试论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用

关锦威

摘要：本文首先对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实意义，进行了简要地阐述，然后分析和讲述了建筑结构设计优化在房屋结构设计中的具体应用方法，最后笔者分析和探讨了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用。希望通过本文对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用相关问题的分析与探讨，能够有助于我国建筑房屋的设计实现实用性、安全性、经济和美观性的目标。

关键词：结构设计；优化方法；实际应用

随着社会的发展进步和土地资源需求量逐渐增加的同时，人们对房屋建筑设计和房屋质量的要求也在越来越高。为了满足广大购房者的需求和提高经济效益，很多的房屋建造设计商开始进行房屋建筑结构设计的优化。目前，从房地产的市场销售情况来看，应用建筑结构设计优化方法的房屋得到了大多数购房者的好评和青睐。本文主要围绕建筑结构设计优化方法在房屋设计的应用展开分析和探讨。

一、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实意义

建筑结构优化方法在房屋结构设计中进行应用的现实意义主要有两方面。一方面，对于购房者来说，在进行房屋选购的过程中特别关注房屋的价格、安全性和外观设计等。而结构优化技术在房屋结构设计中的运用在很大程度上可以实现房屋的经济型、适用性、安全性和美观性等。另一方面，对于房屋的建造商来说，建筑结构设计优化方法的使用，在满足购房者需求的同时，可以最大限度的降低建造成本来实现房屋建设的最大经济效益，这不仅实现了双赢，而且有助于房屋建筑得到更好更长远的发展[1]。过去的房屋设计技术经常是难以同时满足房屋消费者和房屋建筑商的双向需求，而建筑结构设计优化技术就可以实现。因此结构设计优化技术在房屋结构设计中具有重大现实意义。

二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的具体应用方法

一个成功的建筑房屋设计是进行了审美功能与实用功能的有效结合。在进行房屋建筑设计的过程中，首先要从房屋建筑的整体效应和实际情况出发，在满足房屋各项设计要求的前提下，对房屋平面设计的规模进行布置，然后，通过缩小房屋建筑质量中心与其刚度之间的差距来实现力度承载方向的均衡。建筑结构优化主要包括房屋顶盖的优化系统、房屋基础结构的优化设计、房屋周围护栏方面的方案优化设计和其他结构细节部分的优化设计。以下是几种常用的房屋建筑设计优化的模型和具体的优化计算方案：

（一）模型的设计

总的来说，对于建筑机构优化设计模型的建立主要是通过对影响结构优化设计的具体相关参数和相关变量的参数进行分析来建立初步结构设计的函数模型，再通过一些合理的计算方案等对初步结构设计进行优化设计。具体的建筑结构优化设计模型的建立主要有这几点：第一步，结构设计人员要将影响整体结构设计的主要因素設置为设计变量，将影响不是特别大的因素变量设置为预定参数，从而达到从整体上减少设计程序的工作冗余。第二步，将预定参数中房屋建筑切面的尺寸和有关房屋建筑截面积的相关数据用函数表示出来，从而到达对成本总费用进行控制的目的[2]。第三步，规划好有关制约建筑结构设计优化的条件，在进行约束条件的规划过程中，设计人员要在满足结构设计优化方案和房屋结构的实际标准的情况下，对房屋建筑结构的各项约束条件进行最佳优化。其中房屋建筑结构设计优化的约束条件主要有预应力的相关参数限制、变形情况的规定、房屋的尺寸规划、结构的整体强度等方面。

（二）计算方案的优化

建筑结构的优化方法，主要是一种以房屋结构可靠性为基础的房屋结构优化方案，这项方案中的变量较多，而且不同种类的数据也比较复杂，但结构设计优化人员一般都是在进行房屋结构设计规划方案的计算时习惯于将一些具有限定条件的问题变为了没有限定条件的问题。在房屋结构设计优化方案设置时可以采用拉氏乘子法、Powell 等计算方法。

三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用

在进行房屋结构优化的实际施工中，设计人员不仅要对实际施工情况进行全面考察的情况下对房屋结构的实际应用性进行优化，而且要追求房屋综合价值的优化。这样才能才能真正实现房屋结构设计的全面优化和实用。

（一）结构优化模型的建立

在进行房屋结构整体优化设计的过程中，要建立结构优化模型。优化结构模型主要有三点：第一，选择并且确定合理的设计变量。设计变量的选择不仅会影响到对设计要求影响较大的参数的选择，也会涉及到参数重要性的区分问题，而且在很大程度上可以减少计算和编程的工作量。第二，确定优化设计目标函数。首先，设计人员要找出满足函数条件的的目标函数，然后在根据目标函数进行结构设计优化的计算[3]。第三，确定模型的约束条件。在房屋的优化设计中，存在很多的约束条件，如结构强度约束、裂缝约束、变形约束和弹性约束等。在房屋结构的设计中使用设计优化方法，不仅可以在确保约束条件符合设计要求的基础上，通过对结构设计模型的约束条件与建筑的实际约束条件的进行对比进行房屋结构的最佳设计。

（二）优化设计计算方案的选择和程序的设计

第一，在进行结构的优化过程中，要在充分考虑所有变量因素的前提下，运用各种熟悉计算方法进行将所有的约束条件转为非约束条件的计算，从而达到设计计算方案的优化。第二，在将优化计算方案和结构优化模型构建好的前提下，设计人员可以将编写好的程序导入计算机中，然后只需要将相关的数据输入到相关的系统中，再通过计算机程序的自动运行和计算就可以得到相关的结果。

（三）结果的分析

在得到计算结果之后，就要通过对计算结果进行分析来确定最佳的方案。房屋的建筑是一项资金、人力和施工材料等耗费量大的工程，因此，在进行房屋结构设计优化的主要目的就是能够在确保房屋美观和质量的前提下降低各种成本费用。因此，在进行房屋建造的过程中，必须进行总体法规的考虑，不能为了资金的节约而忽视设计的优化作用，要正确处理技术与经济的对立统一关系。在进行房屋建筑结构设计的过程中，既要反对片面强调节约，忽视节航速上的合理性，导致整个工程项目达不到功能的要求，又要反对只注重技术，而忽略了对经济的考虑。

（四）在进行房屋结构优化设计的过程中要注意的问题

一方面，前期方案的制定对建筑的总投资会有直接的影响，因此，设计人员在进行房屋结果设计优化时，要注意在前期方案的制定中，就要进行结构优化技术的运用来提高房屋建筑设计的经济性。另一方面，在进行结构设计时，设计人员在对整个建筑进行整体宏观把握的同时，要关注到细节方面。做好每一个小细节的结构设计优化，才能从根本上确保整个房屋建筑的整体结构达到优化。

结束语

总之，建筑结构设计优化技术在房屋结构设计中不仅实现了房屋结构设计方法的更新的突破，而且使房屋的结构设计实现了经济型、美观性和适用性的完美的结合。但建筑结构设计优化技术在具体的应用中是一个非常复杂的综合性决策问题，因此房屋建筑商需要在实践的过程中不断的进行经验的总结和问题的发现与解决，从而使结构优化设计方法能够真正为我国的房屋建筑的发展服务和产生重大现实价值和意义。

参考文献：

[1]范国兴.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].鸡西大学学报，2014，（8）：23-25.

[2]李炜，章保胜.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（16）：1520-1521.

[3]梁桂兰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2014，（16）：968-968.