建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

檀小龍

摘 要：隨著現代建筑行業的不斷發展，對于建筑結構設計的要求和質量要求越來越高，需要設計人員不斷對房屋結構設計進行優化，從而不斷提升房屋結構質量。該文主要對設計優化方法在房屋結構設計當中的應用進行了分析探討，以期能夠不斷促進房屋建筑工程質量的提升，為企業的經濟效益打下基礎。

關鍵詞：建筑結構 設計優化 結構設計

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0090-02

建筑市場當中競爭的不斷劇烈，使得建筑企業對于房屋建筑設計的重視程度也是越來越高，尤其是房屋建筑的結構設計對于整個房屋建筑施工質量和安全性有著重要影響，如何對房屋結構設計進行優化，提升設計標準，降低成本投入是房屋建筑企業關心的主要問題。

1 房屋結構設計優化

優化是在控制一定成本的基礎上對設計進行改善，如何能夠用最少的資金發揮出最佳的設計效果是結構設計優化追求的根本，在房屋結構設計當中需要進行優化的方面主要有兩個：一是從整體角度對房屋建筑設計進行優化；二是從局部角度對房屋建筑設計進行優化，具體包括對主體結構、房屋的下部基礎結構和房屋的屋蓋結構進行優化設計，使其結構性能較之前能夠增強，或是具備之前設計所不具備的功能，以此來達到優化的目的。

在設計優化理念上主要是具備以下幾點：一是使房屋建筑的安全性能得到提升。通過設計優化手段在已經具備的安全性能基礎上對結構進行改進，使其安全性能能夠得到進一步完善；二是使房屋建筑的實用性能得到提升。房屋建筑本身必須具備實用性才能夠滿足人們居住的需要，而通過優化設計能夠使房屋建筑當中的結構、空間、功能等更加滿足客戶的需求，優化房屋建筑品質；三是使房屋建筑具備環保功能。隨著人們對環境保護觀念的重視程度加深，在房屋建筑當中也需要貫徹環保理念，而通過優化設計能夠賦予房屋建筑以環保功能，從而增加房屋建筑的社會效益。

2 結構設計優化方法分析

2.1 結構優化模型

建立房屋結構優化模型對房屋結構設計進行優化是設計師常用的優化手段，在模型建立上可以分為3個步驟：一是選擇設計變量。在優化過程中從房屋整體結構上出發，對可能會影響房屋結構設計的因素進行分析，然后從中選擇合適的因素作為設計變量，排除其他因素的影響，對結構進行設計優化。這里所選擇的變量必須是對房屋結構起著主要作用的參數，這樣建立起來的優化模型才能夠將房屋結構設計優化的重點突出出來；二是對函數關系進行確定。在選擇出相應的變量之后，就需要根據設計需要來選擇相應的函數來對房屋結構進行輔助運算，計算出符合設計優化條件的幾何尺寸、鋼筋截面積等，從而能夠有效控制房屋建筑的建設成本；三是對各項條件進行衡量。在優化過程中，設計師應該對房屋建筑的穩定性和耐用性進行考慮，在符合設計和建設各項規范和要求基礎上進行優化，使所測量的各項條件都能夠在規范和要求之內，來實現房屋建筑的最優化設計。

2.2 優化設計計算方案設定

對于房屋結構的可靠性設計是優化設計當中的重要部分，但這種優化設計的變量較多，因而需要對優化設計的計算方案進行設定，將存在的約束條件轉變成沒有約束條件來進行計算，在設計優化過程中常用的有符合型法、拉氏乘子法等方法，設計人員在確定出計算方法之后，需要和上面所建立的結構優化模型進行綜合考慮，從而保證所優化出來的房屋建筑在各方面的功能都能夠正常進行，從而使得房屋建筑的整體結構設計質量得到提升。

2.3 結構優化結論分析

在對建筑房屋的各種優化方案進行分析之后，需要根據所有方案的情況和房屋建筑的實際需求來確定出最佳方案，在分析選擇過程中應該聽從來自各方面的聲音和意見，對各種方案的優缺點進行分析，從多個角度對優化方案進行分析，并且在判斷過程中尤其不能忽視細節問題，在選擇的時候應該從技術角度出發，不斷用技術來提升優化效果，也能夠不斷減少資金成本投入。

