摘要：现阶段我国规范对于结构优化没有明确的方法和评价标准，给结构优化理论发展和实践带来了一定的困难和困惑。正因为如此，结构优化理论方法有待于进一步完善和提高实用性、针对性，在应用中提高和发展。本文将结合结构设计优化的意义及其现状，探究建筑结构设计的优化方法及应用，以供相关设计人员参考。
关键词：建筑结构设计；优化；方法；应用
1结构设计优化的意义
混凝土建筑结构的设计，在设计时应该注重建筑各个部分的协同配合，特别是在建筑的方案设计阶段，在设计时应该将建筑的概念设计、安全性、功能性、经济性、美观性等融入到建筑的设计方案中。尤其是复杂布局的建筑结构设计，其建筑的结构选型和平面布局都对建筑的整体设计有重要影响。设计方案必须确保其有足够的承载力、刚度、抗扭刚度、抗震能力等，同时还能够合理建筑的成本投入，实现建筑的经济性。
建筑工程投资巨大，在市场经济条件下，关注投资的成本和产出比，是必然的需求，以最小的成本换取最大的回报，实现投资收益的最大化，是投资方追求的主要目标之一。控制和减少工程投资，是工程建设全过程中的重要任务。工程设计作为工程建设过程中的重要而必不可少的环节，必然对工程建设的方方面面都产生着巨大的影响，相关的研究和实践都证明，结构设计对于工程造价、工程质量和工程进度都有重要影响，统计资料表明，设计阶段节约投资的可能性为88%，施工中节约投资的可能性为12%，而工程造价、质量和进度，直接影响到投资的成本和效益。因此好的设计是项目投资取得良好经济性的重要先决条件。
我国的技术经济政策的基本方针是“安全、适用、经济，保证质量”，当前，随着市场经济的发展以及国家绿色节能的产业发展政策的推广，结构设计的经济性得到越来越强烈的关注，结构设计的精细化和设计优化是市场经济条件和产业发展政策的必然要求。
2建筑结构设计中存在的问题
2.1建筑结构方案选择失当
在建筑结构方案选择中存在数量不足的问题，这是由各方面主体降低设计成本需求所决定的。但是，数量上的不足会造成结构方案的代表性、覆盖性不强，难以体现建筑结构设计工作的重点和要点，容易造成建筑结构优化设计工作的漏洞。另外，建筑结构方案中普遍存在对特殊条件、特定问题的预防和控制体系，这很容易导致在方案选择和设计实施中因各类因素的影响而产生暂缓和停工问题。
2.2建筑结构计算中传统工具应用不系统
目前，传统工具在效率上和效果上已经远远不如现代工具。但是，由于讲求实际运用技巧和应用范围，在信息化的今天，很多建筑结构设计人员只会依靠计算机和专业软件进行设计工作和结构计算工作，这样，可能会造成两种情况发生：第一，计算机出错。由于没有手算校验，导致整个项目计算错误。第二，一些特殊项目在计算机中没有建模或者现成的工具，很多计算者会束手无措。
2.3建筑结构设计功能性不足
建筑结构设计没有在开始阶段强化功能性系统，导致建筑结构设计方案在结构、体系和功能上存在很多缺点和不足，导致设计结果无法满足使用需求。
3建筑结构设计优化方法
3.1结构优化设计模型
建筑结构设计优化主要有三方面。首先，设计变量要符合实际要求，进行适当的选择。通常情况下，设计的变量要根据参数来设定，对设计变量影响不大的参数设置为预设参数，这样设置会减少优化设计的计算难度，提高效率；其次，找到最优解的目标函数；最后，找到适合的约束条件。约束条件包括应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束等等，确定约束条件，从各项指标进行约束，从而进行更完善的结构优化。
3.2结构优化计算方案
结构设计优化的完善又很有条件限制，只要确定了合理的变量与约束条件，就可以为优化结构打下良好的基础。在设计优化方案时，在此基础上进行运用程序的设置，进行精准的计算，最终就会得到结构优化计算方案。
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4建筑结构设计优化的应用
4.1结构经济性的优化
