房屋建筑结构设计中优化设计的应用研究

杨培 田静

【摘 要】建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用具有重要的意义，是使房屋实现新的价值的重要手段。突破以往简单的安全、经济特点，变得更加的美观、适用并且易于施工，不仅给购房者带来了巨大的利益，还给房屋建造商带来了较大的经济效益，可谓是一举两得。建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用还处于一个摸索的阶段，需要广大的设计者和建造者不断地探索，使优化方法得以优化，使其应用能够取得更大的经济效益。本文首先对建筑结构设计优化方法在房屋设计中实际应用的现状及结构设计优化技术的意义进行分析，并对结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤及问题进行论述，以供同僚参考。

【关键词】房屋建筑；结构设计；优化设计方法

1、建筑结构设计优化方法在房屋设计中实际应用的现状

随着人们对于房屋建设的要求的提高，人们也逐渐的认识到将建筑结构优化方法运用到房屋设计中的重要意义。从目前的房屋建造来看，部分的建造商开始将建筑结构优化方法应用到房屋设计中以满足购房者的实际需求，从目前的房市状况来看，对于这些应用了建筑结构设计优化方法而设计出的房屋在销售中得到了大多数购房者的睐，并且能够得到购房者的一致好评。由此看来，建筑结构设计优化方法应用到房屋设计中具有较强的实际意义。但是依旧存在部分建造商对于将建筑结构设计优化方法运用到房屋设计中没有较强的意识，因此在这种情况下设计出的房屋难以得到购房者的赞赏，一般此类房屋可能在适用性、安全性、易施工等方面表现较为突出，但是在可观性上则难以令人感到满意。

由此看来，建筑结构优化方法在房屋设计中的应用还有待推广，此外在对建筑结构优化方法进行推广时注意其在房屋设计以及房屋建设的实际情况对其进行改进，使得其能够更好的服务于房屋设计。

2、结构设计优化技术的现实意义

结构设计优化技术能够在很大的程度上满足人们对于房屋的多方面要求，具有较强的现实意义。作为购房者希望能够得到一所价格适中，外观美，安全的房屋，而通过结构设计优化技术应用后的房屋则能够保证房屋的适用性、经济型、安全性，能够建造出满足人们要求的房屋。此外作为房屋的建造商来说，能够使建造出的房屋迎合购房者的胃口，并且能够在很大的程度上降低建造的成本，实现经济效益的最大化是其根本目的是可遇而不可求的。以往的房屋设计很难满足建造上的所有要求，经常出现不可兼得的局面，但是当结构设计优化技术得到运用后，建造商的一系列愿望都得以实现。由此看来，结构设计优化技术具有加强的现实意义。

3、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。

3.1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，在进行优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。

3.2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。

3.3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变成或者是系统中，通过计算机程序的自行计算便能得出相关的结果。

3.4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

4、结构设计优化技术的实践应用中要注意的问题

结构设计優化技术的实践应用能够带来巨大的经济效益，但是要注意的是实践应用的过程中有很多的问题是不能够忽略的，作为设计者和建造者对于这些问题应该要投入一定的关注。

4.1前期的参与

前期方案的制定将会直接的关系到建筑的总投资问题，但是，当前房屋建设工程中存在的问题就是结构设计优化技术并没有参与到前期方案的确定中，这种情况下，设计人员往往会忽略其实际应用性和经济性，在最后的实践过程中得以证实的是结构设计优化技术根本就没有发挥到节约建造成本的目的，导致这个问题的主要原因就是缺乏前期的参与，因此一定要注意结构设计优化在方案制定时的前期参与。

4.2概念设计结合细部结构设计优化

概念设计与结合实际情况进行设计具有重要的区别，一般概念设

计都是脱离实际数据的，不具有准确性，因此在进行计算式难免会出现较大的差异。在进行概念性设计时，作为设计人员要充分的认识到数据的重要性，将相关的数值运用到设计中，作为辅助依据。在设计时，设计人员既要在宏观上把握整体的设计，与此同时在细节方面也要注意，做好细部结构的设计优化工作，保证细部工作的无误，从而保证整体的效果。比如：材料强度、抗拉能力等多方面细部因素的考虑能够在很大的程度上保证结构优化设计技术的实践应用。

5.结语

当前，随着我国经济快速发展，在建筑方面的投入不断增加，同时为了满足人们居住条件及生活环境要求的愿望，建筑工程结构设计的基本要求在于建造的建筑结构应具有一定的功能性、安全性、耐久性。同时还要求具有一定的经济性、美观性和便于后期施工等几个方面的特点。总之，在当下房屋设计中，人们开始追求其适用性、安全性、经济性、可观性等特点，想要使房屋具有这些特点就必须要将建筑结构设计优化方法运用到其中。

参考文献：

[1]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008（11）.

[2]肖伟.通过房屋结构优化设计提高房屋抗震性能[J].福建建筑，2008（11）.