建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究（二）

谢文韬 王大闯

【摘 要】房屋设计的优化主要是针对在设计房屋的构造时合理设计建造设计的各个因素，是房屋建筑设计中的各个因素如经济、实用、美观、造价等方面得到协调。一方面，在进行优化设计时要合理考虑建筑的实用性的问题。第二是在满足人们的生活需求的同时也要把经济和造价的因素考虑进去，合理进行建筑的造价设计，实现低价打造高质量建筑的要求。

【关键词】建筑结构设计；优化方法；应用

一、房屋建筑结构的优化技术的内容

在对房屋进行优化设计的时候首先需要了解优化设计的主要内容，一般来说，优化内容主要包括主体结构及子结构。首先分析主结构，主结构就如同人的神经中枢，如果主结构设计出现问题，整个建筑物都将危机重重，对主结构进行优化设计及改进；其次是子结构，子结构又包括屋盖结构及下部的基础结构部分，将子结构比喻成人体神经中枢中的神经末梢实不为过，因为如果子结构设计不合理，将影响主结构的平稳性，设计师需要对子结构进行优化与调整，让它们与主结构更匹配，更美观。

二、建筑结构设计优化的方法及意义

1、建筑结构设计优化的方法

在对房屋的建筑进行优化时要注意从房屋的各个层面进行优化，房屋的优化设计主要包括房顶、周围的支护部分、房屋的基础部分等几个方面。充分保证房屋的各个部分都进行了结构的优化，从部分到整体的优化的方式是目前的房屋设计采取的一种比较可行的方法。此外，在对房屋的各个部分的结构进行优化后，整体的房屋的结构质量和优化质量也得到了一定程度的保证。优化设计需要在一定的理论和实际操作的基础上来进行，合理计划房屋的优化措施，调查研究房屋的优化的最佳手段，这对于房屋的整体设计质量以及房屋的造价评估都有一定的帮助。对房屋的设计和建筑进行造价的合理评估有利于房屋建筑的造价的节约，有利于节约资源。

2、建筑结构设计优化的意义

实施房屋的优化设计不仅仅可以满足当前的节约资源的需求，同时也使房屋的建筑质量得到了保障，使建筑的房屋具有高质量、高层次的特点。在进行建筑的优化设计时，并不是仅仅局限于节约资源、降低房屋的建筑成本这一个方面来进行设计的，从上文可以知道，房屋建筑的优化设计是多层面的，它是着手于房屋的经济、美观、实用等多方面的要求来进行设计的。

三、房屋设计中建筑结构设计优化的技术

1、概念设计优化技术与房屋结构设计优化相结合

概念设计是相关建筑技术人员通常采用的一种建筑设计手段之一，这种方法是设计者先提出多个房屋设计方案，这些方案可以从不同的角度进行设计，可以有针对房屋风格、房屋的造价、房屋的实用性等方面来进行设计，然后在提出的多种方案中综合考虑找到最能够体现房屋设计的优化理念的一种方案。通常，技术人员会结合建筑的实际的场所，以及建筑的特点来选用最佳的方案。采取概念设计的方法来进行房屋设计的建筑优化能够起到从优中筛选出最佳的效果，一般选出的设计方案都能够满足建筑优化的要求。选取的过程需要相关的建筑设计人员综合性考虑并分析，这样才能满足房屋的优化设计理念。

2、概念设计优化技术与实际建筑的设计问题相结合

近年来，我国多个地区发生了不同级别的地震，这对我国人民的生活以社会的发展都有一定的限制，地震导致了多起因房屋建筑质量不到位而引发悲剧。房屋建筑的抗震优化应该被充分地重视起来，结合抗震的设计方案和房屋整体的设计来进行房屋的建筑设计，这样才能保障房屋的抗震性能。

