【摘要】近些年，由于經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的提高，大家對各方面的需求都不斷的豐富，對房屋的要求也不斷的提高，人們也更加注重居住的舒適性和安全性，因此對建筑結(jié)構的設計有比較高的要求，對于內(nèi)部使用空間、美觀程度、居住環(huán)境等等方面不斷完善的同時還更注重安全第一的要素�；诖�，我們要不斷的優(yōu)化建筑結(jié)構和設計方法，進而提升建筑工程的整體水平。
【關鍵詞】建筑結(jié)構；設計；優(yōu)化設計
一、前言
隨著我國國民經(jīng)濟水平的不斷提高，人們對精神及物質(zhì)方面的追求也越來越高，同時更加注重居住的舒適性和安全性。衣食住行自古就是人類最基本的需求，對于現(xiàn)代人來說，居住問題仍然是人們共同關注的問題。面對建筑需求越來越豐富的市場，如何使我們的建筑結(jié)構更加合理、外形更加美觀、居住更加舒適、造價更為低廉都是需要我們設計人員去考慮的問題。所以，對新時代的建筑結(jié)構設計方案優(yōu)化要從結(jié)構整體的安全性、工程的成本核算、完工后的使用及外觀和功能需求等各個方面來考慮。
二、建筑結(jié)構設計優(yōu)化的意義
一個合理的建筑結(jié)構設計方案中，除了要滿足建筑結(jié)構的抗震目的，還要保證建筑工程的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，這就需要對結(jié)構設計進行合理的調(diào)整。而完善的建筑結(jié)構設計，可以提升建筑工程整體的剛度，且保持均勻和對稱的實際效果，那么在地震的作用下也能夠保障建筑結(jié)構的安全性和穩(wěn)定性。比如在對高層建筑工程進行設計時，合理的建筑結(jié)構設計可以在保證抗震安全的基礎上，對材料成本進行有效控制，能使建筑使用空間更合理，并且降低建筑工程的總造價。因此，對建筑結(jié)構設計進行優(yōu)化有重要的意義。
三、建筑結(jié)構優(yōu)化設計結(jié)構化建模的詳細步驟
1、目標函數(shù)的選擇。我們的專業(yè)人員在對建筑結(jié)構進行設計的優(yōu)化時，第一步就要根據(jù)建筑物的安全標準和建筑參數(shù)確定房屋結(jié)構的目標函數(shù)，然后根據(jù)建筑施工現(xiàn)狀、材料和工程造價等方面來優(yōu)化設計方案。在此之后，設計人員需要將重點放在項目成本計劃上。通過對項目的最低成本的選擇進行分析計算，以滿足建筑基礎的需要，在科學范圍內(nèi)用最低的成本做最好的建筑。
2、變量的選擇。合理選擇目標函數(shù)后，下一步就需要選擇建筑物的變量。專業(yè)人員分析出可能會影響房屋結(jié)構設計的因素，針對這些因素去研究，選擇最有影響的變量進行計算和控制，以達到變量選擇的目的。
3、約束條件的選擇。要優(yōu)化創(chuàng)新建筑結(jié)構的可靠性，要準確地確定建筑結(jié)構的定量和限制條件內(nèi)容，并且按照限制條件，把建筑物相關的工程標準做到限制條件之內(nèi)，這樣來最優(yōu)化房屋的結(jié)構設計。例如，必須要根據(jù)建筑物結(jié)構的實際情況來確定應力、尺寸和結(jié)構強度的約束。
四、建筑結(jié)構設計優(yōu)化新方法介紹
