建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究

【摘要】隨著我國建筑工程的發展以及人們對于建筑環境的需要，建筑結構設計優化在房屋結構設計中已經有了很明顯的應用，房屋結構設計主要是針對房屋的格局、舒適度以及美觀性和安全性進行統一規劃，對建筑的功能性和使用的穩定性進行多方面的評估，不僅可以有效地提高房屋結構實用性的作用，還能保證房屋在日后投入使用后的質量功能，利用建筑結構設計優化方法對房屋結構進行設計，能夠增強的優化房屋設計中的重要環節，使其在生產和使用中能夠更加穩定，本文通過對建筑結構設計優化方法進行概述并分析房屋結構設計中的要點，希望能對今后的房屋結構設計工作提供一些幫助。

【關鍵詞】建筑結構設計；優化方法；房屋結構設計；應用

引言

隨著我國科技的發展和社會的進步，人們的生活水平也在不斷的提高，對于居住條件和居住環境也有了更高的要求，房屋的作用也從最一開始的實用性慢慢的轉變為功能性和安全性，這對于房屋結構設計工作來說是非常困難且重要的，當前在進行房屋結構設計的過程中，會以建筑結構設計優化方法來進行房屋整體結構的規劃，能夠有效的提高房屋的安全性、空間利用價值和功能性，能夠保證人們在舒適的生活環境中感受到更加實用性的房屋設計模式。

一、建筑結構設計優化方法在建筑設計中的重要性

建筑結構設計優化不僅可以對建筑設計過程中出現的一系列問題進行重復性的檢測，還能夠保證建筑結構在投入使用之后的穩定性和實用性，建筑的作用就是為了使人們能夠更好的居住和工作，不同的建筑有著不同的功能，建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中有著十分重要的作用，建筑結構設計優化方法對于房屋結構設計而言不僅對房屋的整體結構進行設計，滿足人們對于建筑的美觀性和實用性，還能夠根據不同的房間類型對房屋進行不同的內部結構的劃分，有效的滿足了不同人群的需求，同時在進行結構設計中，優化方法也減少了很多不必要的材料運用和空間結構，有效的節省了建筑的成本。

對于建筑開發商來說，當然是希望建筑工程竣工后能夠以最少的投入資金獲得最大的收益，在這種情況下，對于建筑工程單位來說，要想滿足這個要求，不僅要保證建筑結構設計的科學性和實用性，還要對建筑的安全性做出保障，這必然要求要對建筑結構設計工作進行優化，通過對于我國當前不同地區的房屋結構設計工作情況來看，運用建筑結構設計優化方法的房屋結構設計建筑要比沒有應用建筑結構設計方法的房屋結構設計建筑所投入的工程資金降低了百分之六到百分之三十五，由此可見，建筑結構設計優化方法的應用在滿足人們居住要求的前提下，不僅可以有效的提高建筑的實用性，還能夠減低建筑工程成本，做到建筑結構中每一個組成部分都能達到最佳協調，建筑結構設計優化方法還能夠對于建筑工程所應用的材料進行分類利用，既保證了建筑工程的各類相關系數，還能夠實現建筑結構設計的經濟性和實用性。

二、建筑結構設計優化方法通用實施思路

建筑結構優化設計是指在滿足各種規范或某些特定要求的條件下，使建筑結構的某種指標（如重量、造價、剛度等）為最佳的設計方法，也就是要在所有可用方案和做法中，按安全、經濟、合理的目標選出最優的方法。對于建筑結構的設計師來說，要確保建筑結構具有一定的安全保證，在此基本上發掘出新的建筑結構設計思路。建筑結構設計優化方法主要是基于人們以往建筑設計的理念之上，從理論上和經驗的角度對建筑的整體結構設計進行優化，不同的建筑有著不同的功能，因此，不同功能的建筑也有著不同的設計方法，根據不同的房間格局對建筑進行結構的設計，根據不同家庭成員的組成情況對房間內部房屋結構進行分類。

在此之外，建筑結構設計優化方法還必須保證建筑在面對高地震效應的情況下不會發生坍塌事故，必須滿足建筑在相應的功能之下，在面對水平和豎直的外部效應下能夠保持穩定的結構體系，在結構設計中，為了減少結構設計的與分析上的難度以及降低建筑工程修建的成本，我們應該做到在建筑工事中不添加轉換層結構，在進行建筑結構設計的過程中，一定要對其能夠承受的最大抗力進行測試，并對其使用年限進行計算評測，為人們的安全居住提供更加優秀的條件。

