建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

刘波

（广西天艺建筑设计有限责任公司　广西南宁　530022）

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究

刘波

（广西天艺建筑设计有限责任公司广西南宁530022）

随着建筑行业的快速发展，对建筑结构设计也提出了更高的要求，不仅要考虑建筑结构的安全可靠性以及基本功能的人性化，而且还要确保建筑结构的外观美感。本文将对建筑结构设计优化方法进行分析，并在此基础上就其在房屋结构设计中的应用，谈一下笔者的观点和认识，以供参考。

房屋结构设计；优化方法；应用；研究

通过建筑结构设计优化，可以更加全面、有效地发挥建材、机械设备的性能和应用优势，较之于传统的建筑结构设计有过之而无不及。通过合理的设计优化，可以有效降低造价投入，并且为企业整体获利起到促进作用。实践中可以看到，对建筑结构设计优化，可将房屋结构层次系统地结合在一起，提高房屋质量，确保其应用安全可靠性。

1　关于建筑结构设计优化方法的概述

对于建筑结构设计优化方法而言，其主要是在充分考虑到拟建工程施工条件的前提下，将艺术学、功能学以及美学等学科有效地融入到结构设计之中，实际上是一种涵盖房屋建筑结构功能、工程项目建设目的的设计优化；基于对设计方案的优化，选择外形美观、安全实用的设计方案，这样可以确保建筑施工质量，有效控制建筑成本。建筑结构设计过程中的优化，对于设计方案的优选，具有非常重要的作用。对于建筑结构设计优化方法而言，其表现出鲜明的特征，具体分析如下：建筑结构设计优化方法中，融合了很多学科，而且涉及面也非常的广泛；建筑结构设计优化方法，对建筑结构外形美观度要求非常的高，而且实用性强、舒适度要求也比较高；建筑结构设计优化方法，对建筑工程施工质量及其安全可靠性要求非常的高；同时，还要求节能环保，能够有效满足建筑经济性要求，对于保护环境意义重大；通过设计优化，可有效提高施工效率，确保后续施工有序进行，而且结构形式上追求创新。

2　建筑结构设计优化步骤

2.1建立优化模型

（1）科学合理的选择设计变量。建筑结构设计变量选择过程中，实际上是将影响建筑结构主要因素、重要参数作为变量对待。比如，设计过程中的结构造价目标参数值、结构可靠性等约束控制参数值；同时，对于实践中所产生的影响较小、局部相关因素以及变化范围非常小的参数，采用预定式参数对其进行表示，不仅有利于设计、计算数量的减少，而且还可减少编程量，提高工作效率。

（2）确定目标函数。建筑结构设计优化过程中，应当重新找到符合条件的函数，以此来减小建筑工程项目施工建设的整体造价。

（3）科学确定约束条件。在结构设计优化过程中，应当确保结构整体的安全可靠性，而且还要科学确定与设计优化相关的约束条件。实践中可以看到，这些约束条件，包括很多个方面的内容，比如建筑裂缝宽度、房建结构自身的强度、结构的尺寸大小、结构体系等方面的约束条件。在建筑结构设计过程中，应当对目标性质约束条件、实际约束条件进行对比分析，要确保每个约束条件均可满足房建工程施工建设要求和相关标准。

2.2设计方案的优化设定

从实践来看，以可靠度为开始的房建结构设计优化，一般具较多的约束条件，有时可能会出现非线性优化问题。基于此，在具体计算过程中，应当对其进行有效的转换，将约束性优化有效地转化成无约束性优化。

2.3应用程序设计

基于安全可靠性的房建结构设计优化模型的建立，主要是为了能够更好地实现效果，并且将其编纂成一种运算速度非常快、而且功能科学全面的综合应用程序。

2.4综合结果分析

在获得计算结果以后，还应当针对具体的情况下对其进行必要的分析研究，并从中有效效果最佳的设计方案。通过对比分析、全面的考虑，实现对某一个具体问题进行全方位和多角度分析。综合结果分析，在建筑结构设计优化过程中的作用非常重要，优选合理的方案可以确保房建工程整体安全实用性、美观感，并且能够影响整个房建工程项目施工建设的资金投入。建筑结构设计优化实践中，应当坚持的一个基本原则是：不能一味追求所谓的经济节约、成本控制，反而忽略了技术层面的要求；同时，也不能过分强调技术层面的要求，严重忽略了经济性要求。总之，实践中不可过分偏向一个方面，不能单一的考虑问题，这对建筑整体产生的影响非常的大。基于此，在分析研究过程中，一定要做好科学化配置工作，以确保能够达到预期效果。

