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：建筑设计；优化设计；新方法；探析
1、建筑结构设计优化的意义
1.1、能够降低建筑总造价
由于在建筑工程结构优化设计的过程中，按照现阶段的社会建筑行业发展趋势进行分析，高层住宅与高层建筑在进行施工的过程中，建筑结构的层数越多，其建筑总面积也会逐步增加，与此同时，单位建筑面积占用的土地面积也会进一步的减小，为了在这样的前提下进行用地的节省，在建筑结构设计方面就会采取将建筑房顶进行进一步的设计规划，以保证该项工程的成本下降。
1.2、提高建筑结构经济性
在建筑结构设计的过程中，由于需要凸显出该建筑的经济效果，建筑墙体面积与柱体面积会按照建筑物自身的层高进行荷载的增加，水卫、电气的管线也会加长；相反降低层高，可节省。同时随着建筑总高度的减小，建筑之间的距离也会减小，节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也会变化，当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力也会提高，增强了建筑的经济性能。与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%－34%。
2、建筑设计优化措施
2.1、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。
2.2、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。
2.3、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。
2.4、细节部分结构设计与概念设计相结合
概念设计优化方法，是在比较缺乏详细的相关数据的情况下进行的。某些因素是具有不确定性的，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。
优化总框图
2.5、对地基结构进行优化设计
对建筑的地基进行优化设计也是优化整个建筑结构的有效方法。选择合适的方案对于地基的结构优化来说很重要，例如，桩基类型的选择，要以实际的施工情况为准，并实现降低造价的目标，然后以桩端持力层的厚度为参考，选择科学合适的灌注桩长度，且对不同的优化方案进行集中对比，尽量使得选择的方案是最佳的。再比如，桩筏基础是某建筑结构的原有设计方案，通过把该设计利用的桩筏基础改为桩基础的优化方法，设置不同的承台，在此优化中，在保证总的沉降值和不均匀沉降值的前提下，顾及到的是基础传力的传递路劲越短会越省材料的原因。与桩筏基础设计方案相比，桩基础是一个更好的选择。
3、建筑设计的优化方法应用分析
①确定建筑结构设计优化计算方法，首先分析建筑结构设计整体可靠度，确定各变量之间关系，确定合适的优化计算模型。②确定建筑结构设计的目标函数，根据各个变量之间的关系，确定目标函数，最后对目标函数进行求解，所获最优解即为最优优化方案。③对整个房屋结构进行施工流程优化设计，对施工流程优化的主要目的在于提高建筑结构整体安全可靠性，建立科学合理的最优优化计算方法，从而确定一个科学合理的综合结构分析程序。④对框架梁以及箍筋的间距的优化设计，一般来说，当箍筋为加密箍筋时，框架梁与箍筋间距不超过10cm；当箍筋为非加密的箍筋时，框架梁与箍筋间距不超过20cm。因此，在对建筑结构设计进行优化时要对箍筋与框架梁之间的距离进行合理优化，进一步达到对整体设计优化的效果。在设计过程中，当梁柱为非加密时，可以不考虑弯矩与剪力对结构设计的影响。
总而言之，在建筑设计中，建筑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。
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论文作者:钱新建
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/2
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