建筑结构设计的概念设计及优化论文
摘 要 ：对目前建筑来讲，建筑不仅要具有使用价值，还要具备一定的美观性。因此，概念设计及其优化对建筑有着十分重要的意义，通过概念设计能够使得建筑的结构更加完美，其造价也会更低，建筑的安全性能也会更加完善。本文主要介绍了建筑结构概念设计的主要涵
关键词：建筑；结构设计；房屋结构；优化方法
引言
在建筑设计过程中，概念设计及其优化十分重要。良好的设计是建筑工程的前提，而概念设计则是工程建设中体现先进思想及文化的重要关键。作为一名优秀的设计师，在进行建筑设计时不仅要依靠自身的经验，还要能够熟练运用整体概念的设计方法将建筑的本身和外部环境相互结合，最终使得所有的研究方案能够融合在一起，并且能够熟练的将地理环境及结构联系在一起，不断丰富自己的设计知识和概念，能够独立的、有意识地、灵活的运用，只有这样才能将概念设计在建筑机构的设计中进行完美应用。
1建筑结构概念设计的涵义及地位
1.1建筑结构概念设计的涵义建筑结构的概念设计是指设计师根据建筑要求进行相应设计，并运用一系列的设计方法将建筑有序的、有组织的、有目标的进行设计，使客户对建筑感到满意。建筑概念设计主要以功能卓越、造型美观、技术先进为总体目标，通常情况下建筑方面的概念设计分为概念设计和结构设计，这两者相互影响、相互结合。1.2建筑结构概念设计的地位建筑结构概念设计形成的产品是早于建筑初步设计的整体规划方案，并且为建筑的总体设计提供了规划方案，为设计总体方案提供了总体格局和基本框架，并且为规划、施工、环境等提供了一系列设计方案。在实际工程中，概念设计要早于初步设计，早于建筑施工，所以概念设计在实际施工中通常占有领导地位，并且是整个工程的灵魂。在建筑施工中起到重要协调作用、检验计算、优化设计方案等。因此，建筑结构概念设计在整个建筑中具有重要地位。
2建筑结构设计中的概念设计与优化方法
在进行建筑设计时，需要对建筑结构中的柱、梁、索等进行概念设计，并且还要针对其设计进行优化，以便进一步提高建筑结构的质量及其稳定性，提高抗震能力，从而减少其受力变形。因此，在进行建筑结构总体设计时应当从总体出发，并适当掌握建筑自身结构、空间结构、建筑与环境形成的结构，最终才能使得建筑结构在安全适用基础上将整体性能提升。
2.1协同工作概念协同工作现如今已经广泛运用在整个工业产品的设计与制造之中，协同工作的目的是使内部结构体系进行有效高效的优化配合，并达到其设计寿命。在如今阶段，轻型钢结构已经广泛运用在协同工作案例中。轻型钢结构的`特点是质量较轻、成本低廉、施工进程较快、施工环境影响较小、抗变形能力强，抗震效果好等，基于这些优点轻型钢在工业中应用较广。因为轻型钢的物理性能较好，尤其是其抗拉强度比普通混凝土的强度要高出1/4，并且轻型钢不易产生裂缝，在建筑结构中的结构性较强。除此之外，钢结构具有良好的塑性变形性能，当钢结构在受到某种外力的冲击时，能够为人员的撤离提供安全。因此，协同工作的概念下的轻型钢结构更能发挥出色。例如，某钢结构的建筑，其设计是门式轻型钢结构，该厂房的总跨度为36m，长度为100m，柱柜为19m，屋面的坡度为15：1，厂房设计使用年限为50年，抗震设防烈度为Ⅸ度。在应用概念设计时：①明确门式轻型钢结构厂房的各部件最大使用载荷，为了使各部件的稳定性更好，需要保证厂房在使用寿命期限之内使用。单层厂房通常由横向框架、屋盖钢结构以及各种墙体构成。在某些单层厂房中，还可能设有工作平台。②针对结构进行有效的受力分析，进一步确保同层各支撑柱在同一水平上，最后能够达到最大承载力。
2.2优化方法2.2.1结构设计优化应注意前期参与在工程前期，方案的制定直接影响工程的造价，通常情况下，结构的设计忽略了这一点，所以在设计时应该考虑到这些。2.2.2概念设计结合细部结构设计优化在进行设计时，如果没有具体的参考数据时，我们可以考虑概念设计。比如，在进行地震烈度进行防护时，由于地震的产生是一种不确定的因素，因此，我们在进行防护时应该采用概念设计的方法来解决这一问题。在设计过程中，将概念设计的参考数值作为相应的参考数据。与此同时，相关设计人员应该合理的将概念结构进行优化，最终达到理想的效果。在进行设计的过程中，必须针对结构的细部进行设计优化，例如，在进行现浇混凝土时，在混凝土拐弯地方容易发生开裂，因此我们可以选择钢筋，在满足结构的要求下，还能达到安全经济的目的。
2.2.3下部地基基础结构的设计优化在进行地基基础的结构优化设计时，方案的选择必须正确，例如可以根据工地所处的环境选择相应的桩基类型，进一步减少施工成本。根据桩端的持力层进行合理的选择灌注桩的大小，通过多种方案的选择与比较，最终择取最优方案。
3结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤
3.1建立结构优化的模型在进行房屋结构整体优化设计时，大致可分为三个步骤进行优化，下面是每一步的具体介绍：
3.1.1要对设计变量进行合理的选择通常情况下对设计变量进行选择时，应该适当考虑把建筑结构的影响作为主要设计变量。例如，进行目标控制的相关数据（损失的期望值C2和结构造价C2）及约束控制相关参数（结构的可靠度等）；除此以外，还有一些影响较小，变化范围较小或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足设计要求的一些数据，设计时可利用预订数据进行表示，使得设计量、计算量及编程工作量进一步减少。3.1.2对目标函数进行确定在进行结构优化时，应该尽可能的找出一组能够满足预定条件截面积的一些数据参数，尽可能的使工程造价减少。3.1.3对约束条件进行确定对房屋的设计优化来说，确保结构的可靠度是优化相关设计的重中之重，设计优化条件时应该包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件的设计。在进行结构的设计时应该对目标约束条件进行充分的分析与比较，最终确定约束条件的可行性，实现最终设计（见图1）。
3.2对优化设计的计算方案进行设定进行可靠度的房屋结构优化设计具有多约束且非线性的优化优化问题且具有多重性。在实际分析计算中，通常情况下是将约束问题转化为无约束的问题之后再进行求解。通常使用的优化方法有拉式变量法、复合形法等。
3.3进行程序的相关设计根据可靠度进行房屋的优化设计的设计模型以及优化设计的方法可以编制出一个运算速度极快的应用程序。3.4结果分析①必须针对对相应的计算结果进行相应的分析比较。②选择出最优的设计方案。进行选择的过程中，应当充分考虑问题，并且针对发现的问题进行多方面的考虑。结果的分析在建筑结构的优化中其中重要作用。正确的选择设计方案不仅使得结构外表美观，而且还能使建筑的结构更加坚固，安全性能更好。4结束语概念设计及其优化分析在建筑结构中的正确应用，不仅使得建筑结构承载能力增强，而且使其安全性能得到更高的提升，其使用寿命也会不断增加。建筑结构与周围环境的相互结合，进一步提高了建筑使用寿命的使用价值。因此，在建筑结构中应用概念设计及优化措施是十分重要的。
参考文献
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