定条件的一组截面几何尺寸，以及建筑钢筋截面积或失效概率，就能使总费用降低到最小。

2.2.3确定约束条件

在房屋结构的优化设计中，要想确定其约束条件的范围，应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，或从可靠指标约束力到确定性约束力等范围考虑。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，就是要将其结构设计中实际的约束条件与目标约束条件作比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，从而实现最优设计。

2.3结果分析

对计算方案的结果进行系统分析，从而确定最优设计结果。因为建设投资涉及到的方面比较复杂，必项进行整体考虑，不能只是为了节约资金投入而忽视设计优化的作用。

3、关于建筑结构优化设计在建筑建构设计中的应用

3.1房屋建筑结构工程师的積极参与

到目前为止，一个实际的建筑结构施工，达到优化的设计的方法不仅可以使工程造价得到降低，同时还可以改变其适用性能。因此，要按照结构设计优化的方法和模型结构优化设计去实践，预先确定能直接影响总体的建设总投资计划。但现在很多早期的程序设计者们在建筑阶段不参与到建筑结构设计中去，这对于建筑设计的结果有着直接的影响，使设计结构时造成程序的步骤复杂给设计师增加了难度，而投资方面也明显增多。

3.2建筑结构设计优化设计对实际建筑结构问题的处理。

在建筑结构设计优化设计中存在诸多问题，要优化就要对建筑结构进行调整，若结构优化设计手法不当，会对建筑结构造成一定的破话，影响建筑物整体稳定性与安全性。在建筑结构设计优化设计过程中常遭遇一些意想不到的事故，要及及时加之解决，对于优化设计中存在的安全隐患，要制定行之有效的预防措施，降低结构优化设计对建筑物造成的破坏力度，在优化设计中要在结构设计中充分考虑结构的安全性及抗震性能，降低工程造价，提高经济收益的同时还要增强建筑结构整体的抗震性能及可靠性。

3.3 各单位积极配合协调

设计好的房屋建筑结构做到实践相结合，与建设单位、还有机电安装等施工单位和管理单位之间相互配合，共同设计出理想的方案和相应措施，使施工建筑顺利进行。接受领导的一至安排，各需所责。建筑师、结构设计师都参与到结构设计和具体施工当中去，互相交流沟通，研究出更科学、更有效益的具体优化方案，然后再去具体实施。

3.4合理优化概念设计和局部结构

概念设计应用的特点具有不具体性、不确定性，在没有具体数据的情况下，会导致计算与不同于实际情况。因此，概念设计的方式是很有必要使用的。所以，设计人员要有灵活的思维，变通的设计优化结构，这样会有很好的效果。当然，细致部位的结构设计优化也要十分注意。例如，进行飘窗选择的时候，一定要留意立面的造型考虑是否有空调的实际使用，不仅仅是要美观，还要有实用价值与安全性能。

4、结束语

根据建筑市场的要求，在房屋结构设计中灵活运用结构设计优化技术，这对建筑企业节省资源、获取最大经济效益等方面有着至关重要的影响。运用科学合理的结构优化设计手段，在确保建筑结构安全的基础上进行局部调整，使整个建筑结构更具可靠性与稳定性，促进建筑企业快速发展。

参考文献：

[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2015年6期.

[2]杨华.浅谈建筑结构设计与优化设计[J].规划与设计.2016，12（26）：56～58.