建筑結構設計優化方法及應用解析

趙剛

【摘 要】日前，隨著我國社會市場經濟的日益完善，城市化建設也十分完善，因此建筑物的經濟性能受到越來越多人的重視。為了強化建筑結構設計的優化效果，本文通過闡述現今建筑結構設計現狀，探討了如何加強建筑結構設計優化方法的應用，為今后建筑結構設計優化起著參考作用。

【關鍵詞】建筑；鋼結構；安裝

引言

我國城市化建設對建筑結構經濟性和功能性的要求越來越高。盡可能使用最少的材料或者最少的造價成本來建造出滿足國家規范和設計使用要求的建筑物，是現今建筑行業人士的追求。但同時，我們需要保障建筑物的安全性能，所以在這種背景下，建筑結構的優化設計作用就體現出來了。建筑結構優化設計并不是簡簡單單的減少混凝土材料用量和鋼筋等的用量，而是要需要通過不斷調整各構件剛度之間的比例關系，做到充分利用各構件的受力作用，發揮它們各自的優點長處，使建筑物的整體結構達到最優。

1建筑結構設計優化的作用

優化結構建筑結構設計是從理論的方面對建筑進行研究分析，充分的進行要求，使得在實際操作時能夠更加有效地進行工作，對于工程建設來說，優化結構設計是非常重要的，是將理論與實踐形結合的過程，不僅能夠促進我國工程的順利進行，還能夠有效地促進我國建筑行業得到更快的發展。對于我國的建筑來說，其質量的保障、安全性能要求是非常高的，而在實際的建設過程中，在這些方面卻存在一定的問題，為了更好地避免這樣的問題，就需要不斷的進行建筑結構優化，充分利用結構設計優化方法，使建筑能夠在結構方面的質量得到保障，這才能使得建筑有進一步發展的可能，并且也能夠為建筑企業帶來更高的利益。

1.1有利于合理控制好工程總體成本，節約土地

目前，高層建筑越來越多，與普通多層建筑進行對比和分析，高層建筑占據的空間面積比較大。然而在建筑物高度不斷增加的影響下，層數越來越多，一定程度上會導致占地節約量和建筑層數的比例出現嚴重的失衡狀態，而且工程總體成本也居高不下。所以，在房屋結構設計中，必須要提高對土地節約量的高度重視，確保占地面積和造價之間的協調關系，從而將工程總體成本保持在合理范圍內，避免造成不必要的浪費或消耗等現象。

1.2降低成本、滿足安全性需求

在層數不斷增加的影響下，建筑物自重會對整體框架梁和柱的承載能力造成影響，大大增加了建筑物的承載力，一定程度上還會導致增加墻體面積和梁柱體積。同時，由于建筑物的高度是不同的，進而會對墻面的范圍造成影響，而通過建筑結構設計優化，可以不斷降低內外裝修面積，控制好成本，并滿足安全性原則，從而確保建筑整體經濟效益的穩步提升。

2建筑結構設計優化的特點和要求

在實際建筑工程中，對建筑工程結構進行設計時，不僅需要考慮建筑物的使用功能和建筑安全性能，還需要通過設計使建筑物結構設計盡可能達到完美的效果，這一系列過程就是對建筑結構進行優化設計。在進行工程結構設計時，對于建筑結構設計優化必須參照一定的要求，這樣對于建筑物的結構設計來說，才能夠使得建筑的質量在一定程度上得到保障，就我國的工程的結構設計來說，是有著嚴格的結構設計要求的，而只有嚴格的按照要求進行工程結構設計，這樣才能夠有效地保證建筑設計的安全合理。對于建筑結構設計優化的要求主要包括以下幾個方面。

2.1工程的安全性能

隨著現在人民生活水平的不斷提高，人們對于住宅建筑的要求也是越來越高，工程在實施過程中，安全性要求是其中最為重要的要求，并且，對于用戶來說，工程建筑的質量好壞與人們的生活息息相關，工程建筑的質量，還影響到建筑公司的業績以及名譽，工程的安全性不僅會影響到建筑的使用壽命，同時在施工過程中，如果對工程的安全性不能夠有充分的保障，那么將會對施工人員的生命安全造成一定的影響。為了不斷地提升工程的安全性，首先可以從施工人員的安全意識方面入手，避免由于施工人員本身的失誤造成的意外事故，另外，還可以通過建立安全管理制度等辦法，進一步加強工程的安全施工管理。

