建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

孟德強

邯鄲市建筑設計研究院

建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

孟德強

邯鄲市建筑設計研究院

科學、合理地選擇建筑結構的方案設計，在降低對經濟損耗的同時，也使建筑的結構設計能夠符合相應的標準要求。而不可否認的是，在房屋整個的建構設計之中，建筑結構設計優化是最為重要的環節之一。它有著比較復雜、全面的系統性，同時還有著很強的綜合性。所以，我們必須要對它深入、細致的分析和研究。本文根據筆者多年的工作經驗，結合實際情況，對這一問題進行了比較具體、詳細的闡述和分析，希望能夠對相關工作人員的實際工作起到一定的幫助作用。并供廣大讀者進行參考。

建筑結構；設計優化方法；房屋結構設計；具體應用

1 前言

隨著經濟快速發展，人們的生活水平穩固提升，對于建筑的要求隨之提升。在希望建筑物擁有美觀性的同時，還要求建筑物擁有實用性。所以，設計人員在開展對房屋建筑的設計工作的時候，必須要保證房屋建筑的實用性和美觀性得到顯著提升，而且還必須要盡可能地使成本降到最低。本文結合實際情況，闡述了可以優化建筑結構設計的方法，以期能夠使房屋建筑的使用性能得到提升，使房屋建筑的使用年限得到延長。

2 基本涵義

所謂優化建筑結構，也就是使建筑房屋在進行施工作業時能夠得到便利的基礎上，充分發揮藝術學和審美學的優勢，完美、科學地體現出房屋建筑的功能，并達到節約成本的要求。優化建筑結構可以使常規約束條件被打破，使用最為合理、科學的優化方案，對房屋建筑的效果得到提升。在使用建筑結構設計方法來對建筑房屋進行結構設計的時候，必須使用正確的計算方法，來確定對房屋設計的指標和相關參數，使建筑房屋的設計結構得到穩固提升，最大程度地提高建筑房屋的合理性和科學性。并采用價格低、質量高，相對較為實惠的材料，使建筑成本得到最大程度上的降低。

3 建筑房屋結構設計中，優化設計的具體步驟

3.1 建立結構優化模型

結構的優化計算方案和優化計算模型是整個建筑房屋設計中最為重要的環節之一。所謂設計結構的優化工作，也就是在變量中把主要的參數進行提取，并根據參數所建立出來的函數的模型，將最好的答案計算出來。

一般情況下，建立模型主要是兩個部分的工作，第一是對模型具有重要意義的就是進行設計變量的合理選擇，在對參數進行選擇的時候，變量設計還會對其造成影響。而想要降低編程的工作總量，就必須合理地對變量進行計算。第二，是要確定目標的函數，要先找到能夠與函數條件相符合的最優解，然后再確定對目標函數的工作。并最終使約束條件得到確定。主要包含了強度、彈塑性、應力及尺寸等方面，值得注意的是，在使建筑結構得到優化的同時，還必須確保約束條件的范圍在規定的要求之內，使設計的需求得到滿足。

3.2 設定優化設計計算方案

在優化建筑結構的時候，優化過程受到了變量參數和約束條件的影響。因此，在計算的過程中，要將所有的約束條件轉換為非約束的條件，這樣可以保證順利的完成優化過程，并且將變量的因素考慮在內，在優化建筑結構設計時使用合理科學的計算措施。

3.3 程序設計

在方案設計優化的原則上，編寫程序，在計算機中導入程序，在后期進行計算時只要在系統中輸入相關的數據信息，利用計算機的計算功能就要可以直接得到結果。

3.4 結果分析

結果的分析，是整個優化結構設計中比較重要的一個方面。通過對計算機所得到的信息數據進行仔細、認真的分析，并根據從數據之中所獲取的信息，將優化方案進行詳細的制定。并在具體過程中，對各方面可能會有所影響的因素進行慎重的考慮，盡最大的努力，使設計工作能夠順利完成。必須要注意的是，施工設計中所需要增加的物力、人力、以及財力。要知道，優化結構的根本就是盡可能地使人力、物力以及財力得到降低，并且使施工建筑的質量得到有效保障。所以，在具體的建筑設計過程中，一定要加大對以下兩個方面的重視程度：

第一，找到建筑技術和經濟之間的平衡點，將二者的矛盾加以降低，在高新技術的協助下可以減少經費的支出;第二，要對技術帶來的經濟效益進行理解，必須認識到技術的進步和發展將不必要的經濟消耗降低了，因此，必須注重技術的發展。

4 具體應用

4.1 房屋設計中的應用

在進行房屋建設之前，需要根據建設的需要對相關要素和內容進行優化，比如對設計工程造價的優化，房屋建設需要耗費大量的材料和資金，利用建筑結構設計優化方案，綜合考慮房屋建設的各種影響因素，并確定相對標準的設計要素指標，嚴格控制房屋設計中的成本，最大程度的降低房屋建設投資，為建設企業贏得更豐厚的社會和經濟效益。

4.2 細部結構中，優化方案的應用

在對細部結構進行設計的過程中，必須將優化理念引入進去，詳細、認真地核算各項指標數據。使誤差發生的幾率降到最低。使細部設計的質量得到有效保障。并使用優化方法，來規范、指導房屋結構的細部設計。盡可能地避免發生斷裂、或是裂縫情況。使細部結構的安全性和穩定性得到顯著的提升，使整個房屋的結構質量得到有效保障。

4.3 基礎結構設計中，優化方案的應用

在基礎結構設計的具體過程之中，樁基是最為重要的組成部分之一。它對于房屋結構的安全性、穩定性的保障，有著極其重要的巨大作用。將建筑結構設計優化方法應用于樁基結構設計，可以合理選擇樁基的類型、長度以及施工技術工藝等內容。對具體設計過程中，各項內容或是造成影響的因素加以控制，使基礎結構的合理性和科學性得到有效保證。

4.4 優化設計中房屋上部的應用

在工作人員進行對房屋上部結構設計優化工作的時候，尤其是對以剪力墻為主體結構的房屋進行上部結構進行優化的時候，必須要對剪力墻進行合理的布設，使剪力墻質量能夠得到有效的保障。所以，就必須要盡可能的把對稱樓層的結構重心與樓層的平面剛度中心點相重合，使風力、地震、或是其他外界作用對房屋上部結構的影響得到最大程度的削弱。并且為了滿足用戶日后的房屋內部空間改造的需求，盡可能應用大開間的剪力墻構造，并使剪力墻的長度得到增強，使混凝土的使用量與剪力墻數量得到最大程度上的減少。

[1]王也.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用.中華民居(下旬刊),2016(3):81～82.

[2]何冬霞.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用[J]中華民居(下旬刊),2015(10):18～19.

[3]周漢杰.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J]中華民居(下旬刊),2014(1):117.