房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用研究

鄧鐵軍

摘要：隨著社會經濟的高速發展，現代建筑的設計風格不僅需要有一定的使用價值，還需要在必要的方面更加美觀和安全，方便施工。通過對建筑結構設計進行優化，可以有效發揮現有設備、建材性能，較之于傳統設計，有其自身的優勢。在合理優化過程中，應當適當的降低造價，為建筑企業獲得更多的利益。同時，還有對結構優化，將房屋結構層次系統化結合在一起，提高房屋質量，確保業主的安全、舒適。

關鍵詞：房屋結構;設計;建筑結構;優化技術

改革開放以來，中國經濟、科技取得了長足的發展和進步，人民生活水平和生活質量顯著提高，各地城鎮化進程明顯加快。住宅建筑作為城市建設和人們生活的基礎設施，其設計理念和設計方法不僅關系到人們的居住體驗，而且關系到生命財產的安全。在建筑結構設計的過程中，我們應該從實際出發，充分考慮施工過程的便利性，確保施工項目能夠快速完成。在住房建設中，其結構設計將影響住房建設的質量和使用壽命，因此優化住房結構設計是提高住房建設質量的重中之重。在建筑結構施工過程中，對建筑結構進行合理優化，可以提高建筑結構的合理性、安全性和經濟性，進一步提高建筑的整體美觀。因此，有必要加強這方面的分析。

一、結構技術優化的重要性

隨著我們的城市進程的加快，城市建設用地越來越緊張，越來越多的高層建筑， 高層建筑能夠緩解城市用地緊張現狀，只有通過研究高層建筑中的應用，以滿足現代社會經濟，基于合理的建筑結構設計的實現，并且能夠滿足建筑的具體需求，建筑結構設計也成為人們關注的焦點。建筑施工企業實現合理的建筑結構設計的優化設計，設計人員應當在確保建筑工程的整體質量可以滿足人們的需求上，對系統架構的分析的基礎上設計和研究， 并且應當將現代設計理念合理的應用到結構設計觀念中，與此同時，在這個過程中， 要對住房建設項目成本進行控制。根據以往建筑工程的施工經驗，在房屋建筑工程設計中，如果員工能將經濟效益與施工技術有效地合理結合，最終設計方案科學合理，能使建筑企業獲得理想的經濟效益。為了實現這一目標，在房屋建設過程中，要充分發揮機械設備和建筑材料的性能，使兩者都能更好地為房屋建設工程服務。此外，從實踐的角度來看，建筑結構的層次應該是統一的，這樣才能進一步提高建筑工程的整體質量，滿足人們的生活需求。

二、結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用

（一）構建優化模型

（1）科學選擇設計變量。一般來說，在設計變量中，在實際優化過程中，影響建筑結構的主要參數作為設計過程中的關鍵變量。例如控制目標相關參數、約束相關參數等參數。此外，還有一些影響范圍很小，或局部性和特定需求的結構能夠滿足相應的設計過程中涉及到一些參數內容，在具體操作過程中， 可以通過各項參數的合理應用完成相應的表示，這樣我們就可以使設計量、計算量、編制程序的工作量減少，使工作變的簡答化。

（2）確定目標函數。優化結構設計時，必須從建設項目的設計，找到一組可以滿足預定條件的截面幾何尺寸、鋼筋截面積以及相應的失效的概率函數，以最大程度地降低項目成本，提高經濟效益。

（3）確定約束條件。針對房屋結構的設計優化來說，必須確保房屋結構自身的可靠度能夠滿足使用需求，不得對建筑結構造成破壞，在該過程中要確定優化設計相關約束條件，通過分析可以確定約束條件主要包括：結構強度、裂縫寬度、構件單元、尺寸等多項由于約束內容，每一項約束內容都會對房屋建筑結構優化造成一定影響，為了保證房屋建筑構成的最終的質量能夠滿足人們的使用需求，必要確定各項約束條件。

（二）設定優化設計計算方案

依據可靠度，完成對房屋結構優化設計，在該過程中涉及到了多約束、非線性優化、復雜變量等多項問題，開展相應的分析計算過程中，通常情況下相應的工作人員會將約束優化問題合理的轉換為沒有約束的問題，最終完成相應的求解操作。從目前的情況來看，復合形法、拉氏乘子法等方法是優化設計過程中常用的方法，并且在實際應用過程中也取得了不錯的效果。

