建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

檀小龙

摘 要：随着现代建筑行业的不断发展，对于建筑结构设计的要求和质量要求越来越高，需要设计人员不断对房屋结构设计进行优化，从而不断提升房屋结构质量。该文主要对设计优化方法在房屋结构设计当中的应用进行了分析探讨，以期能够不断促进房屋建筑工程质量的提升，为企业的经济效益打下基础。

关键词：建筑结构 设计优化 结构设计

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0090-02

建筑市场当中竞争的不断剧烈，使得建筑企业对于房屋建筑设计的重视程度也是越来越高，尤其是房屋建筑的结构设计对于整个房屋建筑施工质量和安全性有着重要影响，如何对房屋结构设计进行优化，提升设计标准，降低成本投入是房屋建筑企业关心的主要问题。

1 房屋结构设计优化

优化是在控制一定成本的基础上对设计进行改善，如何能够用最少的资金发挥出最佳的设计效果是结构设计优化追求的根本，在房屋结构设计当中需要进行优化的方面主要有两个：一是从整体角度对房屋建筑设计进行优化；二是从局部角度对房屋建筑设计进行优化，具体包括对主体结构、房屋的下部基础结构和房屋的屋盖结构进行优化设计，使其结构性能较之前能够增强，或是具备之前设计所不具备的功能，以此来达到优化的目的。

在设计优化理念上主要是具备以下几点：一是使房屋建筑的安全性能得到提升。通过设计优化手段在已经具备的安全性能基础上对结构进行改进，使其安全性能能够得到进一步完善；二是使房屋建筑的实用性能得到提升。房屋建筑本身必须具备实用性才能够满足人们居住的需要，而通过优化设计能够使房屋建筑当中的结构、空间、功能等更加满足客户的需求，优化房屋建筑品质；三是使房屋建筑具备环保功能。随着人们对环境保护观念的重视程度加深，在房屋建筑当中也需要贯彻环保理念，而通过优化设计能够赋予房屋建筑以环保功能，从而增加房屋建筑的社会效益。

2 结构设计优化方法分析

2.1 结构优化模型

建立房屋结构优化模型对房屋结构设计进行优化是设计师常用的优化手段，在模型建立上可以分为3个步骤：一是选择设计变量。在优化过程中从房屋整体结构上出发，对可能会影响房屋结构设计的因素进行分析，然后从中选择合适的因素作为设计变量，排除其他因素的影响，对结构进行设计优化。这里所选择的变量必须是对房屋结构起着主要作用的参数，这样建立起来的优化模型才能够将房屋结构设计优化的重点突出出来；二是对函数关系进行确定。在选择出相应的变量之后，就需要根据设计需要来选择相应的函数来对房屋结构进行辅助运算，计算出符合设计优化条件的几何尺寸、钢筋截面积等，从而能够有效控制房屋建筑的建设成本；三是对各项条件进行衡量。在优化过程中，设计师应该对房屋建筑的稳定性和耐用性进行考虑，在符合设计和建设各项规范和要求基础上进行优化，使所测量的各项条件都能够在规范和要求之内，来实现房屋建筑的最优化设计。

2.2 优化设计计算方案设定

对于房屋结构的可靠性设计是优化设计当中的重要部分，但这种优化设计的变量较多，因而需要对优化设计的计算方案进行设定，将存在的约束条件转变成没有约束条件来进行计算，在设计优化过程中常用的有符合型法、拉氏乘子法等方法，设计人员在确定出计算方法之后，需要和上面所建立的结构优化模型进行综合考虑，从而保证所优化出来的房屋建筑在各方面的功能都能够正常进行，从而使得房屋建筑的整体结构设计质量得到提升。

2.3 结构优化结论分析

在对建筑房屋的各种优化方案进行分析之后，需要根据所有方案的情况和房屋建筑的实际需求来确定出最佳方案，在分析选择过程中应该听从来自各方面的声音和意见，对各种方案的优缺点进行分析，从多个角度对优化方案进行分析，并且在判断过程中尤其不能忽视细节问题，在选择的时候应该从技术角度出发，不断用技术来提升优化效果，也能够不断减少资金成本投入。

3 房屋建筑结构设计当中优化方法的应用

3.1 建筑和结构优化

一是对建筑的整体和局部进行优化。房屋建筑本身在设计过程中具备一定的层次性和复杂性，设计人员在进行优化的过程中，既要从房屋建筑的整体上进行优化，又要注重局部结构优化，加强各个优化部分之间的联系，使得各个部分的优化结果能够实现叠加，实现1+1>2的效果，设计人员在进行优化过程中应该注重整体优化效果的体现，而不是在一个或几个局部上进行纠结，这样才能够将房屋建筑的优化效果充分表现出来。二是注意结构设计的协调性。设计人员在进行优化过程中，应该注意建筑当中各个立体结构和整体平面之间的协调配合，在保证房屋建筑结构设计合理性的基础上，对结构造型外观进行维持。在墙面、主体的优化布置上，设计人员应该结合房屋建筑实际需求，对建筑当中的空间、进深进行规划，从而保证房屋结构的整洁化。三是对桩基础进行优化。在房屋建筑当中桩基础一般有两种，其中灌注桩的施工比较难把握，因而在进行优化设计的时候，如果施工现场和房屋工程是符合沉降标准的，可以将灌注桩换成预制桩，从而有效降低桩基础的施工难度，缩短施工周期。

3.2 上部结构设计优化

上部结构进行优化过程中不仅要建立优化模型，而且还要有针对性地进行系统优化，设置合理剪力墙，对框架合理间距进行控制，在剪力墙的设置上必须各个质量都是均匀的，这样所建设起来的楼层平面刚度中心才能够和整體结构中心重合，能够有效提升房屋建筑的稳定性，减少风力或是地质运动对建筑造成的破坏。在房屋建筑施工过程中，设计人员在建筑布局允许的情况下可以设计大开间剪力墙，加长剪力墙的墙肢长度、减少墙肢数量，这样能够减少在房屋建筑施工当中投入的混凝土。另外，布置较长剪力墙的同时可以减少边缘构件的数量，从而减少钢筋数量。这样能够有效降低施工成本，但剪力墙还是要根据实际情况来进行设计。

3.3 房屋建筑结构类型上以节能为主

随着现代建筑理念不断发生变化，在对房屋建筑结构进行选择设计的时候需要从节能环保的角度进行考虑，设计师在设计过程中应该充分结合房屋建筑的实际情况，选择最适合的设计方式，在满足用户需求的基础上最大限度地控制房屋建筑工程成本，提升企业的经济效益，同时设计人员在进行优化设计过程中不要局限于一种单一的优化方法，可以充分利用现代信息技术，对设计当中涉及的各类参数进行确定，并且综合应用多种优化方法进行设计，不仅能够提升建筑房屋的结构设计优化效果，而且还能够节省设计人员在结构设计上所花费的时间，不断提升工作效率。

4 结语

设计人员在对房屋结构进行设计过程中，应该从建筑房屋的实际情况出发，对其进行深入研究，分析当前房屋结构设计当中存在的不足，并有针对性地应用相应的设计优化手段和优化方案，在不断提升房屋建筑优化水平的同时缩短设计的周期，控制房屋建筑的造价成本，从而能够在设计阶段将建筑房屋的经济、社会效益最大化发挥出来。

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