建筑結構設計優化設計新方法探析

尚劍飛

中煤科工集團南京設計研究院有限公司

建筑結構設計優化設計新方法探析

尚劍飛

中煤科工集團南京設計研究院有限公司

建筑結構設計優化是一個復雜而系統的環節，通常被納入綜合決策的部分。建筑結構優化設計能夠在實現其基本的建筑物使用功能的基礎上，實現較好的美觀功能，并在實際建設中節約建設成本，獲得最佳經濟效益。所以作為建筑施工人員必須加強對這方面的重視，要不斷提升自身對建筑結構設計的認識與理解，不斷融入其新的創作理念并加以完善。基于此，文章就建筑結構設計優化設計新方法進行分析。

建筑結構設計；優化設計；新方法

1.建筑結構設計優化概述

建筑結構設計優化作業從某種意義上來講是一項專業性比較強的作業，它不僅僅要能夠真實體現出建筑結構設計的可操作性，還要能夠對整個建筑施工作業進行全面的評估。優化主要體現在對于建筑結構以及成本、圖紙規劃方案、戶型設計、建筑風格等方面的優化。這就要求建筑施工設計人員要能夠明確每一個階段對于建筑結構設計的優化目標，從而減少成本的使用，合理的建筑結構優化不僅僅可以大大提高工作效率，還能在很大程度上保證質量，延長建筑結構的使用壽命。在當前我國大力提倡市場效益最大化的前提下，建筑行業要想在激烈的市場競爭中獲得較好的發展，就必須在施工作業前了解房屋建筑結構設計的重要性。良好的建筑結構優化對于整個建筑施工材料的有效發揮有著積極的重要作用。同時合理的設計優化還能改善人們的居住環境，提升生活質量的舒適度。此外，還能減少資金的使用，最重要的是優化設計是為了更好地的適應時代社會發展的需要。

2.建筑結構優化設計的具體步驟

2.1 房屋結構設計的目標函數選擇

在建筑工程設計人員對建筑工程進行設計的過程中，首先應該按照建筑結構的目標函數進行進一步的規劃與完善，采取相關的合理方法對建筑所能達到的安全標準內容進行面積參數的審核與確定，將這些條件進行明確的前提下，在按照建筑工程的材料情況進行進一步的計算與規劃，保證最終的計算過程能夠符合相關的建筑結構優化設計要求。設計人員在對其進行建筑結構優化設計的過程中，應該將建筑工程工程造價模式進行進一步的分析與選擇，盡可能的將最低的設計優化內容進行部署，以這種方式實現建筑結構工程總造價的降低目標。

2.2 建筑結構設計的變量選擇

在建筑工程設計階段，針對變量的選擇也是十分關鍵的一項內容，設計人員在對目標函數進行選擇之后，應該按照建筑工程自身的結構形式進行變量的選擇，這種變量的選擇就是將設計人員對可能影響建筑結構設計的因素進行控制與分析的過程，在該過程中，選擇因素中影響比較大的一項變量，并對其進行控制與計算，以這種方式將建筑結構的優化過程得以全面性的展現。

2.3 建筑結構的設計約束條件選擇

針對建筑工程結構的設計約束條件選擇內容來說，該項內容就是指在建筑工程施工階段所出現的實踐工作問題，通過在建筑結構可靠性的優化與創新過程中對建筑進行定量與約束內容的判斷，讓相關的約束條件能夠全面符合與建筑結構的施工標準內容中，以保證實現優化的房屋建筑結構設計整體要求。比如，在建筑工程設計人員在進行設計的過程中，對于建筑的應力、建筑的尺寸大小以及建筑結構的強度都應該進行約束條件的審定，以此才能正確的判定建筑結構的實際施工狀況，將設計的優化內容得以最大程度的展現與落實。

3.建筑結構設計優化新方法的應用

3.1 拓撲優化方法

拓撲優化方法需要設計人員在對建筑物進行設計優化過程中，找到準確的建筑結構理想化分布形式，并對建筑物結構的剛度等屬性進行有效分析，通過拓撲優化方式實現減少建筑物結構重量的目的，進一步提升建筑物的性能。在使用拓撲優化方法時，設計者必須充分認識到拓撲優化方法的優點，通過拓撲優化方法將建筑物結構的設計轉變為概念性的結構設計方法，提升建筑物結構設計的邏輯性。

3.2 截面優化方法

建筑物結構的細節是最能體現其整體可靠性和安全性能的部分，在處理建筑物截面時，設計人員必須考慮到截面結構的安全性和可靠性，對建筑物的截面進行科學計算，提升其穩定性和美觀度。對于建筑物截面的優化設計，設計人員可以利用有限元方法來計算設計變量的應力特點和結構位移情況，并通過信息化的設備驗算和統計所獲得的設計數據，再依據所得的結果判斷需要調整的范圍，并對該范圍內的區域進行優化設計。

3.3 外形優化方法

通過外形優化方法，設計人員可以在固有的截面優化方法基礎上發對建筑物的結構框架和內部形狀進行更進一步的調整、完善，以便提升建筑物的結構設計質量。首先，設計人員需要了解和掌握建筑物的整體情況，以我國現行的建筑物結構設計標準對其進行修正。通過外形優化方法劃分建筑物結構的外形特征，在實際工作中，主要采用的是桿系結構和連續性結構。在使用干洗結構外形設計過程中，建筑物結構的節點坐標的選取是關鍵點，并將選取的節點坐標作為設計的變量，用以滿足建筑物外形優化設計的需求。

3.4 結構階段性優化設計中的應用

房屋結構設計是一項系統性的工作，在不同的階段其結構設計具有不同的特點。因此，在應用建筑結構設計優化方法時，應切實考慮到房屋結構設計階段的差異性，正確處理技術與經濟的對立統一，結合當下的情況對房屋結構設計進行優化，以實現延長房屋壽命、提高經濟效益的目的。

3.5 在房屋細部結構優化設計

在房屋細部結構設計中引入建筑結構設計優化理念，對各種數據指標進行計算核對，降低或者是避免誤差的存在，提高房屋結構細部設計的有效性。利用建筑結構設計優化方法對房屋結構細部設計進行指導和規范，以降低房屋細部結構出現裂縫以及斷裂情況的發生幾率，全面提升房屋細部結構設計的穩定性和安全性，切實保障整個房屋結構的質量。

總之，結構優化設計是在堅持可持續發展觀、充分利用有限資源的基礎上提出的，是符合社會發展需要的有力舉措。因此，結構設計人員應該在設計中，充分的應用優化技術，選擇合理的結構設計方案，降低工程的綜合造價成本。

[1]劉鵬程，馮玉斌.房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J].江西建材，2016，10：15+17.

[2]王亞斌.建筑結構優化設計策略探析[J].住宅與房地產，2016，27：68.