建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用

建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用

黄财安

青海省建筑勘察设计研究院股份有限公司 青海，西宁 810000

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摘要：随着人们生活水平的提高，人们对生活质量方面的要求也越来越多，房屋建筑设计不仅是安全使用的要求，同时还要具有美观性和经济性，在保证房屋建筑设计的功能条件下，尽可能第降低施工的成本，这就要求设计人员在设计房屋建筑时要尽可能的对设计进行优化，提高建筑商更高的经济效益，来促进房屋建筑设计行业的更快发展。

关键词：建筑；结构设计；优化技术

一、建筑结构优化设计理念

建筑结构设计优化主要是通过合理的设计理念，在理论与经验相结合的基础上对建筑结构进行优化设计，满足建筑的使用需求，从审美角度、艺术学、设计学等多方面入手，成分展现现代化建筑的美观、安全，从而选择最佳的设计方案，使建筑能够达到最优的建设效果。从建筑结构优化的角度来看，其主要包括整体优化与内部细节优化两方面，结构设计优化主要以建筑为自身为特点，考虑周边环境等多方面因素，保证建筑物与环境的统一协调，在优化方法上面较为重视安全性、适用性，保证满足用户的长期居住需求，不受质量等各方面的影响。随着房地产行业的快速发展，人们对的经济适用更加重视，在结构优化的同时应该在保证质量安全的基础上，尽可能的降低成本。面对日益紧缺的土地资源，高层建筑数量也成上升趋势，做好建筑结构优化设计工作至关重要，在此过程中需要对设计方案进行有效分析，运用先进的设计理念与设计方法做好整体的规划设计工作，从而选择最优的设计方案。

二、房屋结构设计优化技术的作用

1、提高了房屋建筑的经济性

房屋建筑不仅仅用于居住，房屋的采光能力、采暖、水压、电梯等因素会极大影响人们的居住体验，也就直接影响了人们的购买欲望。这也是当前不少楼盘销售状况不达预期的重要原因之一。当前企业购地成本较大，为了尽可能获得最大利润，往往忽视一些人们注重的因素，使楼房尽可能密集、楼层尽可能多，然而如果因此居住不舒适，这反而会使楼盘的经济性降低。因此在结构设计中应综合考虑多种因素，使楼层层数、楼盘占地面积、土地利用率等通过不断优化达到最优，使土地资源为企业创造出最大的效益。

2、保证结构的安全性

在建筑工程中，建筑功能与结构形式之间的关系是相互依存，密不可分的。建筑功能不同，那么采用的结构形式也会有所不同。根据不同的建筑功能，采用合理科学的方法，对刚度和延性关系进行优化调整，使得结构体系更加安全、可靠，同时结构传力也愈发明确、简洁，这就是建筑结构优化设计的意义所在。

3、降低工程造价

利润是企业生存和发展不可缺少的条件，房屋建筑结构设计直接关系到建筑的工程造价，如果一味追求安全性，使建筑很多结构的安全性能远高于需要值，都会导致在建设过程中消耗更多的费用。因此在结构设计中，在保证安全的基础上，还要通过优化设计，使建筑结构的分布和形式更合理，充分发挥结构的性能，有效减低建筑成本，根据数据统计，通过优化可以使建筑的成本较初始设计降低约20%。

三、建筑结构优化设计在建筑结构设计中的应用

1、概念设计优化

在选择合理的优化方案过程中要对房屋建筑工程的实际情况进行了解与分析，保证优化方式的适用性与经济性。概念设计是结构优化中常用的一种方法，可通过设计人员的经验来选择灵活的设计方案。对已确定结构布置的房屋，会在考虑相同荷载作用的情况下选择不同的分析方法。房屋建筑设计选用的设计参数指标、选择用的建筑材料与荷载标准值得去法等都有很大的不确定性，在实际工程过程中，会出现与现实不符合的情况。这些因素的影响性可通过设计人员来判定。房屋建筑结构中概念优化设计的关键点是设计人员的理论知识与实践知识，理论知识与实践知识越丰富的设计人员越能实现对房屋结构的优化设计。房屋概念优化设计的关键在于设计人员的经验积累，经验越丰富的设计人员，就越能实现房屋建筑结构的优化设计。

2、创建结构优化模型

建筑结构优化设计中，创建优化模型和完善设计方案是十分重要的内容，结构设计优化的主要任务是在诸多的变量中选择最优参数，以参数为基础建立函数模型，得出最优参数。在建立模型的过程中，设计人员应合理选择设计变量，其直接关系着模型创建的效果。且变量设计会直接对参数选择产生十分显著的影响。科学合理的计算变量能够显著减轻计算和编程的压力。再者，要确定目标函数。在确定目标函数的过程中，需明确满足函数要求的最优解，进而确定约束条件。另外，要确保结构尺寸、强度和弹塑性等均满足结构设计的基本要求。

3、建筑主体结构的优化

房屋建筑结构设计中，对主体部分进行设计的时候，应对建筑物的质量进行重点考虑，优化设计应建立在保障房屋建筑质量与安全性的基础之上。基于此，房屋建筑结构设计中，首先要考虑的问题便是确保建筑物的安全性，并在后期优化设计中，致力于实现主体结构承载性能的加强。对于建筑物来说，主体部分稳定性的增强，是提高建筑物安全性的有效手段，其可以赋予建筑物在一定范围内抵抗恶劣环境的能力，使建筑物在地震、大风等环境下具有安全性，避免一旦遭受恶劣外部条件建筑物便发生倾覆。对建筑主体结构进行优化的时候，重点是对剪力墙进行优化设计，确保剪力墙的整体稳定性，重点是要使剪力墙质量均匀，并让建筑物的结构重心、刚性中心重合，从而提高建筑物的整体稳定性。设计师可以采取减少剪力墙数量、增加剪力墙程度的方式，来对剪力墙结构进行优化，使剪力墙的稳定性更高。

4、设计方法和程序的优化

结构设计优化中，主要包含有设计方法的优化和设计流程的优化，由于房屋建筑结构设计中涉及到较多的数据信息，设计条件相对复杂，而大量的设计影响因素中，很大一部分影响因素对于建筑结构设计的优化工作影响不大，因此可进行剔除或者忽略，这样可大大降低结构设计优化工作开展的难度。设计工作人员要根据工程实施的全面过程，对设计过程中可能存有的不良后果进行分析，对各种影响因素进行排查，以此不断实现建筑结构设计方法应用的合理性。此外，在房屋建筑结构设计优化的过程中，结构设计的限制条件是保证建筑整体质量提升的关键，因此要构建合理性强的建筑设计方案，并不断地满足施工方案实施的可行和操作便利性。此外，在設计流程的优化过程中，要依据设计人员的工作经验，探索和解析结构优化设计过程中的基本流程，体现出结构优化设计的科学性与合理性。

结语

房屋结构设计优化方法对于提升房屋建筑质量、减少施工成本、增加企业和社会经济效益具有重要的作用。因此，设计人员应当灵活应用结构设计方法和流程，对房屋结构设计进行优化。设计人员应当利用先进技术和自身的工作经验不断优化房屋结构设计方案，对房屋建筑中的主体和细节部分做好优化的协调工作，使其整体性能得到较好提升。按照实际情况优化结构设计，保证房屋建筑达到人们的使用要求以及审美要求。

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