对于建筑结构的优化设计分析

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　　摘要：优化设计对于建筑结构工程来说，其是一个非常受推崇的成本节约手段，倍受造价师的青睐，在设计中，优化设计的合理运用可以将建筑物的安全性以及投资效益得以全面实现。因此，在我国目前的各类型、规模建筑结构设计中，合理人性化的优化设计具有着无法比拟的重要意义。优化设计主要本着节约成本造价的设计理念，在保证着建筑物质量安全的前提下，使业主的经济利益得到最大化，这就是建筑结构优化设计的根本意义所在。
　　关键词：建筑结构；优化设计；分析
　　 本文通过对建筑结构方案的优化以及建筑结构材料的优化和对结构计算的优化展开论述，并针对优化设计在与实际工程的结合中提出一些相关建议来共同对建筑结构的优化设计进行探讨。
　　
　　一、对于建筑结构上的优化
　　 一般来说，在满足建筑工艺或建筑物功能的要求前提下进行结构优化设计时,首先应对结构的选型慎重，因为在很多情况下进行结构优化设计时可选择多种不同的结构选型,笔者建议第一层次的结构选型可按主要承重结构体系的材料分类来进行选择,例如砖混结构、混凝土结构、钢结构。通常情况下当建筑的跨度较小时宜优先选择砖混结构,根据目前我国的实际情况来看,砖混结构的造价是最低的。
　　 第二层次的结构选型是在第一层次结构选型的基础上进行的,例如某工程根据功能、工艺的要求必须选择混凝土结构时,混凝土结构又可区分为混凝土框架结构、混凝土排架结构、混凝土剪力墙结构、混凝土框架剪力墙结构等。一般来说单层工业厂房会选择排架结构,因为单层工业厂房在我国已形成成熟的结构体系,有很多标准图集可以套用,由于标准图集经过严格的审查,因此，对于安全性、经济性来说均是较好的；同时又由于标准图集的构件使用量大,因而设计时类型划分很多,设计也很周详,单个的设计很难做到这一点。对于多层房屋一般宜选择框架结构,框架结构的混凝土用量一般比剪力墙结构混凝土用量要少。当然，也有例外的情况,当建筑的功能需要设置电梯时,电梯井壁一般需要设计为混凝土井壁,这时利用电梯井壁作为剪力墙,结构的选型可能选择为框架、剪力墙结构其造价比框架结构更为合理。
　　二、对于建筑结构材料上的优化
　　 处于对建筑结构中的经济性和安全性的双重考虑，对结构材料的要求也就比较高，在材料的选择上不仅需要其质量好而且更需经济合理，这样才能到达优化的根本目的。在材料的使用中，应充分考虑材料的受力特点和力学性能，尽量做到物尽其用，杜绝浪费。例如在钢筋混凝土的结构设计中，由于考虑到钢筋混凝土材料中的高抗压性，因此应采用高标号的混凝土用于以受压为主的柱子，这样不但可以增加建筑使用的空间，减少构件的截面，同时也能减轻结构自身的重量。此外，在钢筋混凝土材料的使用上要注意钢筋与混凝土之间的强度匹配，在实现材料最大性能发挥的同时，实现对材料的合理利用与节省，从而实现结构上的优化设计。
　　三、对于建筑结构计算上的优化
　　结构计算的优化同样也是建筑结构优化设计中的重要组成部分，针对结构计算的优化方案，要充分考虑以下几个方面问题：
　　 1.不能盲目的依赖计算机
　　 对于目前建筑结构设计的计算来看，都是借助于计算机技术来完成，但是计算机的使用并不是很万无一失的。由于计算软件上存在的缺陷而出现计算错误的情况时有发生，因此设计人员不能盲目依赖计算机，在对其使用的同时，更要对结构设计计算的基本理论研究清楚，也要明确计算程序的限制条件和应用范围，从而避免、减少错误。
　　 2.对数据的认真核对
　　 在对数据认真计算的同时，也要对输入后的构建尺寸、几何图形以及相关数据进行认真的核对，达到准确无误，尽可能的避免输入错误、计算错误或者是计算分析结果上的错误等，因小失大。有些误差表面看来影响不大，但是在建筑施工后由于误差而带来的损失是巨大的，同时也会直接影响到设计结果的经济性和安全性。
　　 3.注意实际结构与计算模型的差异
　　 通过计算机的模拟计算所得出的计算模型是建立在计算理论和设计程序之上的，而实际中建筑结构所受到的影响因素是难以用计算机计算的，这就意味着计算机模式和实际结构之间是存在着一定程度的差异的，在设计中这种差异是必须要考虑在内的，否则就会影响计算结果以及结构设计的正确性。
　　四、对于结合工程实际进行优化设计的建议
　　 ①设计变量的多少涉及到优化设计的结果。但是优化设计所需时间往往又是随设计变量的增加而迅速增加，所以选择设计变量的原则应是“少而精”，即注意选择那些对目标函数最有影响的参数作为设计变量，其他的参数可作为常量处理，或不作为独立变量处理。
　　 ②规范提出的要求在优化设计时，形成相应的约束条件必须满足。但是工程上还常有一些习惯的要求(如梁截面高跨比等)，这些可以在优化设计中作为约束条件来处理。这样做缩小了设计变量的可行域，从而减轻了优化设计的工作量。
　　 ③目标函数是判断结构方案优劣的标准，但要制定一个全面的综合的目标函数是很困难的。一般情况下，只能选用衡量结构优劣的一两个主要特征或因素来制定目标函数。但是由于不同的设计者对这些特征的重要性认识可能不尽相同，因此这样制定目标函数有可能不为大众所接受，相应的优化结构也就同样有了争议。
　　总结
　　 综上所述，我们可以看出建筑结构的优化设计其是一个具有着科学系统性的设计过程，在实际的设计实施中由于项目工程的各阶段的工作复杂繁琐，因此要做到面面俱到的优化设计是十分艰巨的。为了实现我国建筑业与世界建筑接轨的目标，在实践中设计人员一定要充分的考虑各方面的因素，力求细节的优化，实现结构优化设计的最终目的。

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