關鍵詞：建築；結構設計；優化
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
在建築領域內，數字計算機和相關的數字技術，不僅能夠讓從業者輕松自如的完成數據分析和計算、項目設計和出圖等壹系列工作。而且它也帶給了我們許多“新體驗”。比如說：建築結構設計優化。經驗告訴我們，在以數字計算機為操作平臺，以數學、力學等學科為參考的建築結構設計優化工作，不僅能夠輔助結構師進行項目“可執行性”（傳統結構設計）這壹主要工作，同時，它也能夠對結構設計的“安全性”、“經濟型”等有關問題起到權衡利弊的作用。毫無疑慮，建築結構設計優化為日趨復雜、多元化的建築實現了強有力的結構架設保障。而在具體的工作中，如若想真正達到經濟和合理雙收益的工作目標，我們必須要嚴格把握相關的方式方法和技術手段。
壹、建築結構設計優化的好處
我們都知道，在傳統的建築結構設計中，設計者通常會根據設計要求，然後結合以往的實踐經驗，參考近似的設計方案，以判斷的方式去著手進行相應的設計方案，在此之後，再去進行有關“強度”、“剛度”、“穩定”等相關方面的計算。在運用此方法進行結構設計時，如果條件允許的話，設計者還會從結構布局、結構外形、材質選擇等方面入手，去尋求壹個更為合理的設計方案，而在力學分析方面也僅僅是起到了壹個核對查考、比較驗證的作用。於是，傳統的建築結構設計就暴露出以下這麽幾種主要弊端：①工作量大、效率低下；②由於時間限定和設計者經驗不足等內外因素，致使所敲定的設計方案並非是最為理想、科學的方案；③以分析和計算各種外界因素作用下的受力、變形等力學反應為工作目標，未達到設計這壹層面。
然而，伴隨著數字技術等科學技術的崛起、湧進，我們人類的思維、感想等各種與設計有關的因素，也不斷地被充溢和改變著。這時候，只能夠起到“分析”作用的傳統結構設計方式就明顯的有些力不從心了。因為，在現如今，不管是任何壹種設計，其除了要滿足設計對象的工藝性能等藝術特征，可靠性、安全性等使用性性能之外，還要做到設計對象被生產時，達到消耗最低、誤差最小、費用最低等目的。而建築結構設計優化，就是如此。
事實證明，建築設計優化能夠做到：“將設計周期縮短到最小範圍，節省大量人力，提高設計質量及水平，從而，最終取得顯著的經濟和社會效益。”而建築結構設計優化是如何做到這點的呢，這要從其方法和技術上談起。
二、建築結構設計優化的方法
和所用結構設計優化壹樣，建築結構設計優化的主要特征是讓“參與計算的部分以變量的方式”出現。通俗的講，就是在設計過程中，在符合各種相關規範、規定條例之下，將所有能夠實現結構設計的方案全部羅列出來。而後，在數學手段的輔助之下，按照設計預定要求，從中挑選壹個“可執行性”、“科學性”和造價最低等各種優勢兼顧的最優方案。而具體到方法的應用上，建築結構和工程造價是兩個最為明顯的突破口。
（壹）建築結構
建築抗震設計要求建築平面宜規則、簡單、對稱，減少偏心，平面的長寬比不宜過長、平面凹凸不能太大，豎向抗側力構件盡量連續等。因此建築設計師在建築方案設計階段全局考慮尤為重要！同時結構師參與建築方案的設計也是很有必要的。建築方案規則合理了，結構設計師再在受力分析及概念設計方面進行計算分析、合理調整。就能做出完成壹個既經濟有安全的結構，做到既節省又節能的要求！大量工程實例表明，不規則的建築方案很大程度上使得結構師在優化設計上顯得有些力不從心。
對於壹項工程而言，從建築工程的結構入手，是設計師最長使用的結構設計優化辦法。誠然，建築結構總體是由若幹個分部結構構建而成的，而建築分部結構又可被分為：“基礎結構”（建築框架）、“屋蓋結構”、，“圍護（墻體）結構”以及“結構細部”（如：門窗、地板等）等多個方面。於是乎，每壹個分部結構都成為了設計師使用結構設計優化的突破口，在具體操作時，設計者便可以在相關規定要求範圍之內，圍繞造型、選材、布局、位置、力學、造價等各個優化設計關鍵因素去結合具體情況（建築師等相關人員的需求），本著經濟效益、安全系數“雙豐收”的方針，由片面（每壹個分部結構）及全面的進行建築結構優化設計。
