摘要：建筑结构设计是建筑工程建设的重要环节，要想保证结构设计的科学性、合理性，应该不断进行优化，以提高建筑结构的质量与安全。本文首先分析了建筑工程结构设计的重要性，并结合自身多年的工作实践对建筑结构设计优化策略进行探讨，以增强建筑结构设计方案的科学性与合理性。
关键词：结构设计 优化方法
前言
通过对建筑结构的优化设计，可以有效的完善建筑的功能结构，提高人们居住环境的舒适度。根据当前我国城市建设的发展态势分析，高层建筑的数量每年都呈现上升的趋势。在大量建筑的建设过程中，需要考虑怎样实现建筑工程的节能减排，还要满足建筑工程的各项需求，增强结构的稳定性。因此，设计人员必须要对房屋结构设计优化工作予以足够的重视。
1房屋结构整体设计优化概述
房屋建筑物有很强的系统性，各种结构的优化设计也往往需要涉及多方面内容，从宏观的角度来看，对于房屋建筑结构的设计优化可以大致分为整体结构和局部结构两种，其中，整体结构设计主要包括以下内容：（1）对房屋建筑的基础结构进行优化；（2）对房屋建筑的地上结构进行优化；（3）对房屋建筑总体维护、细节架构等系列问题进行优化；
在明确房屋建筑结构设计的优化的目的基础上，工作人员应充分利用有限的空间资源，有效控制资金损耗，加强提高建筑材料和器械的使用效率，让房屋建筑更加安全可靠。根据以往的统计数据，通过房屋建筑设计优化之后，工程损耗可以降低5%～30%左右，因此，在房屋结构设计当中，对建筑结构设计的优化无疑具有非常显著的社会与经济效益，只有采取积极主动的优化态度，才能让房屋建筑可以更加的经济、实用，使有限的资源的使用效益实现最大化转变。
2建筑结构设计优化的作用
建筑结构设计过程中，首先需要解决的问题就是建筑结构如何满足效益的长远化及安全性，在这个问题得到有效解决的基础上，再对建筑结构设计的合理性与经济性做到尽可能的优化。与传统建筑结构设计理念相比，当前所采用的建筑结构设计方法在建筑结构设计中的有效应用，能够有效降低工程成本，一般能达到10%到35%的效果。其次建筑结构设计优化方法的应用，还能够做到对建筑材料有效性与利用率的最大程度发挥，能够让建筑物的各个空间与整体能够达到相互协调的效果，并能够满足质量安全管理规范的要求。另外，建筑结构设计优化方案的应用，还能够对建筑物的原先设计起到完善的作用。所以，建筑结构优化方法对建筑结构设计起到重要的作用。
3建筑结构设计优化的特点和要求
在进行建筑工程结构设计的时候，不仅需要对设计对象的基本功能与安全稳定性进行考虑，还需要通过设计，使建筑结构达到尽可能完美的效果，而这一过程的实现，就是建筑结构设计中的最优化问题。建筑结构优化设计方法主要体现在建筑总体工程结构设计的优化和建筑各个部分的设计优化两个方面。对于项目整体设计、项目前期设计、抗震设计和旧房改造都可以采用结构设计优化方法。在实践应用中，应在前期就开始参与结构设计优化工作，对下部地基基础结构设计优化时，要分析比较多种设计方案，然后选取最佳并可行的设计方案。在设计过程中，应灵活运用各种计算模块方法，对于结构设计、围护方案、房屋建设、结构基础方案等一系列优化设计合理分析，对细部结构进行设计优化，以取得最佳的效果。当无法对数据具体量化时，可使用概念设计及新材料应用来攻关。
4建筑结构设计方案优化的主要内容
4.1建筑物结构周期性的折减系数
对建筑物的框架结构和顶盖等结构的设计中，计算周期一般会比实际周期大，因为在施工时，由于填充墙体的存在，会导致结构的实际表现刚度大于设计刚度。所以一旦计算出建筑物的结构剪力偏小，会导致建筑物的部分结构安全性能降低，这时候就需要对建筑物的结构进行适当的周期性折减计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但对于建筑物的框架结构是不适合进行折减计算或把折减系数取小的。
