探究建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

肖強

摘要：建筑在我國已經有了幾千年的發展歷史，人們從山洞中移居出來，標志著人類文明開始了進一步的發展。對于現代來說建筑行業飛速發展，建造出的建筑物不僅要具備使用價值，還要具備一定的美學價值。對于建筑物來說建筑結構應該具備安全性、科學性、經濟性、美觀性，同時還應該在建筑施工時期能夠更加便捷。本文分析與房屋結構優化方面有關幾點因素，希望對房屋設計優化起到一定的有益作用。

關鍵詞：建筑結構；優化設計；方法；應用

隨著經濟水平的提升，人們對與生活有關的事物也逐漸提高了要求，比如住房，為社會提供住房、建筑設施的建筑行業就因此面臨著更大的挑戰。如何既注重房屋的功能性和安全性，又能夠設計出具有藝術美感的房子已經成了當下不少建筑企業考慮的重點問題。優化建筑結構設計能夠為房屋設計的經濟性、功能性提供保證，因此，在房屋結構設計工作中應該以建筑結構設計優化為前提條件，從房屋結構的前期設計、基礎結構設計和細節結構設計環節出發，使房屋的質量得到保證、功能得到發揮、美得以體現。

1.建筑結構優化的重要性

優化建筑結構設計對于房屋結構的設計來說其意義重大，它不僅能夠滿足建筑物具備美觀性、實用性的條件，還可以控制工程成本，增加企業收益。我國的建筑隨著時代的發展必然會越來越高，這就更應該加強建筑設計的優化，確保建筑的質量。有相關調查數據表明，經過房屋優化設計的房屋會比未經過優化的房屋在工程造價上降低6%-35%。結構設計優化不僅使房屋結構的每一個組成部分都更加協調合理，而且可以發揮出建筑材料的最佳性能，使企業的利潤最大化。因此，建筑結構的優化不僅能夠保證建筑物的安全性和功能性，還能夠使其更具經濟性和實用性。

2.優化房屋設計應該遵循的原則

優化房屋結構設計對建筑的意義重大，因此在對房屋結構進行優化時沒贏過，遵循建筑結構優化設計的相應原則，以保證結構優化的科學、合理性。①優化設計應該遵循以人為本的原則。房屋的建造最終是為了人類服務。因此，房屋結構優化時應該考慮到人們的實際需求是否得到了滿足，一些應該具備的基本功能和設施不能夠簡化；②房屋結構優化應該遵循經濟性原則。在進行房屋結構優化時，不能夠一味的追求美觀而造成了企業的投入成本大于收益，過于華而不實的部分可以簡化，應該也將企業的經濟效益考慮進去，使項目資金和資源得到合理的分配利用，在不違背相關規定的情況下盡量節約企業成本；③在保證科學性的前提下進行創新。房屋結構進行優化時，應該注重創新設計，在保證房屋整體結構科學合理的情況下，可以更新設計思路、大膽進行結構改革，使建筑物實現即實用又美觀的最終目標。

3.建筑結構設計優化的方法、步驟

建筑結構優化設計由擬建建筑結構優化設計模型、確立建筑結構優化計算方案、程序設計和結果分析四大基本組成部分構成。

3.1擬建結構優化模型

建立結構設計優化模型需要對建筑中多種變量中提取相應的參數，然后根據這些參數來擬建函數模型，得出數據的最優解。一般來說，擬建模型首先需要選取合理的設計變量。設計變量在模型建立中起著非常重要的作用，這些變量會影響到日后計算參數的選擇，參數選擇是否正確決定著最終是否能夠得出正確的計算結果、減少計算變成的工作量。其次，就是目標函數的確定。要確定目標函數就應該先找出滿足函數條件的最優解。然后確定相關的約束條件，約束條件包括模型尺寸、強度等各方面的設置。最后擬建出的建筑結構優化模型，應該保證各約束條件和相關數據都在規定范圍內，這樣最后得出的數據才能夠符合設計需要。

3.2確定優化設計計算方案

建筑結構優化模型擬定后，很多約束條件和變量參數都不是固定不變的，這些變化都會對優化過程造成影響。因此，優化設計計算就顯得尤為重要。分析計算進行時應該把能夠造成影響的所有約束條件轉化為無約束優化問題，同時將變量因素的變化全面考慮進去，以保證優化過程科學合理、順利的進行。其常用的方法有復合形法、拉氏乘子法等。

3.3程序的設計

以房屋結構優化設計模型和優化設計計算方法為基礎，編寫一套簡潔又快速準確的程序，并且將程序導入計算機，然后將計算過程中涉及到的數據信息輸入系統，計算機會根據程序數據自動計算出最后的直觀結果。

3.4結果分析

相關人員要對電腦最后計算出的結果進行分析和比對，選出最符合優化設計的最佳方案。在對結果進行分析時，應該充分考慮到各方面的問題，而且對于這些問題需要多角度多層次的去研討。結果分析可以說是建筑設計優化設計中最為關鍵的部分，前面的步驟都是在為這一步打基礎。選擇出的方案不僅應該確保優化后的房屋結構美觀、安全系數高、功能性齊全，還應該全面考慮建筑企業需要付出的成本和最終獲得的效益是否成正比。但是在結構優化中也不能為了投資成本一味的追求節約，還應該保證相關技術符合國家的要求；也不能只為了追求先進技術而舍棄了經濟性能，必須要二者兼顧才能選擇出最合理的配置和最優的方案。

4.建筑結構優化方案的應用

建筑結構設計優化方案有著實踐性和應用性兩大特點，將其應用在房屋結構設計中應該注意以下幾點：

4.1對房屋整體和局部的優化

建筑物本身就存在著層次性和復雜性，但是這些必然存在的特點卻會對建筑結構的優化設計產生影響。建筑的復雜性是指建筑物在建設時需要使用到非常多的建材和小部件，對于這方面進行優化的時候，應該從整體入手，實現全面優化；建筑物的層次性指建筑物整個的建筑體系和結構體系，以及他們各自包含的下屬體系，對此進行優化時，應該分門別類的了解各個體系的狀態，有針對性的對其進行優化。

4.2建筑使用壽命的優化

建筑物的是否符合標準可以從建筑物的使用年限上來判斷。在進行優化設計的時候，企業要根據建筑物的不同外在條件和各階段的不同特點，結合建筑的實際情況展開優化、爭取能夠從建筑的各個小環節上提高其質量，有小見大的增強建筑物的整體質量，延長建筑物的使用壽命。

4.3建筑物的地基基礎優化

對建筑物的地基基礎進行優化，應當首先選擇一個最為合理的方案。然后根據建筑工程所在地的實際地質環境選擇與之相匹配的地基類型，以減少企業的工程造價。樁基也要根據工程實地的持力層情況選擇灌注樁長度，然后在擬定好的各種方案中選擇最優方案來展開優化工作。

5.結語

房屋的結構決定著房屋的質量和各種參數，優化房屋結構設計是建筑企業全面優化的必要步驟。優化房屋結構設計要從房屋結構的計算、重構入手，全方面考慮各種變量因素，讓理論基礎與實際情況相結合，提升建筑的整體水平，爭取給使用者一個最完美的使用感受和外觀形態。建筑企業應該充分利用建筑結構優化設計，提升企業的競爭力，以獲得更多的經濟效益，促進企業的長遠發展。