论房屋建筑结构设计中应用优化技术

孟祥翔

摘 要：房屋建筑工程结构的设计对于施工企业和居住者来说都有着重要的影响和作用，需要在其设计中加强优化技术的应用研究。

关键词：房屋建筑结构设计；意义；应用

中图分类号：TU3文献标识码： A

前言

在对新时代房屋建筑进行结构设计的过程中，必须综合各个方面影响因素，应用优化技术，使房屋建筑结构设计能够提升企业建筑施工的可执行性、质量程度和安全使用程度。

一、房屋建筑工程中结构优化设计技术内容及意义

房屋工程项目结构的优化设计主要包括房屋结构造型、房屋受力结构以及房屋构建结构等进行综合考虑和优化。在进行优化设计过程中，设计师一般首先考虑房屋总体结构的形状和造型，在确定好其整体结构之后再对其细节结构进行逐步分解优化，如房屋围护结构、房屋屋盖结构、房屋剪力墙结构等等施工结构内容，从而最大限度实现房屋结构的全面优化。与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使房屋建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使房屋建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现房屋建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了房屋建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

二、结构设计优化技术的应用

1、植入概念性设计理念

在进行房屋建筑时候，有一些情况是不能使用具体数据进行施工建筑的，这种情况我们可以植入概念性设计理念。利用概念性设计理念针对相同房屋的建筑方案，会有不同的结构设计分析方法，将结构设计方案确定之后，相同荷载的情形下也会出现不同的受力形态进行分析。进行分析的时候所应用的材料、参数等不具有唯一性，细部的结构设计也会不一样。以上这些情况也是没有办法使用计算机处理的，需要设计人员进行概念性判断。

2、结构设计优化技术与房屋建筑结构设计的结合一般建筑物的设计方式总是从结构布置开始，确定了结构布置后根据不同的荷载情况来分析过程中的参数、材料等要求，这些数据的分析有些是不能利用计算机来完成的，必须经过人工的反复测量和计算，经过大量的测量和数据分析，才能做出最科学的判断。这就要求相关的技术工作人员，要树立认真负责的工作态度，不断的提高自我专业水平，在一定的技术的支持下，尽可能对每一个环节的数据都做到详细的记录和分析，不忽视每一个环节，为以后的设计或者突发事故的处理作为可靠的参考。

3、重视概念设计优化技术的分析由于房屋建筑物结构布置方案的多样性，对于同一个建筑方案，可以选择不同的结构布置方案；由于分析方法的多样性，对于已经确定结构布置方案的建筑物，在考虑相同荷载作用情况下可以选择不同的分析方法；另外建筑物的设计选用的设计参数指标、取用的建筑材料、荷载标准值的取法也是多样的。以上部分的处理，无法直接依靠设计的软件给出答案。而是需要依靠设计人员确定。但是不同的设计人员对以上部分的处理意见是不同的。为此处理这些问题就需要设计人员有一定的经验积累。经验越丰富的设计人员，在处理这些问题时，方案的选择越灵活、判断的过程越充分、做出的选择越合理，越优化。这就是我们所说的概念设计优化过程。这说明，实现优化设计要重视设计人员的经验积累。经验越丰富的设计人员，越能实现建筑结构的优化设计。

4、前期参与结构设计优化必须要注意到前期参与，因为房屋建筑总投资与前期的方案有着密切关系，而现存在的普遍问题是多数的建筑设计师并没有考虑到前期与结构师的沟通，从而导致结构设计缺乏可行性与实践应用性，进而直接影响到设计结果，加上某些因素的影响，还有可能造成施工的。因此，建筑设计师必须要注意前期参与，增强结构设计的可行性，降低结构设计难度，减少建筑设计的总投资，针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，以获取一下合理的设计方案，从而确保房屋建筑工程的良好开端。

5、采用优化技术，促进房屋结构设计的施工操作简单化在建筑结构设计中充分采用优化设计技术，其根本目标就是为了提高建筑结构的质量、功能安全及经济效益。于此同时，也要充分考虑其施工成本和计使用年限。众所周知，房屋建筑施工项目由于受到天气影响、施工人员以及资金等较多因素影响。在其施工过程中会遇到各种意外情况，因此，房屋项目设计师在设计过程中就要综合考虑这些外力影响因素和客观条件，提高其房屋建筑结构施工的抗意外能力和解决问题能力。尤其是我国很多地区地震灾害频发，且等级程度高。要想避免地震等灾害对房屋结构的影响，首先就要对建筑主体结构采取刚度均匀的、重力分布对称的结构，同时也要对附属结构和其他外围构件进行抗震设防，并提高其机构的抗脆性能力，进而能够有较强的抗震性能。

6、结构优化计算方案结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。

7、结构优化设计模型关于结构设计上的优化方法，主要从在各种影响因素中，找出主要的变量参数，并以此建立函数模型，结合科学的方法，得出最优的答案。其模型的建立主要遵循以下步骤：一是对主要变量的选择。在通常环境下，对变量的选择，都是基于影响较大的因素。对工程中涉及到的所有参数，按照其重要性划分出各个等级，先进性预定参数的制定，那些影响力小的都划到预定参数中，以便减少编程中的工作量。二是确定其目标函数。运用函数计算，找出符合条件的答案。按照条件来确定最优方案。对于房屋结构设计优化中，在约束条件的选择上，包含了很多的内容，比如要考虑应力的影响、裂缝宽度、尺寸和一级强度等，在正常条件下，极限状态到最后的终极状态，其弹性的约束力以及约束条件等，都要符合工程项目的设计以及施工的整体要求。

8、对于优化设计设计相关程序参考可靠度进行的房屋结构的优化设计的模型与利用的相关计算方法都比较系统，这样就可以根据这个特点编写一个运算速度比较快的，具有多种功能的应用程序，能够在很大程度上提高效率。

9、分析统计结论在统计了各种数据计算结果之后，设计者要认真分析统计数据，找出各种设计方案之间的相似点和不同点，并通过综合衡量，来确定一种最佳的方案。在分析数据时，设计人员要注意从多个角度思考问题，不能遗漏某些易被忽略的细节问题。这是因为，房屋建造是一项成本较高的建设工程，涉及到各方当事人的利益；只有站在宏观的高度平衡这些利益关系，才能节约建设资金、优化建设方案。设计者应当妥善处理工程经济效益与工程技术含量之间的关系，不能只顾节约成本，而忽视了技术的改进。也就是说，在设计方案的选择过程中，既应当避免片面追求效益和利润的倾向，又应当避免片面追求技术创新的倾向。

结束语

建筑物不只要实用而且还要坚固美观，房屋建筑结构设计优化是一个十分复杂且具有比较强的综合性的系统性问题，应用新的设计技术，能更好地实现房屋结构设计的目标，促进房屋结构向着经济化、科学化、多样化等方向发展。

参考文献

[1]张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业,2012(22).

[2]隋国龙.优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2011,15(03)：32-34.

[3]郑智垚.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,2011.