山东新兴建筑规划设计研究院 山东潍坊 261061
摘要：我国的经济和人们的生活质量都在不断的完善和发展。对于人们对建筑结构的需求，其建筑行业需要给予重视，同时加强建筑结构设计的优化程度，不断的满足人们对于建筑发展的最新需求，务必保证其建筑的稳定和安全，不断的提升企业的经济效益，促进企业的稳定发展。鉴于此，本文对建筑结构设计优化设计新方法进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：建筑结构设计；优化设计；方法
一、建筑结构设计优化的基本原则
1、绿色环保
当下，伴随人们生活水平的不断提升，建筑环保材料的使用将更多地应用于建筑结构的设计中，不但降低了环境污染率，在一定程度上还有效提升了建筑工程的质量，保证了人们居住环境的整体安全。
2、经济性
在进行建筑结构设计的过程中，也应考虑其经济性，使其经济成本尽可能地降低，不断创新建筑结构设计，这是当今时代的发展趋势，起初为木石结构、砌体结构，接着是混凝土结构，现在则大力发展钢结构。例如：钢结构中，通常情况下钢结构的优化结构为空间网架，其优点在于造价很低、受力较均匀、质量较轻；还有工形梁这一结构的使用，可将建筑物的施工材料有效节省，将经济成本降低。
二、建筑结构优化设计的具体步骤分析
1、房屋结构设计的目标函数选择
在对房屋建筑结构进行设计的过程中，相关设计工作人员应先确定好建筑结构的目标函数，并采用合理的方式来确定实际房屋建设的面积参数及相应标准，接着详细分析房屋建筑施工材料的实际情况，准确计算优化房屋建筑结构设计的相关造价问题。其中，相关设计人员应准确判别所计算出的相关工程造价的具体方式，确保其设计方案的造价最低，进而在最大程度上实现房建工程总造价的实际目标。
2、房屋结构设计的变量选择
相关设计人员对其目标函数进行合理的选择后，还应对相应的变量进行选择，在对变量进行选择的过程中，设计人员应详细分析及探究影响房建结构设计的一系列相关因素，并对影响率最大的因素全面分析及计算，保证其合理性，进而真正发挥变量选择的实际效应。另外，在对房建结构进行设计的时候，应对各项变量因素进行精确选择，这事关房建结构设计工作的整体质量。
3、房屋结构设计的约束条件选择
在对房屋结构设计进行优化及创新的过程中，应严格遵循建筑结构的可靠度，并准确判断建筑结构中的各项约束条件及相关定量，在其工程标准内限制一切约束条件，从而确保房建结构设计优化的最大发挥。例如：相关设计人员在判断应力、实际尺寸及结构强度等相关因素的约束条件时，应全面分析房建结构的实际状况，保证其结构的合理性、规范性，从而为后期建筑施工做好铺垫。
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三、建筑结构设计优化的具体措施
1、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。
2、截面优化方法
在进行建筑结构设计优化的过程中，其细节在于其可靠性及安全性，在处理建筑物截面的时候，相关设计人员应对截面结构的可靠性及安全性充分考虑，并保证计算的合理性、科学性，全面提升建筑物结构的整体美观度及稳定性。另外，在对建筑物截面设计进行优化的时候，相关设计人员在计算处理结构位移的实际状况及设计变量的相关应力特点的时候，可采取有限元分析的方法，接着利用统计所获得的相关数据与信息化设备的验算方法，然后判别处理结构技术的调整范围，进而得出最佳的优化设计。
3、建筑物下部地基基础结构的优化设计
对于建筑物下部地基基础结构的优化设计过程中，设计员应该制定最佳的优化设计措施。如对于建筑桩基类的施工情况而言，应该在进行下部地基基础结构优化设计过程中，最大限度的降低其工程成本，同时以桩端持力层的厚度进行灌注桩长度的确定，同时对优化设计方案进行科学的选择和对比，保证最后的优化设计方案的科学性。对于建筑结构的桩筏基础的结构设计优化工作而言，需要将将桩筏基础改为桩基础，通过对桩基的设置和分类，对其基础传力路径进行确定，从而节省施工材料，当然其前提是桩基基础的地基是均匀状态。桩筏基础与桩基础进行对比，前者通过一块整体的筏板提高其受力局面的转变，同时还提高了其传力的传递的途径，增加材料的使用率，但是保证其桩基的均匀性。
4、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。
5、拓扑优化方法
拓扑优化方法主要是通过设计人员在进行建筑结构设计环节，对其结构进行理想的分布，同时对其结构刚度进行适度的分析随后进行优化。合理的利用拓扑优化方法能够降低建筑结构的负重，增加其结构的使用性能。在对其应用的过程中需要设计者对该方法的有点进行合理的运用，对其设计方法进行一定的转变，保证其建筑结构设计的科学性和合理性。
6、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。
结束语
综上所述，在优化建筑结构设计的过程中，对于各因素要充分考虑，且在具体的建筑施工中，协调整合。优化建筑结构设计，不仅可将工程项目的造价成本降低，还可以为社会增加一定的附加经济值，将资源的整体利用率提高。
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论文作者:杨述兴
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/7
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