結構設計優化技術在房建結構設計中的運用分析

李和平

摘要：相關統計表明，近年來，建筑施工項目整體數量呈現了上升趨勢，特別是房建工程項目數量上升幅度較大，并引起了社會各界的關注。房建工程項目建設過程中，結構設計是十分重要的環節，它是保證建筑物穩定性、安全性的重要基礎。為保證房建結構設計的合理性，必然要采取結構設計優化技術對其進行完善。基于此，本文對結構設計優化技術進行了綜合性闡述，并對其在房建結構設計中的應用進行了分析，提出了相關觀點，以供參考。

關鍵詞：優化技術：結構設計：房屋建筑

1.結構設計概述

結構設計是建筑項目實施過程中的重要環節，是全面實現建筑功能的重要基礎，不同類型的建筑，其結構會存在一定的差異性。例如，民用建筑與工業建筑，單層、多層、高層建筑，鋼結構、混凝土結構、木質結構建筑在結構特征方面均存在差異。單從結構方面來看，又可將建筑分為剪力結構、框架結構及排架結構等。因此，實際建筑結構設計過程中，需結合建筑用途、特征、功能性等進行合理分析，以保證建筑物充分發揮其作用。當然，建筑結構設計需遵循一定原則，并將美觀影響因素、環境影響因素及經濟影響因素考慮其中，讓建筑結構設計更為合理。通常情況下，房建結構設計會按照以下流程進行：（1）方案分析。從宏觀角度對建筑物應滿足的功能進行分析，以獲取整體性預案。（2）結構分析。結構分析過程中，會著重考慮結構的抗震性及穩定性。（3）結構計算。通過綜合性計算，篩選出最優的結構組合。（4）圖紙繪制。根據上述分析結果，繪制出有效的施工設計圖，將建筑結構詳細描述出來，并根據構件情況，設定出計算標準及抗震等級。

2.結構設計優化的必要性

房建結構設計期間，需要采取一定的優化措施，保證結構設計的合理陛。新型施工技術的不斷普及與推廣，一定程度上促進了建筑行業的發展，也對建筑物結構設計產生了一定程度影響。對結構設計進行適當優化，可讓空間利用最大化。通過調整構件與結構之間的空間布局，讓建筑物的功能得以充分發揮。目前，多數結構設計采用計算機技術執行，將設計理念與計算機技術充分結合，可以促使設計層次上升。同時，進行結構優化時，也需要充分考慮計算機技術應用的合理性，以將建筑結構特征完全體現出來。總之，結構設計優化讓建筑結構設計更趨于合理，保證了結構設計的科學性，為實際房建工程項目施工提供了重要的保障。

3.結構設計優化流程分析

通常情況下。房屋結構設計優化遵循以下流程進行：（1）構建結構優化模型，結構優化模型構建過程中先要篩選出合適的設計變量，設計變量主要包括約束控制參數及目標控制參數，并選取預定參數。預定參數對局部性設計并不會產生太大影響，控制參數變化在可變范圍內，設定該參數可在一定程度上降低編制程序工作量、設計工作量及計算工作量。相關參數確定后，再選定目標函數，以起到控制成本的效果。另外，還要選定約束條件。約束條件涵蓋范圍較大，包括尺寸約束、結構強度約束、應力約束、形變約束等。要保證結構優化設計在房建結構施工中充分發揮作用，就需要讓約束條件與相關規范一致，讓設計達成最優。（2）相關計算方案設定。優化設計過程中會涉及到各種類型的變量及非先行數據。通過計算，可將約束優化問題轉變為無約束問題。（3）程序設計。結合結構優化模型與計算結果，對程序進行編制，以獲取性能優良的程序。（4）選定結果。通過對結果進行綜合性分析，選定最優設計方案。

4.結構設計優化具體應用

4.1結構選型

結構選型時，需充分考慮業主對房屋建筑的實際功能需求，并根據投資水平與實際施工能力進行綜合性權衡，讓建筑收益與投資達成平衡。結合客觀環境、需求、建筑要求等篩選出最為合適的結構形態。

4.2運用計算機優化技術

信息優化是結構設計優化過程中的重要環節，是保證結構設計優化成效性的基礎，事實上房屋建筑結構會受到多種變量條件的約束，所以無法通過單一性方法對結構進行優化，為應付各種復雜的房屋結構，則需要充分利用計算機信息技術，對優化過程進行簡化。例如，在存在模型的情況下，采取GAMS軟件，可大幅度提升設計優化效率。GAMES在建模線性、非線性和混合整數最優化問題處理方面具有較好的適用性，系統處理建模問題時，通過簡潔及自然的方式，可讓用戶迅速更改公式。求解器轉換也較為便捷，可迅速從線性轉換至非線性。采取GAMES對相關信息數據進行處理時，數據僅需要一次就能在熟悉的列表和表格形式中輸入，可通過簡明的代數聲明對模型進行描述。

4.3功能優化

功能優化是在結構設計整體優化的基礎上，對部分重要控制點進行針對陛優化，以保證結構設計優化的全面陛。盡管各種結構形式都具備一定程度的抗震性能，但最終產生的效果是存在差異的。因此，設計工作人員對房建結構的各種形式需充分把握，在保證抗震性能的前提下，盡可能控制整體成本。同時。讓房屋形體、結構體系及剛度分布達成平衡，根據抗震結構中薄弱環節或關鍵控制點進行針對性優化，在提升房屋結構抗震能力的同時，讓設計成本也有所下降。

5.結語

通過合理的結構優化設計不僅能讓房屋建筑的穩定性、質量水準有所提升，還可降低造價成本。通過合理使用材料、篩選合適的結構框架、充分利用計算機優化技術讓優化設計取得成效性，保證建筑功能性的同時，進一步提升效益產出。