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建筑结构设计中优化设计应用探析 　　【摘要】随着经济建设的不断变化与发展，人们对于建筑行业的设计过程逐渐重视，新的技术以及理念也在不断地被应用于其中，同时计算机技术的普及引来建筑行业新的变革与发展。本文从建筑结构设计优化的概述入手，分析了制约我国建筑结构设计优化的因素，并提出了结构优化设计的方法。 　　【关键词】建筑 结构 优化 设计 　　一、建筑结构设计优化的概述 　　1、建筑结构设计优化方法的概念 　　结构优化的目的是在满足房屋建筑的基本功能需求和舒适度要求、满足建筑质量安全和美观度要求的前提下，对房屋建筑结构造价进行控制。建筑结构设计优化需要对空间资源、设备资源、材料资源、经济资源进行充分利用和合理配置。这种优化设计比传统的设计能够节省5%～33%的工程造价，所以在项目施工中，要从建筑结构设计优化的原理出发，结合现场实际情况，提高工程的经济效益。 　　根据建筑设计的总体要求，结构设计要尽量减小质量中心和刚度中心的差异，保证建筑在水平荷载的作用下不会产生很大的扭转效应。建筑平面结构尽量采用对称和规则的方式，在满足建筑相应的功能条件下，使竖直方向上相应的承重构件保持上下贯通。为了保证结构的简洁性和设计的简单性，尽量减少转换层的使用。竖向刚度应采取渐变的方式，避免水平荷载作用产生应力集中，产生刚度突变。 　　2、建筑结构设计优化的重要性分析 　　随着经济建设的不断变化与发展，人们对于建筑行业的设计过程逐渐重视，新的技术以及理念也在不断地被应用于其中，同时计算机技术的普及引来建筑行业新的变革与发展。建筑结构设计就是采取先进的设计手段及理念，在有限的空间范围内进行完整的、合理的优化设计，将使用空间最大化，同时还要特别注意构件与构件之间，结构与结构之间的空间布局。这也是检验建筑结构工程师是否优秀的重要标准之一。工程师的结构设计重点不仅仅体现在设计理念上，而且其结构设计的经验总结也是极其重要的。随着计算机技术的发展，对于工程师的设计手段又提出了新的标准与要求，建筑结构设计师不仅仅要掌握专业的设计理念，同时还要掌握基本的计算机技能，将设计理念与计算机技术相结合，使其设计水平上升到一个新的高度。 　　3、建筑结构优化设计的内容和意义 　　3.1 建筑结构优化设计包括很多内容，主要分为房屋总体结构和分部结构优化两个部分。总体结构优化包括房屋基本结构优化、房屋顶部结构优化、房屋维护结构优化、房屋细部结构优化等。不管是总体结构优化还是分部结构优化都对选型布置、结构造型、构件受力、工程造价等进行了合理的优化，并在此基础上对结构形式进行创新，把设计对象设计得更为完善。 　　3.2结构设计优化的意义 　　3.2.1 优化设计，保证结构功能性 　　结构优化设计能够根据工程的需求对结构造型、受力性能、结构材料等进行优化配置。比如选择圆形、方形的结构进行平面设计能够增加结构的受力性能。因此，工程结构的优化技术，是工程实现既经济又安全，既美观又实用的途径。 　　3.2.2 节约造价 　　建筑工程造价控制是保证企业经济利润的关键因素。结构优化设计能够降低15%～30%的工程造价，具有实际的经济性。房屋建筑大多是多层建筑，甚至很多都是高层建筑，层数的增加会因为建筑面积的增加而增加投资。层数增加对结构承载力的要求也随之增加，为了保证结构的安全性，承重墙、梁、柱的承载等级和抗震性能都要随之增加，因而提高了房屋的造价。合理的结构设计能够根据建筑结构的空间和层面，合理选用结构构件并利用结构的各种性能。结构设计合理性增加、抗震性增加不仅可以减少结构所需物料，还能减少基础和装修物料，达到统一协调的目的，实现了结构的经济和安全。 　　二、制约我国建筑结构设计优化的因素 　　结构优化设计主要包括以下几个过程：建立优化设计的数学模型；选择正确的优化方法；选定所使用的函数和变量；确定设计中的各项数据编写计算机程序语言；通过计算机计算出整个设计的结果，然后对结构数据进行分析。结构优化设计主要存在两方面问题：如何将设计中的问题转化到能够反应问题实质的优化的数学模型中；如何选择最优化的方法求得该数学模型的最优解决方案。 　　结构优化设计在发展速度、研究深度以及应用推广上都落后于结构分析，其中一个最重要的原因就是结构优化设计的难度很大。一般情况下，结构优化设计的变量个数较多。且变量个数随问题的复杂度的增加而急剧增加，难以区分主动变量与被动变量。结构优化设计的约束条件在种类和数量上也有很多，并且约束条件通常比变量个数要大得多，有时难以区分有效约束或无效约束，这也给结构设计的优化工程带来了很大的困难，有时很难确定要选择哪种目标函数和变量。对于不同的建筑进行结构优化设计时，要根据其具体情况选用对其最优化、最合理的目标函数，以达到结构设计优化的目的。所以