论述建筑结构设计优化方法的运用

张凡　王佳

摘要：在人们的生产生活中，建筑结构性能的好坏和实用与否都是十分重要的，这对于社会的和谐和经济的稳定发展都会产生一定的影响。在我国的建筑事业取得较大进步的今天，一些多功能的住宅都纷纷出现在我们的身边，不仅极大的丰富了现有建筑的各种功能，同时在建筑的形态上也呈现出一种多元化发展的趋势，这不仅体现出了我国的建筑人才的超高水平，同时丰富了人们对于建筑的了解。但是在实际的应用中，建筑结构的稳定性和抗震性能均有待加强，因此，本文通过对于建筑结构设计的优化方法的运用进行了简单的讲解。

关键词：建筑结构设计；优化方法；运用

建筑是人们对于艺术、建筑、文化、生活等各方面理解后的一种表现形式，不同风格的建筑展示出的是不同的风情和历史，同时也是展示设计师的文化结构的一个途径。通过优化建筑结构的设计，可以极大的增强建筑的各项性能，同时也是降低施工单位的成本的重要举措，在不影响建筑性能的情况下，合理的进行结构优化设计可以最大限度的发挥出建筑材料的利用价值，因此，合理的进行建筑结构的优化，选择合适的优化方法的选择，对于实现建筑的各项性能来说都是非常重要的。

一、建筑结构设计优化的特点和必要性

建筑结构的设计关系到每一个施工技术的应用及实际的使用效果，因此，一个有效的建筑结构设计是确保各项性能实现的重要前提，但是人作为设计的主题不可能做到尽善尽美，也无法顾及到各种性能的全面实现，因此，进行建筑结构设计的优化就体现出了它的意义和作用。它可以针对不同区域的特点采用适当的方法进行优化和细节处理，而且在增强建筑的安全性、抗震性等方面表现的较为突出，因而，依据现代社会人们的生活需求，通过对各种建筑结构设计优化方法的使用可以极大的满足人们对于建筑的美观度的需求，同时也可以实现实用性、环保性和安全性的统一，确保在低损耗的情况下降低对有限资源的浪费，为我国的可持续发展和绿色经济的发展提供强有力的支持。

二、建筑结构设计优化在房屋结构设计中的具体运用

建筑结构优化设计主要包括房屋的基礎结构的优化设计、房屋顶盖系统的优化系统、房屋周围护栏方面的方案优化设计及其他结构细节部分的优化设计。在对房屋结构进行优化设计时，首先需要从房屋建筑的实际情况出发，从整体效应方面去考虑，在确保设计满足功能性要求后，对平面布置的规模进行设置，将建筑质量中心与其刚度之间的差距缩小，均衡力度的承载方向。以下主要简单地介绍建筑结构设计优化的模型及其具体的优化计算方案。

1设计模型建筑结构优化设计的模型建设主要是将影响结构最优设计的具体参数发掘出来，并将相关变量的参数提炼出来，建立出初步设计的函数模型。并将其通过合理性的计算方案，规划出最佳的设计方案。建筑结构优化设计的模型建立第一步，首先需要选择选择影响整体设计的主要因素作为设计变量，将影响并不大的变量作为预定参数，从整体上减少设计程序的工作冗余。其次，将预定参数中建筑切面的尺寸及涉及到其截面积的相关数据函数表示出来，以控制总费用成本为目的。再次，制定好约束设计的条件。建筑结构设计优化的约束条件包括具体房屋的尺寸规划、结构的整体强度、预应力的相关参数限制、变形情况的规定等方面。在进行约束条件规划时需要遵照设计结构优化方案要满足房屋构造实际的标准，确保各项约束条件能够满足实际操作要求，以此来达到最优设计。

2优化计算方案建筑结构优化方法主要是一种根植于可靠度的房屋结构设计方案。其中变量较多，各类数据比较复杂。一般而言，在规划计算方案时常习惯将限制性的问题转化为无限定性的问题。在房屋结构设计中的优化计算方案一般可以采取拉氏乘子法、Powell算法等。

三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用

将建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，不仅能够降低工程投入成本，同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置，体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说，建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。

1前期设计环节

房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将建筑结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。

2抗震概念设计

在房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将建筑结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。

3房屋基础地基优化设计

房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展，房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。

4选择节能指标较高的结构设计类型

将建筑结构设计方案应用于房屋结构设计中主要是为了在降低工程造价的基础上，提升房屋建成后的整体效益。因此，需要选择节能指标较高的结构设计类型。常规设计中主要有三种房屋结构形式，分别为短肢剪力墙结构、框架结构及框架与剪力墙融合的结构模型。第一种结构设计的抗震性能较高，且并不需要较多材料的选用，第二中结构设计由于其柱截面较大会影响房屋内部家具的布置，而第三种结构综合适应能力较强，抗震效果好，且抗测力效果较为明显。三种结构类型均有其自身存在的优缺点，在选择最优设计方案时同时需要从房屋实际需求出发，将造价与后期效益均纳入考虑的范畴，据实际情况选择最佳设计方案。

总结：通过建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用，我们可以比较直观的了解到，建筑结构设计的优化方法是要在各个阶段中进行的，并且通过各种方法的运用可以在确保施工质量的前提下实现降低施工成本、优化建筑性能的作用，这对于我国建筑事业的发展来说是比较有利的，同时，我们有理由相信这也是未来我国的建筑发展的必然趋势。

参考文献：

[1]刘伟.结构设计优化在建筑设计中的应用[J].中国新技术新产品.2012（04）

[2]何鸿敏.建筑结构设计优化探析[J].数字化用户.2013（09）