房屋建筑结构优化设计研究

文/ 佀建 北京柯德普建筑设计顾问有限公司 北京 100087

房屋建筑结构优化设计研究

文/ 佀建 北京柯德普建筑设计顾问有限公司 北京 100087

随着经济发展和人民生活水平的提高，房屋建筑设计越来越注重其经济性、耐久性、安全性及美观性等各方面的综合优化。同时由于建筑行业的竞争日趋激烈，建筑企业也在对房屋的结构设计进行优化和改善。本文通过对结构设计优化方法进行分析，研究其在房屋结构设计中实际应用的具体方法。

房屋建筑结构；优化设计；安全

随着人们物质条件的不断丰富，相应的其生活品位也在不断提高，对于房屋住宅的要求不再局限于过去的实用性，而是更多的关注房屋住宅的安全舒适以及时尚美观等。通过将结构设计优化方法应用于房屋结构的优化，可以保证整体建筑结构的科学合理，保证建筑功能的完整有效，在符合购房者要求的同时提高企业的整体效益，实现互惠共赢。

1、结构设计优化的定义及要求

优化技术的应用可使房屋建筑结构设计更加科学和先进。结构设计优化，是通过充分发挥结构体系的受力特性及建筑材料本身特点，以实现结构构件与各项环节设计的相互配合，优化结构设计，达到建筑结构的全面优化，对实际工程中的建筑结构进行全面的研究，使建筑的总体结构以及建筑各个分部衔接得到完善以及优化。在进行建筑结构的优化时应当尽量的减少建筑刚度与建筑质量的中心差异，尽量保持建筑物整体结构的规则以及其对称型，以保证结构设计可以通过相应的评审。在进行结构优化时，必须考虑工程施工的难度以及建筑项目的经济效益，对于需要耗费大量人力物力的投入才能完成的结构化应当尽量避免。

2、房屋建筑结构优化设计的意义

结构设计优化具有传统结构设计的安全性能，同时还具有审美和实用的特点，降低建筑成本，协调建筑的完整性，并使其具有较高的经济效益。结构设计优化目的在于使房屋建筑的设计方案、设计决策更为科学性，提高建筑安全性和抗震性的要求，有效地达到房屋建筑的安全实用、经济美观效果，提高房屋建筑结构的设计水平。要想对房屋结构进行优化，施工人员就要在保证建筑质量安全的基础上对设计方案进行深入分析，采用先进的设计理念和技术手段，对工程的造价进行合理控制。将建筑结构优化的方法应用于房屋住宅的结构优化，可以在一定程度上使房屋能够更受人们欢迎，在购房者进行选购时，能够具备一定的优势。

3、结构设计优化方法在房屋结构中的应用

结构设计作为建筑设计工作的重点，主要包括对建筑基础的结构优化、对建筑顶部结构优化、对建筑周边护栏的优化以及对于建筑物其他各部分的局部优化等等。

3.1优化房屋结构模型

通过建立房结构模型，可以将其中对结构优化具有一定影响的参数和变量提取出来，并通过这些数据建立初步的优化模型，依靠科学合理的计算，从而制定出房屋住宅结构设计的最佳优化方案。(1)变量的选择。通常来讲，设计者的变量选择范围很广，只要参考数据对方案起重要作用，都能作为变量以供设计者选用。设计人员最终设计方案中起决定性作用的参数主要包括房屋价格、预期产生的损失参数或房屋构架性能参数等。如考虑因素变化幅度较小，则建筑结构设计、编程以及计算难度就会降低。(2)函数的确定。设计者要在多组相似函数中，选择符合事先设定的房屋截面尺寸和钢筋尺寸面积的那一组函数，且分析这组函数的性质，从而最大限度降低投资成本。(3)条件的衡量。在进行房屋结构优化过程中，需要充分考虑房屋的耐用性和稳定性。在实际设计过程中，设计者应严格遵守各项规定，确保各种条件均能符合相关规定要求，以便实现设计结果最优。

3.2设定优化设计计算方案

在建筑结构优化中，很多约束条件和变量参数都会对优化过程产生影响。在房屋结构设计过程中会遇到很多计算程序，房屋结构的优化设计是运用数学方法对所有结构重新计算以达到最优结果，所以在进行计算的时候应该把所有的约束条件都转化成非约束条件，确保优化过程顺利完成，同时，要全面地考虑到变量的因素，运用科学合理的计算方法进行建筑结构的优化设计工作。

3.3程序设计

程序设计就是在设计优化计算好方案的基础上，进行程序的编写，将程序导入计算机中，在后期的计算过程中只需要将相关的数据输入系统中，通过计算机计算就能够更加直观的得出结果。

3.4结果分析

结果分析时结构优化设计的重要一步，对计算机结算出来的数据要进行详细的分析，才能够根据数据给出的信息确定优化设计的最佳方案。在进行结构优化设计的时候，要全方面地考虑到各种阻碍因素，在分析结论过程中需要征求各方意见，平衡各方利益，同时需多方位、多角度分析问题，不能遗漏任何可能发生的情况和细节，最大程度地保证建筑的结构优化设计工作的完成。

4、结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用

4.1整体优化和局部优化

结构设计的优化过程更是对房屋安全性与实用性的提升，因此在实际计算与探究过程中需要时刻把握房屋设计的重点。房屋结构设计中的建筑结构设计，都需要以整体性为基础，展开局部性与整体性的优化工作，从而实现房屋结构设计中建筑结构设计的优化，全面提高房屋建筑质量。从整体性的特点上来看，房屋建筑的结构设计包含了设计体系、结构体系和安装设计体系等相关内容，每个提下下面又包括了若干下属体系。在进行房屋建筑的设计时，相关的设计人员应当对各个下属系统和体系进行优化，促使各个布局间的横向关联冲破，保证各环节之间能够协调搭配。要想使房屋建筑的结构得到最优化设计就要从整体的角度出发，注重整体优化和局部优化之间的关系处理。

4.2提高数字技术的应用

建筑物结构的布置形式灵活多变，式样繁多，即使是同一栋建筑其结构布局也有很多种方案可供选择。随着计算机软件技术的高速发展，建筑结构设计方案及设计参数的技术分析等重点和难点问题都可借助计算机软件快速解决，如德梅隆和赫尔佐拉共同设计的“奥运鸟巢”就实现了建筑结构设计难题的新突破。所以，加强计算机软件技术在房屋建筑结构设计中的普及应用具有巨大的现实意义。

4.3结构同建筑的协调优化

结构设计中，选用合理的结构体系和结构形式对于结构安全，结构合理化，建筑方案实现程度都有重要的意义。我们在进行房屋建筑结构设计优化的过程中，还应当尽量保证建筑结构能够与整体平面配合紧密，最大限度上实现造型美观、结构合理的目的。在布设建筑柱及墙的时候，应当尽量同房屋建筑平面的功能需求保持一致，确保所有房间进深、开间的统一。建筑系统也要尽量简洁，墙与柱不能够出现错位现象，每层高度与截面面积都要保持一致。在进行楼体和电梯的设计过程中，对于其应力集中的转角区域，应当选择高强度的承重构件，以此来降低自重，如果不是承重的构建则可以选择质量较轻的建材。

总结：

总而言之，建筑结构设计优化在房屋结构设计中有着重要的影响。优化技术的应用可使房屋建筑结构设计更加科学和先进，提高结构设计合理性的同时节约建筑成本，并且使建筑在满足人们基本需求的同时具有更高的美观性和经济性，是顺应市场和科技发展要求的必然之举。

[1]陶小林，杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用，2013,

[2]赵炳均.论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J].江西建材，2015