建筑结构设计优化设计新方法探析孟玲

建筑结构设计优化设计新方法探析孟玲

孟玲

国贸工程设计院100037

摘要：近年来随着建筑行业的迅猛发展，建筑结构设计变得越来越复杂，工程难度也在不断提升，因此我们要对建筑结构设计不断进行优化，确保其能够与时俱进，跟上时代的发展潮流。我们对建筑结构进行优化设计能够确保建筑在满足基本的使用功能的基础上，获得美观效应，又可以有效地节约成本，促使经济效益的提升。本文主要对建筑结构设计优化设计的新方法进行了深入分析及探讨。

关键词：建筑结构设计；优化设计；新方法

一、建筑结构设计优化设计概述

1.建筑结构设计优化设计的简述

所谓建筑结构设计优化设计从某种意义上来讲是一项专业性比较强的作业，它既可以有效地反映建筑结构设计的具体操作性，又能够对全部建筑施工作业加以科学全面的评估。我们对建筑结构进行优化主要是对建筑结构和成本、图纸规划方案、户型设计、建筑风格等方面加以优化设计。因此，建筑施工设计人员需要在施工中的各个阶段明确各自具体的优化目标，确保能够减少施工成本，提高工作效率。

2.建筑结构设计优化的重要性

第一，能够有效降低工程的总造价

在我们进行机构优化设计的过程中，多层住宅和高层住宅相比，如果层数越多，总建筑面积就会变大，而单位建筑面积所占用的土地面积会减少，会减少用地成本，可是随着建筑层数的增加，会加大建筑总高度，这就需要加大楼和楼之间的间距，此时占用的土地节约量不和建筑层数增加的比例相同，能够降低工程的总造价。

第二，能够使建筑结构的经济性得到提升

建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省，有利用抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样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，同时其受力性能也得到提高，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%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到这5个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

总之良好的建筑结构优化对于整个建筑施工材料的有效发挥有着积极的重要作用。同时合理的设计优化还能改善人们的居住环境，提升生活质量的舒适度。此外，还能减少资金的使用，最重要的是优化设计是为了更好地的适应时代社会发展的需要。

二、建筑结构设计优化的具体内容

建筑结构优化设计的内容可以分为目标函数选择、变量选择、约束条件选择三个步骤，每一个步骤都涉及到建筑结构优化设计的一个方面的内容。

1.目标函数选择

确定建筑结构的目标函数是建筑设计人员对建筑结构进行优化创新设计时的第一步，通过采用相应的技术与办法，以建筑的面积的参数以及建筑可以达到的安全标准为前提，结合建筑建设所用的建筑材料等进行系统的规划和计算，要保证相关的参数在计算的过程中要满足相关的需求。合理科学地选择建筑的工程造价模式是建筑设计相关人员在建筑结构优化设计过程中必须要进行的工作，要尽量优化建筑结构设计，在保证建筑质量的前提下，降低工程的总体造价。

2.变量选择

建筑工程的设计阶段，除了对建筑工程优化设计的目标函数进行正确的选择，还要对建筑结构的进行变量选择，变量的选择对于建筑结构的设计也是至关重要的。变量选择，顾名思义就是对影响建筑结构设计的各种会变化的因素进行分析和选择，并研究其中会对建筑结构设计造成的影响最大的一个因素，然后在实际的设计过程中，对其进行评估计算以及控制其影响程度，以发挥建筑工程结构设计优化方法的作用。

3.约束条件选择

建筑工程是一个复杂而又系统的工程，因此在实际的设计过程中，受许多约束条件所影响，在对建筑工程结构设计进行优化设计时，必须要考虑到建筑工程的约束条件、对约束条件的准确判断，能够实现建筑结构优化设计的最大化。比如，在建筑设计时，设计人员对结构的强度、尺寸、应力等等因素所存在的约束条件进行判断选择，要以建筑工程的实际情况作为出发点，进行科学合理的选择，使得建筑结构设计的优化工作具有模范性和科学性，给建筑工程的施工打好基础，提高整个工程项目的效率和经济效益。

三、建筑结构设计优化新方法的应用

1.拓扑优化方法

拓扑优化方法需要设计人员在对建筑物进行设计优化过程中，找到准确的建筑结构理想化分布形式，并对建筑物结构的刚度等属性进行有效分析，通过拓扑优化方式实现减少建筑物结构重量的目的，进一步提升建筑物的性能。在使用拓扑优化方法时，设计者必须充分认识到拓扑优化方法的优点，通过拓扑优化方法将建筑物结构的设计转变为概念性的结构设计方法，提升建筑物结构设计的逻辑性。

2.截面优化方法

建筑物结构的细节是最能体现其整体可靠性和安全性能的部分，在处理建筑物截面时，设计人员必须考虑到截面结构的安全性和可靠性，对建筑物的截面进行科学计算，提升其稳定性和美观度。对于建筑物截面的优化设计，设计人员可以利用有限元方法来计算设计变量的应力特点和结构位移情况，并通过信息化的设备验算和统计所获得的设计数据，再依据所得的结果判断需要调整的范围，并对该范围内的区域进行优化设计。

3.外形优化方法

通过外形优化方法，设计人员可以在固有的截面优化方法基础上发对建筑物的结构框架和内部形状进行更进一步的调整、完善，以便提升建筑物的结构设计质量。首先，设计人员需要了解和掌握建筑物的整体情况，以我国现行的建筑物结构设计标准对其进行修正。通过外形优化方法划分建筑物结构的外形特征，在实际工作中，主要采用的是杆系结构和连续性结构。在使用干洗结构外形设计过程中，建筑物结构的节点坐标的选取是关键点，并将选取的节点坐标作为设计的变量，用以满足建筑物外形优化设计的需求。

4.结构阶段性优化设计中的应用

房屋结构设计是一项系统性的工作，在不同的阶段其结构设计具有不同的特点。因此，在应用建筑结构设计优化方法时，应切实考虑到房屋结构设计阶段的差异性，正确处理技术与经济的对立统一，结合当下的情况对房屋结构设计进行优化，以实现延长房屋寿命、提高经济效益的目的。

5.在房屋细部结构优化设计

在房屋细部结构设计中引入建筑结构设计优化理念，对各种数据指标进行计算核对，降低或者是避免误差的存在，提高房屋结构细部设计的有效性。利用建筑结构设计优化方法对房屋结构细部设计进行指导和规范，以降低房屋细部结构出现裂缝以及发生几率，全面提升房屋细部结构设计的稳定性和安全性，切实保障整个房屋结构的质量。

四、结束语

综上所述，我们对建筑结构进行优化设计可以确保建筑的质量，能够使其更加美观，又能够减少工程造价，促使建筑的经济效益得到有效提升，最终能够确保建筑企业获得更健康长远的发展。

参考文献：

[1]刘鹏程，冯玉斌.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].江西建材，2016，（10）.

[2]王亚斌.建筑结构优化设计策略探析[J].住宅与房地产，2016，（27）.

[3]李贵江.建筑结构设计优化设计新方法探析[J].江西建材，2017（01）.

[4]张义.建筑结构优化设计新方法探析[J].江西建材，2016（12）.