建筑结构设计优化设计新方法探析

尚剑飞

中煤科工集团南京设计研究院有限公司

建筑结构设计优化设计新方法探析

尚剑飞

中煤科工集团南京设计研究院有限公司

建筑结构设计优化是一个复杂而系统的环节，通常被纳入综合决策的部分。建筑结构优化设计能够在实现其基本的建筑物使用功能的基础上，实现较好的美观功能，并在实际建设中节约建设成本，获得最佳经济效益。所以作为建筑施工人员必须加强对这方面的重视，要不断提升自身对建筑结构设计的认识与理解，不断融入其新的创作理念并加以完善。基于此，文章就建筑结构设计优化设计新方法进行分析。

建筑结构设计；优化设计；新方法

1.建筑结构设计优化概述

建筑结构设计优化作业从某种意义上来讲是一项专业性比较强的作业，它不仅仅要能够真实体现出建筑结构设计的可操作性，还要能够对整个建筑施工作业进行全面的评估。优化主要体现在对于建筑结构以及成本、图纸规划方案、户型设计、建筑风格等方面的优化。这就要求建筑施工设计人员要能够明确每一个阶段对于建筑结构设计的优化目标，从而减少成本的使用，合理的建筑结构优化不仅仅可以大大提高工作效率，还能在很大程度上保证质量，延长建筑结构的使用寿命。在当前我国大力提倡市场效益最大化的前提下，建筑行业要想在激烈的市场竞争中获得较好的发展，就必须在施工作业前了解房屋建筑结构设计的重要性。良好的建筑结构优化对于整个建筑施工材料的有效发挥有着积极的重要作用。同时合理的设计优化还能改善人们的居住环境，提升生活质量的舒适度。此外，还能减少资金的使用，最重要的是优化设计是为了更好地的适应时代社会发展的需要。

2.建筑结构优化设计的具体步骤

2.1 房屋结构设计的目标函数选择

在建筑工程设计人员对建筑工程进行设计的过程中，首先应该按照建筑结构的目标函数进行进一步的规划与完善，采取相关的合理方法对建筑所能达到的安全标准内容进行面积参数的审核与确定，将这些条件进行明确的前提下，在按照建筑工程的材料情况进行进一步的计算与规划，保证最终的计算过程能够符合相关的建筑结构优化设计要求。设计人员在对其进行建筑结构优化设计的过程中，应该将建筑工程工程造价模式进行进一步的分析与选择，尽可能的将最低的设计优化内容进行部署，以这种方式实现建筑结构工程总造价的降低目标。

2.2 建筑结构设计的变量选择

在建筑工程设计阶段，针对变量的选择也是十分关键的一项内容，设计人员在对目标函数进行选择之后，应该按照建筑工程自身的结构形式进行变量的选择，这种变量的选择就是将设计人员对可能影响建筑结构设计的因素进行控制与分析的过程，在该过程中，选择因素中影响比较大的一项变量，并对其进行控制与计算，以这种方式将建筑结构的优化过程得以全面性的展现。

2.3 建筑结构的设计约束条件选择

针对建筑工程结构的设计约束条件选择内容来说，该项内容就是指在建筑工程施工阶段所出现的实践工作问题，通过在建筑结构可靠性的优化与创新过程中对建筑进行定量与约束内容的判断，让相关的约束条件能够全面符合与建筑结构的施工标准内容中，以保证实现优化的房屋建筑结构设计整体要求。比如，在建筑工程设计人员在进行设计的过程中，对于建筑的应力、建筑的尺寸大小以及建筑结构的强度都应该进行约束条件的审定，以此才能正确的判定建筑结构的实际施工状况，将设计的优化内容得以最大程度的展现与落实。

3.建筑结构设计优化新方法的应用

3.1 拓扑优化方法

拓扑优化方法需要设计人员在对建筑物进行设计优化过程中，找到准确的建筑结构理想化分布形式，并对建筑物结构的刚度等属性进行有效分析，通过拓扑优化方式实现减少建筑物结构重量的目的，进一步提升建筑物的性能。在使用拓扑优化方法时，设计者必须充分认识到拓扑优化方法的优点，通过拓扑优化方法将建筑物结构的设计转变为概念性的结构设计方法，提升建筑物结构设计的逻辑性。

3.2 截面优化方法

建筑物结构的细节是最能体现其整体可靠性和安全性能的部分，在处理建筑物截面时，设计人员必须考虑到截面结构的安全性和可靠性，对建筑物的截面进行科学计算，提升其稳定性和美观度。对于建筑物截面的优化设计，设计人员可以利用有限元方法来计算设计变量的应力特点和结构位移情况，并通过信息化的设备验算和统计所获得的设计数据，再依据所得的结果判断需要调整的范围，并对该范围内的区域进行优化设计。

3.3 外形优化方法

通过外形优化方法，设计人员可以在固有的截面优化方法基础上发对建筑物的结构框架和内部形状进行更进一步的调整、完善，以便提升建筑物的结构设计质量。首先，设计人员需要了解和掌握建筑物的整体情况，以我国现行的建筑物结构设计标准对其进行修正。通过外形优化方法划分建筑物结构的外形特征，在实际工作中，主要采用的是杆系结构和连续性结构。在使用干洗结构外形设计过程中，建筑物结构的节点坐标的选取是关键点，并将选取的节点坐标作为设计的变量，用以满足建筑物外形优化设计的需求。

3.4 结构阶段性优化设计中的应用

房屋结构设计是一项系统性的工作，在不同的阶段其结构设计具有不同的特点。因此，在应用建筑结构设计优化方法时，应切实考虑到房屋结构设计阶段的差异性，正确处理技术与经济的对立统一，结合当下的情况对房屋结构设计进行优化，以实现延长房屋寿命、提高经济效益的目的。

3.5 在房屋细部结构优化设计

在房屋细部结构设计中引入建筑结构设计优化理念，对各种数据指标进行计算核对，降低或者是避免误差的存在，提高房屋结构细部设计的有效性。利用建筑结构设计优化方法对房屋结构细部设计进行指导和规范，以降低房屋细部结构出现裂缝以及断裂情况的发生几率，全面提升房屋细部结构设计的稳定性和安全性，切实保障整个房屋结构的质量。

总之，结构优化设计是在坚持可持续发展观、充分利用有限资源的基础上提出的，是符合社会发展需要的有力举措。因此，结构设计人员应该在设计中，充分的应用优化技术，选择合理的结构设计方案，降低工程的综合造价成本。

[1]刘鹏程，冯玉斌.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].江西建材，2016，10：15+17.

[2]王亚斌.建筑结构优化设计策略探析[J].住宅与房地产，2016，27：68.