（二）工程造價
經試驗證明，在建築工程項目中，正確使用建築結構優化方法，可以讓工程造價降低到5%-30%（就現況而言，但隨著技術的革新，比率會越來越高）。所以，在保證建築內部各個分支能夠相互協調，保障建築的安全性、合理性，結構可靠度的情況之下，合理的利用建築材質材料，是降低工程造價的最直接的方式。於是，這也就成為建築結構設計優化方法的另壹個“著陸點”。
綜上所述，我們不難看出：從正確的“入口”使用建築結構設計優化方法，是實現建築適用性能高、安全性能高、成本低廉等優勢行之有效的途徑。而在具體應用上，我們還要毫無紕漏的應用技術手段，來予以實現。
三、建築結構設計優化技術上的難題
每壹項建築結構設計，它都會產生出許多種結構布局設計方案，另外，建築物細部的處理方式更是千差萬別的。對於設計者而言，通過壹味的去分析設計中各種相關參數、材料、負荷值等數值，去尋求優化設計並非是科學的。因為，就拿負荷值來說，同種負荷情況下，也存在有許多不同的分析方式方法。
其實，建築結構設計優化，同樣也要遵循傳統結構設計的流程的：“設計（擬定各個相關尺寸）→校核（審核是否符合規範條例）→修改設計方案→再校核”，如此循環，直至達到理想方案。而在此流程中，結構設計師的經驗、學識、閱歷是起著不容小覷的作用的。例如說：每壹個建築項目都會在其建設中或建成後，有可能遇到許多不可預見的自然災害，如地震、火山噴發等地質災害。而在建築結構設計優化過程中，設計者就要做到防患於未然。落實到操作上，我們首先要將不利於對抗“地震”等自然災害的做法排除在外，其次，我們在設計優化過程中，壹定要認真考慮“地震作用”、“風荷載”以及“軸力”、“彎矩”、“剪力”等和“外荷載”相關的各種數值。而在解決此問題上，設計者可以憑借自己的工作經驗和學識，去因地適宜的進行設計。諸如：剛度平衡對稱可以減輕地震給建築帶來的損害；“延性設計”可以避免建築在地震影響下，發生“脆性斷裂”現象；以及“多道設防設計”會讓在特大地震發生時，先破壞建築的次要構造元素，以達到最小限度的影響主體建築結構。另外，隨著建築樓層的不斷增高，結構師可以在滿足建築師設計訴求的基礎之上，采用水平布置對稱、規則，豎向上下貫通的優化方法。如此的優化方法，由於盡可能的縮小了質量和剛度中心，使得建築物不會出現由於水平負荷過大，產生扭曲的狀況；另外，豎向連貫的方法，讓豎向剛度產生了“漸變”效應，從而不至於產生剛度突變，出現應力集中的弊端。
總而言之，建築工程，不僅是壹項極度科學、嚴謹的學科，而且也是壹項資費高昂的工程。在進行建築結構設計優化的“征途”中，結構師壹定要從多角度出發，全方位的估計所涉及到的各種問題，總之，我們既要遵循相關的規則和準則，又要在保證項目最優化設計的基礎之上，去尋找能夠實現“開源節流”的結構設計方式和技術手段。
四、結語
顯而易見，建築結構設計優化的出現，為現在的建築選擇了壹個最為有效、科學的建築結構。有句名言曾經說到：“建築的目標在創造完美，也就是創造最美的效益。”對於壹個建築結構設計師來說，在保證建築安全、可靠性的前提之下，探索科學、經濟、實效性的建築結構是非常值得提倡的。因為，建築結構設計優化方法的技術性實現，不僅可以讓建築項目在施工中找尋到最經濟、最合理的材料利用方式，也可以讓結構內部各元素得到很好的調配，更可以使落成的建築擁有極高的安全度。無疑，建築結構設計優化是讓建築實現經濟、安全、並且不乏適用性的最佳途徑。
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