摘要：随着城市化进程速度的不断加快，我国建筑行业的规模日益扩大，行业面临的内部市场竞争也日益加剧。在此种形势下，建筑企业为满足用户的需求，并在市场中获得足够优势，就需要积极做好建筑结构设计的优化设计工作，以充分促进工程质量及建筑功能的提高。本文从优化建筑结构设计的意义出发，就建筑结构设计优化设计的步骤及采取的新方法展开探讨，以期为今后的房屋建设工作提供可靠参考。
关键词：建筑结构设计；优化设计；新方法
0.引言
在社会经济快速发展及生活水平不断提升的背景下，人们对房屋建筑的结构也提出了更高的要求。而为满足这些要求，建筑结构设计师在设计环节中，需综合考虑并优化建筑结构的整体布局、具体的施工方案及工程验收等，从而制定出更为科学、合理的建筑结构设计方案。具体来说，设计人员应进一步改进并优化现有的设计方案，对空间资源进行充分利用，在将建筑的使用特征体现出来的基础上，将建筑结构的安全性、美观性及经济性等优势全面凸显出来。
1.优化建筑结构设计的重要意义
优化建筑结构设计的过程，也是设计人员优化并提升现有房屋建筑结构设计方法的过程。
通过采用优化后的设计方案，可将建筑工程的成本投入大大降低，并且还能在实际施工时，有效保护区域环境，以免周边自然环境因大肆动工而被破坏，这样一来，便可有效促进建筑经济价值及环保价值的提高[1]。相比于以往的建筑结构设计，采取优化后的设计方案，能够向用户提供更好的居住或使用体验，还可通过对施工过程中结构布局及施工材料等资源进行优化配置，实现资源利用率的提高，进而达到减少工程造价的目的。此外，通过优化并创新结构设计，还可充分确保房屋建筑物的工程质量及安全性，并不断促进建筑美观性及环保价值的提高。
2.建筑结构设计优化设计的相关步骤
2.1建筑结构目标函数的选择
在优化建筑结构的设计方案时，设计人员的首要任务便是对建筑结构的目标函数进行确定，通过应用相应的方法，确定建筑的面积参数以及能够达到的安全标准，在对上述条件进行明确了解以后，再以工程材料实际情况为依据，将优化以后的工程造价准确计算出来。在这一过程中，设计人员需仔细分析计算出来的几种工程造价方式，在施工时选择造价最低的设计方案，并将其作为工程主要的施工方案，从而对工程的整体造价进行有效控制。
2.2建筑结构变量的选择
建筑结构变量的选择为结束目标函数选择以后需进行的工作。具体来说，变量选择指的是建筑结构设计人员认真研究可能对结构设计产生影响的各种因素，并将其中有着最大影响程度的变量挑选出来，单独计算并控制，从而将变量选择的效用充分发挥出来。房屋建筑结构在很大程度上会受到变量因素的影响，因此，在实际工作时，设计人员需确保正确选择变量因素[2]。
2.3建筑结构约束条件的选择
对于建筑结构设计人员而言，合理选择约束条件为其必须完成的一项工作。在进一步优化建筑结构的可靠性时，设计人员需准确判断结构中的约束条件与定量等相关内容，而为促进结构设计的最优化，还需确保选择的约束条件需符合工程的标准要求。例如，在判定建筑结构的强度、尺寸大小以及拉应力等因素的约束条件时，就需要对建筑结构具体情况展开深入分析，并以此为依据，进一步规范设计工作，从而为接下来的施工建设工作打下扎实的基础。
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3.建筑结构设计优化设计采取的新方法
3.1截面优化的方法
在对房屋建筑的整体安全性进行判断与分析时，房屋结构的细节为不可忽略的内容。在对建筑的截面进行处理时，设计人员应对截面结构的安全性、可靠性等内容展开全面考虑，而为促进截面结构稳定性以及美观度的提高，确保整个建筑结构具有美的气息，就需要科学运算建筑的截面部位。通过采取有限元的计算方法，对结构的位移以及相关变量的应力特点等进行优化设计，并采用信息化设备来统计并验算设计的数据，并以得到的数据为依据，对截面结构需要调整的区域做出准确判断，从而优化设计该区域以内的建筑截面。设计人员在优化建筑结构的截面时，需严格根据计算得到的数据来开展接下来的操作，充分确保运算的准确性，从而有效促进建筑截面稳固性及建筑物使用周期的提高。
