结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用

【摘要】房屋建筑设计在当下越来越受到人们的关注，随着生活水平的提高，不管是小区楼房的建设还是农村的房屋设计不仅仅是追求宽敞，美化或许是更加注重的。结构设计优化方法以数学的观点看相当于是在某些约束条件下求目标函数的极大值，利用这种思维方法，将其应用在房屋的建筑上，以达到突出优化房屋的某一性能结构。结构设计优化是指在特定方向达到最优结果，在房屋建筑结构设计中为了使房屋的安全性、稳固性、美化性及宽敞性达到极尽的体现，需要充分利用结构设计优化的内涵并将其理论应用在房屋建筑的实践上，让房屋建筑艺术达到更高的层次。

【关键词】结构设计；优化方法；房屋建筑；应用

结构优化设计是指在某些约定条件下，使得成本最低、刚度最大、重量最轻等方面的要求达到最大的优化效果，其与数学中“线性规划”问题十分相似，都是求某一方面的最值化。但在结构设计方面，会有太多的角度需要设计优化，比如保证楼房的预防地震性能、如何打下最稳固的地基、怎样使砌的墙最坚固等等建筑房屋方面的问题，为了使房屋建设达到国家的标准，必须需要合理的设计图纸，为了达到先打城市化的要求，就必要的进行结构优化使楼盘外观更加美化，在房屋建筑结构设计方面应用结构设计优化就是一件十分有必要的措施。

1、房屋建筑结构中采用结构设计优化的重要性

随着时代的进步，社会经济发展迅速，城市化的步伐越来越快，人们的思想观念也在逐渐城市化，导致人们更向往在城市工作与居住，使得国家地区的中心城市人口密集度在逐年增加。近年来，有限的城市区域与递增的人口数量之间相互矛盾，使城市的建筑土地资源越来越紧缺，为了满足人们的住房问题，建设高楼大厦是现代解决住房问题的基本策略。但是，对比旧时的房屋建筑，现代化的房屋建筑难度明显增加，不仅考虑地理位置，还需要考虑高度及面向，是否挡光，是否符合地理位置的要求等等问题。

一系列的建筑设计问题。第一，需要要求建筑设计者考虑多方面的因素，考虑楼房的防震性能、是否坚固、面向是否符合整座城市的结构布局等一系列的设计问题，另外在实施阶段，也要求高素质的施工者，因为现代城市的建筑设计复杂度与难度都增加了很多，也就导致建筑时需要关注的细节更多。第二，建筑高楼大厦的工程项目十分巨大，不仅要考虑房屋的安全性，也需要考虑经济性，坚固是一方面，以最经济节约的成本达到最大化的建筑设计成果，据估计，采用优化设计方法后采取的建筑设计所需额成本比没有采用的建筑能够节省大约10%-20%的建设费用。第三，在建筑實施的过程中，工作的进行并不是一帆风顺的，会受到很多不可控因素的影响。而有些工程为了赶工期，就会减少建筑设计优化这一步骤，没有非常重视楼房的建筑质量，最后的成果只能是“外强中干”，缺乏关键的部分。最后，对于建设施工人员本身，要么是因为本身实力不足，不能够进行结构优化设计方法对施工项目采取优化设计，还有就是“以偏概全”，重视部分建筑的建设，忽视了建筑的整体结构，后果是不能够对工程有合理的预期规划，从而导致建筑成为“危房”。

运用结构优化设计，进行优化的建筑设计，保证建筑的安全住宿，尽最大化的节约经济成本、对工期有合理的规划，为人们保证一个经济安全的房屋。

2、在房屋建筑结构设计中应用结构设计优化方法

2.1建筑前的图纸设计方案

建筑项目工程首先需要的是节约成本、合理及使用的方案图纸，选择利用结构优化设计方法是将建筑方案达到最优化的途径，按照最优原则，尽可能的考虑到经济成本，选择一个切实可行的结构形式和结构体系，考虑房屋建筑的工期、建筑过程中可能遇到的意外情况、房屋的结构、美化原则等等方面，在设计图纸方案之时充分利用结构优化设计方法将方案最优化。

2.2建筑过程中细节的优化设计

“细节决定成败”，无论在任何事情上，切勿“因小失大”，是否成功细节所占的比例很大。在建筑设计上尤其不能马虎，设计人员在设计过程中应该十分注重细节的考虑，而结构优化设计方法就可以将某一方面考虑到极致，将细部结构重视起来。如在丈量尺寸上，数字测量的结果会经常被使用，在测量及保存时切忌要精确，可能会因为一个小数点的错误导致整个计算项目的错误。因此，在建筑的每一细节部分都不能马虎大意，将结构优化设计方法切实应用在其中。

2.3抗震优化设计理念

建造房屋，尤其在当代房屋的抗震性能是必须要严格保证的，现在建筑的不再是普通的房屋，而是高达几十层的高楼大厦。在实际情况中，地震的发生具有很大的不确定性，而房屋建筑的数据指标在实际的计算中会有很大的差别，采用结构设计优化理念，近乎可以给出确定性的房屋的抗震性能。考虑房屋的防震性能，换一种说法也是要求其稳固性及坚固性，在建筑过程中考虑到整体建造的硬度和稳定性，设计最优的建筑方案并采用优良的建筑材料，让所建成的房屋能够切实保证了预防地震的能力。

2.4地基与砌墙体的优化设计

打好基础是关键，保证地基的实用性能也就保证了楼房整体的稳固性。地基是建筑是基础环节，是工程开始的初始阶段，打地基之前要顾忌多方面的因素，不仅要考虑安全性、合理性、适用性，同时也要保证经济成本的最优化。经过实地的勘察，要根据实际情况设计计算出整体的实施方案，在要求最优的地基效能之前。另外，实际建设房屋时，墙体的设计关乎到抗震安全性，如若发生地震，墙体的设计是否结构优化关乎人的生命安全，实际地震中躲避到角落是保证安全的措施，所以按照结构优化设计方法设计砌墙方案是必要的。

小结：

结构设计优化方法在各个方面都可以加以利用，以求使事物达到更加完善的结果。

在房屋建筑结构设计中采用结构设计优化方法是具有重要的意义。现当下时代发生了转变，人们把房屋建筑看得更重要，运用结构设计优化方法美化房屋外观设计及内部构造是一个有效的途径，是使房屋的价值更加优越的方法。我们在进行工程项目的结构设计时，除过考虑房屋的质量及安全性之外，尽可能的将设计对象更加完美是结构优化设计的最终目的。无论在建筑房屋的任何一个环节，地基、墙体及整体的外观设计，不管是安全新还是美观性，采用结构优化设计方法将建筑的房屋达到最大的优化是必要的措施行动。

参考文献：

[1]王博.新型野营房的结构设计和制造工艺探究[J].黑龙江科技信息，2014.

[2]张洁.建筑结构设计中安全性问题的分析[J].黑龙江科技信息，2014.

作者简介：

史安朋，滨州正泽建筑设计有限公司；

于洋，山东大卫国际建筑设计有限公司。