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建筑结构设计中优化设计新方法的浅谈

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摘要：建筑结构设计是建构筑物设计的重点，建筑结构在满足使用功能要求的前提下，再做建构筑物的优化设计，以达到建构筑物的稳固性、安全性及经济性的标准。在建筑结构优化设计中，需应用新的设计方法及理论。此文主要浅谈建筑结构设计中优化设计新方法的相关应用，并完善建筑结构设计的概念。

关键词：建筑结构设计；优化设计；新方法

建筑结构设计中优化设计中包含较多的内容，如结构体系的选择、结构构件的布置方式、材料强度的选择等，积极在优化设计中运用新方法，更有利于建筑结构设计的科学性、合理性，防止建筑结构在设计中出现设计缺陷。建筑结构设计中优化设计的新方法，更符合建筑结构的实际需求，注重经济效益和实用价值，在新方法的引导下优化建筑结构设计，强调建筑结构的优质性。

一、建筑结构的设计原则

例举建筑结构优化设计的原则，如：（1）安全性原则，建筑结构的首要原则就是安全，优化设计中的新方法致力于把控建筑的整体结构，强调建筑结构的安全性；（2）实用性原则，建筑结构设计遵循实用性原则，重点体现建筑的实用性价值，确保建筑结构在运营使用期间能够向人们提供实用性条件，同时实用性原则还可以实现建筑结构的稳固性，并与安全性相互协调后完善建筑结构的设计；（3）绿色节约原则，建筑结构优化设计期间实现了绿色节约，注重环保与节能，符合现代建筑项目的发展方向，绿色节约原则在建筑中营造了舒适的居住和使用环境，是结构优化设计的核心原则，规范了建筑结构的设计过程，防止发生结构风险。

二、建筑结构的设计流程

分析建筑结构设计新方法中的优化设计流程，如：（1）选择目标函数，建筑结构优化设计新方法实施时明确目标函数，保证建筑的各项设计符合标准；（2）选择变量，选择建筑结构优化设计中的变量，找出影响建筑结构设计的因素，有效控制各项因素，优化变量选择；（3）选择约束条件，从建筑结构的可靠性角度上，选择约束建筑结构设计的条件，促使建筑结构设计能够约束在规定的范围中。

三、建筑结构优化设计的新方法

结合现阶段建筑结构的优化设计，例举设计过程中采用的几类新方法，致力于优化建筑的整体结构设计。

1、建筑结构的拓扑优化

拓扑优化在建筑结构的优化设计中，帮助设计人员获取建筑项目的最佳分布结构，适度、适量的分配好建筑结构的刚度，进而安排结构优化的工作[1]。拓扑优化措施可以减轻建筑结构的负重压力，保证建筑结构更加符合实际情况的要求，充分发挥出建筑结构的优质性能。设计人员在建筑结构的优化设计中积极实行拓扑优化，转变传统的设计方法，专门从建筑结构的科学性、优化性方法出发，分配好拓扑优化的方法。设计人员通过拓扑优化的方法可以在建筑结构施工前灵活的调整结构状态，优化建筑结构设计后落实到施工现场。

2、建筑结构的截面优化

建筑结构中的截面设计是一项重要的因素，截面优化设计关系到建筑结构的质量与性能，决定了建筑结构的安全性、稳定性。建筑结构构件截面的优化设计中，设计人员要把控好构件截面的稳定度，促使构件截面可以支撑建筑整体的稳定性，杜绝发生安全问题[2]。截面优化设计是近几年建筑结构设计中新提出的方法，设计人员精确的计算建筑的构件截面，防止结构构件发生变形或位移的问题。设计人员在构件截面优化设计期间采用了有限元分析的方法，把建筑工程的结构构件截面划分成不同的有限元单元，找出有限元单元中的变量，如：应力、位移等，计算出有限元单元变量的实际数据，利用计算机软件统计构件截面优化中的计算数据，判断各类计算数据是否准确无误，或者运用BIM技术，评估建筑结构构件截面在建筑项目中的应用状态，BIM技术提供了仿真模拟的条件，设计人员在BIM技术中构建出建筑结构的模型，对结构构件的截面进行优化设计，确保结构构件截面符合建筑工程的稳定性、经济性的需求。

3、建筑结构的外形优化

建筑工程中在内部结构构件截面确定后才能进行外形的优化设计，设计人员在建筑结构的外形优化中，进一步细化调整建筑的结构框架、内部造型等，直接目的是降低建筑结构的总体质量[3]，并提高建筑结构的整体刚度和柔性，让整体受力更加合理。结合建筑结构的设计案例，例举建筑结构外形优化设计新方法中的要点，如：（1）设计人员先要掌握建筑结构的整体概况，再按照建筑结构的设计规范修正已有的建筑结构，设计人员根据建筑结构的外形特征，把建筑外形划分成可优化设计的模块，实行细节上的建筑结构优化设计；（2）建筑结构外形表现出了连续性的特点，基本是采用杆系结构实行设计，此时就要优化设计建筑外形的连接点，利用节点坐标的方法确定出建筑结构的节点，而且节点坐标要当做建筑结构设计的变量，保障节点坐标设计能够为建筑外形优化提供标准依据。

4、概念设计结合细部设计

建筑结构概念设计与细部设计两者的相互结合，是优化设计中的新方法之一。概念设计围绕建筑结构规