摘要：城市建设的发展使得各种建筑逐渐兴起，而伴随着生活水平的不断提高，人们对办公和居住建筑也有了更新的要求，因为时代在发展，而传统建筑结构设计中存在某些无法适应时代发展的部分，因此，就必须遵从时代发展的潮流，对建筑工程结构设计进行优化，以让其更加符合时代发展的要求，更好地为建筑工程设计服务。同时，通过合理的建筑结构设计优化设计，还能提高建筑企业的经济收益，在一定程度上推动建筑企业的发展。
关键词：结构设计；优化；建筑工程；设计；应用
引言：建筑结构设计优化方法在建筑结构设计中的应用，符合可持续发展观以及建筑行业的发展需求，可以提高建筑的安全性与美观性，发挥建筑材料的最优性能，同时还能降低建筑工程的成本，提高建筑的经济效益，因此，加强对建筑结构优化设计的研究就是十分有必要的。所以，在实际过程中，建筑结构设计人员要树立正确的意识，在相关制度的要求下，规范地实行每一个操作步骤，及时调整建筑结构设计方案，保障建筑结构设计科学的应用。
1.结构设计优化概述
1.1结构设计优化的必要性分析
结构设计优化，指的是通过充分发挥房屋建筑材料自身的性能，实现各个构件和各个设计环节相互配合的效果，通过结构设计优化，达到房屋建筑结构优化的目的。在建筑工程项目中，结构优化设计可以在保证质量的基础上缩短工程建筑的施工周期，提高施工项目的经济性，工程安全性能也会在优化中得到显著提高，因此，建筑公司必须优化建筑结构的设计，发挥工程项目建设资源的实际效用，提高建筑质量安全性。同时，在住房设计方面，结构设计优化还综合了美学、实用、生态和经济价值观，满足了人们对建筑美感的要求。
1.2结构设计优化的实际意义
结构设计优化，既具有传统结构设计的安全性能，还兼顾了审美实用的特征，其突出意义主要体现在两个方面：一是有效地降低了施工成本；一是极大地提高了建筑物的经济效益。结构设计优化在降低施工成本上，最明显的表现就是建筑结构优化设计能改变空间的使用格局，减少拥挤，对于高层建筑而言，更能有效地利用面积，提升建筑面积的使用率，从而有效地节约了建筑成本。而在提高建筑物经济效益方面，最明显就是建筑结构设计优化能极大地降低楼层高度，让建筑强的面积和主体结构变小，结构重量降低，并且高度的降低让建筑物有了更为充足的光照，也缩小了建筑物之间的距离，提高了土地的使用率，让建筑物的经济效益大大提升。
2.建筑设计中的优化方法
2.1建立建筑结构设计优化模型
建筑设计优化的主要方法是设计优化模型的建立。在建筑结构设计优化模型的建立过程中，设计变量、确定目标函数、确定约束条件是需要重点考虑的三个方面。设计变量的选择是影响建筑物结构设计的一个关键因素，因此，要对相关的建筑数据、分析参数进行筛选再确定，同时，在模型建立工作中还可以通过变量参数来减少优化设计的整体工作量。在确定目标函数时，不仅要分析建筑结构中的必要参数，还要了解如建筑界面尺寸大小、钢筋表面的界面剂等其他相关影响条件，以求降低成本。在确定相关约束条件方面，要保障建筑结构设计的安全性，满足建筑设计各个条件，以保证建筑工程质量。
2.2选择建筑设计优化方案
建筑设计优化中的具体措施需要通过最终的优化设计方案确定，在结构设计方案的选择中，则需要根据建筑工程的实际情况再进行确定，不同建筑工程的结构内容存在着显著的差异，因此在建筑设计优化中需要通过专业的设计软件对建筑设计进行精确计算分析，从备选方案中选择最佳的计算模型，确定最佳的建筑设计优化方案，发挥最佳效果。
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2.3增强结构优化设计的层次性
建筑结构设计方法的应用体现在实际施工中的多个方面，因此，在结构优化设计中，要重视建筑结构设计的层次性和协调性，注意对建筑结构设计、建筑结构整体设计和建筑设计体现，同时，设计人员还要注意细节，对下属的每一个工作内容都要进行仔细的检查，这样才能有效地实现建筑工程叠加的目标。
