建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

2015-10-21杨磊

建筑工程技术与设计 2015年6期

杨磊

【摘要】随着建筑业的不断发展，建筑理念逐渐发生演变，在追求使用价值的同时，也十分關注建筑的艺术美感与特色。在房屋建筑结构设计中，主要关注几个方面的问题，即建筑结构的安全性能、施工的可行性和便利性、经济方面的适用性、功能上的实用价值、整体的美观性等。本文主要对房屋建筑设计中相关的优化设计方式进行了探讨，同时，详细介绍了具体的步骤，阐述了实践性。

【关键词】建筑结构设计优化方法房屋结构设计应用

随着社会的不断发展和进步，建筑行业的竞争日益激烈，给建筑企业以沉重的压力。为了能够在行业中立足，给使用者提供功能好、安全性高、结构合理、设计美观的房屋建筑，建筑企业要注重结构设计和施工技巧。在整个房屋建筑进行中，比较关键的部分为结构设计，也是投入较大的领域，所占比重较较高，因此，要不断优化结构设计，为房屋质量提供保障，同时，还能够减少项目所占用的资金，提高企业预期收益。

1 实现建筑结构设方式优化的理论基础

1.1 在对建筑的进行构思和设计的时候，既要考虑结构本身的安全性和稳靠性，也就是建筑本身的使用功能，还要充分认识到建筑所带来的观赏性和美感，要彰显一定的艺术性，这就是结构设计实现优化的重要体现。鉴于对建筑结构设计优化方式的理论分析，其主要体现在对房屋建筑的总体优化以及分层结构上的优化两个方面。

1.2 对于建筑结构的整体设计思路，要缩小质量和刚度中心在关联性方面的差异，实现整个结构在平面上的规范性和规则性，同时保证对称性，但是所有的设计观点和思路要服务设计者的设想，以其思路为基本前提。在充分实现建筑本身性能的基础上，必须保证垂直同方向承重结构的上下通畅，同时，为了使建筑结构上的难度实现降低，要避免或者尽可能降低换层结构的使用频率。垂直方向要符合刚度需求，保证其变化既简单又有艺术感，否则如果出现突变，会降低结构承重能力和水平方向的载荷。

2 对房屋建筑进行设计优化的必然性

2.1 根据当前建筑行业发展的趋势，高层或者超高层成为未来发展的方向，因此，使得对于结构设计的关注更加增强，希望在节省投入的同时，保证结构合理。一旦使用者提出对结构进行优化的要求，设计者就要在保证功能和品质的前提下，对设计计划和方案进行全面、系统综合的分析，在总体上要掌握先进的设计思路，运用先进的设计技术，实现造价的合理性和可控性。

2.2只有具备先进的结构设计理念，融合先进的技术，才能保证企业预期收益的获得，也就是说，只有具备先进的结构设计方案，才能为企业经济收益的获得提供坚实的保证。

3 结构设计优化方式在建筑领域的现实价值

3.1 建筑结构的科学性优化对于房屋建筑设计价值重大，既能实现建筑本身的实用价值和美观性，又能最大程度上控制工程的合理造价。任何企业都希望运用较少的投入，换取最大的经济效益，同时还要再根本上保证建筑结构的稳固性和安全性，因此，就使得建筑结构的优化工作至关重要。

3.2 为了更加突出现实意义，需要与传统的设计进行比较。突破传统设计的束缚，对结构设计进行不断优化，能够在整体上降低造价成本，保证结构设计中每个层次都实现科学性和均衡性，同时实现物料和设备的最高效的使用价值，也就是在安全性的同时，达到结构经济性和现实性。

4 建筑结构优化方式在房屋建筑应用上的具体流程

4.1 建立优质的建筑结构模型

4.1.1 保证设计变量的可行性

在对变量进行选择的时候，要将对建筑结构产生影响的主要参数设置为变量。例如，对相关的目标、建筑约束控制参数进行严格的把控，而对于影响效力不明显、变化范围较小的参数可以采用预定参数的形式进行表示，这样就可以减少设计和核算的数量，压缩编程数量，实现工作效率的提升。

4.1.2 对目标函数进行设定

为了达到对结构设计的优化，要选择达到预定标准的钢筋截面积和概率函数，目的是实现对整体造价的降低。

4.1.3 对约束条件进行科学、合理的设定

在进行结构优化的时候，结构整体的可靠性至关重要，因此，要注重对相关约束条件的设置和确定。约束条件主要是裂缝宽度上的约束标准、对建筑物强度的限制、尺寸的约束以及相关构件和结构的约束条件。在具体操作过程中，要注重对目标约束与实际约束的对比，保证每个约束条件都符合工程实际要求，保证结构设计的最优化。

4.2 结构优化方案的确立

在可靠性的限制性下，约束条件通常会很多，尤其是遇到非线性的问题。因此，在进行核算的过程中，要进行一定的转换，由约束转换为无约束。

4.3 对应用程序进行设计

在可靠性基础上进行的基本模型，在设计过程中运用了一定的计算方式，为了更好地发挥效果，要形成一个具有高速运行的、功能全面、极具科学性的应用程序，保证最佳、高效的运行效率。

4.4 对结果进行全面的分析

在获取运行结果之后，要进行全面的分析和探讨，形成最佳设计方案。在具体操作的时候，务必保证全面性、多角度，这是十分关键的一步。只有确定一个优化的设计方案，才能实现建筑物的安全和美观，保证实用性，优化工程造价。在进行结构优化的时候，要在重视经济性的同时，保证建筑技术本身的需要，同时，也不能过度强调技术，而忽视经济性，因此，要进行综合性的考虑，实现二者的优化组合，以实现预期目标。

5 结构设计优化方式在房屋建筑范围内的应用

5.1 对房屋建筑进行局部和整体的优化

建筑结构设计具有一定的层次性和复杂性。在层次上进行的分析，主要是针对建筑的整体、结构关联、安装系统进行的分析，而各自又包含一定的单独系统。在具体应用中，在保证单独系统优化的同时，还要实现横向关联；针对复杂性，主要是针对建筑物料等，因此结构优化要体现整体性和全面性。

5.2 对建筑的寿命和阶段性的特征进行优化

在工程使用周期内，要保证各个阶段方案的优化性。设计者在全面考量各阶段特点的前提下，对实际结果进行优化，使得整体建筑的使用周期实现科学性。

5.3 对建筑主体的上部结构进行优化

针对房屋建筑的上部结构，建立系统优化模型。合理设置剪刀墙，减少外力对其的损伤。如果条件允许，可采用大开间的构造，减少墙肢的数量和混凝土的使用。同时，剪刀墙的运用，能够较深钢筋的使用量，降低成本。

5.4 保证结构优化与建筑优化的配合

结构上的优化需要与建筑整体的优化相协调，这样可以保证建筑物本身的美观效果。对于建筑，要实现简洁的同时，保证墙体位置准确，实现高度和截面的通透。在进行设计的时候，要选择强度较高的材料，实现承重作用，自重的降低，也就是实现重心、刚心和质心的准确交叠。

结束语：

综上，通过对建筑结构进行优化设计，能够实现对建筑物本身功能的实现，又能合理控制成本支出。因此，对于房屋建筑设计者，要提高自身素质，提升专业水平，不断进行创新，为使用者提供更加安全、可靠的建筑物。

参考文献：