建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究

劉波

（廣西天藝建筑設計有限責任公司　廣西南寧　530022）

建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究

劉波

（廣西天藝建筑設計有限責任公司廣西南寧530022）

隨著建筑行業的快速發展，對建筑結構設計也提出了更高的要求，不僅要考慮建筑結構的安全可靠性以及基本功能的人性化，而且還要確保建筑結構的外觀美感。本文將對建筑結構設計優化方法進行分析，并在此基礎上就其在房屋結構設計中的應用，談一下筆者的觀點和認識，以供參考。

房屋結構設計；優化方法；應用；研究

通過建筑結構設計優化，可以更加全面、有效地發揮建材、機械設備的性能和應用優勢，較之于傳統的建筑結構設計有過之而無不及。通過合理的設計優化，可以有效降低造價投入，并且為企業整體獲利起到促進作用。實踐中可以看到，對建筑結構設計優化，可將房屋結構層次系統地結合在一起，提高房屋質量，確保其應用安全可靠性。

1　關于建筑結構設計優化方法的概述

對于建筑結構設計優化方法而言，其主要是在充分考慮到擬建工程施工條件的前提下，將藝術學、功能學以及美學等學科有效地融入到結構設計之中，實際上是一種涵蓋房屋建筑結構功能、工程項目建設目的的設計優化；基于對設計方案的優化，選擇外形美觀、安全實用的設計方案，這樣可以確保建筑施工質量，有效控制建筑成本。建筑結構設計過程中的優化，對于設計方案的優選，具有非常重要的作用。對于建筑結構設計優化方法而言，其表現出鮮明的特征，具體分析如下：建筑結構設計優化方法中，融合了很多學科，而且涉及面也非常的廣泛；建筑結構設計優化方法，對建筑結構外形美觀度要求非常的高，而且實用性強、舒適度要求也比較高；建筑結構設計優化方法，對建筑工程施工質量及其安全可靠性要求非常的高；同時，還要求節能環保，能夠有效滿足建筑經濟性要求，對于保護環境意義重大；通過設計優化，可有效提高施工效率，確保后續施工有序進行，而且結構形式上追求創新。

2　建筑結構設計優化步驟

2.1建立優化模型

（1）科學合理的選擇設計變量。建筑結構設計變量選擇過程中，實際上是將影響建筑結構主要因素、重要參數作為變量對待。比如，設計過程中的結構造價目標參數值、結構可靠性等約束控制參數值；同時，對于實踐中所產生的影響較小、局部相關因素以及變化范圍非常小的參數，采用預定式參數對其進行表示，不僅有利于設計、計算數量的減少，而且還可減少編程量，提高工作效率。

（2）確定目標函數。建筑結構設計優化過程中，應當重新找到符合條件的函數，以此來減小建筑工程項目施工建設的整體造價。

（3）科學確定約束條件。在結構設計優化過程中，應當確保結構整體的安全可靠性，而且還要科學確定與設計優化相關的約束條件。實踐中可以看到，這些約束條件，包括很多個方面的內容，比如建筑裂縫寬度、房建結構自身的強度、結構的尺寸大小、結構體系等方面的約束條件。在建筑結構設計過程中，應當對目標性質約束條件、實際約束條件進行對比分析，要確保每個約束條件均可滿足房建工程施工建設要求和相關標準。

2.2設計方案的優化設定

從實踐來看，以可靠度為開始的房建結構設計優化，一般具較多的約束條件，有時可能會出現非線性優化問題。基于此，在具體計算過程中，應當對其進行有效的轉換，將約束性優化有效地轉化成無約束性優化。

2.3應用程序設計

基于安全可靠性的房建結構設計優化模型的建立，主要是為了能夠更好地實現效果，并且將其編纂成一種運算速度非常快、而且功能科學全面的綜合應用程序。

2.4綜合結果分析

在獲得計算結果以后，還應當針對具體的情況下對其進行必要的分析研究，并從中有效效果最佳的設計方案。通過對比分析、全面的考慮，實現對某一個具體問題進行全方位和多角度分析。綜合結果分析，在建筑結構設計優化過程中的作用非常重要，優選合理的方案可以確保房建工程整體安全實用性、美觀感，并且能夠影響整個房建工程項目施工建設的資金投入。建筑結構設計優化實踐中，應當堅持的一個基本原則是：不能一味追求所謂的經濟節約、成本控制，反而忽略了技術層面的要求；同時，也不能過分強調技術層面的要求，嚴重忽略了經濟性要求。總之，實踐中不可過分偏向一個方面，不能單一的考慮問題，這對建筑整體產生的影響非常的大。基于此，在分析研究過程中，一定要做好科學化配置工作，以確保能夠達到預期效果。

