建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

文/ 袁石钢 新疆生产建设兵团农一师勘测设计院 新疆阿克苏 843000

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

文/ 袁石钢 新疆生产建设兵团农一师勘测设计院 新疆阿克苏 843000

随着我国建筑工程的发展以及人们对于建筑环境的需要，建筑结构设计优化在房屋结构设计中已经有了很明显的应用，房屋结构设计主要是针对房屋的格局﹑舒适度以及美观性和安全性进行统一规划，对建筑的功能性和使用的稳定性进行多方面的评估，不仅可以有效地提高房屋结构实用性的作用，还能保证房屋在日后投入使用后的质量功能，利用建筑结构设计优化方法对房屋结构进行设计，能够增强的优化房屋设计中的重要环节，使其在生产和使用中能够更加稳定，本文通过对建筑结构设计优化方法进行概述并分析房屋结构设计中的要点，希望能对今后的房屋结构设计工作提供一些帮助。

建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计；应用

引言

随着我国科技的发展和社会的进步，人们的生活水平也在不断的提高，对于居住条件和居住环境也有了更高的要求，房屋的作用也从最一开始的实用性慢慢的转变为功能性和安全性，这对于房屋结构设计工作来说是非常困难且重要的，当前在进行房屋结构设计的过程中，会以建筑结构设计优化方法来进行房屋整体结构的规划，能够有效的提高房屋的安全性﹑空间利用价值和功能性，能够保证人们在舒适的生活环境中感受到更加实用性的房屋设计模式。

一、建筑结构设计优化方法在建筑设计中的重要性

建筑结构设计优化不仅可以对建筑设计过程中出现的一系列问题进行重复性的检测，还能够保证建筑结构在投入使用之后的稳定性和实用性，建筑的作用就是为了使人们能够更好的居住和工作，不同的建筑有着不同的功能，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中有着十分重要的作用，建筑结构设计优化方法对于房屋结构设计而言不仅对房屋的整体结构进行设计，满足人们对于建筑的美观性和实用性，还能够根据不同的房间类型对房屋进行不同的内部结构的划分，有效的满足了不同人群的需求，同时在进行结构设计中，优化方法也减少了很多不必要的材料运用和空间结构，有效的节省了建筑的成本。

对于建筑开发商来说，当然是希望建筑工程竣工后能够以最少的投入资金获得最大的收益，在这种情况下，对于建筑工程单位来说，要想满足这个要求，不仅要保证建筑结构设计的科学性和实用性，还要对建筑的安全性做出保障，这必然要求要对建筑结构设计工作进行优化，通过对于我国当前不同地区的房屋结构设计工作情况来看，运用建筑结构设计优化方法的房屋结构设计建筑要比没有应用建筑结构设计方法的房屋结构设计建筑所投入的工程资金降低了百分之六到百分之三十五，由此可见，建筑结构设计优化方法的应用在满足人们居住要求的前提下，不仅可以有效的提高建筑的实用性，还能够减低建筑工程成本，做到建筑结构中每一个组成部分都能达到最佳协调，建筑结构设计优化方法还能够对于建筑工程所应用的材料进行分类利用，既保证了建筑工程的各类相关系数，还能够实现建筑结构设计的经济性和实用性。

二、建筑结构设计优化方法通用实施思路

建筑结构优化设计是指在满足各种规范或某些特定要求的条件下，使建筑结构的某种指标（如重量﹑造价﹑刚度等）为最佳的设计方法，也就是要在所有可用方案和做法中，按安全﹑经济﹑合理的目标选出最优的方法。对于建筑结构的设计师来说，要确保建筑结构具有一定的安全保证，在此基本上发掘出新的建筑结构设计思路。建筑结构设计优化方法主要是基于人们以往建筑设计的理念之上，从理论上和经验的角度对建筑的整体结构设计进行优化，不同的建筑有着不同的功能，因此，不同功能的建筑也有着不同的设计方法，根据不同的房间格局对建筑进行结构的设计，根据不同家庭成员的组成情况对房间内部房屋结构进行分类。

在此之外，建筑结构设计优化方法还必须保证建筑在面对高地震效应的情况下不会发生坍塌事故，必须满足建筑在相应的功能之下，在面对水平和竖直的外部效应下能够保持稳定的结构体系，在结构设计中，为了减少结构设计的与分析上的难度以及降低建筑工程修建的成本，我们应该做到在建筑工事中不添加转换层结构，在进行建筑结构设计的过程中，一定要对其能够承受的最大抗力进行测试，并对其使用年限进行计算评测，为人们的安全居住提供更加优秀的条件。

