优化设计在建筑结构设计中的应用

优化设计在建筑结构设计中的应用

发表时间：2019-07-18T14:59:31.150Z 来源：《城镇建设》2019年第8期作者：余其行

[导读] 房屋建筑结构，是建筑工程设计探究的基础部分，它具有根基性、系统性、以及科学性等特征。

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摘要：房屋建筑结构，是建筑工程设计探究的基础部分，它具有根基性、系统性、以及科学性等特征。基于此，针对房屋建筑项目实际情况，在简单叙述几种常用优化方法的基础上，对建筑结构设计过程中优化技术具体应用进行深入分析，以此有效保证建筑结构设计的合理性与可行性。

关键词：房屋建筑；建筑结构设计；优化技术

引言

进入21世纪以来，我国综合国力不断增强，人们生活质量得到提高，对各项生活配套也提供了新的要求，房屋建筑是一项基本要求。在房屋建筑结构设计中技术优化至关重要，它不仅直接影响到房屋建筑的安全性、美观性和功能性，还与房屋建设的经济性息息相关，与人们的生活成本密不可分。因此在房屋建筑结构设计中应该优化技术，做好理论基础，促进房屋建筑结构设计实现低成本、高质量。

1概述

建筑结构的设计优化指的是通过对先进科学的设计理念进行综合运用，将其以合理的设计方式进行表达，从而呈现出最优的建筑设计方案，将设计出的建筑物实现实用性与美观性的双重优化，就是建筑结构设计优化的过程。对于建筑结构而言，其优化设计主要针对两个方面:其一，是建筑外观的整体优化;其二，是建筑内部空间的各项细节优化。设计师要做到对建筑的整体优化，不单要根据建筑本身的特点进行调整完善，同时还要结合建筑周边的环境进行优化，将建筑物与周边环境进行有机结合，呈现城市与自然的和谐景象。

2建筑结构设计的优化要点

2.1注重设计协调性

建筑结构的设计优化要注重对设计协调性的重视，若想加强建筑与房屋立体结构与平面设计之前的关联程度，促进其紧密度的贴合，充分利用现有空间进行有效利用，实现布局上的美观，就要注重结构设计中的全局协同特性。在建筑结构的墙体设计时，要结合居住用户的实际生活需求，对墙体与立柱的位置进行人性化设计，以房屋的简洁设计为主要核心思想，在各层面的高度调整与截面设计体现建筑结构的协调性。

2.2注重优化层次性

在建筑结构的优化设计同时，应根据实际房屋建造需求进行全方位的综合考量，包括整体机构优化问题中的复杂细节。在设计优化过程中，要重视建筑的整体设计结构，从设计体系入手，实现建筑工程叠加设计的目的。实现建筑使用寿命的有效延长，就要将建筑设计进行阶段性的开展，在保证房屋建筑质量及安全的基础上，最大程度地减少建筑企业投资成本。

2.3重视设计系统

在对房屋建筑结构进行优化设计的过程中，还要对外围以及房屋顶部的屋盖进行优化设计，将周围的环境因素也考虑到对建筑结构的优化问题中，从而结合实际开展全方位的综合考量。设计师要结合建筑的使用类型、结构布局以及工程造价预算进行优化设计，保证房屋的使用性能及经济性。为了顺应飞速的时代发展与科技革新，建筑设计师应不断突破传统的房屋设计方法，不断地推陈出新，注重在房屋结果方面的创新设计，促进房屋建筑符合时代发展的大背景。在实现人们对居住空间建筑的日常生活需求的同时，将承重构件安置在建筑的垂直方向上，避免其相互错开，以确保建筑的安全质量与建造质量。

3建筑结构设计优化技术具体应用

3.1整体优化

结构优化包含整体构造的优化与部分构造的优化两部分，它们之间相互依赖，缺一不可。在各部分设计工作中，优化涉及到很多内容，如模型设计优化、受力构件优化，基础优化及围护结构优化、框架部分优化、基础部分优化和围护结构优化。对此，需要设计人员充分运用自身所学进行深入的思索和分析，在不同的设计项目当中，除了要保证适用性与安全性，还需要做好成本的控制。想要保证设计的科学性与严谨性，对设计人员而言，应当场做好实地考察与论证，尽量掌握齐全的资料，然后在设计过程中对现场各项条件予以充分考虑，为之后的优化奠定良好基础。例如，选材时，不仅要符合安全性需求，还应充分考虑当地实际情况。当建筑所在地区的地质条件比较复杂时，作为设计人员，需要从实际情况入手进行基础方案的编制。只有这样才能避免无谓问题的发生，并实现节约成本、保证安全的基本目标。

3.2模型设计

首先，选择适宜的变量，设计优化中，全体设计人员都应把握所有对方案设计有影响的参数，将其作为优化设计过程中的变量。若在优化中错误的将影响很小的参数视作变量，则不仅影响正规的结构设计，而且不利于计算编程，对优化设计也造成很大的影响。

其次，选择正确的目标函数，在设计优化中，应计算可以满足要求的结构或构造尺寸，以及和钢筋截面积等指标有关的数学函数，以此帮助模型设计顺利完成，这是设计中的关键环节之一，正确选取函数，能简化设计过程。通过参数合理设置，在满足规范要求的同时，减少含钢量，或通过模型中假定及边界约束条件，提高整体经济性。

最后，确定所有约束条件，保证结构安全性与可靠性是设计与优化设计前提，这就需要在实际的优化设计必须是在一定约束下进行的，并不是设计人员自由发挥的结果。而约束条件包含很多内容，如缝宽、强度、尺寸等。确定了不同的约束条件后，还应与目标约束条件实施对比与分析，确定是否满足现行规范的要求。

3.3建筑结构的抗震性能优化

随着我国人口数量的增加，高层建筑以及超高层建筑将会成为未来建筑的主流趋势，未来建筑将以其高度取胜。对于这些高层与超高层建筑来讲，其抗震性能的不断完善与优化，将在很大程度上决定着建筑的整体质量与住户的人身安全。由于高层建筑的稳定中心较高，如果建筑自身的抗震性能较差，那么极有可能引发建筑的坍塌，对住户的人身及财产安全造成威胁，因此，高层建筑的抗震性能优化就显得极为关键。

决定高层建筑抗震能力的强弱关键在于建筑结构本身的强度及刚度这两个方面，若想提升建筑的抗震性能，就要从建筑结构的强度与

刚度入手进行结构设计的优化。根据不同地区的建筑抗震能力需求，对屈服部位的受力机制进行合理控制，选取一些相对较为稳固的建筑基础进行建筑上部结构的设计，重视地基的沉降处理，最大程度地减少由于地震引起的建筑晃动，从整体上提升高层建筑的抗震能力。在高层建筑的结构优化设计中，使用减震或隔振等高科技技术，选取一些抗震性能较好的建筑材料，通过对延性结构与抗震系统的融合，结合使用一些软垫以及悬吊等相关的建筑防震措施，从根本上转变建筑的动力特征，减少振动对高层建筑造成的一系列不良影响。最大限度的提高建筑耗能能力，降低地震作用对高层建筑的不利影响。

结语

综上所述，建筑结构设计优化对于房屋建筑的设计工作而言至关重要。设计师在进行房屋结构设计时，要兼顾建筑的生活实用性与视觉美观性，应在现有的设计方法基础上进行调整与优化，满足人们日益增长的多样化需求。通过大量的建筑实例表明，对房屋建筑的结构设计进行调整及优化，可以最大程度的提升企业及社会的经济效益，保证建筑质量及居住安全的基础上，促进建筑企业健康长久发展。参考文献

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