3.2外形优化的方法
建筑结构设计人员通过采取外形优化的方法，可在现行截面优化法的基础上，合理调整并完善建筑物内部的形状以及整体结构框架，从而实现设计质量的整体提升。首先，需要对建筑物整体情况有一个充分的掌握，并借助结构的设计标准来指导修正工作，以优化外形的方法对结构外形特征进行优化，在具体操作时，通常应用连续性以及杆系的结构。需要注意的是，在采取杆系结构的外形设计方法时，关键是要仔细选取结构节点的坐标，并将其作为变量，使之尽可能符合外形优化设计的标准及需求。
3.3拓扑优化的方法
通过分析并探究我国建筑结构设计工作中的不足之处及问题，发现需尽快优化创新结构设计。而为实现建筑结构质量的整体提升，设计人员就需要加大拓扑优化方法的应用力度，对结构的理想化分布及刚度条件等进行充分利用。
在优化设计建筑结构时，设计人员需将结构最为理想化的分布方法找出来，通过认真探究包括刚度在内的结构属性情况，并借助拓扑优化的方式，在将建筑结构重量尽可能降低的基础上，充分提高结构设计的性能。在实际工作过程中，设计人员应对拓扑优化这种方法的优势有一个深刻的了解，并借助此种方法，将结构设计转换为概念性的设计，这样便能使得建筑结构的设计更具有逻辑性，确保在探究结构最优化的分布形式时，能够将建筑物最大化的经济效益发挥出来，使用户获得更优质的审美体验与感官享受。
3.4优化设计建筑下部地基的基础结构
设计人员在优化设计建筑物下部地基的基础结构时，应当确保选择的设计方案最为合适。在根据施工具体情况来对桩基的类型进行选择时，应尽可能控制工程的造价在一个比较低的水平，随后再以桩端持力层厚度为依据，来合理选择灌注桩长度，并认真对比制定出的几种建筑结构优化设计方案，从中选出最优的方案[3]。例如，在设计某建筑物的结构时，原定采取桩筏基础，随后开展优化设计工作时，用桩基础来替代桩筏基础，并设置了两桩、三桩、四桩以及梁式等类型的承台。在此优化工作中，设计人员主要考虑的是当传递基础传力的路径最短时，是最为节省建筑材料的，但前提条件是需要保证不均匀沉降值以及总沉降值符合标准要求。与桩基础相比，桩筏基础多了一整块筏板，使整体受力变成了局部受力形式，在将传递途径增加了的同时也增加了使用的材料，尽管造成了材料的浪费，但对不均匀沉降的控制起到了一定的效果。从实际情况出发，为了能够同时符合地基承载力、不均匀沉降以及总沉降等条件的要求，采用天然基础相比于桩基础要更为经济，在减少费用的同时，也使得施工操作更加简便。
4.结语
综上所述，在我国建筑工程的施工过程中，建筑结构的优化设计起到了非常重要的作用，可将建筑的设计及施工方案的科学性及安全性大大提升。通过采用优化的结构设计方案，可确保在竣工以后，房屋建筑能够具备更加完善、优质的综合性能，并充分促进建筑物美观度的提高，以从而充分满足用户日益升高的需求。
参考文献
[1]李贵江.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].江西建材,2017,16(02):82.
[2]张爱霞,周世忠.建筑结构设计的优化方法及应用分析[J].低碳世界,2016,15(07):153-154.
[3]邵西顺.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].河南建材,2016,11(05):125-126.
论文作者:陈永伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：建筑结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 结构论文; 设计人员论文; 优化设计论文; 截面论文; 《基层建设》2017年第17期论文;