海盐县建筑设计研究院有限公司 浙江省嘉兴市 314300
摘要：现阶段，我国的城市化进程速度越来越快，建筑行业规模越来越大，行业内市场竞争愈加激烈，各企业之间要想在竞争中占据优势，就必须不断提高企业工程质量，在工程质量、建筑功能和产品价格上都站在行业前列。因此，对建筑结构设计优化在企业工程实际中就显得十分重要。本文主要针对建筑结构设计优化的方法及应用进行分析，以期提高建筑工程质量，降低施工成本，为企业创造效益。
关键词：建筑结构设计；优化设计；新方法；探析
1建筑结构设计优化概述
建筑结构设计优化作业从某种意义上来讲是一项专业性比较强的作业，它不仅仅要能够真实体现出建筑结构设计的可操作性，还要能够对整个建筑施工作业进行全面的评估。优化主要体现在对于建筑结构以及成本、图纸规划方案、户型设计、建筑风格等方面的优化。这就要求建筑施工设计人员要能够明确每一个阶段对于建筑结构设计的优化目标，从而减少成本的使用，合理的建筑结构优化不仅仅可以大大提高工作效率，还能在很大程度上保证质量，延长建筑结构的使用寿命。在当前我国大力提倡市场效益最大化的前提下，建筑行业要想在激烈的市场竞争中获得较好的发展，就必须在施工作业前了解房屋建筑结构设计的重要性。良好的建筑结构优化对于整个建筑施工材料的有效发挥有着积极的重要作用。同时合理的设计优化还能改善人们的居住环境，提升生活质量的舒适度。此外，还能减少资金的使用，最重要的是优化设计是为了更好地的适应时代社会发展的需要。
2建筑结构设计优化的必要性
在房屋结构设计过程中，使用合理的优化设计方案，不仅能够提升建筑物的使用价值，还可以同时实现建筑物的经济价值和环保价值。在优化设计方案中，节省建筑单位的资金投入，降低建设成本。建筑优化设计与传统的建筑设计相比，能够为企业带来更好的经济效益、为用户提供更好的使用体验。通过优化配置建筑施工过程中的各种资源，如建筑材料、结构布局，实现结构布局的有效结合，共同发挥更优作用，建筑物的面积随着建筑物层数的增加而增加，而要想保证建筑物的良好设计效果、稳定性和可靠性，建筑物的单位面积造价也会随之升高。通过建筑结构优化设计，便可以在这些因素之间找到协调点，实现最佳的方案设计。
3建筑结构优化设计结构化建模的详细步骤
3.1目标函数的选择
设计人员在对房屋结构进行设计优化时，首先必须确定建筑结构的目标函数，通过建筑物的安全标准和面积参数共同确定，进而根据建筑物建设工程材料的情况准确定建筑物优化设计的工程造价。在这之后，设计人员需要对计算出的集中工程造价方案进行分析，选择工程造价最低的方案，以实现在满足建筑物各项需求的基础上经济效益的最大化。
3.2变量的选择
在对目标函数进行合理的选择之后，还需要对建筑物的变量进行选择。变量的选择具体是指设计人员分析出的可能影响建筑物结构设计的因素，对其进行分析和研究，选择其中影响程度最大的变量因素进行计算和控制，进而达到变量选择的实际作用。
3.3约束条件的选择
对建筑结构的可靠性进行优化和创新，可以对房屋建筑结构当中的定量与约束条件内容进行准确的判定，并将约束条件限定在建筑物的工程标准之内，借此实现建筑结构设计的最优化。例如，在对应力、尺寸大小和结构强度等因素的约束条件进行判定时，必须以建筑物结构的实际情况为基础进行选择。
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4建筑结构设计优化新方法介绍
建筑物结构的优化设计体现在建筑物工程结构总体的优化设计和建筑物结构分部结构的优化设计两方面。在分部结构优化设计中，需要进行优化设计的内容有基础结构、屋盖层系统、围护结构以及结构细部方案的优化设计。对这些内容的优化设计涉及到选型、布置、造价分析和受力分析几个部分，并在满足其使用需求的前提下实现经济效益的最大化。并在满足建筑物结构的长期效益条件下，以减少近期投资为目的降低工程造价5%～30%。在优化技术的同时，通过合理利用不同材料的性能使建筑物内部结构的各个单元实现最佳协调。
5建筑结构设计中的优化策略
5.1对建筑总体设计方案进行优化
