建筑結構設計優化設計新方法探析

摘要：近些年來，我國的建筑行業發展迅速，人們現在不僅重視建筑結構的質量，還更關心整體建筑結構的設計，建筑結構設計的方法與技術在不斷發展過程中完善，在房屋結構設計中，建筑結構設計的優化方法應用廣泛，重視房屋結構在安全、經濟與美觀上的適用性，本文就對建筑結構設計的優化方法在房屋結構設計中的應用進行分析。

關鍵詞：建筑結構；設計優化方法；結構設計；應用分析

引言

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。在實際優化環節，設計師既要考慮建筑的實用性和安全性，又要考慮其經濟性。建筑概念設計解決了這些不穩定因素，提高了建筑的整體價值。對可能引起建筑結構遭到破壞的的諸多因素進行研究，發現地震這一因素最難以控制，因為地震發生時，將會給建筑施加一個極大的作用力，同時地震又是難以準確預測的，所以，在優化建筑結構設計的時候，應該施加多種方法以達到提高建筑結構抗震的能力。在進行建筑整體結構設計的過程中，應注意運用上述的優化方法。

1、建筑結構設計優化的必要性

在房屋結構設計過程中，使用合理的優化設計方案，不僅能夠提升建筑物的使用價值，還可以同時實現建筑物的經濟價值和環保價值。在優化設計方案中，節省建筑單位的資金投入，降低建設成本。建筑優化設計與傳統的建筑設計相比，能夠為企業帶來更好的經濟效益、為用戶提供更好的使用體驗。通過優化配置建筑施工過程中的各種資源，如建筑材料、結構布局，實現結構布局的有效結合，共同發揮更優作用，建筑物的面積隨著建筑物層數的增加而增加，而要想保證建筑物的良好設計效果、穩定性和可靠性，建筑物的單位面積造價也會隨之升高。通過建筑結構優化設計，便可以在這些因素之間找到協調點，實現最佳的方案設計。

2、建筑結構設計在房屋建筑結構設計上的優化分析

2.1優化建筑結構的局部與整體

對于房屋結構設計來說，是一個比較復雜的過程，在設計的過程中要注意層次的劃分， 建筑結構施工是由各個小環節與小局部構成的整體施工， 房屋結構的復雜性就在于各個局部之間的配合與施工，選擇合適的材料，選擇合適的房屋結構類型，在進行建筑結構的設計與安裝時，要優化整體結構的安裝體系，將每一個大的整體分為若干個小環節，分步進行結構的優化，把握好建筑結構整體與局部的關系，選擇合適的優化方法，從部分到整體，優化整個房屋建筑的結構，但是在優化的過程中要重視對整體的設計優化，局部搭配到一起是整體，整體的結構優化是提高建筑質量的重要條件。

2.2優化房屋建筑結構的上部結構設計

對房屋建筑結構的上部結構設計優化主要是對建筑結構的剪力墻結構布局的優化，在對結構設計進行優化時，要將整個房屋結構的重心與樓層剛度的重心進行重合， 優化設計方案，提高建筑結構的質量與穩定性，避免由于地震等外力破壞造成對整體結構的破壞。對于房屋建筑來說，很多都是高層的建筑，我們要利用合適的建筑結構設計優化方法， 提高房屋建筑結構設計的合理性，從而提高房屋結構的質量，保證使用的安全穩定性。 上部結構在設計時要滿足建筑結構剛度的基本要求， 在進行建筑剪力墻結構的設計優化時，要選用合適的鋼建材料，降低鋼筋的使用量，提高房屋箭鏃結構的經濟適用性。

2.3建筑結構設計的優化方法的分解

將房屋結構分解為兩個步驟： ① 要對每一個小問題進行單獨的優化處理，采用不同的優化方法做到細節上的完善； ②對第一個步驟問題優化方法的綜合調整，這樣循環優化，就可以得到最適合的結構優化方法，這種優化方法計算量比較小。

3、建筑結構設計優化的意義

3.1能夠降低建筑總造價

由于在建筑工程結構優化設計的過程中，按照現階段的社會建筑行業發展趨勢進行分析，高層住宅與高層建筑在進行施工的過程中，建筑結構的層數越多，其建筑總面積也會逐步增加，與此同時，單位建筑面積占用的土地面積也會進一步的減小，為了在這樣的前提下進行用地的節省，在建筑結構設計方面就會采取將建筑房頂進行進一步的設計規劃，以保證該項工程的成本下降。

3.2提高建筑結構經濟性

在建筑結構設計的過程中，由于需要凸顯出該建筑的經濟效果，建筑墻體面積與柱體面積會按照建筑物自身的層高進行荷載的增加，水衛、電氣的管線也會加長；相反降低層高，可節省。同時隨著建筑總高度的減小，建筑之間的距離也會減小，節約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也會變化，當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力也會提高，增強了建筑的經濟性能。與傳統的結構設計相比，采用結構設計優化方法可以使建筑工程造價降低 6% -34%。

4、建筑結構設計優化新方法介紹

4.1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。

4.2概念設計與細部結構設計優化相結合

在缺乏詳細數據的情況下，我們可以通過概念設計的方法來實現設計的優化。例如，在對建筑物的抗震能力進行設計時，因為地震的強度是不確定因素，我們無法找到與之對應的計算方法，因此，就可以引入概念設計的方法，將數值作為輔助依據。并在設計過程中結合結構設計優化的方法，從而使優化設計達到最佳效果。此外，在設計過程中，設計人員必須對結構的西部進行優化設計，例如，在進行現澆混凝土施工中，異形板料的彎曲部位十分容易開裂，為此，我們可以將其簡化為矩形板，再選擇鋼筋，這樣就可以降低凝土開裂的概率，既能滿足建筑物結構的基本需求，又能夠實現安全和經濟的目標。

5、結束語

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。本文對建筑結構空間利用率的優化進行了分析，對建筑結構優化的理念進行了簡單闡釋，希望能對類似工程建設提供一些幫助。

參考文獻

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