结构设计优化技术在房建结构设计中的运用分析

李和平

摘要：相关统计表明，近年来，建筑施工项目整体数量呈现了上升趋势，特别是房建工程项目数量上升幅度较大，并引起了社会各界的关注。房建工程项目建设过程中，结构设计是十分重要的环节，它是保证建筑物稳定性、安全性的重要基础。为保证房建结构设计的合理性，必然要采取结构设计优化技术对其进行完善。基于此，本文对结构设计优化技术进行了综合性阐述，并对其在房建结构设计中的应用进行了分析，提出了相关观点，以供参考。

关键词：优化技术：结构设计：房屋建筑

1.结构设计概述

结构设计是建筑项目实施过程中的重要环节，是全面实现建筑功能的重要基础，不同类型的建筑，其结构会存在一定的差异性。例如，民用建筑与工业建筑，单层、多层、高层建筑，钢结构、混凝土结构、木质结构建筑在结构特征方面均存在差异。单从结构方面来看，又可将建筑分为剪力结构、框架结构及排架结构等。因此，实际建筑结构设计过程中，需结合建筑用途、特征、功能性等进行合理分析，以保证建筑物充分发挥其作用。当然，建筑结构设计需遵循一定原则，并将美观影响因素、环境影响因素及经济影响因素考虑其中，让建筑结构设计更为合理。通常情况下，房建结构设计会按照以下流程进行：（1）方案分析。从宏观角度对建筑物应满足的功能进行分析，以获取整体性预案。（2）结构分析。结构分析过程中，会着重考虑结构的抗震性及稳定性。（3）结构计算。通过综合性计算，筛选出最优的结构组合。（4）图纸绘制。根据上述分析结果，绘制出有效的施工设计图，将建筑结构详细描述出来，并根据构件情况，设定出计算标准及抗震等级。

2.结构设计优化的必要性

房建结构设计期间，需要采取一定的优化措施，保证结构设计的合理陛。新型施工技术的不断普及与推广，一定程度上促进了建筑行业的发展，也对建筑物结构设计产生了一定程度影响。对结构设计进行适当优化，可让空间利用最大化。通过调整构件与结构之间的空间布局，让建筑物的功能得以充分发挥。目前，多数结构设计采用计算机技术执行，将设计理念与计算机技术充分结合，可以促使设计层次上升。同时，进行结构优化时，也需要充分考虑计算机技术应用的合理性，以将建筑结构特征完全体现出来。总之，结构设计优化让建筑结构设计更趋于合理，保证了结构设计的科学性，为实际房建工程项目施工提供了重要的保障。

3.结构设计优化流程分析

通常情况下。房屋结构设计优化遵循以下流程进行：（1）构建结构优化模型，结构优化模型构建过程中先要筛选出合适的设计变量，设计变量主要包括约束控制参数及目标控制参数，并选取预定参数。预定参数对局部性设计并不会产生太大影响，控制参数变化在可变范围内，设定该参数可在一定程度上降低编制程序工作量、设计工作量及计算工作量。相关参数确定后，再选定目标函数，以起到控制成本的效果。另外，还要选定约束条件。约束条件涵盖范围较大，包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、形变约束等。要保证结构优化设计在房建结构施工中充分发挥作用，就需要让约束条件与相关规范一致，让设计达成最优。（2）相关计算方案设定。优化设计过程中会涉及到各种类型的变量及非先行数据。通过计算，可将约束优化问题转变为无约束问题。（3）程序设计。结合结构优化模型与计算结果，对程序进行编制，以获取性能优良的程序。（4）选定结果。通过对结果进行综合性分析，选定最优设计方案。

4.结构设计优化具体应用

4.1结构选型

结构选型时，需充分考虑业主对房屋建筑的实际功能需求，并根据投资水平与实际施工能力进行综合性权衡，让建筑收益与投资达成平衡。结合客观环境、需求、建筑要求等筛选出最为合适的结构形态。

4.2运用计算机优化技术

信息优化是结构设计优化过程中的重要环节，是保证结构设计优化成效性的基础，事实上房屋建筑结构会受到多种变量条件的约束，所以无法通过单一性方法对结构进行优化，为应付各种复杂的房屋结构，则需要充分利用计算机信息技术，对优化过程进行简化。例如，在存在模型的情况下，采取GAMS软件，可大幅度提升设计优化效率。GAMES在建模线性、非线性和混合整数最优化问题处理方面具有较好的适用性，系统处理建模问题时，通过简洁及自然的方式，可让用户迅速更改公式。求解器转换也较为便捷，可迅速从线性转换至非线性。采取GAMES对相关信息数据进行处理时，数据仅需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中输入，可通过简明的代数声明对模型进行描述。

4.3功能优化

功能优化是在结构设计整体优化的基础上，对部分重要控制点进行针对陛优化，以保证结构设计优化的全面陛。尽管各种结构形式都具备一定程度的抗震性能，但最终产生的效果是存在差异的。因此，设计工作人员对房建结构的各种形式需充分把握，在保证抗震性能的前提下，尽可能控制整体成本。同时。让房屋形体、结构体系及刚度分布达成平衡，根据抗震结构中薄弱环节或关键控制点进行针对性优化，在提升房屋结构抗震能力的同时，让设计成本也有所下降。

5.结语

通过合理的结构优化设计不仅能让房屋建筑的稳定性、质量水准有所提升，还可降低造价成本。通过合理使用材料、筛选合适的结构框架、充分利用计算机优化技术让优化设计取得成效性，保证建筑功能性的同时，进一步提升效益产出。