建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

孟德强

邯郸市建筑设计研究院

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

孟德强

邯郸市建筑设计研究院

科学、合理地选择建筑结构的方案设计，在降低对经济损耗的同时，也使建筑的结构设计能够符合相应的标准要求。而不可否认的是，在房屋整个的建构设计之中，建筑结构设计优化是最为重要的环节之一。它有着比较复杂、全面的系统性，同时还有着很强的综合性。所以，我们必须要对它深入、细致的分析和研究。本文根据笔者多年的工作经验，结合实际情况，对这一问题进行了比较具体、详细的阐述和分析，希望能够对相关工作人员的实际工作起到一定的帮助作用。并供广大读者进行参考。

建筑结构；设计优化方法；房屋结构设计；具体应用

1 前言

随着经济快速发展，人们的生活水平稳固提升，对于建筑的要求随之提升。在希望建筑物拥有美观性的同时，还要求建筑物拥有实用性。所以，设计人员在开展对房屋建筑的设计工作的时候，必须要保证房屋建筑的实用性和美观性得到显著提升，而且还必须要尽可能地使成本降到最低。本文结合实际情况，阐述了可以优化建筑结构设计的方法，以期能够使房屋建筑的使用性能得到提升，使房屋建筑的使用年限得到延长。

2 基本涵义

所谓优化建筑结构，也就是使建筑房屋在进行施工作业时能够得到便利的基础上，充分发挥艺术学和审美学的优势，完美、科学地体现出房屋建筑的功能，并达到节约成本的要求。优化建筑结构可以使常规约束条件被打破，使用最为合理、科学的优化方案，对房屋建筑的效果得到提升。在使用建筑结构设计方法来对建筑房屋进行结构设计的时候，必须使用正确的计算方法，来确定对房屋设计的指标和相关参数，使建筑房屋的设计结构得到稳固提升，最大程度地提高建筑房屋的合理性和科学性。并采用价格低、质量高，相对较为实惠的材料，使建筑成本得到最大程度上的降低。

3 建筑房屋结构设计中，优化设计的具体步骤

3.1 建立结构优化模型

结构的优化计算方案和优化计算模型是整个建筑房屋设计中最为重要的环节之一。所谓设计结构的优化工作，也就是在变量中把主要的参数进行提取，并根据参数所建立出来的函数的模型，将最好的答案计算出来。

一般情况下，建立模型主要是两个部分的工作，第一是对模型具有重要意义的就是进行设计变量的合理选择，在对参数进行选择的时候，变量设计还会对其造成影响。而想要降低编程的工作总量，就必须合理地对变量进行计算。第二，是要确定目标的函数，要先找到能够与函数条件相符合的最优解，然后再确定对目标函数的工作。并最终使约束条件得到确定。主要包含了强度、弹塑性、应力及尺寸等方面，值得注意的是，在使建筑结构得到优化的同时，还必须确保约束条件的范围在规定的要求之内，使设计的需求得到满足。

3.2 设定优化设计计算方案

在优化建筑结构的时候，优化过程受到了变量参数和约束条件的影响。因此，在计算的过程中，要将所有的约束条件转换为非约束的条件，这样可以保证顺利的完成优化过程，并且将变量的因素考虑在内，在优化建筑结构设计时使用合理科学的计算措施。

3.3 程序设计

在方案设计优化的原则上，编写程序，在计算机中导入程序，在后期进行计算时只要在系统中输入相关的数据信息，利用计算机的计算功能就要可以直接得到结果。

3.4 结果分析

结果的分析，是整个优化结构设计中比较重要的一个方面。通过对计算机所得到的信息数据进行仔细、认真的分析，并根据从数据之中所获取的信息，将优化方案进行详细的制定。并在具体过程中，对各方面可能会有所影响的因素进行慎重的考虑，尽最大的努力，使设计工作能够顺利完成。必须要注意的是，施工设计中所需要增加的物力、人力、以及财力。要知道，优化结构的根本就是尽可能地使人力、物力以及财力得到降低，并且使施工建筑的质量得到有效保障。所以，在具体的建筑设计过程中，一定要加大对以下两个方面的重视程度：

第一，找到建筑技术和经济之间的平衡点，将二者的矛盾加以降低，在高新技术的协助下可以减少经费的支出;第二，要对技术带来的经济效益进行理解，必须认识到技术的进步和发展将不必要的经济消耗降低了，因此，必须注重技术的发展。

4 具体应用

4.1 房屋设计中的应用

在进行房屋建设之前，需要根据建设的需要对相关要素和内容进行优化，比如对设计工程造价的优化，房屋建设需要耗费大量的材料和资金，利用建筑结构设计优化方案，综合考虑房屋建设的各种影响因素，并确定相对标准的设计要素指标，严格控制房屋设计中的成本，最大程度的降低房屋建设投资，为建设企业赢得更丰厚的社会和经济效益。

4.2 细部结构中，优化方案的应用

在对细部结构进行设计的过程中，必须将优化理念引入进去，详细、认真地核算各项指标数据。使误差发生的几率降到最低。使细部设计的质量得到有效保障。并使用优化方法，来规范、指导房屋结构的细部设计。尽可能地避免发生断裂、或是裂缝情况。使细部结构的安全性和稳定性得到显著的提升，使整个房屋的结构质量得到有效保障。

4.3 基础结构设计中，优化方案的应用

在基础结构设计的具体过程之中，桩基是最为重要的组成部分之一。它对于房屋结构的安全性、稳定性的保障，有着极其重要的巨大作用。将建筑结构设计优化方法应用于桩基结构设计，可以合理选择桩基的类型、长度以及施工技术工艺等内容。对具体设计过程中，各项内容或是造成影响的因素加以控制，使基础结构的合理性和科学性得到有效保证。

4.4 优化设计中房屋上部的应用

在工作人员进行对房屋上部结构设计优化工作的时候，尤其是对以剪力墙为主体结构的房屋进行上部结构进行优化的时候，必须要对剪力墙进行合理的布设，使剪力墙质量能够得到有效的保障。所以，就必须要尽可能的把对称楼层的结构重心与楼层的平面刚度中心点相重合，使风力、地震、或是其他外界作用对房屋上部结构的影响得到最大程度的削弱。并且为了满足用户日后的房屋内部空间改造的需求，尽可能应用大开间的剪力墙构造，并使剪力墙的长度得到增强，使混凝土的使用量与剪力墙数量得到最大程度上的减少。

[1]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用.中华民居(下旬刊),2016(3):81～82.

[2]何冬霞.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用[J]中华民居(下旬刊),2015(10):18～19.

[3]周汉杰.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J]中华民居(下旬刊),2014(1):117.