浅谈结构优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用

龙远盈 乔莹

摘 要：由于经济高速发展，此时群众的生活水平不断的提升，而且因为价格的不稳定性，使得建筑的费用不断的增加。通过结构设计优化的措施开展设计工作，就成为了目前确保资源得以有序使用的一个关键的方法。文章重点的分析了了这项设计科技和它的具体应用等内容。

关键词：结构设计优化设计技术；房屋结构设计；应用

1 关于结构设计优化措施的简介

任何优秀的建筑，都是其外形美和内在优秀设计的完美配合。在开展结构设计的时候，非常关注它的实用性，以及稳定性，而且要确保其外形优美，方便建设，节省资金。但是优化设计措施无法实现这些规定，不能够确保其具有外在美，不能确保其稳定性合理，无法使其成为真正的经适房。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。

房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在具体落实的时候，还要切实的凭借实事求是的思想来分析，要分析项目的具体状态，结合项目的综合利润目的来开展设计工作。在开展结构设计活动的时候，要在确保合乎设计思想的前提下，最好是确保布局规整，缩小刚度和质量中心的差异，此时横向力就不会导致建筑产生非常高的扭转性了。对于竖向不应使用转换层，此举能够降低应力聚集现象的出现几率。

（1）结构优化设计模型

所谓的优化设计，具体的说是在多种影响要素中，合理的选取关键的要素，而且设置模型，使用优秀的措施获取最佳的意义。其具体的程序有以下的几点。第一，认真的选取其变量内容。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。第二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。

（2）结构优化计算方案

结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。

2 关于技术的具体运用

将该项措施用到具体活动中，是当今时期非常广泛的研究内容，使用这种措施，在不影响它使用特点的背景中，发挥出减少项目成本的意义。它用到项目的总设计以及之前的分析和旧楼改造等等的区域之中，具有非常显著的意义。当按照此类措施和模型开展工作的时候，要切实的关注如下的内容。

2.1 在优化设计之前的时候，要确保前期参加

由于之前的规划的明确会对项目的总的资金产生一定的影响，目前的常见问题是之前的规划时期的设计不参加，在开展设计工作的时候，忽略结构是否合理的内容，忽略它的可行性等内容，不过其结果会对设计带来很大的干扰。一些规划会使得设计变得非常的难以进行，而且导致它的成本变多。假如在刚开始设计的时候，就将其参与到其中，此时就可以结合各个种类，选取优秀的形式，积极的进行设计工作，得到一个有序的开始。

2.2 概念设计结合细部结构设计优化

概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，由于它不明确，所以其公式肯定和具体情况之间有很大的差别，在开展设计的时候，就应该使用概念措施，将数据当成是参考信息。在设计的时候，工作者应该合理的使用合理的优化措施，获取最好的意义。

和大层次的把握对应的是，在设计的时候，要关注细节的内容，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。要合理的选取钢筋，I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，不过其极限的抗拉性有很大的差距，因此在合乎塑性规定的前提下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，合乎基础的规定就可以，进而可以确保其不仅稳定而且可以节约资金。

2.3 下部地基基础结构设计优化

地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，最好是节省资金。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，要认真的比对来获取最佳的设计。

3 其具有的现实特征

3.1 能够减少费用

在开展该项设计的时候，拿多层和高层的比对来看，当层数非常高的时候，总的规模就变大了，而单位建筑的土地规模就会变小，节省了土地，不过建筑却拥有了很多的层数，它的总高度也就增加了，楼和楼的间距就要扩张，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。除此之外，像是屋盖，任何的建筑中其都是单独的，不会由于层变多了它发生变化，其费用的减少非常的显著。对于基础来说，不是说所有的层都用的，不过由于层多了，此时附加给它的力就会变多，要想扩大地基，此时单位规模的成本就会下降，不过不想屋盖一样的显著罢了。

3.2 能够提升经济性

层数变多，因为墙体和柱体的规模都增大了。此时构造的自重就会变大了，柱和基础等的受力也就变大了，此时电气等的线路就增加了。相对的，如果层高减少了，能够节约物料，对于抗震来讲，益处非常多，而且其总的高度变矮，相邻建筑的光照间距就变窄，此时就节省了土地。当建筑的规模是一样的，他使用不一样的形状的话，其外墙的长度也就不一样了，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能。

和以往的设计比对来看，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不但能够确保建筑非常的美观，而且有实用性，同时还能够节省资金，确保其合乎工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到这5个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。

参考文献

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