结构设计优化技术与其在建筑结构设计中的应用

   摘要：人们物质需求及市场价格变化使得建筑的成本攀升，同时建筑节能要求不断提高，
利用结构设计优化的方法对建筑结构进行优化设计是实现资源最大化的重要手段，本文建
立了结构优化设计方法的模型及计算方法，同时强调了其在房屋结构设计应用中的注意事
项，在建筑实践中具有极强的可操作性，同时结构设计优化也给建筑市场的发展带来了深
远的意义。

 

　　

 

　　关键词：结构设计优化技术房屋结构设计新型结构形式应用

 

　　

 

　　近年来，人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应对建筑产品的品质要求
也不断提高，同时国家大力提倡建筑节能，这就需要我们利用结构设计优化技术方法，提
高有限空间、有限资源的最大化效果发挥，实现经济化、实用性和适用性的良好目标。结构设
计优化技术就是在原设计方案的基础上，结合新工艺和设备的使用，增加新材料的投入，
采用新型结构体系进行局部设计的改变，使技术更可行，更加满足建筑功能要求，同时节
约材料，降低造价。

 

　　

 

　　从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋
工程结构总体的优化设计量方面。房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设
计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上
几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，还应该
按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益目
标进行结构优化设计。

 

　　

 

　　一、结构设计优化方法

 

　　

 

　　进行结构设计时，不同方案的选择及不同的建筑材料的选用对工程整体会有较大影响
应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载
就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。

 

　　

 

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1）结构优化设计模型 

　　

 

　　

 结构优化设计模型就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学

合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选
择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区
分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。
二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。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。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。