优化设计建筑结构的探究

优化设计建筑结构的探究

阮风华

（湖北华疆城市建筑设计院恩施办事处湖北恩施445000）

【摘要】经济的快速发展和社会的不断进步，促进了人们生活水平和生活质量的提高，同时也使得人们对居住的环境有了更高的要求。人们希望建筑结构不仅要安全耐用，还要经济美观。因此，从目前的情况来看，优化建筑结构的设计以满足人们对建筑的需求已经成为建筑施工设计整体发展趋势。

【关键词】建筑；结构；优化设计

ResearchonOptimizationDesignofBuildingDtructure

RuanFeng-hua

【Abstract】Therapideconomicdevelopmentandsocialprogress,andpromotetheimprovementofpeople’slivingstandardsandqualityoflife,butalsomakespeoplelivingenvironmenthavehigherrequirements.Peoplehopethatthebuildingstructureisnotonlysafeanddurable,butalsoeconomicandbeautiful.Therefore,fromthecurrentsituation,optimizethedesignofbuildingstructuretomeettheneedsofthebuildinghasbecometheoveralldevelopmenttrendofconstructiondesign.

【Keywords】Architecture;Structure;Optimizationdesign

【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2016）24-0253-02

科技的创新不仅推动了经济的快速发展，还提高了人们的生活水平。住房是人们一切活动的起点和落脚点，所以对其建筑结构的设计和质量都有着越来越高的要求。再加上新的节能环保的社会建设理念的兴起，人们更加专注于建筑架构的优化设计。优化建筑结构不仅能满足使用者的需求，还能适当地节约投资成本，从而实现经济效益和社会效益的最大化。据笔者调查，在当前的市场经济背景下，优化建筑结构设计具有一定的可操作性，加之建筑施工在城市建设中的分量逐步增加，为了改善人们的居住环境，对建筑结构设计的改革与发展势在必行。

1.建筑结构优化设计的本质

就目前建筑施工结构的情况来看，要想优化其设计，必须做好决策、设计和建设这三个阶段的工作。第一，好的方案必须明确优化结构设计的原因以及如何在主体结构所具备的功能的基础上确保建筑的安全性能并适当地节约相关成本，所以决策很重要。第二，在设计建筑结构时，要注意整体性和各部分之间的相关性；第三，在建筑施工时，必须以结构优化设计为指导原则，确保每一个环节都能顺利进行，进而实现整体优化。这三个阶段是相辅相成、不可或缺的，是整个建筑结构优化设计过程的主体。

2.建筑结构优化设计的原则

所谓的优化建筑结构设计，不仅要考虑建筑物的主体结构，还要考虑它的占用空间、舒适程度以及经济效益等诸多因素。所以，其设计过程必须遵守以下几项基本原则：

2.1建筑平面的规则结构效应

建筑结构的优化设计是以建筑物的功能要求为基础来设计并调整其墙肢长短和墙柱布局的，其次才是满足使用者对安全和美观的需求。相对而言，建筑物是相对规则或者是呈平面性布置的，其造价不高。

2.2提高建筑居住舒适度

满足人们对建筑物舒适度的需求是进行建筑结构优化设计的出发点和最终目的。所以，在优化建筑结构的整体时，一定要考虑到建筑结构和装饰装修以及电气安装等几个重要元素。

2.3确保建筑结构的安全性

从目前的情况来看，建筑物的抗震程度是检验其安全性能的重要方法。因此，设计建筑结构时，一定要确保每个子系统及其所构成的整体都有一定的承载力，并以建筑物的耐用性、安全性和经济性为最终目标。一般来说，要想实现该目标，还要具有科学的传力途径、合理的构件布置和正确的选材等。

2.4为不同构件搭配具有不同安全系数的结构优化设计

实际上，建筑物的子系统所具备的承载力是不一致的。所以，要想建筑结构的整体安全性达到目标值，必须就各系统的受力情况有针对性地设计安全系数。从笔者对不同建筑结构所进行地实验来看，可以通过现浇钢筋混凝土楼板的方式来提高楼盖梁的承载力，条件最优时可以提高大约1.5倍。

3.优化建筑结构的方法

人类社会的进步与发展使得人们对生活质量的要求也越来越高，尤其是对建筑的要求，不仅要求其经济、安全，还要美观、架构合理，因此，优化建筑结构设计显得十分重要。本身存在的建筑结构设计方案是进行建筑结构优化设计的基础，在这之上采用新的工程材料和工艺流程，改进局部设计，从而使建筑结构的安全性和合理性得到提高，并为恰当地节约投资成本和材料创造良好的条件。

3.1建筑结构优化的设计模型

要想对建筑结构实行优化设计，首要的任务便是用影响整个建筑过程的重要参数建立函数模型，然后用科学的计算方法求出该模型的最优解，进而选取最优参数。一般来说，建立建筑结构优化模型的过程可以分为以下几个步骤:

3.1.1选择合理的设计变量

各种设计变量的选择关乎着建筑工程结构优化需求的方方面面，因此，在进行优化设计时，可以对相关的设计变量进行分类，主要依据其自身性质和重要程度来划分，对于那些变化不大或基本不变的设计变量来说，可讲其设置为预定参数，这样一来，优化设计的工作量会大大减少。

3.1.2选择正确的目标函数

优化建筑结构设计时，会设计到诸多约束因素，例如：应力、裂缝宽度、结构强度和尺寸以及处在正常与非正常状态下的弹塑性等，只有确保这些约束性因素能够达到标准，才能在科学、先进和合理的计算方法下求出最优解，进而分析出相应的约束条件，因此，目标函数的选择十分重要。

3.2建筑结构优化设计的计算方案

从某种意义上来说，建筑结构的优化设计是非线性优化设计的一种，其过程涉及到对各种变量参数和约束条件的选择。而优化设计的工作就是把影响其整个环节的总的约束条件转化为没有约束的条件，只有这样，才能进行相应的计算。

4.结语

最近几年，由于建筑行业的快速发展，对建筑结构的设计要求也越发严格，建筑行业正在不断对其进行改善和优化，以便于满足人们对建筑物的相关需求。所以，要想对建筑结构进行优化设计，不仅要确保建筑结构计算的精确度，还要在符合建筑工程的实际情况下，选择科学合理的结构方案，在这样的基础上进行地优化设计才更有保障。如此一来，既能在实际的操作过程中积累到更多的建筑结构设计经验，还能使建筑结构设计的优化水平逐步提高，进而更好地适应并促进建筑行业的可持续发展。

参考文献

[1]潘东文.基于结构概念的高层建筑顶部造型设计研究[J].才智,2012,5.

[2]潘亮.房屋结构设计中机构设计优化技术的应用[J].科技风,2011,12.

[3]徐慧.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中华民居(下旬刊),2013,2.