關于房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術應用的探討（2）

許文鵬

摘 要：房屋自古以來就在國人心中占據著重要的地位，房屋的美觀度、安全性、舒適性一直是人們追求的目標。隨著近幾年來我國的經濟發(fā)展迅速，人民的生活水平不斷提高，對房屋建筑的要求也不斷提升，對商品房的結構設計質量也尤為關注。因此在房屋的建筑結構設計環(huán)節(jié)，需要不斷總結以往設計中的不足，不斷進行完善和改進，在設計中積極應用新技術和新工藝，以從設計層面提高房屋建筑的質量。

關鍵詞：房屋建筑；結構設計；優(yōu)化技術

1 引言

目前，我國經濟與社會發(fā)展都非常快，人們生活質量大幅提高，對于建筑的實用性和安全性有了更高的要求，在設計過程中，還需兼顧經濟性與美觀性，符合人們的審美要求。然而，在建筑結構設計中，很多設計方案很大程度上是為了提高建設施工效率，進而保證企業(yè)的經濟效益。通過運用建筑結構的優(yōu)化設計，可以更好地提高安全性、穩(wěn)定性以及經濟性，從而使建筑結構更加的美觀。本文從當前我國的房屋建筑結構優(yōu)化設計方面展開深入研究和分析，以促進建筑工程領域更加快速的發(fā)展。

2 房屋結構設計優(yōu)化技術的作用

2.1 提高房屋建筑的安全性

房屋建筑的安全性是建筑結構設計的首要考慮因素。隨著我國建筑行業(yè)相關規(guī)范的不斷完善及建筑結構受力分析軟件的應用，為建筑結構設計提供了可靠的技術支持。在對建筑的建筑成本、美觀度、舒適度等方面進行優(yōu)化時，都需要及時對不滿足安全要求的結構設計方案進行修正和優(yōu)化，將確保安全性作為前提。

2.2 降低工程造價

利潤是企業(yè)生存和發(fā)展不可缺少的條件，房屋建筑結構設計直接關系到建筑的工程造價，如果一味追求安全性，使建筑很多結構的安全性能遠高于需要值，都會導致在建設過程中消耗更多的費用。因此在結構設計中，在保證安全的基礎上，還要通過優(yōu)化設計，使建筑結構的分布和形式更合理，充分發(fā)揮結構的性能，有效減低建筑成本，根據數據統(tǒng)計，通過優(yōu)化可以使建筑的成本較初始設計降低約20%。

2.3 提高了房屋建筑的經濟性

房屋建筑不僅僅用于居住，房屋的采光能力、采暖、水壓、電梯等因素會極大影響人們的居住體驗，也就直接影響了人們的購買欲望。這也是當前不少樓盤銷售狀況不達預期的重要原因之一。當前企業(yè)購地成本較大，為了盡可能獲得最大利潤，往往忽視一些人們注重的因素，使樓房盡可能密集、樓層盡可能多，然而如果因此居住不舒適，這反而會使樓盤的經濟性降低。因此在結構設計中應綜合考慮多種因素，使樓層層數、樓盤占地面積、土地利用率等通過不斷優(yōu)化達到最優(yōu)，使土地資源為企業(yè)創(chuàng)造出最大的效益。

3 房屋建筑結構的優(yōu)化技術的內容

房屋建筑結構的優(yōu)化是一項復雜的工程，可以分為結構總體的優(yōu)化和房屋分部結構的優(yōu)化設計，從建筑的宏觀角度進行總體優(yōu)化，可以使土地資源的利用率最優(yōu)化，房屋分布結構的優(yōu)化可以細分為房屋的基礎部分、主體結構、屋蓋系統(tǒng)、圍護及結構細部部分，具體到建筑結構的形式、材料、布置方式、受力、成本等。從發(fā)現并改進建筑結構的不足之處或不斷對建筑結構設計的子結構和整體結構通過合理的布局和選型等手段，更加充分發(fā)揮建筑結構的性能，在確保建筑的安全性的基礎上，降低建筑的工程造價。

