探究结构优化设计在建筑工程设计中的意义和应用

摘要：当今时代，我国各行各业都取得了重大发展，建筑事业一跃成为国民支柱型产业，有效带动了经济增长。近些年来，国内建筑行业竞争越来越激烈，建筑企业要想站稳脚跟，就必须保证工程质量。建筑结构设计是影响建筑工程质量的重要因素，建筑企业必须提高重视程度，以确保建筑工程顺利实施。就实际情况而言，建筑结构设计中存在的一些问题严重影响了建筑结构的稳定性。

关键词：结构优化设计；建筑工程设计；意义和应用

1结构优化设计在建筑工程设计中的意义

为满足人们的生活与工作需求，建筑应具备多种功能。随着社会经济的不断发展进步，人们的物质生活水平也在日渐提高，无论是民用建筑还是工业建筑都面临着较高的建设要求，由此也对建筑工程设计提出了比较高的要求。建筑功能性主要通过建筑方案体现出来，结构方案则是决定建筑方案是否可行的根本条件，两者之间的关系是相互制约与促进的。只有保证二者协调统一，才可设计出优秀的设计方案。设计人员在进行结构设计时，需综合考量气候环境、地质条件等，利用科学的结构体系、构件布置等，逐步达到建筑想要表达的最终效果。而结构设计优化则是在建筑与结构互相成就的基础上，获得更多的可能性，实现建筑与结构的整体统一和优化。目前，民用建筑与工业建筑结构的类型主要包括钢混结构、混凝土结构、钢结构、砌体结构等。建筑行业在不断发展进步，建筑设计企业的整体竞争力也日渐增强，为尽可能在激烈化的市场竞争中形成发展优势，相关单位要积极推动建筑结构的优化设计，以此不断提高建筑物的新意，并且保证其性价比的合理性，由此实现建筑行业的良性发展。在目前建筑行业的转型发展环节中，实现建筑结构的优化是非常关键途径之一，有利于提高工程质量，达到建筑行业高质量发展建设目标。工程质量是结构设计的重要基础条件，为逐步实现建筑行业的优化改革发展，需要设计人员在改善设计方法的基础上，创建坚实的建筑行业发展基础。

2结构优化设计在建筑工程设计中的应用

2.1选用高强度材料和绿色材料

在建筑结构设计过程中，对于混凝土结构，需要加大筛选和控制力度，选择具有较高强度的混凝土材料。这样，在增加建筑面积的同时可以减少构件体积，从而节省混凝土使用量。此外，利用高标号和高强度材料能够有效节约施工材料的投入量。然而，在建筑行业的发展中，增加混凝土使用量会导致水泥释放二氧化碳，加剧全球温室效应。因此，我们需要推广绿色资源的利用。此外，在生产混凝土时，使用砂石、水和砾石等材料不仅会消耗大量的能源，还会造成环境污染问题。考虑到许多建筑材料的不可再生性，我们需要加大创新力度，进一步发展节能建筑，并利用绿色高性能混凝土。此外，在使用混凝土时，需要节约水资源。我们可以更多地利用雨水和工业再生水，合理使用减水剂和塑化剂等来降低水的使用量，以实现水资源的节约和合理利用的目标。

2.2开展概念分析，把握建筑要求

在实际的概念分析时，设计师需充分考虑以下因素：第一，不同的建筑使用功能不同，对建筑结构的选择也有所差异；第二，建筑物的规模和高度对结构形式和材料选择有很大的影响；第三，设计师需依据不同的地质条件选择合适的结构形式和基础类型。如商业建筑和住宅建筑在结构形式和材料的选择上存在着很大差异性，商业建筑通常包括商场、酒店、办公楼等，需具有足够的空间满足商业活动的需要，还需采用具有现代感与美观感的结构形式和材料突出外部形象的美感，同时需满足易于改造和升级的要求，因此钢筋混凝土框架结构和钢结构的组合是商业建筑的首选，而住宅建筑更加关注建筑使用的安全性与舒适性，砖混结构、框架结构、剪力墙结构更受欢迎。

2.3引进BIM技术

传统的设计模式具有明显的专业上下游先后工序关系。建筑师关注建筑平立面的造型和使用功能，并提交设计成果时注重三维模型的渲染细腻程度。而结构工程师关注结构计算软件的计算精细度。BIM技术的应用基础源于规范标准，可以采用统一的信息标准来描述真实物体，从而打破软件数据不兼容的难题。在方案阶段，结构工程师根据建筑平面布置等信息估算主要构件的尺寸。为了引导各专业在早期共同参与工作，可以让各专业维护模型，并根据建筑专业提供的标高，在盈建科结构分析软件中建立模型。可以将计算模型中的结构构件与Revit中的梁柱板墙等构件族建立对应的映射关系，通过数据转换建立模型，从而增强结构工程师使用Revit的积极性。建筑专业可以深化方案阶段的模型。在初步设计阶段，结构专业确定主要结构构件的尺寸，并与设备专业协调穿基础管线。在结构调整后，结构专业将计算分析信息添加到Revit模型中。在施工图设计阶段，需要根据有限元计算分析的结果完成结构施工图的绘制。在施工图阶段，专业工作量增加，建议采用链接协同的方式进行专业协同。在建立结构专业模型后，可以完成给水管的布置建设工作，并通过鸿业BIMspace提供的资料确定管线的开洞原则。通过加载设备专业提供的资料文件，可以实现结构件的一键式开洞。目前，施工图审查工作主要使用二维蓝图进行，需要根据模型完成二维图纸的绘制工作。在施工图深化设计阶段，工程师可以配合完成模型，并使用盈建科Revit插件完成配筋信息在模型中的联动修改。目前，建筑结构设计师主要使用有限元分析软件进行建筑结构受力分析。BIM技术在结构设计中建立实体模型，并从分析软件中提取设计信息。BIM技术在结构设计中的目的是与施工图绘制统一。BIM模型的建立更多是为了在空间视觉效果中建立管线模型，而建筑分析软件更多考虑模型的外观造型。在结构设计中建立BIM模型时，需要考虑物理模型是否能够导入第三方结构分析软件进行模型分析。双向连接软件具有一定的条件，例如复杂构件可能导致数据丢失。BIM技术在建筑结构设计中的关键是与有限元模型的双向无缝互联。

2.4充分优化结构细部

设计人员应将建筑主体设计设定在重点范畴，重视关注结构基本构建，持续提高设计精细化程度。例如，在建筑施工环节中，矩形现浇板块设计发挥出了重要作用，设计人员应在设计过程中持续丰富考量内容，促使设计更加全面的同时，避免出现裂缝问题。随着社会信息化技术应用范围的不断拓宽，计算机在各个行业与领域发挥出了重要作用，设计人员需充分衔接计算机技术、设计理念，在不断解决优化设计中的各种问题的基础上，推动工程问题转向数学问题。同时，设计人员要积极迎合时代发展步伐，不断优化自我，培养锻炼自己的计算机技术水平，以此才可掌握更多的优化设计方法。

结语

综上所述，当前建筑结构设计仍存在一些问题，严重影响了内部结构的整体稳定性与安全性。设计人员在进行结构设计时应综合考虑多方因素，如建筑的使用功能、各类结构的力学要求等，进一步优化建筑结构设计，保证工程使用安全。另外，在建筑结构设计中，设计人员还要严格遵守行业规范要求，严格把控细节，针对不同设计环节的常见问题采取有效的解决措施，推动建筑行业健康稳定发展。

参考文献

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