建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

涂永佳

摘 要： 建筑結構優化的方法有很多，在房屋結構設計中，合理選擇建筑結構優化方法，不僅能夠降低大量的能源消耗，優化建筑外觀和性能，還能夠提高房屋結構的穩定性與安全性。近些年來，隨著人們生活品質的提高，人們對房屋結構各方面的要求也在不斷提升，優化房屋結構設計也因此顯得更加重要。本文就以房屋結構為內容，對建筑結構設計在其中的應用進行幾點分析和研究。

關鍵詞： 建筑結構優化；房屋結構；應用

引言

在房屋結構設計中采用建筑結構設計優化方法，是提升房屋整體質量的關鍵。設計人員要針對房屋質量、環境情況進行深入了解，結合建筑結構設計的具體方法，對房屋結構進行優化設計，最終達到節約建筑成本、提高房屋結構穩定性的目的。

1.建筑結構設計優化方法的現實意義

房屋的結構設計專業性較強，并且還有極強的系統化和理論化的特征。一般而言，設計人員在進行房屋結構設計之時，需要考慮多項指標，不僅需要對美學指標、建筑使用功能價值指標進行分析，同時還需要分析建筑結構的實際情況和建筑設計的經濟指標。

在房屋結構設計中，應用建筑結構優化方法，對房屋結構設計的意義重大。不僅能夠滿足了建筑的實用性與美觀性，而且還可以有效地對工程造價進行控制。對于建筑商來說，其當然希望用最少的投資，而獲得最大的收益。但同時，又必須對建筑結構的科學性、可靠性以及安全性做出保證，基于這些要求，進行房屋結構設計優化，就顯得非常必要了。

結構設計優化和傳統房屋結構設計進行比較設計者可以發現：運用設計優化的技術能夠降低建筑的工程造價。結構設計優化技術能夠使得建筑結構內部的每個單元都得到最佳的協調，并可以對材料的性能進行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關規定的安全系數，還能夠實現對建筑結構設計的經濟性與實用性

2.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中應用的相關對策

在分析了建筑結構設計優化的現實意義基礎上，對建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用進行幾點具體分析：

2.1建立結構優化的模型

在房屋結構設計的過程中，引入建筑結構優化設計方法，主要包括如下幾個方面，具體進行分析：

2.1.1要對設計變量進行合理的選擇

首先，如果在進行設計變量選擇的時候，就必須要將影響建筑結構的主要參數作為設計變量。比如：目標控制相關參數，與約束控制相關參數等等，但是在實際的設計中，還有存在一些影響不大，變化范圍也不明顯，只要結構相關，就可以滿足相關設計要求的參數，這些參數就可以用預定參數表示，如果采用這樣的方法，就能夠大大降低設計量、計算量以及編制程序的工作量。

其次，就是要明確相關設計函數，設計人員要從大量函數以及指標當中，將房屋剛進尺寸與橫截面積相對應的一組函數指標確定下來，然后對每個組別的函數性質進行分析，目的是最大限度降低工程成本。

最后，要衡量結構設計的條件，從房屋建筑工程的特點來看，人們對房屋的安全性、耐用性、穩定性的要求是非常高的，因此設計時，必須要考慮到這幾個方面。房屋整體構架的穩定性、局部受力限制、房屋結構墻體縫隙限制以及整體構架的體系規格洗漱等都需要進行分析，在實踐中，必須要結合建筑這些具體情況，進行分析比較，才能夠保障設計符合相關標準和需要。

2.1.2對目標函數進行確定

在完成結構優化模型構建之后，則需要對目標函數進行確定，首先，需要找到能夠滿足預定條件的截面，以及相應的尺寸、鋼筋的及面積等等，之后去頂失效概率函數，進而減少工程造價。

