哈尔滨市建筑设计院二分院 哈尔滨 150000
摘要：在如今这个城市化步伐逐步加快的今天，各种建筑拔地而起。作为建筑设计人员，为了确保建筑结构的安全性、稳定性及合理性，必须对建筑物的结构进行综合而全面的分析，结合建筑结构设计的相关要求，对建筑设计方法进行逐步创新和优化。工民建是建筑工程中极为重要的类型之一，本文就工民建结构设计的相关要求及主要设计方法进行了分析，并重点针对工民建结构设计的优化策略进行了探讨，以供广大设计人员参考和借鉴。
关键词：工民建；结构设计；优化
引言 随着我国城市化建设进程的不断推进以及我国建筑行业的快速发展，各种形式多样、风格迥异、功能不同的建筑如雨后春笋般拔地而起，与此同时也出现了很多的问题。建筑结构设计作为建筑设计中最为重要的一环，如果出现问题，将会对人们的生命以及财产安全造成严重的影响。因此，相关设计人员必须要利用各种方法对建筑结构的设计进行优化,进而有效地降低工程结构的造价,对建筑结构的稳定性及安全性进行有效地提升，为人们的生活以及工作提供更优质的建筑，为我国经济的快速发展打下良好的保障基础。
1工民建结构设计的相关要求分析
1.1设计过程应满足适用性、美观性、安全性、经济性等多项原则
能够设计出安全、美观、适用的结构，并不代表该设计人员拥有多么高超的设计水平，如果能够在此基础上设计出造价及成本低，施工便利的结构，才是最佳的设计方案。
1.2对建筑结构存在的多种类型进行分析
当建筑结构存在多种类型的作用效应，且各种效应同时产生时，应当对建筑结构进行分析，待各种作用效应一一求取后，对可能存在问题的组合进行确定。
1.3有关内容的计算
对于结构构件而言，应对其极限状态下的承载力以及使用过程中的极限值进行准确计算，例如，对于需要承受荷载的构件，必须对其疲劳强度进行计算。
1.4抗震设计的相关要求
根据相关规定要求，抗震设防烈度在6-9度之间时，应对建筑所在区域的烈度、建筑结构类型及其高度进行全面考察，并结合考察情况及构造需求进行计算，明确工民建的抗震等级。
2 实际应用分析工民建结构设计的优化
2.1建筑结构设计优化方法分析
2.1.1拓扑优化方法
拓扑优化方法的主要内容是寻找建筑结构刚度最理想的传力模式或者分布方式，以此优化结构的性能或者降低建筑结构的自重，拓扑优化方法是结构设计初始阶段提出的概念性设计，通过整数变量的形式或者逻辑变量的形式来表现建筑结构的实际分部形式，以此获得最佳的布局设计方案，该种建筑结构设计优化方法与其他方法相比，其经济效益更高，更容易被广大工程设计人员所接受。
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2.1.2外形优化方法
外形优化方法的研究时间相对较短，指的是在结构拓扑结构一定的基础上，调整结构内部形状与框架，以此对建筑结构进行改进与优化，以对象为标准将外形优化方法分为两种，即杆系结构与连续体结构，对于杆系结构外形优化方法，应该以节点作为设计变量，然后进行截面优化，通常采用分布优化与综合优化进行求解；对于连续体结构，通常采用数值、解析两种方法进行结构外形优化。
2.1.3截面优化方法
截面优化方法是采用有限元方法计算设计变量的所受应力与结构位移，通过科学的数学规划方法以及灵敏度分析，实现对房屋建筑结构的优化。
2.2创建房屋建筑结构优化设计模型
想要实现对房屋建筑结构的整体优化，应该创建完善的房屋建筑结构优化设计模型，具 体实施步骤为：第一步，合理的选择设计变量，在选择设计变量时，应该将影响建筑结构的主要参数作为设计变量，例如约束控制参数、目标控制参数等，同时还存在一些影响相对较小、变化范围也相对较小，能够满足相关设计要求的一些参数，通常采用预定参数表示，这样能够有效的降低编制程序工作量、计算量以及设计量；第二步，确定目标函数，在进行结构优化设计时，应该寻找一组可以满足预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋截面积等的函数，以此降低工程造价；第三步，确定约束条件，为了保证房屋建筑结构的可靠性，在进行房屋建筑结构设计优化时，应该确定优化设计的相关约束条件，房屋建筑结构设计优化的约束条件主要包括结构体系约束、应力约束、构件单元约束、尺寸约束、结构强度约束、裂缝宽度约束等，同时在进行房屋建构设计过程中，还应该对实际的约束条件与目标约束条件进行比较分析，以此保证所有的约束条件都能够满足相关的设计要求，实现对房屋建筑结构的最佳设计。
2.3设计计算方案与程序
在进行房屋建筑结构优化设计时，设计人员应该对设计方案进行合理的优化，在此过程中会涉及到众多的变量与约束条件，设计人员在进行设计与计算的过程中，应该充分、全面的了解这些变量与约束条件，并进行科学的分析，采用数学计算方式，实现对房屋建筑结构的优化设计。当创建了模型以及确定设计方案之后，设计人员还应该根据设计方案制定相应的程序，把相关变量录入计算机，当出现设计变动时，应该改写基础结构，然后进行重新录入，由计算机根据相关的编程数据得出相应的结果。
2.4建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析
以某房屋建筑工程为例，该房屋建筑工程采用钢筋混凝土框架结构体系，建筑面积为6705平方米，由于施工现场条件有限，建筑平面长度设计为67.1米，宽度设计为15.6米。该建筑工程总共7层，层高设计为3.5米，走廊宽度为2.2米，房间开间进深为6.6米，由于冬季气温相对较低，并且地下水深度为7m左右，地下水、降水会对混凝土造成侵蚀，为了保证该房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑结构设计优化方法对房屋结构设 计进行优化和完善。
2.5结果分析
当计算机计算出结果之后，应该对结果进行分析，以此判断设计方案的科学性与合理性。在进行房屋建筑结构设计时，应该保证房屋建筑结构设计满足结构规范标准，这就要求设计人员从多个方面考虑，综合分析之后更好的完善结构设计，降低建筑结构设计难度，在不影响整体施工质量的前提下，降低施工企业的施工成本。
结论 随着国民经济的不断发展，人们对于建筑功能的要求也越来越高，因此，只有不断创新和优化设计技术，方可推动建筑结构设计水平的逐步提高。对于广大设计人员而言，必须将所学的专业化知识充分内化与活化，将提升设计水平及质量作为终身所追求的目标，以便构思出优秀的设计方案。总而言之，工民建结构设计过程中，设计人员应当结合工民建相关规范的要求，严格落实各项规定，踏实、认真地搞好各个环节的工作，逐步优化工民建整体结构，从根本上将设计过程中可能存在的安全及质量隐患消除，推动我国建筑行业的健康、持续发展。
参考文献
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论文作者:陈云山
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/4
标签：结构设计论文; 建筑结构论文; 结构论文; 方法论文; 建筑论文; 房屋论文; 设计人员论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;