探究房屋建筑結構設計中應用優(yōu)化技術

摘 要：人們生活水平是伴隨著我國當下社會經濟的發(fā)展不斷提高，對于居住的房屋處所安全性和耐久性的要求也是越來越高。由此可見，要注重采用優(yōu)化技術應用于房屋建筑結構設計。首先簡要描述了結構設計優(yōu)化技術的主要作用，然后分析了房屋建筑中結構設計優(yōu)化法的應用問題。

關鍵詞：房屋;建筑設計;優(yōu)化技術;作用

一、 房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的理論概述

在進行房屋建筑結構設計的過程中，要充分考慮帶房屋建筑的可靠性和安全性以及基本的使用功能，這是房屋建筑結構設計的基礎和前提，在此基礎上，還要重視房屋建筑美感和藝術感的充分表現(xiàn)，從而給人們一種即視感，提高人們的居住環(huán)境，這些就是房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的主要內容。從理論的角度上看，優(yōu)化技術是通過數(shù)學方式將房屋建筑結構中所有的結構設計方案進行有效的分析、整理和比較后獲得相對較為優(yōu)秀的設計方案，以達到房屋建筑的預期效果和目標。優(yōu)化技術主要表現(xiàn)在房屋建筑的總體結構設計以及房屋建筑的部分結構設計，總體結構設計包括圍護結構和屋蓋系統(tǒng)以及房屋結構細部等設計方案的優(yōu)化技術，在進行優(yōu)化技術的過程中要做好房屋建筑布置和造價以及造型等方面的優(yōu)化技術內容，并結合房屋建筑施工中的實際情況和經濟性對房屋建筑結構設計進行進一步的優(yōu)化。

二、 房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的作用

在現(xiàn)代化社會發(fā)展背景下，對房屋建筑結構設計進行進一步的優(yōu)化和完善對整個房屋建筑來說具有非常重要的意義和作用，一方面，優(yōu)化技術可以保證房屋建筑的安全性和使用壽命以及基本使用功能，為人們創(chuàng)造了一個良好的居住環(huán)境。另一方面，優(yōu)化技術賦予了房屋建筑一定的美感和藝術感，并在工程造價方面進行有效的控制。從建筑企業(yè)的角度上看，在保證房屋建筑整體質量的基礎上盡可能減少對房屋建筑工程的投資，實現(xiàn)建筑企業(yè)經濟效益最大化是所有建筑企業(yè)的最終目標，對房屋建筑工程造價以及施工成本進行有效的控制，從而實現(xiàn)建筑企業(yè)的可持續(xù)長久發(fā)展。

三、 優(yōu)化技術在房屋建筑結構設計中的實際應用

要想對房屋建筑結構設計進行有效的優(yōu)化，最關鍵的一點就是構建房屋建筑結構優(yōu)化模型，分層三個層次進行房屋建筑結構優(yōu)化，其具體表現(xiàn)在以下三方面，第一，合理選擇設計變量。就一般情況下，在進行設計變量選擇的過程中，設計人員要把房屋建筑結構影響因素和參數(shù)轉化成設計變量，例如房屋建筑結構設計中的損失的期望和結構可靠度以及約束控制參數(shù)等變量設計。針對那些對房屋建筑結構設計影響比較小的參數(shù)，并且這些參數(shù)的變化范圍相對較小，參數(shù)結構和局部性可以達到房屋建筑結構設計的要求，設計人員可以將這些參數(shù)生作為預定參數(shù)，從而有效減小房屋建筑結構設計中的設計量和計算量以及結構編制程序的操作量。第二，明確目標函數(shù)。在進行優(yōu)化技術的過程中，設計人員要及時找出截面的幾何尺寸和鋼筋截面積以及相應的概率函數(shù)，使得截面尺寸和鋼筋截面積以及概率函數(shù)可以滿足房屋建筑結構設計的預設條件，從而實現(xiàn)對房屋建筑工程造價的有效控制。第三，確定約束條件。在房屋建筑結構設計的優(yōu)化技術中，設計人員將優(yōu)化技術建立在房屋建筑可靠度的基礎上，進一步明確房屋建筑結構設計的約束條件，其中主要有裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、構件單元約束、應力約束、結構體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。

四、 房屋建筑結構優(yōu)化技術應用的注意事項

（一）設計方案的前期參與

建筑施工的成本投入和建筑施工質量很大成分取決于建筑施工項目前期的設計方案，大多建筑項目前期方案都會存在的通病是，一般不會對結構進行優(yōu)化，都會忽略建筑結構的經濟性和科學合理性，從而提高了建筑結構設計的成本支出同時又增加了設計難度。因此，設計人員在建筑設計初期，應注重將優(yōu)化方案融入其中，從而達到提高質量、節(jié)約成本開支的目標。

（二）細節(jié)優(yōu)化設計

在建筑結構優(yōu)化過程中，不僅要注意建筑結構整體的優(yōu)化設計，更要多加關注其基本構架的細節(jié)問題。如：設計現(xiàn)澆板，要時刻注意計算和觀察其受力程度，避免受力過大導致拐角裂縫等。伴隨科學技術的發(fā)展創(chuàng)新，優(yōu)化設計的理論應多與現(xiàn)代計算機技術相融合，提高建筑設計的準確度和合理化。

（三）工程實例

1. 工程概況

通過對某住宅建筑結構優(yōu)化設計方案的分析，該住宅樓層包括1個地下室共有33層，結構形式是以鋼結構框架剪力墻為主。綜合考慮其周圍情況和建筑項目實際需求，最終決定采用建筑結構優(yōu)化設計方案，實現(xiàn)對傳統(tǒng)建筑結構體系的一個創(chuàng)新。在整個優(yōu)化過程中會選用計算機輔助，促使整個工程全局達到最佳優(yōu)化效果。

2. 設計規(guī)范性的優(yōu)化

在優(yōu)化建筑工程項目的結構時，設計工程師要嚴格遵守結構設計的規(guī)范操作，對于結構設計中常出現(xiàn)的要求過寬、安全性較差等不足之處，結合周圍實際的施工環(huán)境進行優(yōu)化處理。

3. 參與前期設計

在此次設計中，設計工程師在建筑設計的前期就注意到結構的優(yōu)化設計，根據(jù)施工條件和實際需求，對建筑結構形式進行了科學的優(yōu)化改進，保障施工經濟性和可行性。此外，在前期規(guī)劃中，設計工程師不能單憑靠自身豐富的經驗對結構進行優(yōu)化設計，否則容易對建筑結構受力情況把握不當，直接影響建筑質量是否過關，于后期的施工不利，容易增加建筑成本的大量浪費。

五、 結束語

文章通過對房屋建筑結構設計中優(yōu)化技術的應用，讓我們知道了優(yōu)化技術對房屋建筑結構設計具有非常重要的意義和作用，保證了房屋建筑的安全使用功能和耐久性的同時，還是使得房屋建筑具有一定的觀賞性以及經濟性，為整個房屋建筑的質量與設計水平提供了重要的保障。

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作者簡介：

徐昌，男，安徽安慶人，研究方向：建筑工程。