結構設計優化在房屋建筑結構設計中的應用

楊 悅

1 引言

隨著社會經濟的迅速發展，如今，人們的經濟條件、生活質量與生活水平得到了明顯的提高，從而對生活環境也提出了更高的要求。基于時代進步及社會發展要求，如今房屋建筑結構設計中，往往會在確保質量、安全的基礎上，開展結構優化設計，以實現成本降低、節能減排及建筑物使用功能的提高。

2 房屋建筑結構設計中的結構設計優化

2.1 建筑結構模型的優化

房屋建筑結構設計中，對結構設計優化進行應用的時候，應優化建筑結構模型。在對建筑結構模型進行優化的時候，可以從確定約束條件、計算函數、選擇變量三個方面開展。創建、使用建筑結構模型的過程中，應對不同變量的選擇進行高度重視。對不同變量進行設置、選擇的時候，必須充分考慮房屋建筑物的實際情況，并結合當地情況，全面分析可能會給房屋建筑結構設計產生影響的所有因素，并用預定參數來對這些因素進行表示，在房屋建筑結構設計中表現出來。一些因素可能會給房屋建筑結構設計的整體效果產生非常大的影響，因此，不管是多元因素，還是單一因素，設計師均要給予足夠的重視。除此之外，房屋建筑結構設計優化過程中，將各種元素反映到函數中，能夠有效減少工作人員的勞動量，有利于提高其工作效率。

2.2 建筑主體結構的優化

房屋建筑結構設計中，對主體部分進行設計的時候，應對建筑物的質量進行重點考慮，優化設計應建立在保障房屋建筑質量與安全性的基礎之上。基于此，房屋建筑結構設計中，首先要考慮的問題便是確保建筑物的安全性，并在后期優化設計中，致力于實現主體結構承載性能的加強。對于建筑物來說，主體部分穩定性的增強，是提高建筑物安全性的有效手段，其可以賦予建筑物在一定范圍內抵抗惡劣環境的能力，使建筑物在地震、大風等環境下具有安全性，避免一旦遭受惡劣外部條件建筑物便發生傾覆。對建筑主體結構進行優化的時候，重點是對剪力墻進行優化設計，確保剪力墻的整體穩定性，重點是要使剪力墻質量均勻，并讓建筑物的結構重心、剛性中心重合，從而提高建筑物的整體穩定性。設計師可以采取減少剪力墻數量、增加剪力墻程度的方式，來對剪力墻結構進行優化，使剪力墻的穩定性更高。房屋建筑結構設計中，往往會在剪力墻內部設置大量鋼結構，從而使剪力墻可以承受更多重量，提高剪力墻的穩定性。但出于節能的考慮，需要對這部分進行優化設計，在保證剪力墻穩定性的前提下，盡可能地少使用鋼結構建材。

2.3 房屋建筑細節的優化

隨著市場經濟的迅速發展，建筑行業也在蓬勃發展，但其市場競爭也日趨白熱化，現階段諸多企業在細節方面入手，來提高建筑物的質量及美觀性，從而吸引消費者的青睞。基于此，房屋建筑結構設計中，開展結構設計優化的時候，也要注意對細節進行優化，根據客戶要求，對房屋建筑的部分細節問題實施優化、精細化處理。例如，在空調板設計中，應根據客戶使用需求來開展設計，確保設計的空調板可以為空調安裝、維修等提供便利條件，并要保障其可以滿足建筑安全性能的要求。再如，在陽臺設計中，也要考慮客戶需求來開展設計，若是居住人員較多、成分復雜，則要考慮幼童安全，將陽臺高度設計為1.2 米。房屋建筑結構設計中，還有很多小細節，設計師應對這些細節問題進行充分考慮，為客戶提供更多的便利。房屋建筑結構優化設計中，設計師也要充分考慮當地實際情況來開展設計，適當采取一些節能設計措施，如考慮當地氣候、天氣條件，對臥室的光照條件進行優化設計，以減少照明時間，降低電能消耗。

