对建筑结构优化的一些见解

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【摘 要】随着我国市场经济的不断发展，建筑行业想要在竞争日益激烈的市场环境中稳定发展，必须做好最基本的工作，那就是对建筑结构的设计方案进行优化。建筑结构的优化不仅能够影响到建筑建设的选材、工艺流程等，还能够影响到整个工程的工程造价，所以建筑结构的方案优化设计作用是巨大的。

【关键词】建筑结构优化 方法 设计

建筑行业想要在竞争日益激烈的市场环境中稳定发展，则必须进行一系列的工作措施来增加自己的优势，既要保证建筑工程的工程质量，同时也要整体的降低建筑工程的工程造价，所以在此建筑结构的优化设计就成为了建筑行业的必须的工作流程。

1建筑结构优化的方法

随着人类社会的不断发展完善，人们的日常需求则在进行的不断的变化当中，由以往的物质追求转移到了目前的精神追求上，人们对建筑的要求也逐渐向着安全性、美观性、经济性、合理性方向不断发展，所以在此建筑结构的优化设计是非常重要的。建筑结构的优化设计就是以原来的建筑结构的设计方案为基础，引入新的工程材料，引入新的工艺流程，对局部设计进行相应的改进，使之更加合理，在建筑工程质量得到保障的基础上，满足节约材料，降低工程造价的目的。

1.1建筑结构优化的设计模型

建筑结构进行优化设计时，首先要从建筑过程中各种变量参数中选择出重要的参数，此时就要相应的建立起相应的函数模型，然后利用先进、科学的计算方法分析计算出函数模型的最优解，选择最优参数。建筑结构优化模型的建立基本上要满足一下步骤：

（1）合理的选择出参数，也就是设计变量。由于在建筑工程的结构优化设计时，各种设计变量的选择与设计要求有着直接的关系，所以在进行优化设计的过程中，可以将所选择的设计变量按照其本身的性质以及重要性进行相应的分类，将其中一些基本不发生变化的设计变量定位预订参数，这样就可以大大的减少建筑结构优化工作的工作量。

（2）选择正确的目标函数。进行建筑结构的优化工作中，要考虑多种优化环节中的约束因素，比如应力约束因素、裂缝宽度约束因素、结构强度约束因素、尺寸约束因素以及正常状态和极限状态下的弹塑性约束因素等，在进行建筑结构优化设计的工作中，一定要保证各种约束因素都能够达到相应的标准，然后根据科学、先进的计算方法分析计算出最优解，此时则可以相应的确定出约束条件。

1.2建筑结构优化设计的计算方案

建筑结构的优化设计总体上讲是属于非线性的优化设计，在优化设计过程中要选择到各种变量参数以及多种约束条件，而要进行优化设计的工作则必须将优化环节总的约束条件充当为无约束条件才能够进行相应的计算。在进行优化设计的计算时，会运用到一些科学、先进的计算方法，包括拉式乘子法、复合型法和POWELL法等计算方法，计算方案计算完成后，才可以进行相应的编程运算，这样就可以得到优化设计的最终结构。

2建筑结构中需要优化设计的重要部分

在进行建筑结构优化设计的过程中，建筑材料的合理选择直接关系到此建筑工程的工程造价，其中基础类型的选用、开间的正确选择、建筑高层与建筑层数的选择和建筑结构形式的确定等环节的优化设计对工程造价的影响最大，根据以往的数据分析，科学合理的建筑结构的优化设计方案可以使得整个工程的工程造价能够节省将近百分之十。建筑结构的主要组成部分包括建筑基础、柱、墙体、楼板、梁、屋面板等结构，这些结构的工程在整个工程中的工程造价的所占比例是不同的，同时进行相应的结构优化设计对工程造价的影响比例也是不相同的，所以在此在进行建筑结构的优化设计时要合理的选择建筑结构。

2.1基础结构的优化设计

基础结构工程完成的工作时间大概占总工期的百分之二十五，同时基础结构的工程造价也会相应的占工程项目总工程造价的百分之十到百分之二十之间，所以说基础结构环节相对于整个建筑结构来说是非常重要的。在此要明白，基础结构的工程造价与工程地点的地质条件是有直接关系的，所以在此进行优化设计时，一定要提前对施工地点进行相应的地质勘探，得到精准的地质勘探报告，然后根据地质勘探报告合理的选择基础的结构形式，合理选择基础结构的截面积以及基础的埋深，相应的就能够减少基础结构工程的工程造价。

2.2柱网布局以及柱子截面的优化设计

在建筑结构中，柱网布局与柱子的开间和跨度有着直接的关系，合理的柱网尺寸一般都是选择6m到12m之间，柱距的选择较小小则传力路线就会相应的较短，上部结构的材料就能够相应的减少，但是总体上基础结构的费用就会增高，所以柱网布局的合理性，直接影响到工程项目的工程造价。此外，柱子的截面的现状以及大小对工程造价的影响也是巨大的，所以在此柱网布局的合理性、柱子截面选择的合理性直接影响到工程项目的工程造价。

2.3梁结构的优化设计

建筑在进行梁结构的选择时，以往一般都是选择矩形截梁当作受弯梁的，但是这种结构材料的选择使材料没有得到有效的利用。在梁结构中，中和轴附近的材料的应力都比较低，然而梁弯矩会受到梁长度的直接影响，要提高材料的利用率，则可以在梁结构的选择时选择平面桁架形式，这种形式的梁相当于掏空梁，就会相应的节省了大量的材料，减轻自身的重量的同时也使材料得到了有效的利用，大大的降低了梁结构的工程造价。

2.4构件尺寸及配筋计算的优化设计

在建筑工程中，建筑构件的尺寸也可以说是配筋的大小，需要进行严谨的计算，同时也需要不断的重复调整才能够确定出最合理的结构尺寸，这样才能够在建筑结构参数的固定负载常数下做到最经济、最优化的计算结果。一般计算的结果要满足以下指标：

（1）建筑构件尺寸及配筋的计算结果，在经过调整后必须要保证建筑结构的安全性。

（2）满足上述条件，配筋量的选择一定要控制在结构计算尺寸及配筋的范围内，这样才能够保证构件内的钢筋量的受力达到应该有的受力作用，同时也能够做到材料的高效利用。通过以往的工程优化设计数据分析，通过配筋计算合理的控制材料的应用，能够使钢筋量的使用节省百分之十到百分之二十之间等。

3结束语

在工程建设过程中，科学合理的建筑结构优化设计能够使建筑材料得到最有效的利用、建筑结构得到最有效的设计，同时也能够有效的降低工程项目的工程造价，使得建筑企业得到最高的效益，这是建筑行业在市场环境中发展的需求，同时也是可持续发展、绿色环保背景下的基本要求。

参考文献

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[3]刘威.关于建筑结构设计优化的几点探讨.《轻工设计》.2011年2期

[4]王鹏.高层住宅建筑结构设计优化.《城市建设理论研究（电子版）》.2012年22期