建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用

方君娟

摘 要：隨著我國人民生活水平的提高，人們對住房條件也有了越來越高的要求。人們也愈發(fā)重視房屋是否舒適、美觀，以及是否具有經濟性。如今房屋建筑施工周期較長，施工難度較大。所以，在結構設計階段，可應用結構設計優(yōu)化方法，使施工更加便利，并且對設計結構進行優(yōu)化，以兼顧到建筑的穩(wěn)定性和經濟性。文章就建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的應用展開細致的分析和探討，希望可以促進房屋結構設計工作的進步。

關鍵詞：建筑結構設計 優(yōu)化方法 房屋結構設計 應用

引言

房屋建筑工程是我國建筑工程中的基礎構成，對于民眾生活質量有著決定性影響，而結構設計環(huán)節(jié)則是決定著工程整體框架的重要構成。所以就意義來說，房屋結構設計是工程整體設計當中的核心，所以對于結構設計的優(yōu)化是十分必要的。在技術決定質量的當今趨勢下，毫無疑問技術優(yōu)化是一個重要課題，因此后續(xù)將展開分析，提出優(yōu)化技術應用建議。

1、結構設計優(yōu)化技術應用內涵

技術一詞在結構設計工作當中，代表著專業(yè)度，而結構設計環(huán)節(jié)決定著建筑工程的整體質量。由此可見，只有借助技術的優(yōu)化，確保結構設計工作的質量，才能讓工程整體質量得到保障。所以結構設計工作相關技術及理念的優(yōu)化對于建筑工程的意義是顯而易見的。在當前的社會發(fā)展趨勢之下，社會發(fā)展趨勢在不斷變化，所以對于建筑領域設計工作的要求也在不斷提升，所以只有具備創(chuàng)新改革的意識，了解當前發(fā)展的趨勢，理解民眾的居住需求，并積極將更多受到社會認同、滿足民眾居住需求的設計技術及理念融入設計過程中，讓設計方案不斷完善，才能確保相關企業(yè)自身的利益及后續(xù)發(fā)展。但是在功利化的社會趨勢之下，越來越多企業(yè)都更重視對成本的削減，所以結構設計環(huán)節(jié)的技術優(yōu)化在當前的時代背景下面臨著更大的挑戰(zhàn)，但這也是重要的機遇，只要建筑企業(yè)肯面對這一問題，積極思考、努力解決，必定會讓結構設計環(huán)節(jié)的整體質量得到提升，保證工程的質量及自身的收益、未來的發(fā)展。

2、房屋建筑結構設計優(yōu)化的方法

建筑結構設計優(yōu)化主要指在建筑結構的設計中，堅持設計理念的完善與創(chuàng)新，采用科學的設計方案選擇合適的設計方法，以保證房屋建筑結構到到最佳效果。房屋建筑優(yōu)化主要包括房屋基礎、房屋支護部分和房頂等，保證優(yōu)化設計體現(xiàn)在每個細節(jié)，實現(xiàn)從整體到部分的全面優(yōu)化。同時，在優(yōu)化設計的過程中，設計師需要綜合考慮房屋位置、結構選型、工程造價和結構受力等方面因素，依據工程建設施工情況既房屋建筑的經濟性，選擇最優(yōu)化的設計方法。

在進行房屋建筑結構設計優(yōu)化時，設計師需要把握好如下幾個方面：①房屋建筑的平面結構需要平整，體現(xiàn)建筑對稱沒，減少建筑建造質量和剛性結構間的差異，確保房屋建筑在承受水平作用力時，結構不會發(fā)生扭曲；②房屋建筑承重結構需要設計為豎直貫通形式，增強房租建筑在豎直方向上的承受能力；③保持房屋建筑原有轉換結構，既避免外來壓力過于集中，又可以降低建設成本；④房屋建筑豎直方向剛性設計需要體現(xiàn)層次性變化，防止因剛性結構的角度突變而無法有效轉移壓力，降低房屋建筑的抗壓性能。

