建筑结构设计优化技术研究

摘要

传统建筑结构设计存在效率低、资源浪费等瓶颈，本研究提出一种智能化性能驱动优化方法。采用变密度法与水平集理论建立拓扑优化框架，结合有限元仿真技术完成结构形态快速迭代，通过材料密度梯度与几何边界协同调整实现轻量化目标。引入遗传算法与参数化建模工具，开发多目标约束下的几何-材料协同优化策略，动态平衡抗震性能、抗风需求与资源效率。实际工程案例显示，框架-剪力墙体系经优化后核心筒刚度提升，冗余构件数量减少，材料消耗下降且规范指标达标；大跨度桁架节点采用拓扑优化方案，应力分布趋于均匀，预制构件比例增加，施工流程简化。结果表明，智能算法在多目标优化中具备工程适用性，但计算耗时与跨专业协同仍是技术难点，后续将深化AI轻量化模型与BIM平台的集成应用，推动设计流程自动化升级。