德州市建筑规划勘察设计研究院 山东德州 253000
摘要：结构优化设计技术在建筑结构设计中有着极其重要的作用，推动着城市化的建设与发展。文章分析了结构优化设计在建筑结构设计中的作用，从而可以为建筑行业的发展提供良好的基础，促进城市化建设的发展。
关键词：建筑结构；优化设计；建筑结构设计
1.建筑结构设计的概念及其主要内容
1.1 建筑结构设计的概念
将工程师和建筑师所要阐述出来的意思能够结构语言表达出来.，这就是建筑结构设计。所讲的结构语言，就是结构师把设计图归纳、总结得出的结构元素。
1.2建筑结构设计的主要内容
所谓的结构元素包括了建筑物的基础、墙面、地面、柱体、梁等结构，以及横向、竖向的抗力和承重体系，将建筑物的载荷用最直接的方法传到基础上，就叫做建筑结构设计。.
2.在建筑工程结构设计中，结构优化方法的重要性
根据我国当前的发展趋势及国情来看，不久的将来，房屋建筑将以高层或超高层住房为主。那么，怎样减少资金投入，保证结构设计符合时代需求就成为了投资人员及建筑企业越来越重视的事情。如果想要对建筑的结构进行优化，施工人员应在确保建筑质量安全的前提下，对设计方案进行细致分析，应用先进的设计观念及技术，从而对工程造价进行控制。根据相关数据反应，房屋的结构如果经过设计优化，同未经设计优化的建筑相比可以缩减10%―20%的费用。但是，在现实的施工设计优化中，因为受到多方面条件的限制，施展起来十分困难，无法充分发挥其优越性。例如：一些施工企业过于追赶工程进度，从而导致对房屋的设计效果造成影响；很多年轻的项目设计人员因为缺少工作经验，无法进行设计优化；还有的设计人员因为对建筑部分的过分关注，从而对整体建筑的设计预案造成忽略，影响了整体造价。从中可以看出，建筑项目的设计人员应把施工技术同经济收益紧密的联系起来，唯有规划出切实可行、效果良好的设计预案才可以保证企业获取最大收益。对建筑的结构进行设计优化可以全面发挥机械设备及建材的性能，同以往的结构设计相比，更具优势。对建筑的结构进行设计优化可以降低工程造价的资金投入，为企业赢取更高的收益。同时，还能够把房屋结构中的各个单元进行有机整合，提高建筑的质量，保证人们的居住安全。所以，对房屋的结构进行设计优化是保证民用房屋经济性更好、适用性更强的重要方法之一。
3.结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用
3.1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。
3.2直觉优化（概念设计优化）
技术与建筑结构设计对于同一建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的建筑物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的：建筑物细部的处理更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，都需要设计人员自己作出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中
3.3概念设计处理的实际
建筑设计问题该项设计要分析的内容非常多。人们都是希望能够借助于该项设计，确保结构在各项力的干扰之下不受到影响，或是把这种影响降到最小。因此，分析如何应付建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的重要内容。其中，地震作用最为难以琢磨，破坏性也最大。故而，建筑设计过程中就应该未雨绸缪，从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法则应尽量避免。刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏；多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏，消耗一部分地震能量。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。
3.4重视节点的设计
在结构体系中的节点是指各构件交接之处或连接异常的地方。不同类型的构件相连接，同一构件截面改变之处，都会形成需要在设计图中表示清楚的节点。广义上，诸如结构错层，体型改变，设置转换层是大型节点。当强大的荷载突然袭来之时，对于单一的构件，力量传递合理，因而可以控制。对于复杂的结构体系，各节点的复杂性难以预测和控制，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因为各个节点的力传递不顺畅而出现应力集中的现象，从而造成结构的破坏。历次灾害表明，从设计不合理的节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。
3.5刚柔相济的设计
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构刚度过大则适应变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的荷载很大，容易造成局部受损甚至最后全部毁坏；而刚度过柔的结构虽然可以很好的释压、传递外力，但容易造成变形过大而无法运用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好， 到什么程度才算合适，这些问题需要建筑结构设计师在两者之间建立一个很好的平衡。
3.6多道设防的设计
安全的结构体系是多道设防的，在实际的建筑结构中，绝大多数结构都为超静定结构体系。当地震来临时，所有能够抵抗外力的构件都在协同工作，如果此时，局部构件在设计或者施工中有瑕疵，一旦由于裂缝等问题影响了局部构件承受荷载的能力，而使局部构件产生破坏的话，静定结构体系破坏带来的后果是不堪设想。近几年国家把这方面的抗震规范补充的更加细致，超静定结构体系的应用，尤其是在砌体结构的楼梯间处的表现尤为突出。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是相当危险的。超静定结构体系，仅仅理解为纵抗震墙或者框架柱设置为纵贯三道，是远远不够的。当我们设计较为复杂的高层建筑时，也要考虑到局部破坏对整体结构稳定性的影响。理解和活用超静定结构体系就体现了多层设置防线的结构设计思路。
结语
与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%.优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调。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，而建筑结构设计优化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。
参考文献
[1]杨华.浅谈建筑结构设计与优化设计[J].规划与设计.2012，12（26）：56～58
[2]冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期