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浅议建筑结构设计优化设计及现实意义【摘要】对于工程造价，建筑物的结构设计起着至关重要的作用，尤其是不同的设计方案和不同类型的建筑材料对于工程造价会产生很大的影响。所以建筑物的结构优化的重要性不言而喻，本文将对建筑物结构优化设计的方法，以及对需要进行优化设计进行简单的分析与构想，并且简单阐述一下结构优化的现实意义。 【关键词】结构优化设计的方法；基础优化设计；现实意义 近些年来，人们对生活条件和居住环境的要求越来越高，土地的价格水涨船高，促使开发商的建筑成本不断的增加。人们越来越注重生活的品质，对建筑产品也越来越挑剔，使得开发商只好不断创造新的消费手段服务消费者的需求，为了追求经济利益与在众多竞争者中挣得一席之地，降低工程造价迫在眉睫，为了实现这个目标就要就要充分利用结构设计的优化设计方法，使有限的空间得到最充分的利用，有限资源发挥最大的利用价值。 1 结构优化设计的方法 优秀的建筑是美观与优化结构设计的相互配合，它还需要满足人们对房屋结构安全性能、经济性以及设计的合理需求。所谓的结构优化设计方案，就是结合原来的设计方案、新的工艺和设备、新材料的投入，对局部的设计进行改变，不仅要满足技术和功能可行性的要求，还要节约材料使工程造价明显降低。 2 建立结构优化设计的模型 运用合理的并且科学的方法从诸多变量参数中选出重点的参数并建立函数模型从中得出最佳方案就是结构优化设计。如何建立优化结构模型呢？笔者认为，首先要选择合理适当的设计变量，因为各种设计变量的选择对设计要求的影响是巨大的，起着无可取代作用。在设计的过程中将所涉及到的所有变量按照其自身重要性进行划分归类，一些变化不大的参数可以定为预定参数，通过此项工作能减少很多计算和编程的工作量。其次，要确定选定的函数。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。①所以在建立结构优化设计的过程中，不仅要确保各种约束条件必须符合既定标准，还要找到符合条件的最佳解，并确立约束条件。 3 选择结构优化计算方案 结构优化设计是个非线性的优化问题，在设计中不仅要从变量和约束条件中寻求最佳点，更要运用各种计算方法进行编程，这样才能得出最终的优化设计结果。 3.1 需要进行优化设计的主要部分 在建筑结构优化设计中，不同方案和不同建筑材料的选择对工程的造价都会造成不同影响，尤其是在基础类型的选用、开间的确定、层高与层数的确定以及结构形式选择等方面都有着重大关系。据统计，在满足同样功能的条件下，经济合理的优化设计可以使工程的造价降低10%左右。基础、柱、墙体、楼板、梁、屋面板等是建筑结构的主要组成部分，这几个部分在工程造价中所占的比例也不相同，结构优化设计时对工程的造价影响也不相同，所以在优化方案设计过程中的侧重点也不尽相同。 3.2 基础结构的优化设计 基础结构在整个建筑物工期的1/4左右，并且总造价也占到总造价的10%-20%，所以基础工程结构的重要性事显而易见的。而且基础结构工程的造价还与地质条件是密切相关，设计时对地质勘探报告要求也是极高，要选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸和埋深，能相对减少基础结构在总工程造价中的费用。 3.3 柱网布局和柱子截面的优化设计 柱网布局确定着柱子的行距和间距（同行相邻的两个柱子的间的距离），柱网的尺寸一般来说在6到12米之间，如果柱距小那么其传力路线就短，上部结构的材料就能节省，但是这可能使基础费用高，所以说柱网布局是否合理，对工程的造价有很大的影响，另外，柱子的截面形状和大小对工程造价也有着直接的影响，所以合适的柱网布局、柱子截面的形状及大小的选择对工程造价的影响是很明显的。 3.4 梁的优化设计 在结构设计时通常采用矩形截面梁当做受弯梁，但是这种情况下材料的利用率较低。因为，首先，在靠近中和轴附近的材料的应力较低，再者，梁弯矩会沿梁长变化而变化。由于截面梁大部分区段的应力较低，材料都不能得到很好的利用，要想提高材料的利用率，在设计时可采用平面桁架来代替矩形梁，此时平面桁架就相当于掏空梁，掏去了梁中多余的材料，减轻了其自身的重量，这样既经济又实用，而且，还可以用它来发展成为空架网架，从而大幅度地提高材料的利用率。 4 钢筋和砼的优化设计 建筑中如果想有利于施工，就不仅要对结构设计进行优化，更要对砼的标号和钢筋的型号进行选择。施工过程中采用的梁、板和柱型号不同，就会使施工的难度增加。钢管砼结构就是将砼填入到薄壁的圆形钢管中形成一种新型结构，把这两种材料结合起来后，在内填砼的作用下使得钢管壁的稳定性增强，从而具有更好的抗压强度和抗