建筑结构设计优化方法及应用解析

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　　【摘 要】日前，随着我国社会市场经济的日益完善，城市化建设也十分完善，因此建筑物的经济性能受到越来越多人的重视。为了强化建筑结构设计的优化效果，本文通过阐述现今建筑结构设计现状，探讨了如何加强建筑结构设计优化方法的应用，为今后建筑结构设计优化起着参考作用。
　　【关键词】建筑；钢结构；安装
　　引言
　　我国城市化建设对建筑结构经济性和功能性的要求越来越高。尽可能使用最少的材料或者最少的造价成本来建造出满足国家规范和设计使用要求的建筑物，是现今建筑行业人士的追求。但同时，我们需要保障建筑物的安全性能，所以在这种背景下，建筑结构的优化设计作用就体现出来了。建筑结构优化设计并不是简简单单的减少混凝土材料用量和钢筋等的用量，而是要需要通过不断调整各构件刚度之间的比例关系，做到充分利用各构件的受力作用，发挥它们各自的优点长处，使建筑物的整体结构达到最优。
　　1建筑结构设计优化的作用
　　优化结构建筑结构设计是从理论的方面对建筑进行研究分析，充分的进行要求，使得在实际操作时能够更加有效地进行工作，对于工程建设来说，优化结构设计是非常重要的，是将理论与实践形结合的过程，不仅能够促进我国工程的顺利进行，还能够有效地促进我国建筑行业得到更快的发展。对于我国的建筑来说，其质量的保障、安全性能要求是非常高的，而在实际的建设过程中，在这些方面却存在一定的问题，为了更好地避免这样的问题，就需要不断的进行建筑结构优化，充分利用结构设计优化方法，使建筑能够在结构方面的质量得到保障，这才能使得建筑有进一步发展的可能，并且也能够为建筑企业带来更高的利益。
　　1.1有利于合理控制好工程总体成本，节约土地
　　目前，高层建筑越来越多，与普通多层建筑进行对比和分析，高层建筑占据的空间面积比较大。然而在建筑物高度不断增加的影响下，层数越来越多，一定程度上会导致占地节约量和建筑层数的比例出现严重的失衡状态，而且工程总体成本也居高不下。所以，在房屋结构设计中，必须要提高对土地节约量的高度重视，确保占地面积和造价之间的协调关系，从而将工程总体成本保持在合理范围内，避免造成不必要的浪费或消耗等现象。
　　1.2降低成本、满足安全性需求
　　在层数不断增加的影响下，建筑物自重会对整体框架梁和柱的承载能力造成影响，大大增加了建筑物的承载力，一定程度上还会导致增加墙体面积和梁柱体积。同时，由于建筑物的高度是不同的，进而会对墙面的范围造成影响，而通过建筑结构设计优化，可以不断降低内外装修面积，控制好成本，并满足安全性原则，从而确保建筑整体经济效益的稳步提升。
　　2建筑结构设计优化的特点和要求
　　在实际建筑工程中，对建筑工程结构进行设计时，不仅需要考虑建筑物的使用功能和建筑安全性能，还需要通过设计使建筑物结构设计尽可能达到完美的效果，这一系列过程就是对建筑结构进行优化设计。在进行工程结构设计时，对于建筑结构设计优化必须参照一定的要求，这样对于建筑物的结构设计来说，才能够使得建筑的质量在一定程度上得到保障，就我国的工程的结构设计来说，是有着严格的结构设计要求的，而只有严格的按照要求进行工程结构设计，这样才能够有效地保证建筑设计的安全合理。对于建筑结构设计优化的要求主要包括以下几个方面。
　　2.1工程的安全性能
　　随着现在人民生活水平的不断提高，人们对于住宅建筑的要求也是越来越高，工程在实施过程中，安全性要求是其中最为重要的要求，并且，对于用户来说，工程建筑的质量好坏与人们的生活息息相关，工程建筑的质量，还影响到建筑公司的业绩以及名誉，工程的安全性不仅会影响到建筑的使用寿命，同时在施工过程中，如果对工程的安全性不能够有充分的保障，那么将会对施工人员的生命安全造成一定的影响。为了不断地提升工程的安全性，首先可以从施工人员的安全意识方面入手，避免由于施工人员本身的失误造成的意外事故，另外，还可以通过建立安全管理制度等办法，进一步加强工程的安全施工管理。