3　建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用實踐

在建筑工程項目前期設計、房屋結構設計以及整體設計和抗震設計過程中，均可采用結構設計優化方法。建筑結構設計優化方法的實踐應用，可以帶來非常大的經濟效益，但需要注意的是應用實踐中有很多的問題不可忽略，作為房屋結構的設計者、建造者，應當對此給予高度的關注。以下對建筑結構設計優化方法應用實踐進行分析：

3.1建筑結構設計優化過程中應當注意前期的積極參與

對于房屋結構設計過程中，前期的設計方案直接關系著整個工程項目的施工建設造價，然而實踐中卻看到很多房屋結構設計過程中嚴重忽略了這一點。通過前期的積極參與，可以使我國合理的選擇結構形式、科學的設計方案。同時，需要注意的是前期方案的制定，直接關系著整個建筑工程項目的總投資，當前房建工程中的主要問題就是建筑結構設計優化方法并未參與到前期方案的確定中來，在該種情況下，房屋結構設計人員嚴重忽略了其應用性、經濟性，并且在最后實踐中得以證實的是建筑結構設計優化方法根本沒有充分發揮其節約成本之目的。之所以會造成這一問題，主要原因在于前期的參與度不夠，以致于設計優化不到位，所以應當廣泛關注建筑結構設計優化在房屋結構設計方案制定中的前期參與。

3.2概念設計與細部結構設計優化

在沒有具體參數、數值量化的條件下，可采用概念設計法。比如，對房建工程的地震烈度進行設計時，因其存在著很多不確定性因素，所以實踐中難以找到與之相符的計算方法，而且在設計優化過程中，可采用概念設計法，將相應的數值作為參考或依據。在設計過程中，結構設計人員應當科學、合理的使用結構設計優化方法，只有這樣才能達到最佳效果。在結構設計操作過程中，一定要對細部結構進行設計優化。比如，在現澆混凝土異形板料的拐彎位置，容易出現開裂現象，對詞建議將其簡化成矩形板，然后再優選鋼筋；在滿足結構要求的條件下，實現安全、經濟之目的。對于概念設計而言，其與結合具體情況設計之間的區別非常的大，通常情況下概念設計脫離了實際數據，缺乏準確性，在計算過程中一般很難有效避免產生較大的差異。在概念性設計過程中，作為建筑結構的設計人員，應當充分認識到數據信息的重要性，并且將數值有效地運用到設計過程中去，并以此作為輔助參考。在具體設計過程中，設計人員不僅要在宏觀上準確把握整體設計思路，而且還要在細節層面上給予高度的重視，做好房屋結構細部設計優化，確保細部結構設計的正確性，以此來保證建筑結構的整體設計效果。比如，材料強度及其抗拉能力等，這些細部問題的考慮可在很大程度上確保結構的優化設計方法得以實踐和應用。

3.3房屋下部地基結構設計優化

在房屋下部基礎結構設計優化過程中，優選方案至關重要，若可根據擬建工程所在地的地質條件選擇樁基類型，則應當盡量減少工程造價。同時，根據樁端持力層厚度，優選灌注樁長，并且通過對各種設計方案的分析對比，選優最佳設計方案。

4　結語

總而言之，建筑結構設計優化關系著整個房屋建筑結構設計質量及其應用效果，在建筑結構設計過程中起到了極為重要的作用。科學、合理的建筑結構設計方案，一方面可以到達技術要求，另一方面還可以有效減少經濟層面的損耗。需要強調的是：建筑結構設計優化極為復雜，而且綜合性也非常的強，因此實踐中我們應當不斷加大對房屋結構設計優化方法的深入研究。

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TU318

A

1673-0038（2015）38-0042-02

2015-8-23

劉波（1974-），男，工程師，本科，主要負責確定結構形式及深化結構方案，進行結構計算及結構分析，進行施工圖設計、校對、審核工作，配合施工圖審圖、施工圖會審工作，服務工地現場并進行相關驗收工作。