王桂英

摘要：當前我國城市化進程不斷加快，建筑項目工程越來越多，施工難度越來越大，因此建筑結構設計人員必須盡職盡責，切實采取科學合理的設計方案，為建筑結構提供安全保障。本文筆者對建筑結構設計優(yōu)化技術進行了分析探討，希望對相關從業(yè)人員具有借鑒意義。

關鍵詞：建筑，結構，設計，優(yōu)化

一、建筑結構設計優(yōu)化概述

1.優(yōu)化數學模型的建設

數學模型在建筑結構優(yōu)化設計的過程中有著非常重要的作用，在保證優(yōu)化數學模型的科學合理的基礎上，理由優(yōu)化數學模型能夠對原有的設計分析目的進行實現，從而對優(yōu)化設計的結果進行保證。

2.建筑質量安全

建筑結構優(yōu)化的一個主要目的是對房屋建筑結構的造價進行控制，另外，通過建筑結構優(yōu)化設計能夠對房屋建筑的基本功能和舒適度等方面的需求進行滿足，使得建筑能夠在美觀度和質量等方面得到保證。在進行建筑結構設計優(yōu)化的過程中，不能對建筑結構的質量和剛度中心等方面進行隨意的更改，從而保證建筑在水平載荷的作用下來不會發(fā)生較大的變形。通常會利用對稱的規(guī)則來進行建筑平面結構的設計，通過對豎直方向上承重構件的上下貫通來進行設計。

3.數學算法的選優(yōu)

建立的優(yōu)化數學模型不一定是最合適的，所以在應該多建立一些優(yōu)化數學模型，從這些優(yōu)化數學模型中進行選優(yōu)，保證優(yōu)化數學算法的科學合理。另外還需要對優(yōu)化數學算法的選優(yōu)，通過對優(yōu)化數學算法的選優(yōu)能夠對建筑結構設計優(yōu)化的效果進行保證。

二、房建筑結構設計優(yōu)化方法之模型的建立

1.確立設計變量參數

在最終設計方案確定的過程中變量的選擇有著重要的作用，在進行模型建立的過程中需要根據設計變量的參數進行選擇，在選擇的時候主要根據參數是否對總體結構產生較大的影響，是否產生較大的變化幅度，盡量選擇一些考慮因素較少的參數，這樣能夠對結構設計優(yōu)化過程中計算的難度進行降低。

2.確定相關目標函數

在目標函數確定的過程中，需要根據重要性來對各項參數進行屬性的劃分，通過對一些影響不大的參數的選擇，能夠對函數模型的計算量進行調節(jié)控制。確定目標函數之后就需要根據相應的條件來對最優(yōu)解進行計算和分析，根據房屋建筑在結構的應力、結構強度和裂縫寬度等方面的約束條件進行設計的優(yōu)化，確保結構的合理性。

3.衡量條件

正是因為結構設計優(yōu)化方法中的變量和約束條件較多，所以導致了存在較大的可變性。在約束條件方面，主要包括房屋建筑的受力限度、架構穩(wěn)定性和尺寸等方面的約束條件。設計優(yōu)化的過程中需要對施工和目標確定兩個方面的約束條件進行比較和分析，保證約束條件的合理性，保證設計優(yōu)化的效果。在設計優(yōu)化的時候應該盡量降低優(yōu)化難度，可以利用約束條件的相互轉化來進行更加方便的計算，可以根據情況來進行計算方法的選擇，加上對計算機軟硬件的應用，能夠更加科學有效地進行設計優(yōu)化。

三、建筑結構優(yōu)化設計方法的應用

研究建筑結構優(yōu)化設計具有一定的實踐意義，在建筑結構優(yōu)化設計的過程中在保證試用性能的基礎上來對工程造價進行控制那個會。在建筑項目的整體設計和前期設計中結構設計優(yōu)化有著廣泛的應用，另外在抗震設計和舊房改造等方面也有著一定的應用，能夠充分的保證工程項目的經濟效益。

1.加強對前期參與的重視

建筑工程項目的前期方案對整個建筑項目的經濟效益有著很大的影響，我國不少地方在進行前期方案結構結構設計中不會進行優(yōu)化設計，不能很好地對建筑結構的合理性和可行性進行關注，這些建筑設計會對結構設計產生或多或少的影響，這就會增加結構設計的難度，不能很好地對建筑項目的經濟效益進行保證。對此應該在建筑設計方案的初期加強對結構優(yōu)化設計的參與，保證能夠針對不同的建筑類型來合理地進行建筑結構形式的選擇，通過對設計方案的合理性的控制來影響建筑工程項目的發(fā)展。

