摘要：在建筑结构的设计环节中，设计者需要对建筑的布局、施工方案和验收环节进行把控，综合考虑并不断优化，才能做出科学的结构设计方案。在原有方案的基础之上，对结构设计方案进行改进，使其充分利用空间资源，并在最大程度上满足用户的实际需求，在实现其基本的建筑物使用功能的基础上，实现较好的美观功能，并在实际建设中节约建设成本，获得最佳经济效益。
关键词：建筑结构；设计；优化设计；分析
引言
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，对建筑结构设计就显得十分重要。
1建筑设计优化的重要意义
1.1 使工程的造价降低
建筑工程结构优化设计在会充分的考虑到现行阶段的建筑行业的发展趋势来进行剖析，根据现行的建筑特点来进行设计，如当前的高层建筑和高层的住宅偏多，因此其层数很多，在建筑用地面积不变的情况下建筑总面积很大，在面对高层建筑的结构设计时，为了节省用地，会将建筑物的房顶进行细致的规划，可以保证整个工程的总造价降低，节约成本。
1.2 能够提高建筑结构的经济效益
建筑结构的设计需要保证到建筑工程的经济效果，随着建筑的层数的增加，高度也会增加，与其相关的墙体面积、柱体面积及配套的设施如管道等都会增加很多，层数比较少或者高度比较低时相应的建筑就会节省一些这样的荷载。同时，高度越高的建筑，相邻之间的距离也会比较远，这样不利于节省用地开支的目标实现，如果让建筑的总高度下降，那各建筑之间的距离也会靠的近一些，这样可以节约用地。另外，相同面积的建筑之间，建筑的平面形状不同会使得其周长不同，越规则的平面形状其周长会小一些，并且能够提高其荷载的性能，增强了建筑的质量。优化创新后的建筑结构设计相较于传统的设计，能够有效降低建筑的总造价，能够有效的提高建筑结构的经济效益。
2建筑结构优化设计结构化建模的详细步骤
2．1 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。
2．2 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。
2．3 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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3建筑结构设计优化新方法介绍
3.1拓扑优化法
拓扑优化法，就是通过在建筑结构设计优化过程中，结合建筑自身的特点以及实际的用途和情况，正确找到理想化的建筑结构分布形式，全面的分析建筑结构的刚度和其他与结构相关联的属性，来减少建筑结构自身的重量，从而提升建筑的性能。设计人员要充分掌握以及了解拓扑分析方法的优点，合理运用拓扑分析方法，使得设计出来的建筑结构拥有很强的逻辑性。
3.2 截面优化法
截面结构的可靠性以及安全性是建筑结构优化设计时相关人员必须要考虑的一个重要方面。截面结构作为建筑结构的细节所在，其性能是最能体现出建筑的整体性能的。在实际的设计过程中，为了保证截面结构的的可靠性与安全性，设计人员要对建筑结构中所涉及的界面进行准确的计算，然后再进行设计，不仅可以提升建筑结构的稳定性，还可以提高建筑的美观程度。具体的方法有，可利用有限元方法来计算设计变量的结构位移情况以及应力特点，然后用计算设备对获得的数据进行验算和分析，得出结果后，根据其需求调整，确定调整的范围，在此范围中再进行区域优化设计。
3.3 外形优化法
外形优化是在界面优化的基础上进行完善的，以达到更好提升建筑的结构设计质量的目的。在对建筑结构进行外形优化时，相关人员要对建筑的整体情况掌握得很清楚，再根据我国现行的建筑柱结构设计的相关标准，在掌握的建筑的情况的基础上进行改进。建筑结构的外形特征就是利用外形优化法来进行划分的。外形优化方法在实际的实施过程中，通常会采用连续性结构与杆系结构。建筑结构的节点坐标选取是杆系结构的重要环节，节点坐标在选取好后，要将其作为设计的一个变量，来实现建筑外形优化设计的目标及需求。
3.4 细节部分结构设计与概念设计相结合。
是具有不确定性的，比如地震，在对建筑的抗震能力进行设计时，由于缺乏详细的数据，只能通过概念设计的优化方法，将一些存在的数据当作辅助来进行。同时，通过结合上诉的一些结构优化方法，使得优化效果更佳。另外，在设计的过程中，对建筑结构的细节部分进行优化设计是必须要做的工作，如现浇混凝土施工过程中，异形板料的弯曲部分容易开裂是一个比较突出的问题，对此我们将其进行简化，然后再选择钢筋，这样能有效的降低混凝土出现开裂现象的几率，不仅提高了经济效益，最重要的是满足了建筑结构的基本需求。
3.5 建筑物下部地基基础结构的优化设计
在对建筑物的下部地基基础结构进行优化设计时，设计人员必须选择最为合适的方案。例如，以实际施工情况为基础选择对应的桩基类型，尽量降低工程造价，再根据桩端持力层的厚度对灌注桩的长度进行科学选择，并对集中优化设计方案进行对比，进一步筛选出最优的设计方案。例如，某建筑物结构的原设计使用的是桩筏基础，相对该结构设计进行优化，将桩筏基础改为桩基础，设置两桩承台、三桩承台、四桩承台和梁式承台。在这部分优化中，考虑的是基础传力的传递路径最短则越省材料，但是前提保证是总沉降值和不均匀沉降值。桩筏基础较桩基础而言增加了一块整体的筏板，将整体受力转变为局部受力，增加了传递的途径，但是也增加了材料的使用，虽然浪费了材料，但对控制不均匀沉降具有一定作用。根据实际情况而言，若要同时满足总沉降、不均匀沉降以及地基承载力的要求，使用天然基础的经济型要比桩基础更高，而且施工更为简便，所需时间也相对较少，费用也较为便宜，不失为一个较好的选择。
结束语
在建筑结构优化设计中，合理选择结构的设计方案既能够得到技术上的要求，又能够极大的减少建设资本，但是这是一项十分复杂、综合性强且系统性较强的工作，要想实现有效的设计优化，必须对此加大研究力度，不断深入优化建筑物设计，通过设计优化的手段在建筑土地价格飞涨的今天，有效控制工程造价，实现经济效益与建筑物质量的最佳协调。并通过细节方面的优化，给予用户更为舒适、贴心的居住体验。
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论文作者:刘金亭
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/3
标签：建筑结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 结构论文; 优化设计论文; 变量论文; 《基层建设》2017年第27期论文;