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建筑结构优化设计的创新应用分析辛宇

发表时间：2020/1/13 来源：《防护工程》2019年18期作者：辛宇

[导读] 在新时期中，我国建筑行业不在是单一的发展模式，建筑项目越来越多，房屋规模越来越大，相关行业呈现出了多样性的发展趋势。

哈尔滨工业大学建筑设计研究院
　　摘要：新时期，随着建筑业的崛起，建筑市场的竞争变得愈加激烈。为培育核心竞争优势，充分满足业主的建筑要求，建筑设计企业必须要加强建筑结构优化设计的技术优化与创新，以不断提高结构设计的质量。本文在简要阐述建筑结构优化设计技术基本概念的前提下，分析了具体的创新原则，并从技术优化和创新应用两方面进行了相应探讨。
　　关键词：预应力混凝土；结构设计；主要优点；优化要点
　　
　　
　　在新时期中，我国建筑行业不在是单一的发展模式，建筑项目越来越多，房屋规模越来越大，相关行业呈现出了多样性的发展趋势。这样的发展趋势有利有弊，有利的方面是房屋建筑业在这样的背景之下有着新的发展，弊端的一面在于多样性发展势必会造成房屋建筑行业的成本偏高，因此房屋建筑企业想要保证自己的经济利益以及建筑工程的工程质量，就必须利用相关的优化技术对房屋建筑结构进行优化，从根本上达到目的。
　　1、建筑结构优化设计技术
　　在新时期中，建筑的种类越来越多，规模越来越大，民众对于房屋建筑的要求也不满足于单一的住宅功能，房屋建筑结构想要符合新时期中民众的要求，势必要朝着建筑结构多样性设计的方向发展。所谓的建筑结构优化技术就是房屋建筑安全以及功能齐全的基础上，找到房屋建筑结构设计时所存在的缺陷，并对这些缺陷所造成的问题加以分析和讨论，对原有的房屋建筑结构设计加以修改与改进，让设计更符合现实，尽可能的从设计的根源来减少房屋建筑存在的一些安全问题的隐患。提升设计的全面性。不仅如此，建筑结构优化技术还可以将设计分为几个单独的部分并对这些单独的部分做出具体的分析，将出现的问题细致分化，然后再通过科学的手段找到最优的解决办法，然后再将几个单独分析的部分组合在一起，最终得到一个相对完美的设计方案，并将这个方案投入到现实的房屋建设工程中去。
　　2、建筑结构优化设计的技术创新原则
　　2.1协调性
　　在进行建筑结构优化设计时，必须要充分考虑工程属性，尽量采用符合建筑工程整体风格与特点的材料，同时要考虑与建筑构件的性能一致性。简单来讲，结构优化设计既要确保规范生成，又要达到一定的审美水平，既要强化建筑结构的整体性，又要强化各部件之间的协调性，这是建筑结构优化设计技术创新的首要原则。
　　2.2针对性
　　在建筑结构优化设计中，必须要结合工程实际开展，紧紧围绕基础结构、维护结构、屋盖结构等核心内容进行针对性优化设计与技术创新，同时还要兼顾到工程整体造价的管控，这样才能确保结构设计优化与设计理念达成高度契合，充分满足开发者、使用者的多元化需求。最重要的是，这种针对性较强的优化设计，能够达到“1+1>2”的效果，有利于建筑结构设计的可持续发展。
　　3.3数字性
　　利用计算机建立建筑结构优化设计地模型，使用计算机来让建筑结构设计达到优化地目的。优化设计大型复杂地建筑结构的时候，利用计算机来设计建筑结构有着传统设计方法无法比拟的精确程度与优势，所以结构设计人员一定要掌握计算机知识的运用，有效的利用计算机来优化建筑结构的设计。
　　3、建筑结构优化设计的优化要点
　　3.1拓扑优化
　　客观来讲，当前大多数建筑工程的结构设计都有着较大的改善空间，为设计主体的优化创新提供了较多可能。这就要求设计主体在优化设计时，首先要找到建筑结构最佳的分布格局，并通过对其刚度和相关属性的全面把握，利用拓扑优化手段展开具体优化设计。通过科学手段最大程度地降低整个建筑结构的重量，全面提高优化设计的实际效果。

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另外，设计主体必须要深入理解和把握拓扑优化的内涵，促使建筑结构优化设计逐步转向概念性设计，在拓扑方法的多元实施中增强建筑结构设计的逻辑性，在拓展建筑结构经济空间的基础上，强化业主的感官体验。
　　3.2外形优化
　　深刻剖析我国现阶段的建筑结构设计，存在很多令人担忧的问题，创新和优化工作必然是急于展开的。设计方必须在实践操作中强调外形的优化，适当调整和完善建筑物的结构性能以及内部的具体性质，保障整体操作无误才能够进一步将设计优势显现出来。房屋建筑结构设计人员在具体的实践工作中，应该充分了解和掌握房屋建筑的整体情况，结合当前建筑行业结构设计的相关标准，对于初始设计方案进行适当的修改，应用房屋建筑的设计标准来对建筑结构的外形特征进行划分，设计阶段主要选择连续性结构和杆系结构，杆系结构外形设计，应该选择建筑结构节点坐标，将节点坐标作为设计变量，这样才能够满足外形优化设计的既定标准。
　　3.3截面优化
　　截面优化的重点就是把握结构设计中的细节，增强建筑整体的安全性，同时优化建筑结构的整体观感。具体来讲，设计主体在践行截面设计时，必须要充分考虑其安全因素，利用有限元计算全面掌握其应力变化和位移范围，然后通过专业的数据分析与验算，结合相应的数据资料，对截面结构的调整范围加以精准预判，进而采取针对性措施进行优化设计，切实保证截面的安全性和稳定性，为建筑工程高质建设夯实基础。
　　4、建筑结构优化设计的技术创新应用
　　4.1全面激发前期规划的参与积极性
　　建筑结构设计主体必须全面参与到工程早期规划活动中，这是实现结构优化设计技术创新的关键，因为只有实际参与到建筑工程规划中，才能对整个建筑工程产生客观正确的认知，才能找准整个设计的核心点，进而结合各方需求进行优化设计，以充分发挥优化创新的正面效能，拓展技术创新的效益空间。
　　4.2采用多种优化技术的分析方法
　　采用多种分析方法，可以帮助建筑师挑选最优房屋整体结构的设计方案。设计者必须要做概念性设计内容，企业公司必须要重视设计者对工程结构优化技术的应用。
　　4.3融入概念性设计理念
　　在房屋建筑施工的过程中，有些情况无法运用详细数据来展开施工，这种情况就可以嵌入概念设计的理念。采用概念性的设计理念作为房屋的建筑方案，可以采用不同的结构设计分析的方法。
　　4.4要重视概念设计优化技术的分析
　　分析方法的多样性，可以确定结构的布局。因为建筑结构布局的多样性，相对的施工方案则可以选择不同的结构布局。考虑相同的荷载条件再选择不同的分析办法，其他建筑的设计参数与建筑材料，方法多种多样，这些都不能直接依靠软件给答案，是需要设计者来决定的。
　　随着社会的发展，房屋建筑的规模越来越大，所遇到的挑战也越来多多，在房屋建筑结构设计中采用优化技术，可以很好地对在设计时出现的问题进行分析，找到最优的解决方法，以此保证房屋建筑结构的，推动房屋建筑结构设计的发展到新的阶段。
　　参考文献：
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