2.1.3對約束條件進行確定

進行房屋結構優化設計的目的就是為了提高結構的可靠性與安全性，因此要求設計者必須要從裂縫快速約束、結構強度約束、尺寸約束等很多方面對約束條件進行確定，同時還要從正常使用極限狀態下彈性約束到最終極限狀態的彈性約束等方面對約束條件進行確定。并且，還要將實際約束條件與目標約束條件進行對比分析，確保每個約束條件都能夠達到最優設計。

2.2對優化設計的計算方案進行設定

在進行房屋結構優化的過程中，計算方案設定是不可缺少的重要方面，房屋結構優化設計的特點就是會有多約束且非線性的復雜多變量，這就要求設計者在設計過程中，要仔細進行計算和分析，將有約束的優化問題向無約束的優化問題轉化，通常轉化的方法包括拉式乘子法以及復合形法、Powcll法等。

2.3進行程序的相關設計

在房屋結構設計中運用建筑結構優化方法，程序相關設計是很關鍵的，設計人員在完成上述設計之后，就要從房屋的實際情況和條件出發，將房屋結構優化設計基本模型以及優化設計的基本方法，編寫一個功能完善、用途齊全、運行高效的程序。然后，設計者則要針對以上分析的結論進行統計分析，從整體衡量經濟利益、施工材料成本、施工技術之間的聯系，能夠達到一個最佳的綜合效果，及節約了成本，又能夠改進和完善施工技術。

2.4結果分析

通過以上對房屋結構設計優化方面的分析，選擇出最優化的設計方案，在這個過程中，設計者應該從整體上對房屋設計進行分析，既要保障建筑結構設計的美觀性、也要保障結構設計的合理性，同時還要降低施工成本，減少能源與資金消耗，當然，保障了這些方面的內容，也不能忽視技術上的要求，設計者要兼顧以上要求和技術要求，實現經濟效益與社會效益的雙重提高。

3.結構設計優化技術的實踐應用

房屋結構設計優化的中，包括前期、整體等很多方面，針對建筑結構優化設計在房屋設計中的應用進行具體分析：

3.1結構設計優化應注意前期參與

在前期設計方案中，應用建筑結構優化方法，能夠有效降低工程造價，但是在目前很多結構設計中，設計者往往會忽視工程前期方案設計，這就要求設計者要更加注重前期參與，能夠在這個環節中，選擇更加合理的設計方案，才能夠更好的推進我國房屋結構設計的創新與發展。

3.2概念設計結合細部結構設計優化

在應用建筑結構方法的過程中，設計者要關注結構細節部分的優化設計，比如，地震強度預防設計，因為地震的不確定因素太多，預測非常難，并且無法找到與實際相符的計算式，因此如果想要對地震強度進行預防設計，只能夠使用概念設計的方法，將相應的數值作為參考與輔助相關依據。同時在設計過程中，相關結構設計人員必須合理并靈活的使用結構設計優化的方法，從而達到最佳的效果。

在設計過程中必須對細部的結構進行相應的設計優化，例如，在現澆的混i}；}土異形的板料，其拐彎處容易開裂，設計者可以簡化成知形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結構的基本要求條件下，達到既安全又經濟的目的。

3.3下部地基基礎結構的設計優化

在下不地基基礎結構這個方面的設計，設計者必須要科學、合理的進行方案選擇，能夠根據工程地質條件的要求，選擇相應的樁基類型，并減少工程造價。另外，還要根據樁端持力層的厚度，合理選擇灌注樁的樁長度，整合多個方案進行分析，從中選擇最最優化的設計方案。

結束語

進行房屋結構優化，是我國建筑行業發展到一定階段的必然結果，也是我國資源環境可持續發展的必然要求，在這樣的背景下，在房屋結構設計中引入建筑結構設計優化方法，能夠降低從前期設計到下部地基結構設計的成本，提升建筑結構的穩定性與安全性，最終實現經濟收益與社會效益的雙重提升。本文對此進行了幾個方面的分析，希望通過文本的研究能夠位相關的設計者提供一些建議和參考。

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