因为地震不可预料，地震的级别以及区域更是不确定的，因此，很难根据一个地区的实际情况来进行抗震的设计。这时可采用概念设计的方法来进行房屋的建筑设计，综合考虑房屋的各方面的设计因素。在抗震的设计中至少要能够保障以下几点：房屋在遇到级别小的地震时能够不被破坏；遇到中级的地震能够保持不倒而进一步地进行修复；遇到大级别的地震时房屋能够不被地震震倒，防止因为房屋建筑的原因造成人员伤亡。

在进行房屋的优化建筑的理念中常见的一种为多道设防，这种方案是为了减轻房屋倒塌对于人们的影响。这种理念具体是在发生地震时，房屋的主要的骨架部分非常坚固，没有倒塌，只是房屋的一些次要的部分发生不同程度的损坏。在进行房屋建筑设计的优化时结合两种理念即概念设计和多道设防思想，尽可能做到最大限度的地震防护。

四、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤

房屋工程结构优化通常包括以下几个方面：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、维护结构方案的优化设计以及结构细部设计的优化设计。这些方面的设计优化内容还包括选型、受力分析、造价分析等，在实际的施工中密切的结合实际的施工情况，追求优化的实际应用性，围绕提升房屋的综合价值进行优化设计。使设计出来的房屋造型美观同时还能够满足人们对于安全、经济的要求，设计出真正的经济适用房。

1、建立结构优化模型

结构优化设计通常情况下分为两部分，一部分是结构优化设计模型，另一部分就是结构优化计算方案。所谓的结构设计优化就是变量中选择出主要的参数，然后根据数据分析建立起函数模型，运用函数模型借助较为科学的方法计算出最优解。建立模型的步骤一般有以下几步：一、选择合理的设计变量。设计变量的选择对于模型的构建具有重要的意义，设计变量的选择将会影响到对设计要求影响较大的参数的选择，进一步涉及到参数重要性的区分问题。选择出了合理的设计变量在很大的程度上能够减少计算编程的工作量；二、确定目标函数。首先找出满足函数条件的最优解，然后确定约束条件。在房屋的优化设计中存在着很多的约束条件，其中有：应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从弹塑性约束等，在进行優化设计时要确保所有的约束条件都在规定的范围内，能够满足设计规范，即在规范条件内满足约束条件。

2、设定优化设计计算方案

结构的优化涉及到很多的约束条件以及变量，因此在进行计算时需要将所有的约束条件转化成非约束条件，充分的考虑变量因素，运用各种数学计算方法做好计算方案的设计工作。

3、程序设计

在构建好结构优化模型、设定好优化设计计算方案后就可以在以上基础上进行程序的编写，然后将编写好的程序导入计算机中，在进行计算时只需要将相关的数据输入相关的编程或者是系统中，通过计算机程序的自行计算便能得出相关的结果。

4、结果分析

在得出计算结果后，对其进行分析，进而确定出最佳的方案。在实施结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤时，要注意各方面的因素，要能从多方面进行考虑，保证所有的问题的难度降到最低。房屋的建设本身就是一项花费资金较多、耗费人力较大的工程，实施结构设计优化技术的主要目的就是为了将相关的成本降到最低，同时保证房屋的质量以及美观。因此在建造是要注意以下几个方面：处理好经济与技术之间的矛盾。在进行设计时，肯定会涉及到经济的问题，并且技术在一定的程度上与经济也会存在这矛盾，技术的引用和实施必然会涉及到经济因素，但是最为建造商对此要有充分的认识，能够认识到经济与技术之间矛盾存在的必然性，能够理解到技术做带来的经济方面的节约量将会远远超过耗费量，要大力的引用技术。

结束语

综上所述，房屋的建筑优化设计是一项复杂的设计工程，在进行设计的时候要综合考虑诸多因素，建筑的方法、技术以及使用的方案都决定了最后的优化的程度，合理进行优化设计，使建筑的房屋符合经济、实用、美观等特点。综合考虑各个因素，设计出函数模型，通过计算机的编程设计计算并选择出最佳的方案。

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