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[摘 要]建筑物越来越多，导致建筑物的发展方向向高层化，但是高层建筑具有自身的特点，无论是建筑物的形式、建筑原材料还是具体的力学分析模型都逐渐复杂，多元化。加强建筑结构的优化设计是建筑过程中必不可少的一步。通过不断优化建筑结构，才能让建筑物满足经济科学且人性的要求。因此，在建筑结构的优化过程中，要对各方面因素综合考虑，才能设计出符合人们要求的建筑产品。本文对建筑结构的优化设计进行了有益探讨。
[关键词]优化设计；建筑结构；分析方
中图分类号：TU973.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0198-01
引言
建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段，同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。在进行建筑结构设计时，要考虑多方面因素，比如结构要有足够的强度，要有适宜的刚度，建筑结构有合理的自振频率等。另外，为了避免大震建筑出现问题，在进行建筑结构的优化时要保证建筑结构的强度满足要求，这是一個前提条件。建筑结构优化设计的突出表现和最终目的，是为了降低工程的造价，这是比较狭义上的说法，但是在现实中对建设结构设计的优化，主要指的是广义的说法，在降低工程造价的同时，保证其建筑的安全性，在利益最大化和质量保证中找到一个最优的平衡点，这就是目前建筑结构优化设计的意义所在。
1.建筑结构优化设计的概述
建筑结构优化设计的基本理论建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，三个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求：功能性建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。
2.建筑结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的””经济适用””房。
2.1 建筑结构优化计算方案
在设计模型已经优化后，工程师可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算，经过多次计算比较和调整，使结构设计更加合理和经济。在进行建筑结构设计时，要进行内力、位移等多方面计算，计算的过程也要从不同的角度进行，以保证最大限度地获取准确的数据。在利用计算机结构设计程序进行结构计算时，要注意以下问题：不能盲目的依赖计算机，对于输入的几何图形、构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误，对计算参数的选取要正确合理，注意实际结构与计算模型的差异。最后可以利用程序的工程量统计功能进行不同结构形式的对比，以找出最优方案。
2.2 进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
2.3 结果分析
对计算结果进行分析，确定最优设计方案。在执行以上步骤的过程中，必须要全方位、多角度考虑方方面面的问题。这主要是因为建设投资是一项耗资巨大的工程，涉及到的方面比较复杂，因此必须进行总法规和考虑，不能仅仅为了节约资金投入而忽视了设计的优化作用。要正確处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。
3 房屋建筑结构设计与经济的关系
3.1 房屋建筑结构的层数与用地面积之间的关系
如果只是对某一个建筑物进行分析，建筑结构随着层数的增加其所用地面积是越来越少，但实际的情况却是，当房屋筑结构层数增加时，建筑物高度也是随之上升的，相邻建筑物之间的间距就会增大，因此建筑物单位总建筑面积所使用土地面积就也是增加了。实际上建筑物的所需的总的用地面积与建筑物的层数并不存在着必然的关系的，所以在我们应用结构设计优化技术时，就要协调好建筑物用地面积与建筑物层数之间的关系。
3.2 房屋建筑结构的体型设计与经济之间的关系
在建筑物的总面积是相同的前提下，平面形状为方形的或是圆形的它的周长就越长，并且前期所消耗的墙体面积越少，那么后期所需要装修投入就也会越低。并且通过对比分析，我们发现平面形状为方形的建筑物或是圆形的建筑物的内部构件的结构都很稳固，并且受力状况也更加稳定，所以在进行结构设计时，房屋建筑的平面形状建议选择方形的或是圆形的。
3.3 房屋建筑结构设计与建筑设备之间的经济关系
在建造房屋建筑时是需要很多电气设备材料以及给水排水管道的，随着建筑的楼层数越来越多，所需要的给水排水管道就会越来越多，并且需要的电气设备材料也就越多，那么整个工程的造价成本肯定会大幅度的提高。
4 建筑结构设计优化的基本步骤
通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数（损失的期望C2和结构的造价Cl）和约束控制相关参数（结构的可靠度PS）等；然而还有一些影响不是太大其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数使得工程造价最少。对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂我们可以简化成矩形板然后再合理的选择钢筋在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。
结语
综上所述，对于现代化的建筑设计来讲，不仅需要确保其基本的使用价值和功能性，同时针对外观的设计还应当具有一定的美观性，以进一步的增强整个建筑结构和设计方案的价值。另外便于施工操作、安全、可靠、实用以及经济，是当前城市建设对于建筑项目的基本要求，在实践的项目当中还应当全面的对整个项目的水准进行优化，以求对空间和相关资源的合理利用尽可能的增强建筑的可靠性和安全性，增强结构的合理性。
参考文献
[1] 杨宇.尹航.美国绿色BIM应用状况及其对中国建设领域的影响分析[J].中国工程科学，2011.
[2] 陈晓.浅谈设计工作对工程项目的影响[J].山西建筑，2010.
