探究建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

肖强

摘要：建筑在我国已经有了几千年的发展历史，人们从山洞中移居出来，标志着人类文明开始了进一步的发展。对于现代来说建筑行业飞速发展，建造出的建筑物不仅要具备使用价值，还要具备一定的美学价值。对于建筑物来说建筑结构应该具备安全性、科学性、经济性、美观性，同时还应该在建筑施工时期能够更加便捷。本文分析与房屋结构优化方面有关几点因素，希望对房屋设计优化起到一定的有益作用。

关键词：建筑结构；优化设计；方法；应用

随着经济水平的提升，人们对与生活有关的事物也逐渐提高了要求，比如住房，为社会提供住房、建筑设施的建筑行业就因此面临着更大的挑战。如何既注重房屋的功能性和安全性，又能够设计出具有艺术美感的房子已经成了当下不少建筑企业考虑的重点问题。优化建筑结构设计能够为房屋设计的经济性、功能性提供保证，因此，在房屋结构设计工作中应该以建筑结构设计优化为前提条件，从房屋结构的前期设计、基础结构设计和细节结构设计环节出发，使房屋的质量得到保证、功能得到发挥、美得以体现。

1.建筑结构优化的重要性

优化建筑结构设计对于房屋结构的设计来说其意义重大，它不仅能够满足建筑物具备美观性、实用性的条件，还可以控制工程成本，增加企业收益。我国的建筑随着时代的发展必然会越来越高，这就更应该加强建筑设计的优化，确保建筑的质量。有相关调查数据表明，经过房屋优化设计的房屋会比未经过优化的房屋在工程造价上降低6%-35%。结构设计优化不仅使房屋结构的每一个组成部分都更加协调合理，而且可以发挥出建筑材料的最佳性能，使企业的利润最大化。因此，建筑结构的优化不仅能够保证建筑物的安全性和功能性，还能够使其更具经济性和实用性。

2.优化房屋设计应该遵循的原则

优化房屋结构设计对建筑的意义重大，因此在对房屋结构进行优化时没赢过，遵循建筑结构优化设计的相应原则，以保证结构优化的科学、合理性。①优化设计应该遵循以人为本的原则。房屋的建造最终是为了人类服务。因此，房屋结构优化时应该考虑到人们的实际需求是否得到了满足，一些应该具备的基本功能和设施不能够简化；②房屋结构优化应该遵循经济性原则。在进行房屋结构优化时，不能够一味的追求美观而造成了企业的投入成本大于收益，过于华而不实的部分可以简化，应该也将企业的经济效益考虑进去，使项目资金和资源得到合理的分配利用，在不违背相关规定的情况下尽量节约企业成本；③在保证科学性的前提下进行创新。房屋结构进行优化时，应该注重创新设计，在保证房屋整体结构科学合理的情况下，可以更新设计思路、大胆进行结构改革，使建筑物实现即实用又美观的最终目标。

3.建筑结构设计优化的方法、步骤

建筑结构优化设计由拟建建筑结构优化设计模型、确立建筑结构优化计算方案、程序设计和结果分析四大基本组成部分构成。

3.1拟建结构优化模型

建立结构设计优化模型需要对建筑中多种变量中提取相应的参数，然后根据这些参数来拟建函数模型，得出数据的最优解。一般来说，拟建模型首先需要选取合理的设计变量。设计变量在模型建立中起着非常重要的作用，这些变量会影响到日后计算参数的选择，参数选择是否正确决定着最终是否能够得出正确的计算结果、减少计算变成的工作量。其次，就是目标函数的确定。要确定目标函数就应该先找出满足函数条件的最优解。然后确定相关的约束条件，约束条件包括模型尺寸、强度等各方面的设置。最后拟建出的建筑结构优化模型，应该保证各约束条件和相关数据都在规定范围内，这样最后得出的数据才能够符合设计需要。

3.2确定优化设计计算方案

建筑结构优化模型拟定后，很多约束条件和变量参数都不是固定不变的，这些变化都会对优化过程造成影响。因此，优化设计计算就显得尤为重要。分析计算进行时应该把能够造成影响的所有约束条件转化为无约束优化问题，同时将变量因素的变化全面考虑进去，以保证优化过程科学合理、顺利的进行。其常用的方法有复合形法、拉氏乘子法等。

3.3程序的设计

以房屋结构优化设计模型和优化设计计算方法为基础，编写一套简洁又快速准确的程序，并且将程序导入计算机，然后将计算过程中涉及到的数据信息输入系统，计算机会根据程序数据自动计算出最后的直观结果。

3.4结果分析

相关人员要对电脑最后计算出的结果进行分析和比对，选出最符合优化设计的最佳方案。在对结果进行分析时，应该充分考虑到各方面的问题，而且对于这些问题需要多角度多层次的去研讨。结果分析可以说是建筑设计优化设计中最为关键的部分，前面的步骤都是在为这一步打基础。选择出的方案不仅应该确保优化后的房屋结构美观、安全系数高、功能性齐全，还应该全面考虑建筑企业需要付出的成本和最终获得的效益是否成正比。但是在结构优化中也不能为了投资成本一味的追求节约，还应该保证相关技术符合国家的要求；也不能只为了追求先进技术而舍弃了经济性能，必须要二者兼顾才能选择出最合理的配置和最优的方案。

4.建筑结构优化方案的应用

建筑結构设计优化方案有着实践性和应用性两大特点，将其应用在房屋结构设计中应该注意以下几点：

4.1对房屋整体和局部的优化

建筑物本身就存在着层次性和复杂性，但是这些必然存在的特点却会对建筑结构的优化设计产生影响。建筑的复杂性是指建筑物在建设时需要使用到非常多的建材和小部件，对于这方面进行优化的时候，应该从整体入手，实现全面优化；建筑物的层次性指建筑物整个的建筑体系和结构体系，以及他们各自包含的下属体系，对此进行优化时，应该分门别类的了解各个体系的状态，有针对性的对其进行优化。

4.2建筑使用寿命的优化

建筑物的是否符合标准可以从建筑物的使用年限上来判断。在进行优化设计的时候，企业要根据建筑物的不同外在条件和各阶段的不同特点，结合建筑的实际情况展开优化、争取能够从建筑的各个小环节上提高其质量，有小见大的增强建筑物的整体质量，延长建筑物的使用寿命。

4.3建筑物的地基基础优化

对建筑物的地基基础进行优化，应当首先选择一个最为合理的方案。然后根据建筑工程所在地的实际地质环境选择与之相匹配的地基类型，以减少企业的工程造价。桩基也要根据工程实地的持力层情况选择灌注桩长度，然后在拟定好的各种方案中选择最优方案来展开优化工作。

5.结语

房屋的结构决定着房屋的质量和各种参数，优化房屋结构设计是建筑企业全面优化的必要步骤。优化房屋结构设计要从房屋结构的计算、重构入手，全方面考虑各种变量因素，让理论基础与实际情况相结合，提升建筑的整体水平，争取给使用者一个最完美的使用感受和外观形态。建筑企业应该充分利用建筑结构优化设计，提升企业的竞争力，以获得更多的经济效益，促进企业的长远发展。