传统的建筑结构设计方法，是先根据经验通过判断给出或假定一个设计方案和做法，用工程力学方法进行结构分析，以检验是否满足规范规定的强度﹑刚度﹑稳定﹑尺寸等方面的要求，如符合要求的即为可用方案，或者经过对少数几个方案和方法进行比较而得出可用方案。而结构优化设计是在很多个，甚至无限多个可用方案和做法中找出最优的方案，即安全度高﹑材料最省﹑造价最低及某些指标最佳的方案和做法。这样的工程结构设计便由“分析与校核”发展为“综合与优选”。这对提高工程结构的经济效益和功能方面具有重大的实际意义。“综合与优选”实质上也就是建筑结构的优化设计。

从理论上讲，按结构设计变量的层次分为:截面尺寸优化设计;结构几何形状的优化设计；结构的拓扑优化设计（如给定一个杆系结构的节点布置，要求确定那些节点之间应有杆件连接）；结构类型优化设计（如将一组荷载传递到支座，可以由梁﹑桁架和拱等不同类型结构进行优选）。随着设计变量层次的升高，所得的优化结构的效果也随之提高，但优化设计的难度增大和工作量增多。

目前在建筑结构优化设计实际操作中，更多的是采用在“分析与校核”基础上的“综合与优选”方法，真正的建筑结构优化设计软件还不完善。今后急需大力开展结构优化设计的应用研究，如开展有关设计思想及优化技术的普及工作，编制符合设计实际需要的优化电算程序等；另一方面需要继续深入进行结构优化设计的理论工作，如对多目标优化﹑结构动力设计优化﹑离散值设计变量优化﹑随机规划和模糊规划等课题以及模型化处理等。

三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

3.1 房屋结构前期设计环节

在房屋设计前期的初始化阶段，应该首先对该地区周边环境进行勘察，根据周边环境特征以及周边建筑风格类型进行研究分析，保证房屋整体造型满足该地区建筑协调性，在进行房屋设计方案和规划的整理时，建筑结构设计优化方法可以有效的避免在房屋结构设计过程中存在的容易被忽视的部分，可以使房屋使用过程中的可能存在的风险和隐患得以暴露，这不仅有利于房屋整体设计的优化，而且同样有利于房屋建筑的结构的统一化设计形式，保证房屋建筑取得安全﹑经济﹑效率﹑效益等多方面的效果和收获。

3.2 房屋结构设计环节

建筑结构设计优化方法可以对房屋内部结构设计尤其是房屋内部房间的设计来说有非常突出的设计优势，在这里我们采用上述工程中所提到的房间布局，该种房屋类型适合于大部分居住建筑情况，房间的格局安排也很合理，两个卧室都位于朝阳的一侧，一个卧室有阳台，一个卧室无阳台，这种结构的设计能够更好的满足房间内部光照的需求，厨房设计在大门的右侧，卫浴室设计在厨房旁边，这种两室一厅一卫的设计布局能够很好的满足当前人们对于建筑条件和建筑环境的要求，保证人们生活的舒适性。

建筑结构设计优化方法还能够对于房屋建筑工程中的房屋材料的选取进行整体的优化，在房屋建设初期，由于没有具体的事物和真实的数据，很容易在房屋内部设计过程中由于材料选取不当而导致房屋结构的稳定性不能达到工程的标准，在后期的各种因素作用下，则有很大的可能会对房屋整体结构带来很大的风险。而建筑结构设计优化方法虽然是针对建筑来说的，但是对于房屋结构设计同样有效，通过对房屋材料进行试验和研究，进行多次的优化，最终也能够形成最佳的房屋内部布局应用效果，避免给房屋的安全带来不必要的隐患。

3.3 房屋基础结构设计环节

房屋基础结构设计主要是为了保证房屋整体的稳定性和功能性，因此在房屋基础结构设计的工作中，一定要对于其每一个步骤都要严格的设计，全面应用建筑结构设计优化方法进对建筑地基﹑桩基的类型进行再规划，对其设计进行全方位的控制，合理的确定地基桩基的类型和使用形式，保证其在投入使用后的使用寿命，把我桩基本身的长度和直径大小，优化桩基结构设计方案，确定桩基结构﹑施工技巧以及资金投入的平衡点，在建筑结构设计优化方法的基础之上就行房屋基础结构环节的整体设计，提高房屋强度以及其各个结构的稳定性。

结论：

综上所述，建筑结构设计优化能够促进建筑品质不断提高，实现了人们对居住环境的高标准以及高要求。建筑结构设计优化方法能够在一定程度上使房屋结构设计工作变得更加细腻和准确，使其在工程阶段能够更加安全和稳定，在投入使用之后能够保证其功能性和实用性，不管是对于居住建筑还是工业建筑，建筑结构设计优化方法都很实用，本文通过对房屋结构设计工程进行简要的叙述来体现建筑结构设计优化方法作用，希望能对今后的房屋建筑提供一些建议和意见。

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