2.下部地基基礎結構設計優(yōu)化

地基基礎在進行結構設計優(yōu)化的時候應該先對合適的方案進行確定，比如地基基礎為樁基礎的情況下，需要根據施工地點土質條件等方面的因素來對樁基礎的類型進行選擇，從而能夠對施工成本進行控制。灌注樁樁長容易受到地基樁端持力層的影響，對此要確保下部地基基礎結構設計方案的合理性。

3.滿足結構設計中的多種性能

對于高層建筑結構設計而言，必須要滿足高層建筑不同的使用要求，同時還要做到在滿足不同性能要求的基礎之上做出科學的、合理的結構設計，確保高層建筑結構能夠在后期的施工和使用過程中實現安全標準，保障建筑結構可以在較長一段時間內得到安全使用，具體的相關性能指標內容包含以下幾個方面：其一，重視建筑結構的延性設計，主要在針對建筑結構可能發(fā)生倒塌或者是變形的情況而言，特別是對于高層建筑在面臨地震等自然災害的情況下尤其是需要注重建筑設計的延性性能，必須在設計的過程中表現出建筑結構的柔和度。其二，高層建筑結構的水平力也是一項非常重要的因素，高層建筑結構在某一平面的水平方向會受到各種荷載的作用，例如風荷載、地震荷載等，或者荷載之間的組合作用，會導致高層建筑在水平方向發(fā)生較大的位移，因此在設計的過程中必須對其進行合理的控制。其三，高層建筑結構設計的穩(wěn)定性也是一項非常重要的性能指標，要想滿足結構的整體穩(wěn)定性需要注意的地方還是蠻多的，例如最為典型的包括短肢剪力墻設置的控制。

四、建筑結構優(yōu)化設計方法的重要意義

1.保證結構功能性

在工程項目中，通過結構優(yōu)化設計能夠對工程的受力性能、結構造型和結構材料等方面進行優(yōu)化，通過對方形、圓形、橢圓形等結構進行方面平面的設計，能夠對結構的受力情況進行優(yōu)化。通過結構功能的優(yōu)化，不但能夠增加建筑物的美觀性和實用性，而且具有經濟性和安全性。

2.控制造價

通過對建筑工程造價的控制才能更好地對企業(yè)的經濟效益進行保證，通過結構優(yōu)化設計能夠對20%～30%的工程造價的節(jié)省，能夠顯著的增加建筑的經濟效益。當前我國城市化發(fā)展的過程中涌出了越來越多的高層建筑，高層建筑建設的過程中會因為層數的增加而更需要對建筑結構進行優(yōu)化，通過對高層建筑的結構優(yōu)化設計不但能夠保證高層建筑在結構強度和穩(wěn)定性等方面的要求，而且能夠有效地降低施工建設成本。通過結構優(yōu)化設計能夠根據建筑及其結構的實際情況來進行改進，使得結構能夠和建筑相得益彰，保證建筑的各項基礎性能，增加建筑結構的力學性能，對建筑的抗震性進行保證，能夠在一定程度上減少裝修和基礎等方面上的材料消耗，節(jié)約成本。

五、建筑結構優(yōu)化設計方法的注意事項

不同的房屋建筑工程具有不同的結構形式，所以應該加強對建筑結構類型的選擇，通常房屋建筑的主要結構類型有框架結構、短肢剪力墻結構以及框架一剪力墻結構三種，這三種結構形式分別具有自身的特點和優(yōu)缺點，所以應該根據房屋建筑的形勢和工程單位的經濟能力等方面來對建筑的結構形式進行選擇，在保證建筑工程質量的基礎上來對投資和收益進行平衡處理，從而實現工程利益的最大化。確定建筑結構之后，仍然需要進行建筑結構優(yōu)化設計，從而更好地保證建筑結構和建筑工程項目的適應，更好地實現建筑單位的經濟效益。

六、結語

在建筑結構優(yōu)化設計時需要對建筑結構體系的承載能力、抗震性能、穩(wěn)定性和內力傳遞等方面進行全面深入的了解，從而能夠更好地保證建筑結構的經濟性、安全性和合理性，能夠對建筑的美觀性和舒適度進行調節(jié)，提高房屋建筑在各個方面的質量。