4 結構設計中優(yōu)化技術的應用

4.1 建筑結構的整體優(yōu)化方法

建筑結構優(yōu)化主要是指房屋建筑的整體構造與部分構造的設計兩個部分，這兩個部分相互依賴相輔相成，互為條件缺一不可。而建筑部分的設計優(yōu)化包含很多內容，諸如屋頂的設計優(yōu)化、框架的設計優(yōu)化、基礎的設計優(yōu)化、維護優(yōu)化等。這就需要工程技術人員運用所學專業(yè)認真思索、精心設計，在每一具體項目的設計過程中，不但要保證結構的安全性和適用性，還應當有效控制成本。智慧來源于實踐，要實現科學嚴謹的設計優(yōu)化，設計人員有必要親自到擬建項目場地實地考察論證，掌握項目相關的第一手資料，做到心中有數，并在設計中充分考慮現場條件進行優(yōu)化設計。比如，在建筑材料的選擇上，除滿足結構設計的安全性要求及建筑功能設計要求外，盡可能結合當地的生產條件及市場條件進行合理選取。再比如，當遇到較為復雜的地質條件時，設計人員也要結合當地的施工條件，采取合理可行的基礎設計方案。這樣，設計出來的建筑才能在施工中少發(fā)生問題，確保項目的順利實施，從各方面保證建設項目的安全性，并盡可能節(jié)約成本，滿足項目的投資要求。

4.2 建立結構優(yōu)化設計步驟

房屋建筑結構的優(yōu)化設計主要是從三個具體的步驟來進行。（1）選擇合理的設計變量參數在建筑設計的過程中，需要將所有對建筑結構影響的參數作為設計變量來考慮。比如目標控制參數、約束控制參數等，此外，還有很多的變量參數并不能給建筑結構設計帶來較大的影響，變化也不是很大，對于局部設計存在有一定要求的參數，設計過程中通常會預定參數來表示，從而可以將設計工作量以及編制程序工作量大幅減少，提高了工作效率以及工作質量。（2）確定目標函數在開始結構優(yōu)化設計之前，需要從當前的建筑設計方案中選擇一個與實際要求相符合的截面尺寸設計方案，同時還要進行失效概率的計算，以選擇出性能最佳，且造價最低的設計方案。（3）確定約束條件房屋建筑結構的優(yōu)化設計應該確保其結構可以滿足穩(wěn)定性與牢固性的要求，從而可以更加精確的確定約束基本條件，設計優(yōu)化需要考慮的是應力約束、強度約束、結構尺寸約束以及結構體系的約束等等方面，要在設計中充分考慮這些約束基本條件，將其處于最佳狀態(tài)之下。結構優(yōu)化設計中，需對所有約束條件進行綜合考慮，并且與實際情況進行比對和分析，保證結構設計方案能夠滿足所有約束條件，以使得設計方案實現最優(yōu)化設計。

4.3 確定計算優(yōu)化方案

從建筑結構的可靠性方面出發(fā)，分析建筑結構的優(yōu)化設計中需要考慮到約束性與非線性優(yōu)化的問題，綜合考慮多重變量參數，在建筑結構的設計計算中，約束優(yōu)化問題需要逐漸的轉變?yōu)闊o約束優(yōu)化問題，結合工程的實際情況，以及具體的要求來選擇使用合理的建筑與優(yōu)化設計計算方法，以確保最終的計算結果更加具有合理性。

4.4 節(jié)能結構設計優(yōu)化

節(jié)能結構設計的優(yōu)化必須以綠色建筑思維理念為前提和基礎，設計人員要正確運用結構設計方法。具體方法包括：第一，要結合項目所處的地理位置、氣候條件和所在地城市規(guī)劃的具體情況，有的放矢地選擇建筑的朝向，這么做不僅可使住戶有好的采光照射，也為室內通風營造了溫暖溫馨的良好環(huán)境，可謂是一舉多得；第二，要統(tǒng)籌兼顧，不能只顧建筑的美觀而不考慮座向風向，只要設計科學合理，則會有效降低室內熱量損耗，實現高效節(jié)能的最佳效果；第三，要采取優(yōu)化措施，完善房屋建筑的維護工作。對屋頂、門和窗戶等要提高設計標準。在面對陽光一側，窗面積可適當擴大，有條件的也可增加窗戶數量，這種設計方式會提升室內的采光度。在背光一側，可適當減少窗的面積或數量，避免熱量過多散失，以利節(jié)能。

5 結束語

隨著人們生活水平的提高，人們對房屋建筑結構設計的要求越來越高，同時，工程項目的技術和施工難度逐漸增大。建筑結構設計人員要通過優(yōu)化技術不斷的對結構設計進行完善。設計人員要注重自身素質的培養(yǎng)，運用先進的設計軟件進行設計，并且加強與施工人員的溝通與交流，將優(yōu)化技術完全應用到設計中去，從而更好的解決問題，提升建筑結構設計的水平。

參考文獻：

[1] 黃真錚.房屋建筑結構加固設計及施工技術應用[J].工程技術研究，2017（12）：58+106.

[2] 嚴寧.房屋建筑工程結構優(yōu)化設計分析[J].住宅與房地產，2017（36）：86.

[3] 夏勇，蔡亮.住宅結構設計存在的問題與應對研究[J].住宅與房地產，2017（36）：90.