2.4 排水管道系統的優化

房屋建筑結構設計中，對結構設計優化進行應用的時候，還可以對排水管道系統進行優化設計。排水系統設計是房屋建筑結構設計中的重要組成部分，其復雜程度較高，應充分考慮實際情況來開展設計。特別是穿墻管道設計中，應以便于施工為原則，提前預留管道碰撞檢測的空間，并做好預埋空洞的標記，以便于施工方在施工的時候可以提前預埋孔洞，避免返工問題的出現。對于需穿過承重墻的排水管道，應做好對周圍的加固處理，保證承重墻的穩定性。排水管道優化設計中，應考慮施工方面的問題，避免管道繞柱問題的出現。隨著科技的進步，BIM技術在建筑設計中得到了越來越多的應用。排水管道優化設計中，也可以應用BIM技術，來開展碰撞檢測，確保排水管道、建筑物的協調性，提高排水管道優化設計質量。

3 房屋建筑結構設計優化的關鍵點

3.1 設計理念優化

房屋建筑結構設計中，結構設計優化的應用，關鍵在于設計理念的優化。結構設計優化的時候，應考慮其會給房屋建筑帶來的影響，對原有設計進行優化、補充，對原有設計理念進行優化與完善，而并非原有設計理念。房屋建筑結構優化設計中，應對建筑物的可靠性進行重點考慮，為了實現建筑物可靠性的提高而開展優化設計，會導致工作量大量提升。為了確保工作效率，可采取拉氏乘子方法，對部分數據進行重新轉化，將會給結構設計帶來干擾的約束性因素，轉變為非約束性因素。同時，房屋建筑結構優化設計中，可能需要對房屋建筑結構受力情況進行重新分析，設計師應圍繞著房屋建筑的安全及質量，對其受力情況進行分析，科學調整各項參數。

3.2 選擇最優方法

房屋建筑結構設計中，應用結構設計優化的時候，找到房屋建筑結構設計的最優方法，是一項重要的工作，只有找到最優設計方案，才能確保房屋建筑結構設計質量，為施工提供有效參考，并保障房屋建筑的使用功能、安全性及美觀性。對房屋建筑結構進行優化設計的時候，往往會涉及到諸多數據及條件，在設計中要對這些數據進行計算，從而找到最優解，并采取科學合理的設計，來實現房屋建筑各項性能的提升。實際開展優化設計的時候，設計師應以設計理念為根據，選擇最佳計算方法，去除部分附加條件，從而便捷、快速地獲取計算結果，完成數據收集、數據計算工作，提高工作效率。也就是說，設計師應選擇最科學的算法，快速完成數據運算，選擇最佳設計程序，便于設計師快速進行優化設計。

3.3 結構模型設計

房屋建筑結構設計中，應用結構設計優化的時候，應對建筑結構模型設計方面的問題進行高度重視。房屋建筑結構設計中，在對建筑結構模型進行優化的時候，可以從確定約束條件、計算函數、選擇變量三個方面開展。第一，確定約束條件。設計中，應充分考慮工程建造目的、工程預算、施工要求等因素，對施工條件進行衡量與判斷，明確需要遵守的條件，確保房屋建筑結構設計符合工程實際需求。一般情況下，需要對結構的剛性、結構的穩定性、房屋的尺寸與比例等條件進行考慮。第二，計算函數的合理選擇。房屋建筑結構優化設計的過程中，通常要對房屋橫截面、鋼筋的尺寸等數據進行設定，并將這些數據帶入到選定函數中去，應用這些函數進行運算、分析。對計算函數進行合理選擇，從而獲得準確的數據，是減少成本浪費、降低工程成本、減少工程量的重要前提。第三，變量的選擇。對于房屋建筑來說，在結構設計過程中，往往會涉及到大量數據，設計師通過收集、利用這些數據，來供定稿參考，一些數據可能是定稿的關鍵。房屋建筑工程項目的所有相關數據，均有可能給設計造成影響，選擇合適的數據，可以幫助設計師減少負擔、提高工作效率。基于這樣的原因，應對數據變量進行合理選擇，以降低設計師的工作難度，提高房屋建筑結構設計方案的科學性、合理性。

4 結語

綜上所述，房屋建筑結構設計中，開展結構設計優化的時候，應對建筑結構模型、建筑主體結構的、房屋建筑細節、排水管道系統等進行優化設計，并要把握好設計理念優化、最優方法選擇、結構模型設計等關鍵點，從而提高房屋建筑結構設計質量。隨著科學技術的迅速發展，房屋建筑結構設計中也要加大對BIM等技術的應用，充分發揮技術優勢，實現房屋建筑結構設計的改進與優化，不斷提高房屋建筑結構設計水平，建設實用性、美觀性兼具的房屋建筑，為人們提供更加優質、舒適的生活環境。