3 房屋建筑結構設計當中優化方法的應用

3.1 建筑和結構優化

一是對建筑的整體和局部進行優化。房屋建筑本身在設計過程中具備一定的層次性和復雜性，設計人員在進行優化的過程中，既要從房屋建筑的整體上進行優化，又要注重局部結構優化，加強各個優化部分之間的聯系，使得各個部分的優化結果能夠實現疊加，實現1+1>2的效果，設計人員在進行優化過程中應該注重整體優化效果的體現，而不是在一個或幾個局部上進行糾結，這樣才能夠將房屋建筑的優化效果充分表現出來。二是注意結構設計的協調性。設計人員在進行優化過程中，應該注意建筑當中各個立體結構和整體平面之間的協調配合，在保證房屋建筑結構設計合理性的基礎上，對結構造型外觀進行維持。在墻面、主體的優化布置上，設計人員應該結合房屋建筑實際需求，對建筑當中的空間、進深進行規劃，從而保證房屋結構的整潔化。三是對樁基礎進行優化。在房屋建筑當中樁基礎一般有兩種，其中灌注樁的施工比較難把握，因而在進行優化設計的時候，如果施工現場和房屋工程是符合沉降標準的，可以將灌注樁換成預制樁，從而有效降低樁基礎的施工難度，縮短施工周期。

3.2 上部結構設計優化

上部結構進行優化過程中不僅要建立優化模型，而且還要有針對性地進行系統優化，設置合理剪力墻，對框架合理間距進行控制，在剪力墻的設置上必須各個質量都是均勻的，這樣所建設起來的樓層平面剛度中心才能夠和整體結構中心重合，能夠有效提升房屋建筑的穩定性，減少風力或是地質運動對建筑造成的破壞。在房屋建筑施工過程中，設計人員在建筑布局允許的情況下可以設計大開間剪力墻，加長剪力墻的墻肢長度、減少墻肢數量，這樣能夠減少在房屋建筑施工當中投入的混凝土。另外，布置較長剪力墻的同時可以減少邊緣構件的數量，從而減少鋼筋數量。這樣能夠有效降低施工成本，但剪力墻還是要根據實際情況來進行設計。

3.3 房屋建筑結構類型上以節能為主

隨著現代建筑理念不斷發生變化，在對房屋建筑結構進行選擇設計的時候需要從節能環保的角度進行考慮，設計師在設計過程中應該充分結合房屋建筑的實際情況，選擇最適合的設計方式，在滿足用戶需求的基礎上最大限度地控制房屋建筑工程成本，提升企業的經濟效益，同時設計人員在進行優化設計過程中不要局限于一種單一的優化方法，可以充分利用現代信息技術，對設計當中涉及的各類參數進行確定，并且綜合應用多種優化方法進行設計，不僅能夠提升建筑房屋的結構設計優化效果，而且還能夠節省設計人員在結構設計上所花費的時間，不斷提升工作效率。

4 結語

設計人員在對房屋結構進行設計過程中，應該從建筑房屋的實際情況出發，對其進行深入研究，分析當前房屋結構設計當中存在的不足，并有針對性地應用相應的設計優化手段和優化方案，在不斷提升房屋建筑優化水平的同時縮短設計的周期，控制房屋建筑的造價成本，從而能夠在設計階段將建筑房屋的經濟、社會效益最大化發揮出來。

參考文獻

[1] 寇鵬.建筑結構設計中結構設計優化技術的應用研究[J].科學中國人，2016（21）：26.

[2] 劉金釗.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究[J].住宅與房地產，2016（21）：56.

[3] 劉曉武.論建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].低碳世界，2016（28）：184-185.

[4] 邵偉，惠秋景，胡進.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].住宅與房地產，2015（22）：77.

[5] 楊小娟.房屋建筑結構設計與優化設計途徑的選擇及思考[J].建材發展導向，2016（13）：169.