房屋建筑結構設計中的優化技術應用研究

葛 洋

（香港華藝設計顧問（深圳）有限公司南京分公司，江蘇 南京 210037）

房屋建筑結構設計中的優化技術應用研究

葛 洋

（香港華藝設計顧問（深圳）有限公司南京分公司，江蘇 南京 210037）

隨著房地產業的迅速崛起，房屋的相關設計研究也在逐步地跟上社會的發展需要，朝著高質量的方向發展，房屋建筑結構設計中的優化技術也逐步受到人們的重視。為了對房屋建筑結構設計中的優化技術應用進行研究，本文首先分析了房屋建筑結構設計中的優化技術應用中應考慮的問題，并根據當前房屋建筑結構設計中的優化技術應用問題，提出具體的優化技術要領以及相應的注意問題。

房屋建筑；結構設計；優化技術應用

隨著人們生活水平的提高，人們對房屋的質量也提出更高的要求，在房屋建筑結構設計中的優化技術應用中要解決的問題也隨之增加。在結構優化設計中調節各方面的問題，實現建筑物的最大效益，成為建筑設計者著重考慮的問題，而如何運用房屋建筑結構設計中的優化技術以滿足當下人們對于房屋建筑的需要也在建筑設計者的考慮范圍之內。

1. 屋建筑結構優化技術中應考慮的問題

在進行房屋建筑結構設計時應考慮到優化技術所包含的各方面，分析房屋建筑結構優化技術中應考慮的問題。

1.1 結構優化設計過程中的問題

應用房屋建筑結構優化技術以達到設計的最大化效果，將房屋建筑的安全性、功能性、美觀實用性等考慮在內，運用優化技術設計出人們滿意的房屋建筑結構。在整個的結構優化設計中，首先應對整個的房屋建筑結構進行分析，并運用優化技術對一些結構設計問題進行優化改進；其次將房屋建筑結構中的每個部分進行優化分析，并針對每個部分的特點進行改進；最后對房屋結構中的各部分進行細分，對細部結構、主體結構等進行細致化的優化分析，使得房屋建筑結構中的每個單位都能得到優化改進。

1.2 基礎結構設計中的問題

在進行房屋建筑結構設計時，大多數工程師未對施工現場的地質條件有個清楚的認識，只是根據建筑單位提供的基本地質資料和自己的經驗進行基礎結構的設計，從而存在一定的片面性和盲目性。在對地基進行處理時，對于軟弱地基，有些設計工程師也是憑借自己幾年的工作經驗進行施工，而且一般會選擇比較低的施工成本來進行地基的換填工作，為充分考慮地基的承載能力。在進行地基結構設計時，未對基礎結構的承載能力進行核算，從而導致房屋容易出現坍塌現象。

1.3 框架結構設計中存在的問題

大部分房屋結構設計人員，在進行框架結構設計時，對橫向框架的設計給予了特殊的關注，從而忽略了縱向框架的結構設計。實際上，房屋建筑結構的承載力一般來源于水平和垂直兩個方面。尤其是在進行房屋抗震設計時，框架結構需要分別計算出兩個主軸方向的承載力，但是有些設計師卻忽略了抗震因素，將縱向承載力按照普通的標準進行設計，從而導致房屋的承載能力大幅降低，安全性大大降低。

2 房屋建筑結構設計中優化技術的應用

結構設計優化技術的應用能提高資源的利用率，增加開發商的經濟效益，也能更好地滿足建筑用戶的生產、生活需求，因而建筑結構設計優化技術的應用有其必要性。

2.1 結構設計模型的優化

數學知識是進行建筑結構設計優化最基礎的環節，在進行設計階段，最好根據實際情況來建立數學模型，采用科學、合理的方法對其結構設計總體進行優化，因此，結構設計模型優化的具體步驟如下：（1）合理的選擇設計變量；（2）確定目標函數；（3）確定約束條件。

2.2 結構設計優化方案

結構設計方案的優化屬于非線性問題，其涉及到的約束條件和變量比較多。在進行建筑結構優化設計時，可以用無約束條件來替代有約束條件進行計算，具體的方法有拉氏乘子法、符合型法以及Powell等方法。在設定完結構設計時，要編制相應的運算程序即可獲得結構設計的最優方案。