2.2工程的環保性

隨著現在人們對于環境保護的不斷重視，同時，國家又提出了可持續發展戰略，這都預示著建筑行業未來的發展也必將具有環保性。在現代的工程來說，對于環保的意識并不強，施工人員將重視程度更多的集中于建筑的質量以及工期等，為了更好地促進建筑向環保型方向發展，就要不斷的加強人們的環保意識。對于工程環保方面的建設，首先要從建筑的整體進行考慮，選取適合于該建筑的材料；其次，要從材料自身的性能來看，使這些環保材料能夠對建筑進行優化，并且對于建筑的局部細節設計，也需要做到綠化環保。

2.3功能性要求

隨著現在科學技術的不斷進步，人們的生活水平得到了很大程度的提高，人們對于住所的功能性問題也越來越看重。對于建筑結構設計來說，除了安全性能方面的要求，另一個重要的要求就是對于工程建筑功能性的要求，設計人員在進行建筑工程建筑的設計時，要充分了解到建筑本身的用途，從而更加合理的進行建筑結構的設計，使建筑的功能性更強，滿足用戶需求。

3建筑結構設計優化方法的實現

3.1結構優化模型的確立

通常在建筑結構設計優化方法在應用的過程中，需要三個步驟來完成。第一個就是確定好建筑結構設計的變量。在實際建筑結構設計中，把影響建筑物結構的參數當成設計變量，包括目標控制參數、約束控制參數等設計變量。在結構設計中，有些設計參數變化不大，一般將其設置為預定參數。通過這種辦法，就能夠降低設計、編程和計算方面的工作量。在設計中，先預算建筑截面所需要的鋼筋量，選擇合理的鋼筋配比，降低建筑工程造價。在確定建筑結構約束條件時，將建筑結構設計中的實際約束力條件和計算約束條件進行對比分析，選擇可以合理的約束條件，使得各個約束條件能夠滿足建筑結構設計的規范要求，從而優化建筑結構設計。

3.2優化設計方法的設定

在實際建筑工程中，對建筑結構設計進行優化方法的很多。因為在建筑結構設計中對建筑結構設計優化方法中的使用過程存在很多變量和非線性約束力。這些問題使得在設計計算的過程中，通常采用的方法就是將約束力優化的問題轉化為無約束力問題進行求解。比如Powell法、拉式乘子法及復合形法等計算方法就經常使用在設計優化的過程中。

3.3程序設計的完成

在結構優化模型的選擇和優化設計計算方法的基礎上，建筑結構設計的優化方法需要在選擇計算的基礎上完成具有快速運算速度和完整功能的綜合程序的編制，結構優化模型和可靠性優化設計計算方法。

3.4優化設計方法的結果分析

建筑工程結構設計中，在進行上述步驟的過程時，有必要分析在各個方面可能出現的問題。由于房屋建筑的建設本身是一項耗資巨大的建設工程，施工過程中涉及的環節多樣且復雜，因此有必要對建筑結構進行總體規劃和考慮。不能僅僅為了追求建筑結構設計的成本，而忽視建筑結構設計優化。此外，在進行建筑工程投資控制的過程中，還必須處理好經濟和技術之間的問題。在設計過程中，不僅要對建筑工程設計節約成本，而且要注意建筑結構設計的技術要求，并且要時常對建筑結構設計的技術進行改進。建筑結構設計中，真正的優化設計方法應當在兼顧技術要求和設計資金節約。

4總結

綜上所述，對于我國的建筑工程的結構優化設計來說，意義是非常重大的，對于我國建筑行業未來的發展也是十分重要的，因此，對于建筑工程結構優化設計必須給予更多的關注。與此同時，在給予更多關注的時候，還需要堅強建筑工程對于工作的落實情況，從而保證建筑工程的結構設計都能夠更加合理的運用到實際的施工過程中。

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