　　2.2工程的环保性
　　随着现在人们对于环境保护的不断重视，同时，国家又提出了可持续发展战略，这都预示着建筑行业未来的发展也必将具有环保性。在现代的工程来说，对于环保的意识并不强，施工人员将重视程度更多的集中于建筑的质量以及工期等，为了更好地促进建筑向环保型方向发展，就要不断的加强人们的环保意识。对于工程环保方面的建设，首先要从建筑的整体进行考虑，选取适合于该建筑的材料；其次，要从材料自身的性能来看，使这些环保材料能够对建筑进行优化，并且对于建筑的局部细节设计，也需要做到绿化环保。
　　2.3功能性要求
　　随着现在科学技术的不断进步，人们的生活水平得到了很大程度的提高，人们对于住所的功能性问题也越来越看重。对于建筑结构设计来说，除了安全性能方面的要求，另一个重要的要求就是对于工程建筑功能性的要求，设计人员在进行建筑工程建筑的设计时，要充分了解到建筑本身的用途，从而更加合理的进行建筑结构的设计，使建筑的功能性更强，满足用户需求。
　　3建筑结构设计优化方法的实现
　　3.1结构优化模型的确立
　　通常在建筑结构设计优化方法在应用的过程中，需要三个步骤来完成。第一个就是确定好建筑结构设计的变量。在实际建筑结构设计中，把影响建筑物结构的参数当成设计变量，包括目标控制参数、约束控制参数等设计变量。在结构设计中，有些设计参数变化不大，一般将其设置为预定参数。通过这种办法，就能够降低设计、编程和计算方面的工作量。在设计中，先预算建筑截面所需要的钢筋量，选择合理的钢筋配比，降低建筑工程造价。在确定建筑结构约束条件时，将建筑结构设计中的实际约束力条件和计算约束条件进行对比分析，选择可以合理的约束条件，使得各个约束条件能够满足建筑结构设计的规范要求，从而优化建筑结构设计。
　　3.2优化设计方法的设定
　　在实际建筑工程中，对建筑结构设计进行优化方法的很多。因为在建筑结构设计中对建筑结构设计优化方法中的使用过程存在很多变量和非线性约束力。这些问题使得在设计计算的过程中，通常采用的方法就是将约束力优化的问题转化为无约束力问题进行求解。比如Powell法、拉式乘子法及复合形法等计算方法就经常使用在设计优化的过程中。
　　3.3程序设计的完成
　　在结构优化模型的选择和优化设计计算方法的基础上，建筑结构设计的优化方法需要在选择计算的基础上完成具有快速运算速度和完整功能的综合程序的编制，结构优化模型和可靠性优化设计计算方法。
　　3.4优化设计方法的结果分析
　　建筑工程結构设计中，在进行上述步骤的过程时，有必要分析在各个方面可能出现的问题。由于房屋建筑的建设本身是一项耗资巨大的建设工程，施工过程中涉及的环节多样且复杂，因此有必要对建筑结构进行总体规划和考虑。不能仅仅为了追求建筑结构设计的成本，而忽视建筑结构设计优化。此外，在进行建筑工程投资控制的过程中，还必须处理好经济和技术之间的问题。在设计过程中，不仅要对建筑工程设计节约成本，而且要注意建筑结构设计的技术要求，并且要时常对建筑结构设计的技术进行改进。建筑结构设计中，真正的优化设计方法应当在兼顾技术要求和设计资金节约。
　　4总结
　　综上所述，对于我国的建筑工程的结构优化设计来说，意义是非常重大的，对于我国建筑行业未来的发展也是十分重要的，因此，对于建筑工程结构优化设计必须给予更多的关注。与此同时，在给予更多关注的时候，还需要坚强建筑工程对于工作的落实情况，从而保证建筑工程的结构设计都能够更加合理的运用到实际的施工过程中。
　　参考文献：
　　[1]冯妍.基于BIM技术的建筑节能设计软件系统研制[D].清华大学，2010.
　　[2]李犁.基于BIM技术建筑协同平台的初步研究[D].上海交通大学，2012.
　　[3]李玉娟.BIM技术在住宅建筑设计中的应用研究[D].重庆大学，2008.
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