建筑结构优化设计方法探析
发表时间：2018-05-21T14:00:02.713Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第34期作者：叶禾[导读] 基于此本文分析了建筑结构优化设计方法。
北京五合国际工程设计顾问有限公司北京 100089 摘要：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。因此需要设计人员认清建筑结构优化设计的严峻形势，在不断的建筑结构设计优化的过程中，总结优化建筑结构设计的方法，提高建筑设计的综合能力，以实现整个建筑的经济效益、提高建筑物质量。基于此本文分析了建筑结构优化设计方法。关键词：建筑结构；优化设计；方法
1、建筑结构设计优化的重要意义
1.1 结构设计优化有利于降低工程总成本
展望未来的发展趋势，我国建筑企业不应该只片面的追求利益，还需要加大科技量创造的发展，在保证施工质量的前提下，更主要的是需要将实际得到的经济效益与改造创新结构设计结合起来，在优化技术的同时能够做到经济、环保、降低施工成本。降低预算成本是优化结构设计最主要的需求，这样能够将节省下来的有效成本用于建筑工程的其他方面，能够更有效快速的增长企业的经济效益及发展速度，还能突出在市场竞争中的优势。
1.2 提高环保节能的意识
人们在建造建筑物时最主要的是实现其使用功能，而功能必须是保证建筑物安全的条件下加以考虑，作为建筑结构设计的关键要求，时代不断的在发展，房屋建筑也跟着发展前行，国家也提倡在保障功能的前提条件下，满足环保的目的。国家不断倡导环保节能生活，如果建筑企业能够将这一理念体现在结构设计的优化中，必然能够加速我国企业的发展，让我国建筑结构设计站上世界的舞台。
2、建筑结构优化方式
2.1 制定科学合理的建筑结构优化模型
在模型搭建上，尤其是选择不同变量时，尽可能的把所有影响建筑本身结构的因素充分考虑到。对于一些影响不是太多或者相对单一的影响因素，需要以预定式参数的方式进行表示，恰当的体现在优化模型中，这样一来就能减少我们相应的设计数量与计算数量，还可以相应的降低程序的工作基本量，进而提高工作效率，更好地保障优化模型的质量。
2.2 明确基本的目标
在建筑结构设计中，设计人员首先确定的是建筑结构的目标，通过相应的措施，对建筑物能达到的安全标准和面积参数进行确定，再根据建筑材料进行统一的规划计算，以确保计算出的建筑总造价符合建筑结构优化设计的要求。同时，设计人员要对计算出的几种工程造价方案进行判断，选择造价最低的工程设计方案，以实现降低建筑工程总造价的目的。
2.3 制定科学的约束条件
结构优化有非常严格的要求。需要保持整体的完整性，不允许随意进行更改，所有的优化设计都必须符合基本的约束条件。这些条件包括的内容比较宽泛，例如，房屋建筑过程中的裂缝宽度、建筑本身的强度约束、尺寸大小的约束、构建的相关约束等，优化设计时，各种约束条件必须严格执行，在实际建成后还需要与设计之初的条件进行认真的比对，防止出现偏差现象。只有这样，才能最大限度的满足整个建筑工程的质量要求。
2.4 科学分析综合结果
通过一定的方式得出基本的计算结果后，我们必须将结果与最初的设计方案进行比较和分析，在保证整体建筑要求的基础上，选择一个符合业主及各方要求的最佳方案。在问题分析上，我们必须从房屋建筑整体出发，综合全面的考虑相关问题，对一些可能带来严重影响的问题可以立项研究，进行多角度的、深层次的分析，严禁模棱两可、差不多现象的存在。该流程在房屋建筑结构优化中占有非常重要的位置，选择一个科学的方案，不仅能保证建筑房屋的安全性、实用性，还能保证建筑结构的艺术性和美感性，同时，还能对建筑工程的整体投入产生有利的影响。
3、建筑结构设计优化方法
3.1 抗震性优化设计
在建筑房屋中应用抗震性能化设计，避免建筑工程在地震易发地发生倒塌现象。建筑工程中加入抗震设计可以对人民生命安全和财产安全起到保护作用。在房屋结构抗震设计时，要对施工地点、土质、环境、气候等因素进行考虑，对建筑工程结构进行合理分析，对建筑物结构的强度进行严格计算，同时设置多道抗震防线，设计出有效的房屋结构抗震性方案，保证建筑物各个构件之间有效连接，从而保证建筑房屋结构安全性，避免发生地震时出现房屋倒塌现象，从根本上增加建筑抗震能力。
3.2 加强协调性优化设计
在进行建筑结构设计时，关于建筑结构设计优化方案的研究，最终要让其可以在协调性方面得到很好地展示。让建筑结构与整体平面二者间配合得更加密切，保证结构设计科学合理，在结构设计外观美学方面也需要得到很好地体现。当设计房屋内部时，要注意墙体、柱等构件的布置，让房屋平面功能的具体需求得以保证，还要关注房间的开间、进深等内容，保证房屋整体结构简洁明了，让每一层的截面、高度都得到保障。
3.3 常见的结构优化设计
3.3.1 剪力墙结构布局
在进行房屋顶部结构优化设计过程中，要可以很好地体现出剪力墙的合理化布局，保证剪力墙在质量均匀度方面能够科学合理，同时还要注意让楼层结构中心与楼层平面中心很好地结合起来，从而就可以让地震、风等外界自然因素对它的影响得到控制。此外，在房屋类型方面，如果条件许可，就能够加强剪力墙结构、对墙肢长进行防护，从而使得剪力墙刚度得以提高。运用这样的设计方法，也可以有效降低钢筋使用量，从而有效控制建筑成本。
3.3.2 梁的优化设计
对于建筑物的结构设计一般采用矩形截面来做受弯梁，这种情况降低了建筑材料的利用率。因为，靠近中和轴的材料应力较低，并且，梁弯矩会因为梁的长短变化而变化。大部分区段的应力较低，使得很多材料无法全面利用。提高材料利用率的方法可以采用平面桁架来代替矩形梁，这种梁架相当于掏空架，去掉了多余的材料，不但减轻梁的重量，而且节省了材料，可谓既经济又实惠。
3.4 耐久性的优化设计
在建筑结构优化设计方案时，很多设计人员没有将耐久性设计考虑在内，在建筑建成后经常出现遭受外力和环境因素影响等问题，致使建筑容易受到破坏，影响建筑整体结构安全性。因此，优化建筑设计方案，充分考虑建筑结构优化，保证建筑方案的耐久性、合理性、实用性，降低建筑结构优化设计成本。根据情况确定合理的建筑优化方案，首先，保证建筑结构的规则性和对称性，保证建筑质量均匀分布。其次，对建筑结构布局合理化设计，创新建筑结构设计，保证建筑具有耐用性。最后，设计方案要保证建筑美观性，保证建筑与周围环境相协调，避免出现建筑多面、错层、与周围环境不协调等现象，从根本上增强建筑的美观性和耐久性。
总之，在建筑工程上应用建筑结构优化方法，不仅能够结合房屋美观度以及经济实用性，还能够获得较大的生态效益，因此需要重点加强研究。
参考文献：
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