2.3 概念設計優化技術應用

在應用優化技術時并不能完全依賴計算機的設計軟件，而應將計算機的設計與人工設計相結合，充分發揮概念設計優化技術的效用。在建筑物的的各類材料進行優化選擇時就應結合各類材料的優缺點，以人工的方式進行選擇，在設計參數上，設計人員也應根據設計標準進行優化利用而不是依賴計算機的分析。因為計算機雖然能對各類數據進行計算設計但不能根據實際的建筑物需求設計出完全符合實際需要的結構設計方案，因此應靈活地運用計算機，將計算機技術與實際情況相結合，而最終的設計還是應由建筑結構設計人員來分析改進，合理運用概念設計優化技術與計算機技術。

2.4 具體情況的優化技術應用

安全性要求是建筑結構設計中最基本的要求，只有在保證安全性的前提下才有可能談及建筑物的其他性能。房屋建筑結構設計中的優化技術運用在于能最大化地減少成本的支出的同時提高房屋建筑各方面性能，增加房屋的安全性以及使用年限。增加建筑物的安全性的一個重要問題就是在建筑物遭受外部作用的情況下仍能繼續使用而不會危及到用戶的生命財產安全。通過概念設計優化技術增加建筑物的外部抵抗力，使建筑物在各類復雜的環境中都不會受到影響。而在這些外部因素影響中，地震這類不能具體預測時間地點的災難性傷害是最大的，因此應通過優化建筑結構設計，利用優化技術來提高建筑物的抗震性能。在房屋建筑的結構設計中最好將建筑物設計成對稱的形狀來增加建筑物的穩定性，對稱的設計形狀能讓建筑物承受的荷載均勻地作用在建筑物上還可以增加建筑物的延性減小建筑物的危險截面，提高建筑物的抗震性能。但在遇到高強度的地震時，建筑物的損傷也更大，但可以利用多層設防來防止地震對建筑物造成破壞，地震首先作用于次要的構件，而主要構件則能保持穩定性，因而主要構件能對次要構件起到保護作用，最終防止地震對建筑物造成破壞。

3 房屋建筑結構設計中優化技術應用的注意要點

在對房屋建筑結構設計中優化技術進行具體的應用時一定要注意一些容易忽略的要點，這樣才能將優化技術應用到最理想的狀態，增強建筑物各方面的性能。

3.1 注意前期技術優化的應用

上文已提過前期中利用優化技術對結構設計方案進行優化設計的重要性，建筑物結構設計方案關系著后續工程的開展實施還影響著建筑物的經濟效益，所以前期中對建筑物的結構設計方案進行優化設計可以減少后期一些不合理費用的支出也能使整個工程的開展按計劃進行。在利用優化技術時注意在前期的結構設計方案中的使用，優化建筑物結構的設計方案，增加經濟效益。

3.2 結構細化中的合理應用

建筑物的主體部分固然重要，但建筑物各組成部分的優化設計也相當重要，只有保證整體結構的基本構件設計的合理性才能更好地滿足建筑物用戶的需求，實現整個建筑物結構的優化。在建筑物結構細化部分的應用中應注意精細化，利用計算機進行必要的優化，對相關的設計人員進行培訓，提高建筑結構設計人員利用數字化技術的能力，在工作中注重對建筑物的各部件進行優化技術的應用，提高建筑物結構的合理性。

房屋建筑結構設計中優化技術的應用是必要的，無論是在經濟效益方面還是在滿足用戶的需求方面都有一定的作用，因而建筑企業應加強優化技術的應用，在實際的工作中提高建筑結構設計人員應用優化技術的能力，提高建筑物的質量。在當前建筑行業迅猛發展，競爭激烈的情況下，利用建筑結構設計中優化技術來吸引客戶，增加建筑企業的實際效益。

[1]吳強.房屋建筑結構設計中應用優化技術的探討[J].建材與裝飾,2013,(29):22-23.

[2]陳三元.談房屋建筑結構設計中優化技術應用[J].建筑工程技術與設計,2014,(33):816-816.

TU7

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1007-6344（2015）10-0130-01