建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

薛 哲

（中恒工程设计研究院有限公司,四川 成都 610000）

0 引言

随着近年来我国经济的发展，人民群众的生活水平也在不断提高，而对于生活质量的要求自然也在随着社会的发展和进步明显增加。房屋建筑作为城市发展和人们生活的基础性设施，人们对于它的要求不再单单是外形美观或者居住舒适，而是要求其不但好看，更有安全、舒适、合理。一下笔者就建筑结构设计优化的概念、特点及其重要意义、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用情况研究等相关问题进行就简要分析，并提出了简单建议。

1 建筑结构设计优化的概念、特点以及重要意义

所谓建筑结构设计优化，主要是指建筑在最初的设计之时，除了要保障房屋建筑等的施工安全性以及实用性，还要能够在基本满足人们最基本生活要求的同时，尽量保证房屋结构不仅美观，还要合理、舒适，使得房屋建筑具有安全性、适用性、经济性、科学性、美观等的综合性设计方案。一般建筑结构设计优化方法普遍具有以下几个特点：

（1）建筑结构优化设计方法具有多样性和综合性的特点。

（2）建筑结构优化设计方法是与艺术等审美标准相融合的设计，直观效果比较强。

（3）建筑结构优化设计的安全系数得到了整体的提高。

（4）建筑结构优化设计的适用性增强。

（5）建筑结构优化设计能够体现当今时代的低碳要素，具有节能性和环保性。

（6）建筑结构优化设计的经济化趋向愈来愈明显。

（7）建筑结构优化设计在管理中更加简易、方便、快捷。

（8）建筑结构优化设计具有科学性

（9）建筑结构优化设计具有明显的创新意识、突破了传统的设计形式。

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用具有以下重要意义：

建筑结构优化设计方法在房屋结构设计的应用中，是以优化房屋的结构、保障房屋建筑的质量及其安全为目的的。根据近年来我国城市建筑的发展趋势以及科学技术的发展情况来看，与传统的房屋设计相比，经过优化设计的建筑所采取的设计理念以及设计技术更为先进和科学，能够充分发挥房屋建筑建材的性能以及其设备的性能的优势，成本支出也更为低廉，从而实现企业利益的最大化。除此之外，建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，能够实现房屋建筑内部结构的协调和整合，有效提高房屋建筑的质量以及安全性。现代的建设结构优化设计方案和传统的建设房屋比较，运用设计方法后的建筑可以降低工程的建设投入成本和投资，提高建筑结构的优化方法，可以节省建设材料的使用，充分利用建设材料[1]。

2 建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[1-4]

2.1 创建建筑结构的优化模型

首先，在选择相应的变量的时候，建筑结构设计优化方法能够进行合理化以及科学化地选择设计的变量。

在房屋建筑设计的时候，设计者主要是将那些对建筑本身结构造成影响的主要参数当做建筑设计时需要考虑的变量。比如：砖混结构进行方案设计时，这一结构的承重墙上要避免一些不利情况，诸如洞口较大或错洞等。

其次，在对房屋建筑结构设计中进行结构优化设计的时候，必须拥有一组符合预定条件的，并且必须符合相应尺寸的钢筋截面面积，以及那些已经失效了的概率函数，然后确定相应的目标函数，这样就能够在一定程度上使建筑工程的整体造价达到最少。

除此之外，对于房屋结构设计中的结构优化设计方法，必须要保证整个房屋建筑结构整体的可靠性以及安全性，科学、合理地确定与优化设计方面相关的约束条件。比如：房屋建筑墙面的裂缝的最大宽度限制、对于房屋建筑本身的强度约束、房屋建筑结构的各个尺寸大小的约束、结构内部构件的相关约束、结构整体体系相关约束等限制和约束条件。并针对这些约束条件对房屋结构进行科学、客观、全面、合理地分析以及优化措施，保证房屋内部的每一个相关的约束条件都能够满足对于整个建筑工程的要求，从而使得房屋建筑的效果以及其设计达到最佳。

2.2 科学设定优化设计的相关方案

比如：党房屋建筑内部的居民数量较多，人口较为密集的时候，为保证每户居民的良好通风以及采光，就可以采用外伸翼块的设计方案。

依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化通常都具有很多约束条件，有时会遇到非线性的相关优化问题。所以在相应的计算中，会进行相应的转换，将有约束的优化转化成无约束的优化，而相关的计算、方式有拉式乘子法等。房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法等[2]。

2.3 设计相关应用程序

依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化基本模型，以及在设计时运用的相应的计算方式，为了可以更好地实现其效果，能够将这些编纂成一个运算速度较快而且功能全面的综合性、科学性的应用程序。[3]如此一来，就能够使得整个房屋建筑的结构设计在后期的施工阶段做到更加全面、更加高效、更加安全地进行。比如在房屋设计的整体结构框架之中，电气设计就是其中较为重要的部分，也是当前在传统的房屋建筑结构设计中可能存在严重缺陷的问题。根据以往的设计方案，房屋结构所呈现出来的效果可能并不十分美观，并且后期的安装等工作也会有一定的难度。但是通过建筑结构设计的优化方法，就能够实现房屋结构设计整体的合理性以及美观感，同时还降低看后期施工的难度。如在电气结构的优化安装过程中，要做好电气管线的安装，工作人员需要对墙体等进行整体的设计，保证墙体所在的一面必须与梁体的一面平齐。这样不仅能够保证电气设计的安全，还能够使得房屋结构整体更为美观。

2.4 综合结果分析

在房屋建筑结构设计得出有效的计算结果之后，就应该对其进行全面的分析和比较工作，之后选择一个折中的、效果最佳的设计方案。而在这一结构分析和比较的过程中，工作人员必须要对整个的结构设计的影响因素以及可能的结构进行全面的、多角度的考虑。使得房屋建筑最大程度地呈现美观的艺术性，以及拥有安全性、舒适性和合理性。除此之外，该设计方案同样能够使得建筑企业在降低成本支出的同时，提升其技术含量。将不仅做到保证以及提升房屋建筑的功能，还要重技术、重经济、设计创新、实用等落到实处。

3 结语

总而言之，随着我国经济的发展以及科学技术的进步，人们对于房屋建筑等基础性设施的要求肯定会越来越高。各个建筑企业以及相关单位要科学、合理地将建筑结构设计的优化方法应用于房屋结构设计当中去，使得房屋结构不仅美观，更要合理、安全、舒适。从而为人民群众中的高档生活提供更好的环境，为城市以及国家的发展建设做出贡献。