對建筑結構優化的一些見解

【摘 要】隨著我國市場經濟的不斷發展，建筑行業想要在競爭日益激烈的市場環境中穩定發展，必須做好最基本的工作，那就是對建筑結構的設計方案進行優化。建筑結構的優化不僅能夠影響到建筑建設的選材、工藝流程等，還能夠影響到整個工程的工程造價，所以建筑結構的方案優化設計作用是巨大的。

【關鍵詞】建筑結構優化 方法 設計

建筑行業想要在競爭日益激烈的市場環境中穩定發展，則必須進行一系列的工作措施來增加自己的優勢，既要保證建筑工程的工程質量，同時也要整體的降低建筑工程的工程造價，所以在此建筑結構的優化設計就成為了建筑行業的必須的工作流程。

1建筑結構優化的方法

隨著人類社會的不斷發展完善，人們的日常需求則在進行的不斷的變化當中，由以往的物質追求轉移到了目前的精神追求上，人們對建筑的要求也逐漸向著安全性、美觀性、經濟性、合理性方向不斷發展，所以在此建筑結構的優化設計是非常重要的。建筑結構的優化設計就是以原來的建筑結構的設計方案為基礎，引入新的工程材料，引入新的工藝流程，對局部設計進行相應的改進，使之更加合理，在建筑工程質量得到保障的基礎上，滿足節約材料，降低工程造價的目的。

1.1建筑結構優化的設計模型

建筑結構進行優化設計時，首先要從建筑過程中各種變量參數中選擇出重要的參數，此時就要相應的建立起相應的函數模型，然后利用先進、科學的計算方法分析計算出函數模型的最優解，選擇最優參數。建筑結構優化模型的建立基本上要滿足一下步驟：

（1）合理的選擇出參數，也就是設計變量。由于在建筑工程的結構優化設計時，各種設計變量的選擇與設計要求有著直接的關系，所以在進行優化設計的過程中，可以將所選擇的設計變量按照其本身的性質以及重要性進行相應的分類，將其中一些基本不發生變化的設計變量定位預訂參數，這樣就可以大大的減少建筑結構優化工作的工作量。

（2）選擇正確的目標函數。進行建筑結構的優化工作中，要考慮多種優化環節中的約束因素，比如應力約束因素、裂縫寬度約束因素、結構強度約束因素、尺寸約束因素以及正常狀態和極限狀態下的彈塑性約束因素等，在進行建筑結構優化設計的工作中，一定要保證各種約束因素都能夠達到相應的標準，然后根據科學、先進的計算方法分析計算出最優解，此時則可以相應的確定出約束條件。

1.2建筑結構優化設計的計算方案

建筑結構的優化設計總體上講是屬于非線性的優化設計，在優化設計過程中要選擇到各種變量參數以及多種約束條件，而要進行優化設計的工作則必須將優化環節總的約束條件充當為無約束條件才能夠進行相應的計算。在進行優化設計的計算時，會運用到一些科學、先進的計算方法，包括拉式乘子法、復合型法和POWELL法等計算方法，計算方案計算完成后，才可以進行相應的編程運算，這樣就可以得到優化設計的最終結構。

2建筑結構中需要優化設計的重要部分

在進行建筑結構優化設計的過程中，建筑材料的合理選擇直接關系到此建筑工程的工程造價，其中基礎類型的選用、開間的正確選擇、建筑高層與建筑層數的選擇和建筑結構形式的確定等環節的優化設計對工程造價的影響最大，根據以往的數據分析，科學合理的建筑結構的優化設計方案可以使得整個工程的工程造價能夠節省將近百分之十。建筑結構的主要組成部分包括建筑基礎、柱、墻體、樓板、梁、屋面板等結構，這些結構的工程在整個工程中的工程造價的所占比例是不同的，同時進行相應的結構優化設計對工程造價的影響比例也是不相同的，所以在此在進行建筑結構的優化設計時要合理的選擇建筑結構。

2.1基礎結構的優化設計

基礎結構工程完成的工作時間大概占總工期的百分之二十五，同時基礎結構的工程造價也會相應的占工程項目總工程造價的百分之十到百分之二十之間，所以說基礎結構環節相對于整個建筑結構來說是非常重要的。在此要明白，基礎結構的工程造價與工程地點的地質條件是有直接關系的，所以在此進行優化設計時，一定要提前對施工地點進行相應的地質勘探，得到精準的地質勘探報告，然后根據地質勘探報告合理的選擇基礎的結構形式，合理選擇基礎結構的截面積以及基礎的埋深，相應的就能夠減少基礎結構工程的工程造價。

2.2柱網布局以及柱子截面的優化設計

在建筑結構中，柱網布局與柱子的開間和跨度有著直接的關系，合理的柱網尺寸一般都是選擇6m到12m之間，柱距的選擇較小小則傳力路線就會相應的較短，上部結構的材料就能夠相應的減少，但是總體上基礎結構的費用就會增高，所以柱網布局的合理性，直接影響到工程項目的工程造價。此外，柱子的截面的現狀以及大小對工程造價的影響也是巨大的，所以在此柱網布局的合理性、柱子截面選擇的合理性直接影響到工程項目的工程造價。

2.3梁結構的優化設計

建筑在進行梁結構的選擇時，以往一般都是選擇矩形截梁當作受彎梁的，但是這種結構材料的選擇使材料沒有得到有效的利用。在梁結構中，中和軸附近的材料的應力都比較低，然而梁彎矩會受到梁長度的直接影響，要提高材料的利用率，則可以在梁結構的選擇時選擇平面桁架形式，這種形式的梁相當于掏空梁，就會相應的節省了大量的材料，減輕自身的重量的同時也使材料得到了有效的利用，大大的降低了梁結構的工程造價。

2.4構件尺寸及配筋計算的優化設計

在建筑工程中，建筑構件的尺寸也可以說是配筋的大小，需要進行嚴謹的計算，同時也需要不斷的重復調整才能夠確定出最合理的結構尺寸，這樣才能夠在建筑結構參數的固定負載常數下做到最經濟、最優化的計算結果。一般計算的結果要滿足以下指標：

（1）建筑構件尺寸及配筋的計算結果，在經過調整后必須要保證建筑結構的安全性。

（2）滿足上述條件，配筋量的選擇一定要控制在結構計算尺寸及配筋的范圍內，這樣才能夠保證構件內的鋼筋量的受力達到應該有的受力作用，同時也能夠做到材料的高效利用。通過以往的工程優化設計數據分析，通過配筋計算合理的控制材料的應用，能夠使鋼筋量的使用節省百分之十到百分之二十之間等。

3結束語

在工程建設過程中，科學合理的建筑結構優化設計能夠使建筑材料得到最有效的利用、建筑結構得到最有效的設計，同時也能夠有效的降低工程項目的工程造價，使得建筑企業得到最高的效益，這是建筑行業在市場環境中發展的需求，同時也是可持續發展、綠色環保背景下的基本要求。

參考文獻

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