4.2优化建筑物耐久性设计
在很多混凝土的结构设计中都没有全面、综合地考虑到建筑物的耐久性，从而导致有许多建筑设计都未能达到当初的设计目标。当建筑物的设计者遇到建筑物的其他使用功能要求或是施工技术指标上升为设计建筑物的主要矛盾时，设计师就要放弃建筑物对经济的单纯追求，这时候往往需要根据建筑物设计所需要解决的重要性问题，挑选出适合的目标来进行优化，才能达到满意的优化建筑结构设计方案的效果和目的。
5住宅建筑结构设计优化的方法
5.1结构优化模型的建立
在进行结构优化设计的过程中首要的问题是要根据实际的结构特性设定成为相关的结构设计参数，主要是有目标控制参数和约束控制参数。对于那些变化范围比较小的，且在结构的局部加强就能满足要求的部分参数，将其确定为预设参数，从而减少计算的工作量；对于目标函数，是要找到一组可以满足预定条件的钢筋截面积和梁、柱截面的几何尺寸，目的是要让总造价降低。对于约束控制函数，包括前度和稳定约束、截面尺寸约束、结构整体约束、构建单元约束、正常使用状态的上下限约束条件等。参数的设计必须要与实际情况和符合规范。
5.2结构优化设计的计算方法
在结构优化设计计算方案的确定上，应考虑到建筑结构的复杂性带来的变量多、约束条件多且非线性，因此在计算过程中，一般的做法是先将有约束的优化问题转化为无约束条件再进行求解，可选用的计算方有拉式乘子法、复合形法等。结构选型、尺寸和参数设计完成后，在计算方案的基础上设计优式程序。并在得到计算结果后，对结构进行综合分析，最后确定最合理的结构优化设计方案。
6住宅建筑结构设计优化的应用分析
6.1结构优化设计的前期参与
建筑是相对长期的投资，常见的建筑物合理使用年限均在50～100年间，这就要求结构能够保证在设计使用年限内，建筑能够保持基本的使用功能、良好的空间环境。因此，要在建筑方案设计初期就应加入结构优化的考虑。这样可以有效避免出现结构不合理、工程造价高等问题。也就是说，在建筑方案的设计初期就加入结构的优化设计，是提高建筑材料及结构合理性利用率的有效方法。
6.2结构的概念优化设计
一幢建筑物的完成，可以有不同的结构设计方案；另外，对于同一种结构布置方案，采用不同的结构荷载、材料和分析方法，参数的取值也是有较大区别的。这些是通过计算机无法实现的，需要结构设计人员作出合理的选择，根据工程实践经验来进行参数的确定。通过概念优化设计，可以预算建筑结构在各种外力荷载的作用下的内力分布，以及将所有不利的荷载集中加载时可能出现的破坏形式等，如建筑结构在地震荷载作用下的破坏情况等，得到预算结果后，就可以作为结构设计的有利参考资料，采取有效的结构方案，选用有利的建筑材料和结构形式，从而降低刚度不均匀、结构的不对称等对抗震不利的结构设计。因此，结构的概念优化设计在抗击自然灾害发生时，显得尤为的重要。
结语
建筑结构设计具有综合性的特征，需要考虑诸的因素众多，比如水平荷载、变形等等，这些都是影响建筑工程建设质量的与施工安全的关键。所以，为了保证建筑工程项目顺利实施，提高工程建设质量，就应当对结构设计方案不断优化，确定最佳的施工方案。
参考文献
[1]孙大伟，陶志军.浅析建筑结构中的优化设计与应用[J].科技创新与应用，2012（23）.
[2]鄢皓，李卫华.试谈结构设计优化技术在房屋结构设计[J].佳木斯教育学院学报，2012（4）.
论文作者:石强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/15
标签：结构设计论文; 结构论文; 建筑论文; 建筑物论文; 建筑结构论文; 优化设计论文; 方法论文; 《工程管理前沿》2019年第9期论文;