建筑結構設計優化設計新方法探析

耿超

摘要：建筑結構優化設計通過滿足質量、造價、剛度等要求，這是當前對建筑設計的最佳設計思路，通過方案和施工的優化，形成目標優選，滿足經濟效益，減少資金投入，確保企業經濟效益的實現。基于此，本文將著重分析探討建筑結構設計優化設計新方法，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：建筑工程；結構設計；創新

1、建筑結構設計優化的重要性

現在我國房屋建筑多以高層建筑為主，這是一種較為特殊的建筑結構，在房屋結構設計中，想要節約資金、降低成本，就需要運用到建筑結構設計的優化方法，從而為建筑的結構設計提供更加有利的方案。優化房屋建筑結構的設計，就要將建筑結構的安全與質量工作放在整體設計的基礎位置，要對建筑結構設計方案中的每一個要點與細節進行全面的研究與優化。在進行房屋建筑整體結構的設計時，要利用先進的優化設計思想與技術進行結構設計方案的優化，這樣可以有效的控制整體建筑施工的成本。建筑結構設計的優化方法在房屋結構設計中的應用具有較高的優勢價值。在進行房屋結構設計的優化時，要綜合考慮到多種情況的具體分析，要對整體以及部分的建筑結構進行全面的優化，從而保證房屋建筑結構整體質量的優良，還要確定結構構件之間的功能配合，提高整體建筑結構的功能與質量水平，節約資金成本，提高建筑結構的經濟性與適用性。建筑結構設計的優化方法在房屋結構設計中的應用中具有較高的實用價值。

2、建筑結構設計優化要點

2.1在進行房屋建筑結構優化設計時，最為重要的一點就是提高結構中各個部分的協調性，因此它需要將工程整體進行研究及衡量，在保證結構穩固的基礎上實現各個部分的相互配合，這是因為結構并不是獨立的個體，它之所以稱之為結構，也就說明內部是存在一定關聯性的，因此這是一項需要進行綜合設計的工作，具有相當大的難度，在對房屋建筑進行優化設計時，不僅要保證其外觀的美觀性，更要對內部進行協調性設計，這樣二者才能共同成為房屋建筑的功能項，從而減少建筑成本，提高房屋實用性及經濟效益。

2.2任何項目的開展都需要依托規范性原則推動工作進行，因此在進行結構優化設計時需要聘用專業性強、具有一定實踐基礎的設計人員，同時這部分工作人員還需要遵循結構設計規范原則開展工作。雖然結構設計規范適用于所有的建筑工程，但是現有規范的確存在一定缺失性的，并且不能從根本上保證房屋建筑的安全性及穩定性，因此在進行房屋建筑結構的優化設計過程中，要堅持以結構設計規范為原則，從工程實際情況為出發點，站在問題的角度上去深化問題，并解決問題，從而將主體設計方向進行確認，這樣才能使房屋建筑結構設計更加完善，從而提升整體設計效率及質量。

2.3提高建筑舒適度原則。建筑是用來生活與工作的，那么建筑的根本目標就是舒適，在對建筑結構進行優化設計時，一定要充分考慮到這一點，特別是在結構體系優選、傳力途徑科學性、構件布置合理性、構件材料選用等方面有一個良好的規劃與統籌，只有正確的選擇好結構方向，才能確保建筑符合要求，形成正確的建設導向和內容。在把握結構設計要素上，要全面考慮到提高建筑舒適性為主，這樣投入使用后，才能證明結構優化達到了預期，這是一條基礎原則。

2.4建筑結構整體安全度原則。結構優化設計不能出現偷工減料的情況，優化也不是減少投入，是在全面考慮整體建筑不同位置構件關系基礎上，使各個結構間形成穩定性，確保結構體系構件可靠安全，結構上的安全非常重要，在經濟合理中把握好投入與產出比，最終達到建筑結構既安全耐用又經濟合理的總目標。

3、建筑結構設計優化創新法

3.1采用拓撲優化的措施。設計人員在對房屋建筑進行優化設計時，應準確尋找到建筑結構的理想化分布方式，通過對建筑結構的剛度與其他屬性進行分析，采用拓撲優化的設計優化措施，有效減小房屋建筑結構的重量，使房屋建筑結構設計的性能顯著提升。設計人員在實踐工作中應充分認識到拓撲優化方法優勢，利用拓撲優化方法使建筑結構的設計轉變為概念性的結構設計方法，有效提高房屋建筑結構設計的邏輯性，使設計人員在探究建筑結構最優化分布形式的過程中能夠更好地挖掘建筑結構的經濟效益，為住戶帶來更加舒適的感官體驗。

3.2采用外形優化的措施。在固有截面優化方法的基礎上，對建筑物結構框架與內部形狀等進行相應的調整與完善，進一步提高建筑結構設計的質量。房屋建筑結構設計人員在實踐工作中，首先應了解與掌握房屋建筑的整體情況，根據我國現階段的建筑結構設計標準，對初始設計方案進行適當的修改。采用外形優化的設計方式，應該以房屋建筑的設計標準來劃分建筑結構的外形特征，在設計過程中主要采用桿系結構以及連續性結構。其中，桿系結構的外形設計，應注重選取建筑結構的節點坐標，將節點坐標作為設計變量，以此滿足外形優化設計的相關要求。

3.3采用截面優化的措施

應具體考慮到截面結構的可靠性與安全性，對截面部位進行科學運算，以此提高截面結構的美觀性與穩定性。設計人員應通過有限元計算設計變量的應力特點與結構位移，借助信息化設備對設計數據進行驗算與統計，根據所得出的數據資料準確判定出截面結構的調整區域，對該區域內的設計與施工建筑截面進行優化設計處理。在建筑設計的截面優化過程中，設計人員應嚴格按照計算數據進行操作，提高運算的準確性，以此確保建筑物截面的穩固性，提高建筑的使用壽命。

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