結構設計優化在房屋建筑結構設計中的應用

張軍 竹利華

摘? ? 要：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。

關鍵詞：結構設計優化;房屋建筑;結構設計

1? 引言

通常，居民不僅僅關注建筑物的性能，更多的關注建筑物的安全性和美觀性。本文就將論述房屋結構設計的主體內容、建筑結構設計優化方法，以及其在房屋結構設計中的應用形式，說明房屋結構設計中的重點問題，旨在優化房屋設計水平。

2? 房屋結構設計的主體內容

在房屋結構設計過程中，必須充分了解建筑結構設計的主體內容。通常情況下，房屋結構設計可以采取如下幾點策略：在保證建筑功能性、安全性與美觀性的基礎上，全面分析建筑結構設計環節可能遇到的重難點問題，選擇最佳設計方案，最終達到完善房屋結構設計的最終目的。另外，對同一建筑，不同的結構形式，如框架結構，框架剪力墻結構，剪力墻結構，框架核心筒結構等的比選，將直接影響了建筑的實用性、美觀性、安全性及經濟性，為此，就應在實現建筑美觀實用性最大化的條件下，保證結構經濟性最大化。

3? 建筑結構設計優化方法特征分析

3.1? 美觀度

設計者需要在建筑結構進行優化的基礎上提高建筑的美觀度。現如今，房屋的功能不再僅局限于為用戶提供安全舒適的宜居場所，同時也需要給予用戶在視覺上的良好體驗，讓房屋充滿美感。在設計過程中，設計者既要考慮到大眾化的審美態度，同時也要兼顧少部分人群對美的追求，同時結合一些地域文化元素，在保證了建筑的結構安全性和經濟實用性的同時，在房屋原有基礎上進行創新，將房屋結構本身具有的美感與新的藝術元素融合到一起，使之成為集美觀性、創新性于一身的現代化房屋建筑。

3.2? 經濟實用性

開發商在進行房屋建筑施工時也會將房屋的施工成本考慮在內，使房屋施工成本盡量得到壓縮，從而降低出售價格，吸引消費者進行購買。房屋結構設計與優化過程中，設計師也需要對房屋結構優化成本考慮到設計工作中，并將其當做一個對房屋結構優化過程起到決定性影響的重要因素。例如，設計者要針對不同的房屋使用人群來進行房屋結構的不同種方式的優化設計，增加一些簡裝戶型：此類戶型中，房屋使用裝修建材要簡單，但要確保質量，優化過程要簡潔，以降低房屋成本，利用此種方式來加大房屋對大部分人群的吸引力。

4? 建筑結構優化設計方法在房屋結構設計中的應用

4.1? 提高建筑結構與外觀的協調性

建筑結構設計與建筑外觀設計始終是一對不可拆分的話題。在一般的建筑結構中，不可避免的會發生建筑結構與外觀相沖突的現象，如果不能同時進行兼顧，那么設計方或施工單位會退而求其次，選擇其中的一項作為主要設計對象。隨著人們對于房屋建筑結構的整體性要求逐漸提高，房屋建筑的功能不再局限于僅滿足居住者的日常生活需求，同時也要在房屋外觀上給予居住者一種享受。因此沒設計者要在設計房屋結構的過程中，引入先進的設計理念，添加一些流行元素，使二者得以兼顧，同時要做好房屋外觀與結構的后期處理，以加強二者的協調性。

4.2? 建筑結構優化設計方法在房屋結構設計中的應用流程

首先，設計人員要優化建筑基礎結構設計方案，保證屋蓋設計符合標準要求;其次，注重設計方案的合理性，客觀分析細部結構，如建筑結構的受力情況等;最后，在確保建筑結構安全性、經濟性的基礎上，加深房屋建筑的藝術性。創建結構優化模型。在創建結構優化模型時，設計人員要進一步明確設計參數;結合設計參數，創建建筑結構設計函數模型;通過細致且精確的計算，獲得最佳的結構設計。通常來說，創建結構優化模型主要包括如下兩個步驟：其一，選擇合理的設計變量。相關人員要考慮不同變量對房屋結構造成的影響，增強建筑結構設計的合理性，最大限度的縮減工程量。其二，確定目標函數。在優化設計函數的基礎上，綜合分析各類約束條件的作用。同時，設計人員要根據約束條件，對裂縫的寬度和強度進行控制。

4.3? 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。

4.4? 針對建筑的使用壽命進行優化

房屋的使用壽命與房屋的建筑施工質量有著密不可分的聯系。一般情況下，房屋建筑的預期使用時長長達七十年，但實際使用過程中，有部分房屋的使用壽命僅能達到四十年左右，主要原因還在于建筑開發商在施工過程中的態度較差，建筑質量得不到充分保證。隨著高層建筑的流行，開發商必須要對建筑質量給予特別重視，要嚴格按照原先設計好的圖紙進行施工，同時要注重在后期加強對于建筑整體的保養與持續優化，以提高建筑整體耐久度。

4.5? 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。

5? 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。

參考文獻：

[1] 張瑞.房屋建筑結構優化設計研究[J].工程建設與設計，2020（6）：5～6.

[2] 侯登科.房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J].居舍，2020，（1）：86.

[3] 黃修月.優化建筑結構設計方案的新方法研究[J].中國標準化，2019（24）：74～75.

[4] 劉思穎.房屋建筑結構設計中優化技術的應用[J].居舍，2019（35）：105.

[5] 魏少雄.復雜造型建筑結構設計優化與施工分析[J].住宅與房地產，2019（34）：75～76.

[6] 宋堯.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究[J].中國高新區，2018（14）.