芻議建筑結構優化設計在建筑結構設計中的應用

李謙 吳淑超

摘要：建筑業在市場經濟的發展迅速發展之下，面臨著競爭日益激烈的局面。而人們生活水平的提升，對建筑結構方面的要求也慢慢提高，在房屋建筑方面人們對建筑的安全性、牢固性、建筑結構等提出更高的需求;使房屋更方便舒適。另外還要求在越來越昂貴的土地成本和日漸嚴格的客戶需求之間如何找到平衡點，還對建筑設計人員也提出了很高的要求。能給筑商帶來更大經濟利益，也同時把建筑方面的不足得到改進，使居民對建筑的安全得到肯定。

關鍵詞：建筑結構;優化設計;建筑結構設計

1、建筑結構設計的優化設計方法及作用

1.1建筑結構設計的優化設計方法應用。建筑結構設計的優化設計方法主要應用于建筑工程結構總設計與建筑工程局部結構設計兩方面，建筑工程結構總設計的優化設計主要有建筑基礎結構方案設計的優化設計、建筑物頂部系統方案設計的優化設計、外圍護欄結構方案設計的優化設計及建筑結構細部設計的優化設計，那么在對這幾個主要建筑結構設計進行優化設計時需要充分考慮建筑整體結構選型、結構布置、受力及造價等因素，它們是影響建筑結構設計優化設計的主要因素，直接關系著建筑結構設計優化設計的效果，因此在優化設計中要全面分析建筑實際情況，對于不同位置結構設計的優化設計，要選擇與之相符的優化設計方法，從而達到建筑結構設計優化的目的。

1.2建筑結構優化的目的是要在設計方法中做到做優化，同時使設計師在設計建筑時達到一定的實踐價值與經濟學意義。隨著人們的生活水平的不斷提高，居民對所在的辦公樓的建筑設計也提出更好的要求，傳統的建筑設計使建筑結構方面不利于很好的發展。只有不斷優化建筑結構設計，才能給居民們一個安全舒適的懷境。實現了建筑結構設計的使用價值，同時也提高了建筑結構的穩定性與可靠性，就目前建筑結構設計優化設計方法在建筑結構設計中的應用而言，它與傳統建筑結構相比，利用先進的優化方法可以降低建筑工程的整體造價5%～30%，運用合理的結構優化，能夠提高建筑材料的利用率，使整體建筑結構更加協調，在增加其美觀度與穩定性的同時，還在一定程度上降低了建筑施工成本，對建筑企業而言具有一定的經濟學意義。

2、建筑結構設計優化的組成部分

若要保證結構設計優化技術在建筑結構設計中體現最大化的優勢，就需要用科學合理的方式進行實施，保證其具有完整、適用的步驟，從而滿足社會發展對房屋結構設計所提出的要求。以下就是對房屋結構設討優化的具體步驟：

2.1計算方案必須是最優秀的

房屋結構的優化設計中存在的問題是復雜多樣的，比如多變量、多約束的非線性優化問題等;在計算過程中，通常要將有約束性的優化問題轉化為無約束性的問題求解，從而進行最優的設計設計方案。

2.2建筑結構優化模型

2.2.1合理選擇設計變量

一般設計變量都是選用對設計要求起主要影響作用的參數，將那些對設計要求影響、變化范圍不大，以及只要根據結構要求或局部性的設計考慮，就能滿足設計要求的參數等作為預定參數，這樣可大大減少設計、計算和編制程序的工作量;

2.2.2確定目標函數

關于確定目標函數，只要選擇符合預定條件的一組截面幾何尺寸，以及建筑鋼筋截面積或失效概率，就能使總費用降低到最小。

2.2.3確定約束條件

在房屋結構的優化設計中，要想確定其約束條件的范圍，應從正常使用狀態下的彈性約束力到最終狀態下的彈塑性約束力，或從可靠指標約束力到確定性約束力等范圍考慮。在設計中，要使結構優化設計應用于實際房屋結構工程，就是要將其結構設計中實際的約束條件與目標約束條件作比較，保證各約束條件都符合現行規范的要求，從而實現最優設計。

2.3結果分析

對計算方案的結果進行系統分析，從而確定最優設計結果。因為建設投資涉及到的方面比較復雜，必項進行整體考慮，不能只是為了節約資金投入而忽視設計優化的作用。

3、關于建筑結構優化設計在建筑建構設計中的應用

3.1房屋建筑結構工程師的積極參與

到目前為止，一個實際的建筑結構施工，達到優化的設計的方法不僅可以使工程造價得到降低，同時還可以改變其適用性能。因此，要按照結構設計優化的方法和模型結構優化設計去實踐，預先確定能直接影響總體的建設總投資計劃。但現在很多早期的程序設計者們在建筑階段不參與到建筑結構設計中去，這對于建筑設計的結果有著直接的影響，使設計結構時造成程序的步驟復雜給設計師增加了難度，而投資方面也明顯增多。

3.2建筑結構設計優化設計對實際建筑結構問題的處理。

在建筑結構設計優化設計中存在諸多問題，要優化就要對建筑結構進行調整，若結構優化設計手法不當，會對建筑結構造成一定的破話，影響建筑物整體穩定性與安全性。在建筑結構設計優化設計過程中常遭遇一些意想不到的事故，要及及時加之解決，對于優化設計中存在的安全隱患，要制定行之有效的預防措施，降低結構優化設計對建筑物造成的破壞力度，在優化設計中要在結構設計中充分考慮結構的安全性及抗震性能，降低工程造價，提高經濟收益的同時還要增強建筑結構整體的抗震性能及可靠性。

3.3 各單位積極配合協調

設計好的房屋建筑結構做到實踐相結合，與建設單位、還有機電安裝等施工單位和管理單位之間相互配合，共同設計出理想的方案和相應措施，使施工建筑順利進行。接受領導的一至安排，各需所責。建筑師、結構設計師都參與到結構設計和具體施工當中去，互相交流溝通，研究出更科學、更有效益的具體優化方案，然后再去具體實施。

3.4合理優化概念設計和局部結構

概念設計應用的特點具有不具體性、不確定性，在沒有具體數據的情況下，會導致計算與不同于實際情況。因此，概念設計的方式是很有必要使用的。所以，設計人員要有靈活的思維，變通的設計優化結構，這樣會有很好的效果。當然，細致部位的結構設計優化也要十分注意。例如，進行飄窗選擇的時候，一定要留意立面的造型考慮是否有空調的實際使用，不僅僅是要美觀，還要有實用價值與安全性能。

4、結束語

根據建筑市場的要求，在房屋結構設計中靈活運用結構設計優化技術，這對建筑企業節省資源、獲取最大經濟效益等方面有著至關重要的影響。運用科學合理的結構優化設計手段，在確保建筑結構安全的基礎上進行局部調整，使整個建筑結構更具可靠性與穩定性，促進建筑企業快速發展。

參考文獻：

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[2]楊華.淺談建筑結構設計與優化設計[J].規劃與設計.2016，12（26）：56～58.