3、建筑結構設計優(yōu)化的措施

（1）結構模型設計的優(yōu)化措施。建筑結構模型設計的設計優(yōu)化措施主要包括：

①選擇變量。設計師在進行建筑結構設計優(yōu)化時，可以將任何影響設計方案的數值作為設計變量，例如工程目標控制參數（包括結構造價參數與損失期望參數等）和約束參數（包括結構可靠度參數）等。如果設計師選擇影響因素少或者變化的幅度較小的參數作為變量，將會降低房屋建筑在結構設計、計算與編程等方面工作的難度，幫助設計師找到滿足設計要求與目標的相關數據。②確定函數。設計師需要在很多組較為相似函數中，選擇出最為合適的一組函數，保證其房屋建筑鋼筋與橫截面尺寸符合設計要求，并分析所選函數的性質，最大程度上降低房屋建筑的建設成本。

（2）計算方法及程序選擇的優(yōu)化措施。在房屋建筑結構設計的過程中，涉及到許多的計算程序，而建筑結構設計的過程即為對復雜變量與各項設計條件進行計算的過程。設計師在推理驗算各種數據的過程中，需要充分考慮各種約束條件的適用性，確保在沒有附帶各種約束條件下得到計算結果，提高計算結果的參考價值。在房屋建筑結構的優(yōu)化設計中，設計師可以采用的計算方法有很多種，如復合形法、拉氏乘子法和Powell法等，每種計算方法都有其優(yōu)勢和不足，設計師需要依據設計需求，選擇簡便可行的計算方法，以節(jié)省設計時間與精力。在確定合適的計算方法后，設計師還需要選擇最佳設計程序，保證其滿足運轉高效、功能強大和用途全面等要求。

（3）房屋建筑的結構選擇。由于房屋建筑的工程投入與其結構類型密切相關，所以房屋建筑的結構選擇尤為重要，設計者需要認真分析房屋建筑結構類型的特點，進行房屋建筑的結構設計。①抗風墻結構。該結構方式在高層建筑中的應用非常廣泛，其主要是應用混凝土作為基礎，房屋建筑的抗震性能極佳，并且降低了鋼筋材料的使用，有效節(jié)約了施工資源；②框架結構。該結構設計在房屋建筑布局靈活性與造價低廉等方面有顯著優(yōu)勢，但是房屋建筑的柱結構截面較大，抗震能力比較低。

4、房屋建筑結構設計優(yōu)化中需要注意的問題

（1）工程造價的問題。隨著樓層建筑高度的增加，不僅設計和施工難度加大，而且建筑材料的質量及其使用量也在增加，相應的工程造價成本也不斷提高。因此，設計師在進行建筑結構設計優(yōu)化時需要將節(jié)約施工材料，控制工程造價體現(xiàn)在設計中，保證設計優(yōu)化后的合理性與經濟性。

（2）結構合理性的問題。房屋建筑層數的不斷增加，既會影響到結構的穩(wěn)定性和安全性，以及工程造價的增加，又會使建筑出現(xiàn)太陽光的直射不足、抗震性能下降和供水供暖比較困難等新問題，這些問題不但影響房屋建筑的使用功能，而且影響人們生活的舒適性。因此，設計師在進行建筑結構設計優(yōu)化時，需要綜合考慮多方面的因素，選擇合適的設計施工方案，滿足人們的心理需求和實際生活需求。

（3）完善相關規(guī)章，保證設計有章法。結構設計的規(guī)章制度，是落實結構設計工作時最主要的依據。但當前建筑工程設計的統(tǒng)一化規(guī)章顯然是無法突出結構設計環(huán)節(jié)重要價值，且無法針對性指導結構設計環(huán)節(jié)質量提升的。所以當前對相關規(guī)章的針對性完善也是至關重要的課題。只有規(guī)章不斷完善，工作才能更規(guī)范，這是結構設計工作改革的最主要依據。

結語

在房屋結構設計中應用建筑結構設計優(yōu)化方法是與社會可持續(xù)發(fā)展要求相吻合的，建筑行業(yè)的發(fā)展需求才能得到滿足?？傊?，在房屋建筑結構設計優(yōu)化中，設計師需要全面考慮施工條件、周圍環(huán)境、設計可行性和施工成本等多方面的因素，做好建筑結構模型、計算方法及程序選擇和統(tǒng)計結果分析等方面的工作，保證設計優(yōu)化方案滿足建設施工標準與要求，保證房屋建筑的施工質量與施工效率，為人們創(chuàng)造舒適的居住環(huán)境。

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