建筑結構設計的優化方法及應用分析

摘要：在建筑造價中，結構造價的比例非常大。因此，研究建筑結構設計的優化方法并將其應用于實踐具有非常積極的現實意義。文章分析了建筑結構設計的優化方法和應用。

關鍵詞：建筑結構設計；優化；方法；應用

引言：伴隨我國建筑業的快速發展，對建筑設計進行優化也是設計者的一個重要研究課題。為了解決建筑面積與土地面積的矛盾，建筑本身的性質與理論知識與實際情況之間的矛盾，優化了建筑結構。

1、建筑結構設計優化的內容及意義

建筑結構的優化主要體現在兩個方面。一是建筑工程整體結構的優化設計；二是建筑工程局部結構的優化設計。其中，局部結構優化設計的目標主要包括以下幾個方面：基本結構方案、屋面系統方案、圍護結構方案、結構細節等。當對上述目標進行優化時，往往涉及到選擇、受力分析和成本分析。總之，在優化建筑結構設計過程中，不僅要嚴格執行設計規范，而且要充分結合施工項目的具體情況，從而最終提高建筑工程的綜合經濟效益。建筑結構優化的重要性主要是兩點，一是提高建筑工程的安全性和可靠性，二是降低建筑工程的總造價。通過對比分析發現，在適當的應用下，建筑結構設計優化方法能最大限度地降低建筑工程總造價30%。通過優化方法的有效應用，一方面可以最大限度地提高材料的性能，另一方面可以為實際的規劃執行提供一系列有用的工作。

2、建筑結構設計的優化方法

2.1概念設計優化

建筑結構的概念設計是設計者將自己的理論知識和設計要求和建筑環境結合起來設計建筑結構。在設計時，應考慮許多非唯一的數值和不可預測的不可抗拒因素。例如，在設計建筑物時，需要考慮其抗震性能。地震不能通過預測和針對性的設計發生，所以在設計中，應加強地震多發區域內每一棟建筑物的抗震性能，尤其要注意建筑物的抗震性能，是設計優化的這些因素的設計優化的概念。

2.2模型設計優化

在優化設計概念后，還應優化模型的結構。首先，在設計變量的選擇中，需要選擇的變化內容越來越少，但作為參考標準的基本價值，減少了優化設計的難度，提高了設計的可靠性；其次，針對較大的接觸因素，建立相應的功能結構設計和分析，降低建筑成本，減少錯誤概率的設計，加強建筑整體性優化，減少設計和施工工作的工作量；第三是衡量建筑結構的工作條件，工作環境通常是復雜多變的，具體的建設需要考慮的各個部分穩定、結構應力極限，整體結構剛性和每個單元的可塑性和規范等方面，這就要求設計師要考慮建筑環境和建筑的使用環境，分析了結構和約束條件優化的整體設計。該優化方法大大提高了建筑結構的合理性、可靠性和穩定性。

2.3數據算法、函數關系的選擇

在建筑結構設計中，需要選擇合適的計算方法對數據進行處理和分析，合理的函數關系降低了設計量。簡化計算，提高該函數的科學實用價值。

3、建筑結構設計的優化內容

3.1提升建筑的使用壽命

使用壽命是建筑的一個重要要素，要求設計師對施工過程的每一步進行優化，提高建筑結構的科學性，并在一定限度內提高建筑物的使用壽命，與經濟相結合。

3.2協調建筑結構的局部和整體的關系

通過對大型建筑設計的分層和局部設計，提高了設計效率。為了提高整體的可靠性，應深入分析不同層次和不同部位之間的關系，協調各部分之間的關系。在設計的不同部分，除了考慮需求和施工難度，還需要綜合考慮和其他相關部分。局部簡單拼接將使整個結構不科學。只有將它有機地結合起來，才能實現一個好的整體架構。

3.3優化建筑結構的整體協調性

除了需要考慮到連接的每個部分之外，還需要加強整個建筑的協調。例如，組合的各個組成部分滿足整體架構使用的要求；建筑美學與經濟有一定的矛盾，建筑安全與經濟有一定的矛盾；建筑功能多樣性和合理結構存在一定的矛盾，緩解或消除這些矛盾將加強整個建筑的協調。

3.4優化上部結構設計

隨著建筑面積的減少，居住空間將擴大到頂層，越來越多的高層建筑將會出現。這就要求設計師加強上層建筑的設計優化。上部結構的安全性能是第一個因素，其次是經濟因素，最后是美觀。在結構優化過程中，為了提高吊裝結構安全性能的合理性，主要考慮力學性能和化學性能；合理減少鋼材用量等經濟因素可以提高鋼材價格；在用戶的視覺需求上，需要對美觀的因素進行調查，設計師的需求具有一定的審美能力。

4、建筑結構設計的優化應用

建筑結構設計優化的應用提高了建筑的經濟效益，提高了建筑的可靠性。它在以下兩個方面具有很高的應用價值：

4.1結構設計優化的前期工作

建筑的早期設計直接決定了建筑的質量和性價比。首先，實施之前的優化工作將使整個施工過程順利進行，可以縮短工期；第二，以往的優化工作可以減少施工難度，降低施工成本；第三，材料科學優化，結構合理選擇；第四，對于一些特殊的功能要求，用戶需要在早期的時候考慮到建筑或外觀的特性。

4.2對概念設計和具體結構進行優化

概念設計的優化主要體現在設計者對一些不可預測和不可抗拒的因素的考慮和相關特征的增強。例如，地震、洪水等，地震的高發區通常采用木質結構，雨水充沛地帶通常頂部的雨水處理能力更強。

4.3對地基基礎結構進行優化

建筑的地基直接決定了建筑物的穩定性，地基的優化設計可以確保它的安全性能并提高它的經濟成本，對不同的層次，建筑設計的高度，地基也有很大的改變，這需要建筑的設計和樓層高度協調，地基的優化設計。

結語：建筑結構成本在建筑工程中占有較大的比重，結構設計優化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則，精心設計，應用現代化科技手段，選擇科學的建筑結構設計方案，實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。

參考文獻：

[1]陳長春.建筑結構設計優化與把握探析[J].建材與裝飾，2017（12）：101-102.

[2]賈金成.建筑結構設計優化方法及應用分析[J].建材與裝飾，2017（04）：93-94.

[3]張愛霞，周世忠.建筑結構設計的優化方法及應用分析[J].低碳世界，2016（07）：153-154.