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建筑结构优化设计和特点
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建筑结构优化设计和特点
结构优化设计是指在给定约束条件下，按某种目标，如重量最轻、成本最低、刚度最大等，求出最好的设计方案，曾称为结构最佳设计或结构最优设计，相对于“结构分析”而言，又称“结构综合”；如以结构的重量最小为目标，则称为最小重量设计。当前，很多建筑项目由于投资大，建设周期长，所以有效进行结构优化设计，能够相应的减少投资金额，建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键性手段。
现阶段，随着市场经济的不断完善，建筑物的经济性能越来越受到重视。所以，用最少的材料或者最少的造价来建造出满足规范和使用要求的建筑物，是我们不懈的追求。但同时，我们要如何来保障建筑物的安全性能呢所以，结构的优化设计作用就体现出来了！结构优化设计并不是简简单单的减少混凝土和钢筋的用量，而是要通过调整各构件刚度之间的比例关系，充分利用各构件的受力特点，发挥它们各自的长处，使整体结构达到最优。
一、建筑结构优化设计基本原则有哪些
1、功能性原则
建筑工程作为人类基础物质生存环境，建筑结构优化的终极目标就是为了满足人类对物质生存环境的最大化需求，其结构设计效果将会在特别大程度上决定工程建设综合效率。对建筑结构进行优化设计，除了要满足基础功能外，还需要从美观性、协调性、舒适性等角度进行完善，从更大的方面来满足用户对工程综合性要求。
2、安全性原则
建筑作为人类生存的基础生存环境，与人们存在密切的联系。因此，一直以来人们对其建设要求都比较高。在社会经济快速发展背景下，必须要对传统建筑结构设计理念与方式进行优化。其中应当注意，建筑工程结构设计除了要满足基本使用需求外，还需要满足安全使用要求，即为正常生产生活提供安全的居住环境，提高工程结构建设的综合要求。一味追求建筑结构的优化设计，忽略决策阶段、设计阶段、建设阶段的安全性，其作为建筑不但没有任何实际意义，反而会给人类正常生产和生活带来致命的危害。
3、环保性原则
建筑工程建设所需资源众多，而在持续发展理下，在进行结构设计时除了要保证功能要求外，还应该做好对资源利用的优化。即选择环保施工材料，并提高结构整体布局的环保性，将持续发展贯彻到底。对于建筑资源材料的选择上，要保证其能够满足结构安全性、功能性与环保性综合要求，并且在实现主体内部结构环保基础上，做好各项废旧材料的处理与应用，提高工程结构综合设计效果，降低对环境的影响[3]。
4、经济性原则
经济性是指通过建筑结构的优化设计，最大化的节约各种材料资源，达到减少建设成本的目标。对建筑结构进行优化设计时，还应从设计成本上进行分析，把控好结构设计造价，在满足市场经济条件基础上提高对各项资源的合理配置。需要将经济性原则与环保性原则进行综合分析，选择能耗低类材料，并最大程度上减少各项材料的利用，降低材料投入成本。另外，通过对结构内部的合理设计，提高对空间的利用效率，在有限的成本范围以内，获得更有效的设计方案。
5、提高建筑舒适度原则
一个好的建筑物，应该是从建筑、结构、装饰装修到给排水、暖通、空调、燃气、电气安装等各专业的优化设计组合，是整体优化设计，如果仅是某个专业设计得好，是不可能被称作是一个好建筑的，结构设计也不能例外的；建筑结构设计要能最大程度地满足建筑平面布置、内部空间高度和建筑立面等使用功能和外形观感的要求，投入使用后，使用户在工作和生活中感到很舒适，使建筑真正成为人人赞美的好建筑，这才是建筑结构优化设计的出发点和落脚点。因此，建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等相关内容；应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。
6、不同构件采用不同安全系数原则
现浇钢筋混凝土楼板的约束作用，可以在特别大程度上提高楼盖梁的承载能力，最高时可提高约1.5倍。而现行国内结构计算软件却不能准确反映现浇楼板的这种约束作用。因此，按力学计算结果进行结构设计的话，对现浇楼盖梁而言，它的安全系数就偏高了许多。
另一方面，从对出现垮塌事故的工程进行事故原因调查和分析可以得知，由于楼盖或楼盖梁的问题而导致结构破坏的工程实例极少，除非是结构计算本身有误；从许多震害调查的工程实例中也可得知，在地震力作用下建筑倒塌的主要原因，也大多是由于墙、柱等竖向构件首先遭到破坏所致。
在实际的结构设计工作中，若不考虑构件的实际承载能力，对所有构件采取相同的安全系数，就会造成建筑结构在安全性和经济性方面的不合理。因此，在结构设计时，对独立构件、静定结构和竖向构件应采用较大的安全系数，而对楼板和楼盖梁的安全系数可予以适当降低，这样处理既可以降低工程造价，又可提高结构的综合安全度。
二、建筑结构优化设计有哪些作用
1、降低总造价