3　建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用实践

在建筑工程项目前期设计、房屋结构设计以及整体设计和抗震设计过程中，均可采用结构设计优化方法。建筑结构设计优化方法的实践应用，可以带来非常大的经济效益，但需要注意的是应用实践中有很多的问题不可忽略，作为房屋结构的设计者、建造者，应当对此给予高度的关注。以下对建筑结构设计优化方法应用实践进行分析：

3.1建筑结构设计优化过程中应当注意前期的积极参与

对于房屋结构设计过程中，前期的设计方案直接关系着整个工程项目的施工建设造价，然而实践中却看到很多房屋结构设计过程中严重忽略了这一点。通过前期的积极参与，可以使我国合理的选择结构形式、科学的设计方案。同时，需要注意的是前期方案的制定，直接关系着整个建筑工程项目的总投资，当前房建工程中的主要问题就是建筑结构设计优化方法并未参与到前期方案的确定中来，在该种情况下，房屋结构设计人员严重忽略了其应用性、经济性，并且在最后实践中得以证实的是建筑结构设计优化方法根本没有充分发挥其节约成本之目的。之所以会造成这一问题，主要原因在于前期的参与度不够，以致于设计优化不到位，所以应当广泛关注建筑结构设计优化在房屋结构设计方案制定中的前期参与。

3.2概念设计与细部结构设计优化

在没有具体参数、数值量化的条件下，可采用概念设计法。比如，对房建工程的地震烈度进行设计时，因其存在着很多不确定性因素，所以实践中难以找到与之相符的计算方法，而且在设计优化过程中，可采用概念设计法，将相应的数值作为参考或依据。在设计过程中，结构设计人员应当科学、合理的使用结构设计优化方法，只有这样才能达到最佳效果。在结构设计操作过程中，一定要对细部结构进行设计优化。比如，在现浇混凝土异形板料的拐弯位置，容易出现开裂现象，对词建议将其简化成矩形板，然后再优选钢筋；在满足结构要求的条件下，实现安全、经济之目的。对于概念设计而言，其与结合具体情况设计之间的区别非常的大，通常情况下概念设计脱离了实际数据，缺乏准确性，在计算过程中一般很难有效避免产生较大的差异。在概念性设计过程中，作为建筑结构的设计人员，应当充分认识到数据信息的重要性，并且将数值有效地运用到设计过程中去，并以此作为辅助参考。在具体设计过程中，设计人员不仅要在宏观上准确把握整体设计思路，而且还要在细节层面上给予高度的重视，做好房屋结构细部设计优化，确保细部结构设计的正确性，以此来保证建筑结构的整体设计效果。比如，材料强度及其抗拉能力等，这些细部问题的考虑可在很大程度上确保结构的优化设计方法得以实践和应用。

3.3房屋下部地基结构设计优化

在房屋下部基础结构设计优化过程中，优选方案至关重要，若可根据拟建工程所在地的地质条件选择桩基类型，则应当尽量减少工程造价。同时，根据桩端持力层厚度，优选灌注桩长，并且通过对各种设计方案的分析对比，选优最佳设计方案。

4　结语

总而言之，建筑结构设计优化关系着整个房屋建筑结构设计质量及其应用效果，在建筑结构设计过程中起到了极为重要的作用。科学、合理的建筑结构设计方案，一方面可以到达技术要求，另一方面还可以有效减少经济层面的损耗。需要强调的是：建筑结构设计优化极为复杂，而且综合性也非常的强，因此实践中我们应当不断加大对房屋结构设计优化方法的深入研究。

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TU318

A

1673-0038（2015）38-0042-02

2015-8-23

刘波（1974-），男，工程师，本科，主要负责确定结构形式及深化结构方案，进行结构计算及结构分析，进行施工图设计、校对、审核工作，配合施工图审图、施工图会审工作，服务工地现场并进行相关验收工作。