建筑結(jié)構整體優(yōu)化和結(jié)構細部優(yōu)化是建筑結(jié)構優(yōu)化設計在兩個方面的體現(xiàn)。當對某些結(jié)構進行優(yōu)化設計的時候，就要對結(jié)構體系、基礎、承重結(jié)構系統(tǒng)及結(jié)構細部等部分進行優(yōu)化設計。對這些內(nèi)容的優(yōu)化設計涉及到選擇、布局、受力分析和成本分析等幾個環(huán)節(jié)，滿足使用要求的前提下，最大限度地提高經(jīng)濟效益。并且為了滿足建筑結(jié)構的長遠效益，以減少近期投資為目的，降低建設成本6%～31%。同時優(yōu)化工藝，通過合理使用不同結(jié)構體系和材料，使建筑各單元的內(nèi)部結(jié)構達到最佳狀態(tài)。
1、拓撲優(yōu)化方法。設計人員在對房屋進行設計優(yōu)化時，需要準確找到建筑結(jié)構理想的分布形式，有效分析建筑物結(jié)構的承重等屬性，讓建筑物結(jié)構總重量減小，這就是拓撲優(yōu)化方法。在使用此方法時，設計人員一定要對此方法的優(yōu)點有充分的認識，把此方案科學合理的應用到建筑物結(jié)構的設計中去，讓建筑物的結(jié)構更加科學合理。
2、外形優(yōu)化方法。在形狀優(yōu)化方法中，設計者可以根據(jù)截面優(yōu)化方法對建筑物的結(jié)構和內(nèi)部形狀進行進一步的調(diào)整和完善。并且需要設計者對我國現(xiàn)行的建筑物結(jié)構設計規(guī)范和標準進行準確掌握，達到讓所設計的建筑物符合國家現(xiàn)行相關標準。桿系結(jié)構和連續(xù)性結(jié)構就是外形優(yōu)化的方法。
3、截面優(yōu)化方法。細節(jié)決定成敗，通常建筑物的可靠性和安全性能最好的體現(xiàn)就是其結(jié)構的細節(jié)。面對這類問題時，設計者在處理建筑物截面時除了要考慮配合建筑的使用性，還要考慮建筑物截面結(jié)構的安全可靠性，對此進行科學的計算，同時對穩(wěn)定性和美觀度進行一定提升。如何對建筑物截面進行優(yōu)化設計呢？我們的設計者要先計算設計變量的應力特點和位移情況，再用相關結(jié)構計算軟件進行再計算，最后驗算和統(tǒng)計得出最后的數(shù)據(jù)，根據(jù)這個數(shù)據(jù)來確定調(diào)整范圍，然后再進行下一步的優(yōu)化設計。
4、概念設計與細部結(jié)構設計優(yōu)化相結(jié)合。在數(shù)據(jù)不是很詳實充分的時候，設計的優(yōu)化也可以通過概念設計來進行優(yōu)化。比如：在對建筑物的抗風能力進行設計時，此因素的數(shù)據(jù)不是特別確定，其方法就無法找到。這個時候，我們就可以使用概念設計，把那些數(shù)據(jù)當作輔助，在設計中合理結(jié)合其他優(yōu)化設計的方法，讓設計達到最好的效果。5、建筑物下部基礎結(jié)構的優(yōu)化設計設計者在建筑物底部地基基礎結(jié)構的優(yōu)化時，在方案選擇上一定要選擇最合理的。比如，在選擇樁基時，要以實際的現(xiàn)場和施工情況為基礎，盡可能的節(jié)省成本，對灌注樁長度的科學選擇以樁端持力層的厚度為依據(jù)，而且要把多種方案進行詳盡對比，選擇最佳方案。
五、結(jié)束語
總而言之，在建筑結(jié)構設計中，其結(jié)構設計的優(yōu)化方法應用已經(jīng)特別廣泛，對建筑物整體的結(jié)構安全性、可靠性和美觀性等都有很大意義，而且還可以節(jié)省造價，非常有推廣價值。而且，我們以后對建筑結(jié)構優(yōu)化方法的研究一定要更加的重視，隨時掌握國際上的新動態(tài)和新知識來應用于我們的建筑設計之中，不斷的把這些概念性的方法應用于實際的建筑設計當中去，更多的了解二者之間的具體應用，讓我們的建筑結(jié)構設計更加的科學，更加的合理，爭取達到國際的先進水平。
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