傳統的建筑結構設計方法，是先根據經驗通過判斷給出或假定一個設計方案和做法，用工程力學方法進行結構分析，以檢驗是否滿足規范規定的強度、剛度、穩定、尺寸等方面的要求，如符合要求的即為可用方案，或者經過對少數幾個方案和方法進行比較而得出可用方案。而結構優化設計是在很多個，甚至無限多個可用方案和做法中找出最優的方案，即安全度高、材料最省、造價最低及某些指標最佳的方案和做法。這樣的工程結構設計便由“分析與校核”發展為“綜合與優選”。這對提高工程結構的經濟效益和功能方面具有重大的實際意義。“綜合與優選”實質上也就是建筑結構的優化設計。

從理論上講，按結構設計變量的層次分為：截面尺寸優化設計；結構幾何形狀的優化設計；結構的拓撲優化設計（如給定一個桿系結構的節點布置，要求確定那些節點之間應有桿件連接）；結構類型優化設計（如將一組荷載傳遞到支座，可以由梁、桁架和拱等不同類型結構進行優選）。隨著設計變量層次的升高，所得的優化結構的效果也隨之提高，但優化設計的難度增大和工作量增多。

目前在建筑結構優化設計實際操作中，更多的是采用在“分析與校核”基礎上的“綜合與優選”方法，真正的建筑結構優化設計軟件還不完善。今后急需大力開展結構優化設計的應用研究，如開展有關設計思想及優化技術的普及工作，編制符合設計實際需要的優化電算程序等；另一方面需要繼續深入進行結構優化設計的理論工作，如對多目標優化、結構動力設計優化、離散值設計變量優化、隨機規劃和模糊規劃等課題以及模型化處理等。

三、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

3.1房屋結構前期設計環節

在房屋設計前期的初始化階段，應該首先對該地區周邊環境進行勘察，根據周邊環境特征以及周邊建筑風格類型進行研究分析，保證房屋整體造型滿足該地區建筑協調性，在進行房屋設計方案和規劃的整理時，建筑結構設計優化方法可以有效的避免在房屋結構設計過程中存在的容易被忽視的部分，可以使房屋使用過程中的可能存在的風險和隱患得以暴露，這不僅有利于房屋整體設計的優化，而且同樣有利于房屋建筑的結構的統一化設計形式，保證房屋建筑取得安全、經濟、效率、效益等多方面的效果和收獲。

3.2房屋結構設計環節

建筑結構設計優化方法可以對房屋內部結構設計尤其是房屋內部房間的設計來說有非常突出的設計優勢，在這里我們采用上述工程中所提到的房間布局，該種房屋類型適合于大部分居住建筑情況，房間的格局安排也很合理，兩個臥室都位于朝陽的一側，一個臥室有陽臺，一個臥室無陽臺，這種結構的設計能夠更好的滿足房間內部光照的需求，廚房設計在大門的右側，衛浴室設計在廚房旁邊，這種兩室一廳一衛的設計布局能夠很好的滿足當前人們對于建筑條件和建筑環境的要求，保證人們生活的舒適性。

建筑結構設計優化方法還能夠對于房屋建筑工程中的房屋材料的選取進行整體的優化，在房屋建設初期，由于沒有具體的事物和真實的數據，很容易在房屋內部設計過程中由于材料選取不當而導致房屋結構的穩定性不能達到工程的標準，在后期的各種因素作用下，則有很大的可能會對房屋整體結構帶來很大的風險。而建筑結構設計優化方法雖然是針對建筑來說的，但是對于房屋結構設計同樣有效，通過對房屋材料進行試驗和研究，進行多次的優化，最終也能夠形成最佳的房屋內部布局應用效果，避免給房屋的安全帶來不必要的隱患。

3.3房屋基礎結構設計環節

房屋基礎結構設計主要是為了保證房屋整體的穩定性和功能性，因此在房屋基礎結構設計的工作中，一定要對于其每一個步驟都要嚴格的設計，全面應用建筑結構設計優化方法進對建筑地基、樁基的類型進行再規劃，對其設計進行全方位的控制，合理的確定地基樁基的類型和使用形式，保證其在投入使用后的使用壽命，把我樁基本身的長度和直徑大小，優化樁基結構設計方案，確定樁基結構、施工技巧以及資金投入的平衡點，在建筑結構設計優化方法的基礎之上就行房屋基礎結構環節的整體設計，提高房屋強度以及其各個結構的穩定性。

結論：

綜上所述，建筑結構設計優化能夠促進建筑品質不斷提高，實現了人們對居住環境的高標準以及高要求。建筑結構設計優化方法能夠在一定程度上使房屋結構設計工作變得更加細膩和準確，使其在工程階段能夠更加安全和穩定，在投入使用之后能夠保證其功能性和實用性，不管是對于居住建筑還是工業建筑，建筑結構設計優化方法都很實用，本文通過對房屋結構設計工程進行簡要的敘述來體現建筑結構設計優化方法作用，希望能對今后的房屋建筑提供一些建議和意見。

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