（三）設計相關程序

根據可靠性，確定房屋結構的優化設計模型，以及優化設計方法和計算方案的實際應用，在此基礎上，編寫出優秀的程序，該程序應具有功能齊全、速度快等特點。

（四）注重結構優化中的層次性

建筑結構設計優化方法在建筑結構設計中的應用在許多方面，優化整體效果，你需要充分考慮結構的結構設計和復雜性，住房建設系統結構、系統設計、安裝設計系統充分關注，設計師必須了解下屬系統優化的重要性，使項目整體目標實現。對于結構設計使用壽命的保證，應按期實施，研究不同階段和性質，確定相應的結構設計方案，使建筑設計企業的效益盡可能有效的提高。

（五）充分重視其結構設計的系統化

在進行圍護結構和屋面體系優化設計時，要綜合考慮多方面因素，加強對房屋結構選型、整體布局和造價的分析研究。為了使房屋結構設計與時代的進步保持一致，必須注意結構設計的不斷創新，從根本上考慮盡量把剛度差異、質量中心差別縮小。以通過在豎直方向上進行設計使得豎直方向上的承重構建相互貫通起來，保證結構設計具有良好的對稱性。

（六）分析結果

針對相應的計算結果，應根據實際情況完成相應的對比分析。在此期間，工作人員必須全面考慮這個問題。這一步在建筑結構設計的優化過程中起著重要的作用。選擇合理的設計方案，一方面可以保證房屋建筑結構的安全性、美觀性和合理性。另一方面，也會在一定程度上影響住房建設項目的整體資金投入，這也是相關人員在具體工作中應該注意的內容。在結構優化設計過程中，全面考慮問題，只注重經濟效益而忽視技術要求是不合理的。同樣，只注重技術而忽視經濟要求也是不合理的。在結構優化設計過程中，要把握經濟與技術并重，找到兩者的平衡點。只有這樣才能保證最終結構優化的合理性。

三、結構優化技術在建筑結構設計中的具體應用

（1）在房屋使用年限期間，對各個階段進行優化，從而延長房屋建筑的使用壽命。

（2）現代住宅結構復雜，層次多。在建筑結構設計過程中，對整個建筑結構體系、安裝體系等內容進行優化，通過多層次的手段對建筑結構進行合理優化。例如，建筑的局部加固可以通過外部加固來完成，這樣可以提高建筑的質量。

（3）現代建筑下部普遍采用預制樁和灌注樁基礎。通過分析發現，與灌注樁相比，在具體的施工過程中更容易控制預制樁的工程量。因此，在實際施工過程中經常采用預制樁，這樣可以減少工序和相應的操作時間。

（4）房子里有很多排水設備和機械設備。一些重型排水設備和機械應合理地安裝在地下室，以確保特定深度和保留在建筑工程排水管道的大小應滿足排水系統的實際需要，以確保建筑的水可以排放到建筑物的外面。

（5）建筑物內的電氣管道一般安裝在墻體和地面上。在建筑結構設計中，應充分考慮電氣管道的安裝，并進行相應的優化，以保證電氣管道的合理性。

四、結束語

現代住房制度出現的復雜化的變動趨勢后， 合理的結構設計顯得更為重要，房屋結構設計工作存在相對較多的注意事項，一些特殊結構的關鍵部分，設計師在首輪設計工作結束之后可以對結構細節加以潤色， 通過使用優化方法來將結構變得更為合理。房屋結構中建筑結構設計的優化方法涉及多方面，也是一個非常復雜而全面的技術方案優化過程。在房屋結構設計中不但要注重房屋的耐用性、實惠型、舒適性，而且還要保證房屋外形美觀、安全性高，這些因素是建筑結構設計的主要目標， 同時相互間聯系非常緊密，相輔相成，而不是相互矛盾的。設計師需要綜合考慮房子的性能，最后確定最有利于提高建筑性能的設計方案。在此基礎上，積極探索新的設計方法，應用新的技術，更好地實現建筑結構設計的目標。為了提高建筑工程的整體質量，在建筑結構設計過程中應合理應用結構設計優化技術。因此，設計師應該通過不斷學習和實踐，提高自己的專業能力和結構設計水平，從而推動我國建筑業的發展步伐。

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