3.结构设计优化在建筑设计中的实际应用
3.1在建筑排水设施中的应用
通常来说，建筑排水系统都是利用管道来完成的，而管道的种类多，数量大，而且规格各不相同。所以在为管道预留空间时应当保证适当的尺寸，从而实现所有管道都能合理布置，而对于需要通过楼层的区域的管道，应当进行结构加固措施，从而保障建筑结构的安全性能。同时，在管道的布置过程中，应该尽量避免管道从剪力墙中间穿过，或者从结构柱穿过。如果无法避免以上两种情况，那么就必须必须对管道通过的地方再次加固，从而保障排水设施的稳定性，以保证排水系统在结构中的协调性，最终保障建筑的质量安全。
另外，排水水泵的机械设备，应当安排在地下室内。一方面，由于水泵等机械设备的自重较大且在工作时会产生一定的震动，产生较大的噪音，所以安排在地下室能减少对用户的影响；另一方面，在水泵发生质量问题时，在地下室内对其进行维修和养护，可以有效避免对结构的破坏，从而保障建筑结构的质量安全。
3.2在建筑结构节能设计中的应用
为了保证建筑物的采光效果，尤其是房屋建筑物，在设计过程中就需要考虑建筑工程现场的地理位置、气候以及城市规划，根据这些条件来选择建筑物的朝向。这样不仅能够保证建筑物的采光效果，保持建筑物的良好通风，而且能有效地减少建筑物在电能方面的消耗。在建筑物的外观设计上，要避免建筑物出现寒风垂直的现象，从而降低热量的消耗。另外，还可以通过适当增减门窗数量来保证建筑物的光照程度和通风程度。比如，在向阳或者风向口，可以多开一些窗户，以保证建筑物的室内照明和通风良好。
3.3在建筑抗震抗风设计中的应用
高层建筑物不仅需要关注建筑物自身产生的垂直荷载问题，同时还需要综合考虑因高空气流扰动而产生的风力荷载，特殊地质环境出现的地震自然灾害等问题。通常情况下，高层建筑物的刚度水平会随着高度的增加而逐渐降低，那么，在建筑物的设计过程中，就需要通过结构设计优化做好高层建筑物的优化设计工作，让高层建筑物的设计能尽量满足结构设计的要求，另外，在高层建筑的设计过程中，应尽可能地降低楼层之间的刚度以及偏心距，因为这个设计会直接影响到后期建筑物的使用和安全性能，所以需要重点关注。
3.4在电梯布置中的优化应用
电梯设备是高层建筑中不可或缺的重要组成部分，其作为全天候使用的设备，其构件和电线会对楼体结构造成很多很多的影响，比如建筑电梯间的存在会对楼层版面造成巨大的影响，因此在施工前需要对建筑物的电梯间进行综合分析研究，做好布置工作。而在设计电梯房的过程中，也必须考虑电梯周边墙体的强度问题，以确保其在安全使用范围内，保障电梯房的质量安全。另外，由于大部分电梯电缆线使用的是金属芯，所以在进行布线设计时，应当在墙体上面预留足够的通道，保证电线不外露，让电力设施保证一定的安全性和协调性。
结束语
通过以上的分析我们可以得知，建筑结构优化设计对于建筑物性能的提升具有很大的作用，因此在设计过程中不容忽视。在结构设计优化中，设计人员务必明确结构优化的理念，以工程实际确定的工程结构设计模型为基础，结合建筑物的实际情况，不断修正建筑结构方案，同时还要对模型的约束条件和目标函数采取有效的控制措施，进而在设计中选择更加科学合理的改进方法，优化设计综合水平。
参考文献：
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[2]张学兵.房屋结构设计中优化设计方法的应用分析[J].山西建筑，2018.
[3]杨威.刍议结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用[J].江西建材，2017.
论文作者:刘永康
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
标签：结构设计论文; 建筑论文; 建筑物论文; 建筑结构论文; 结构论文; 建筑设计论文; 优化设计论文; 《基层建设》2019年第29期论文;