结构优化的人工方法总体可概括为“综合优选法”，根据其侧重点的不同大致又可以细分为以下几类：
（1）经验法：对于常规的项目，根据成熟的项目经验，确定输入力学参数和控制目标的经验数据和做法，可以更快地得到比较理想的优化结果。
（2）比选法：在经验法的前提下，通过个别力学变量取值调整、试算、通过多方案的比选，达到优化结果的方法。
（3）统计法：对不同约束条件下、相似的结构体系下（或相同的约束条件、不同的结构体系）的项目经济指标进行统计、归纳，生成目标变量的经验数据，作为项目优化数据的优化方法，比如住宅中相似的结构形式，在不同的层数、抗震烈度下钢筋和混凝土用量的统计指标。
显然，多数时候需要同时使用以上两种或三种方法对同一个项目进行优化。
4.2结构整体及局部优化
现代建筑工程中的细化项目逐渐增多，这就使设计内容更为丰富，因此，设计也就逐渐呈现出了全面性及层次性特点。首先，建筑工程施工阶段所需的建筑材料及结构部件都属于其涵盖范畴，尤其是选用指标，应当重点关注；其次，建筑工程中的体系类型较为多样，在各个体系下又分为不同的下级体系，因此，在建筑结构设计阶段，设计人员不仅需要对大体系进行设计，还不能忽视下属的体系，只有逐个优化，才能创造层层相互叠加的建筑工程，以确保设计质量达到最佳。
4.3上部结构优化
首先，在对建筑上部结构中的剪力墙结构进行优化设计时，应当将侧重点放在平面形心及结构中心上，通过对其进行研究分析，提升二者的契合度，设计人员应当在明确建筑施工要点的基础上，尽可能地优化建筑空间，促使设计内容更为全面、合理，以此为基准，使用与之对应的计算方式对结构进行精确计算，促使建筑墙体与剪力墙体相一致；其次，在对砖混结构进行设计时，应当将承重墙纳入重点优化范畴，将错洞及大洞口作为分析指标，合理规避安全事故。设计人员应当参照成熟的建筑工艺技术对构造柱及墙垛的对应指标进行设计，为后续层高的优化设计夯实基础。
4.4结构细部的优化工作
首先，不仅将建筑的主体设计设定在重点范畴，更应当关注结构的基本构件，促使设计的精细化程度不断提高，例如：在建筑施工阶段，矩形现浇板块的设计也是较为重要的，应当不断在设计中丰富考量内容，提高设计的全面性，将裂缝现象降到最低；
其次，科技进步带动了计算机产业的快速发展，新型工作模式已经逐渐取代了传统方法，对提高大众生活水平、工作效率等起到了促进性作用，大幅降低了工作强度。对简化工作任务等起到了明显保障作用。为此，建筑结构的设计中，相关设计人员要合理应用现代计算机技术，及时进行相关应用的优化控制。计算机技术具有效率高、数据分析精确、降低人员工作难度的优势，可为结构设计优化提供稳定的硬件保障。借助相应的模型便可直观进行建筑结构的有效处理。计算机软件在全面精准进行相应分析后便可得到对应结果。设计人员、造价人员要以此为基础进行相应技术价值的有效发挥。
结语：综上所述，建筑结构要以严格而规范的设计工作为前提，通过系统的优化和反复验证，保障质量、安全、效率等各项目标的完成。当前，建筑结构设计中存在着建筑结构方案选择失当、建筑结构计算中传统工具应用不系统、建筑结构设计功能不足等问题，易导致建筑结构出现抗震能力、安全水平、使用性能等一系列不足和欠缺。必须从优化建筑结构设计工作入手，建立高质量、高安全的建筑结构优化设计体系和网络，确保建筑结构设计成高稳定性、高质量的精品，建立起数字化时代进行建筑结构设计工作的新模式，推动建筑结构设计步入一个新台阶。
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论文作者:高贯鹏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：结构设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 结构论文; 方法论文; 体系论文; 方案论文; 《基层建设》2019年第10期论文;