[关键词]优化设计；建筑结构；分析方
中图分类号：TU973.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0198-01
引言
建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段，同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。在进行建筑结构设计时，要考虑多方面因素，比如结构要有足够的强度，要有适宜的刚度，建筑结构有合理的自振频率等。另外，为了避免大震建筑出现问题，在进行建筑结构的优化时要保证建筑结构的强度满足要求，这是一個前提条件。建筑结构优化设计的突出表现和最终目的，是为了降低工程的造价，这是比较狭义上的说法，但是在现实中对建设结构设计的优化，主要指的是广义的说法，在降低工程造价的同时，保证其建筑的安全性，在利益最大化和质量保证中找到一个最优的平衡点，这就是目前建筑结构优化设计的意义所在。
1.建筑结构优化设计的概述
建筑结构优化设计的基本理论建筑结构的优化设计主要体现在建筑工程的决策阶段、设计阶段、建设阶段。在建筑工程的决策阶段，确定结构优化设计所要达到的总体目标，满足本体功能，最大程度保障安全性，缩减投资成本；在建筑工程的设计阶段，确定每一个子系统及整体结构的优化布局；在建筑工程的建设阶段，以结构优化设计为建设原则，组织建设好每一个子系统从而实现整体结构优化布局。决策阶段结构优化选择是关键，设计阶段结构优化设计是核心，建设阶段结构优化建设是基础，三个阶段互相验证、互为补充、缺一不可。建筑结构优化设计的基本要求：功能性建筑是人类的基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求。
2.建筑结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的””经济适用””房。
2.1 建筑结构优化计算方案
在设计模型已经优化后，工程师可以在概念、经验和估算的基础上借助计算机进行可靠的分析计算，经过多次计算比较和调整，使结构设计更加合理和经济。在进行建筑结构设计时，要进行内力、位移等多方面计算，计算的过程也要从不同的角度进行，以保证最大限度地获取准确的数据。在利用计算机结构设计程序进行结构计算时，要注意以下问题：不能盲目的依赖计算机，对于输入的几何图形、构件尺寸、荷载数据等应认真核对、力求准确无误，对计算参数的选取要正确合理，注意实际结构与计算模型的差异。最后可以利用程序的工程量统计功能进行不同结构形式的对比，以找出最优方案。
2.2 进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
2.3 结果分析
对计算结果进行分析，确定最优设计方案。在执行以上步骤的过程中，必须要全方位、多角度考虑方方面面的问题。这主要是因为建设投资是一项耗资巨大的工程，涉及到的方面比较复杂，因此必须进行总法规和考虑，不能仅仅为了节约资金投入而忽视了设计的优化作用。要正確处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。
3 房屋建筑结构设计与经济的关系
3.1 房屋建筑结构的层数与用地面积之间的关系
如果只是对某一个建筑物进行分析，建筑结构随着层数的增加其所用地面积是越来越少，但实际的情况却是，当房屋筑结构层数增加时，建筑物高度也是随之上升的，相邻建筑物之间的间距就会增大，因此建筑物单位总建筑面积所使用土地面积就也是增加了。实际上建筑物的所需的总的用地面积与建筑物的层数并不存在着必然的关系的，所以在我们应用结构设计优化技术时，就要协调好建筑物用地面积与建筑物层数之间的关系。
3.2 房屋建筑结构的体型设计与经济之间的关系
在建筑物的总面积是相同的前提下，平面形状为方形的或是圆形的它的周长就越长，并且前期所消耗的墙体面积越少，那么后期所需要装修投入就也会越低。并且通过对比分析，我们发现平面形状为方形的建筑物或是圆形的建筑物的内部构件的结构都很稳固，并且受力状况也更加稳定，所以在进行结构设计时，房屋建筑的平面形状建议选择方形的或是圆形的。
3.3 房屋建筑结构设计与建筑设备之间的经济关系
在建造房屋建筑时是需要很多电气设备材料以及给水排水管道的，随着建筑的楼层数越来越多，所需要的给水排水管道就会越来越多，并且需要的电气设备材料也就越多，那么整个工程的造价成本肯定会大幅度的提高。
4 建筑结构设计优化的基本步骤
通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数（损失的期望C2和结构的造价Cl）和约束控制相关参数（结构的可靠度PS）等；然而还有一些影响不是太大其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数使得工程造价最少。对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂我们可以简化成矩形板然后再合理的选择钢筋在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。
结语
综上所述，对于现代化的建筑设计来讲，不仅需要确保其基本的使用价值和功能性，同时针对外观的设计还应当具有一定的美观性，以进一步的增强整个建筑结构和设计方案的价值。另外便于施工操作、安全、可靠、实用以及经济，是当前城市建设对于建筑项目的基本要求，在实践的项目当中还应当全面的对整个项目的水准进行优化，以求对空间和相关资源的合理利用尽可能的增强建筑的可靠性和安全性，增强结构的合理性。
参考文献
[1] 杨宇.尹航.美国绿色BIM应用状况及其对中国建设领域的影响分析[J].中国工程科学，2011.
[2] 陈晓.浅谈设计工作对工程项目的影响[J].山西建筑，2010.