某些地区在进行建筑结构设计优化的同时必须考虑到地域问题，自然环境的外在因素也是影响建筑结构设计方案优化的主要因素。有些地区夏季高温多雨，冬季又温和少雨，而且在整体设计过程中还要考虑到每栋建筑楼房之间的距离。不易太近也不易太远这样都会影响到建筑结构的使用，而且会浪费整体的建筑结构资源，所以作为建筑结构设计者要从大局出发，掌握好主体设计方向，这样才能设计出符合实际发展需要的楼房。
5.2对建筑平面设计方案进行优化
建筑的平面设计方案不同，建筑的合理使用性以及建筑成本的需求量也会不同。因此在多个建筑平面设计方案中选择最优设计方案非常重要，要确定建筑的平面布局、柱网间距到楼层数、层高、建筑物的高度和房屋的基本类型等，同时房屋开间大小和进深也会对设计方案产生影响。如果建筑房屋的性能相同，一般设计方案和最优设计方案的就会成本不同，因此在优化设计方案时要根据具体情况选择侧重点。
5.3对选择的结构形式进行合理的优化
在进行结构选型时，要对于整体建筑结构的用途、高度、功能、周边环境、抗震性等多方面因素进行合理的把握，因地制宜地选择合理的结构体系。一般高层建筑常用的结构体系为：框架结构、框剪结构、剪力墙结构。在选择了对应的结构体系以后，就要针对相应的结构体系进行合理的优化，如剪力墙结构的设计时需考虑连梁的优化设计。连梁的刚度增大必将使得结构的地震作用也增大，这样连梁和墙肢分配内力也相应增大，此时必须增大构件的配筋量，显然这一设计结果必然会造成材料的浪费。因此，在住宅结构设计时，一般情况下不宜采用大刚度的窗下墙作为连梁，而宜将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。另外一种情况，在满足结构刚度与变形要求时，应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑，合理布置抗侧力构件。剪力墙数量越多，结构抗侧力刚度愈大，相应结构位移会减小，但是结构地震力会随抗侧力刚度增大而加大，对结构的造价控制不利。因此剪力墙应以周边均匀、对称、分散等原则合理布置，以规范规定的水平位移限值为准尽可能减少剪力墙数量。对不同的结构形式的优化，需要设计人员对该结构形式进行充分的了解，对找到更为合理、经济的设计，从而在满足各种规范的使用要求的前提下，杜绝不必要的浪费，做好成本控制。
5.4注重结构的细部优化
在建筑施工作业中不免会因施工内部细节处设计的不合理性而影响建筑施工作业质量。从某种角度来讲，细节将决定于整个建筑施工质量的好坏。尤其是针对施工作业中拐角处的结构设计，因拐角处的施工难度系数相对比较大，所采用的建筑材料也比较特殊，为保证质量就需要选择较好的施工作业材料及优化内部的细节来满足其质量要求。
5.5截面优化方法
建筑物结构的细节是最能体现其整体可靠性和安全性能的部分，在处理建筑物截面时，设计人员必须考虑到截面结构的安全性和可靠性，对建筑物的截面进行科学计算，提升其稳定性和美观度。对于建筑物截面的优化设计，设计人员可以利用有限元方法来计算设计变量的应力特点和结构位移情况，并通过信息化的设备验算和统计所获得的设计数据，再依据所得的结果判断需要调整的范围，并对该范围内的区域进行优化设计。
结束语
总言之，在房屋建筑结构设计中，建筑结构设计的优化方法具有非常广泛的应用价值和推广价值，而且建筑结构设计优化对企业的发展和行业的发展都具有重要的推动作用。所以，在以后的研究工作中要加大对建筑结构设计优化方法的研究力度，不断创新，制定更加科学合理的结构设计优化方案和程序，并将研究成果在实际工程中广泛推广，以期为我国建筑行业做出贡献。
参考文献
[1]丁博.试述建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建材与装饰.2015(51).
[2]刘剑锋.建筑结构设计的优化策略及其在建筑结构设计中的有效运用[J].建材与装饰.2015(47).
论文作者:徐斌峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/11
标签：结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 优化设计论文; 建筑结构论文; 设计方案论文; 《建筑学研究前沿》2017年第8期论文;