房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨

孙凯

武汉市燃气热力规划设计院有限公司 湖北武汉 430015

1 房屋建筑结构设计中应用优化技术的意义

1.1 提升安全性

设计人员在对房屋建筑结构进行设计时，为了保证房屋建筑结构设计的安全性，需要运用房屋建筑结构设计中的设计优化技术来实现。同时，通过对设计优化技术的运用不仅能够有效的增强房屋建筑结构的安全性，还可以避免在房屋结构设计中出现结构受力不合理的问题，从而使房屋建筑结构的质量得到进一步提高。

1.2 完善功能性

在实际的房屋建筑施工过程中，为实现对房屋建筑质量的提升，对房屋建筑实用性、协调性以及美观性的进一步提高，施工企业必须要做好房屋建筑结构设计的深化工作，不断的完善房屋建筑的各个方面，增强房屋建筑的安全性以及合理性，从而为业主提供更优质的房屋建筑。

1.3 增强经济性

通过对相关统计数据的了解可以看出，房屋建筑设计方案的成本在经过房屋建筑设计优化之后可以实现大幅的降低，同时房屋建筑施工成本也能得到有效的控制。由此可见，在房屋建筑结构设计中运用设计优化技术能够有效的增强房屋建筑工程的经济性。

2 增强房屋建筑结构设计中优化技术的作用

2.1 合理地利用可用土地资源

根据目前的土地可用规模，我国出现土地资源极为短缺的现象，因此，建筑领域的开发商需要在进行房屋建筑结构的优化设计工作的过程中，既要保证人们的居住面积不受到任何因素的影响，同时也要注意在开发的过程中，产生的土地资源被浪费的现象。在过去的时间里，人们普遍地认为建筑所涵盖的土地面积就是所居住的地面面积，这种错误的潜意识认知要得到及时的整改，在实际的房屋建筑面积测量中，基本的居住面积往往会低于建筑的面积，而具体的面积差异，主要根据结构设计的质量。所以，在对房屋的建筑结构进行设计优化的时候，合理地利用土地的可用资源，实现建筑面积与居住面积无差异的目标，尽量控制土地资源的浪费，提高土地的可用资源利用[1]。

2.2 有效提高建筑物层数

城市部分地区因为发展出现土地资源的昂贵和稀缺的现象，催生了建筑行业的高速发展，因此，建筑行业未来的发展重心，依然需要往超高层建筑的方向发展，而关于如何提高土地资源的可用率首先就需要增加建筑物的高层数量。而针对高层建筑的基本质量要求，在提高建筑物的高度时，需要开发坚实的地基质量，仅有稳定的地基还不足以应对超高层建筑的基本需要，对房屋建筑的结构设计进行合理地优化，才能够保证超高层建筑物最基本的质量要求。在对建筑物进行增高的工程项目中，要对建筑所产生的成本有一定的了解，做好前后期的预算，因为建筑的增高项目一般耗资相对来说是比较高昂的，而这一系列所产生的后期改造主要是因房屋结构的设计不够合理化而导致的，通过对房屋建筑结构设计的优化措施能够有效地解决目前的问题，推进优化技术的过程中，也要提高结构设计的专业水平，有效地控制房屋的建筑成本以及合理地增加建筑物的层数。

3 设计优化原则

建筑结构优化设计是一项对技术含量要求较高的专业性活动，因此设计人员只有充分结合建筑物的各项指标以及对生态环境的影响，才能选择更为恰当的设计方案，满足优化目标。建筑结构的设计优化包括对房屋顶部、围护结构以及屋内细节结构的优化，设计人员需要根据房屋布局情况、受力以及价格等方面进行设计，探索能够平衡买卖双方利益的优化方案[2]。房屋结构优化设计首先要求房屋建筑的平面建造质量与房屋刚性结构基本一致，建筑的平面结构尽量对称，确保在水平荷载下建筑物的稳定性，其次遵循渐进原则，在竖直方向对房屋承重结构进行设计，避免转换层结构的使用，同时在优化方案中加入对环境的保护措施，在保证房屋使用功能和安全性的基础之上，尽可能地突出美感。

4 房屋建筑结构设计优化步骤

4.1 建立结构优化模型

建筑结构设计优化的本质在于从变量中提取重要参数，建筑工程往往涉及多个数值，这些数值通常是设计人员定稿的参考值，因此对于建筑结构模型设计首先是选择变量，一个变化因素较小的数值参考指标对于设计具有重要意义，能够有效降低建筑设计优化和相关计算工作的难度，有利于设计师更快地找到设计目标的数据组，从而选择最佳设计方案。出于对房屋结构耐久性的考虑，设计师应当结合房屋的尺寸、结构、刚性和变形与裂隙限度等多个方面分析，确保各个条件都能满足相关要求。其次，在设计时，将房屋横截面以及钢筋的尺寸提前设定，设计人员需要找出符合事先设定值的函数组，做好目标函数的确定及约束条件，才能最大程度地满足设计要求，降低有关费用。

4.2 优化计算方法

房屋建筑结构设计优化涉及多项复杂的变量，计算方法也很多，在演算过程中需要根据需求尽量选择简便的运算方法，才能提高设计师的工作效率，避免不必要的精力耗费。此外，功能与用途齐全且运转高效的设计程序在结构设计优化上能够发挥重要作用，因此设计师应当加强对程序选择的重视度。在各种数据计算之后，设计师需要认真分析统计结论，找到设计方案间的共通点与差异，综合衡量后确定最佳方案。房屋建筑投资成本较高，涉及的利益成员也较多，因此设计师在进行优化设计时还需要结合工程效益以及技术含量等条件多角度思考，避免出现顾此失彼的情况。

5 房屋建筑结构设计中优化技术的应用

5.1 整体、局部优化

由于房屋建筑工程项目具有明显的层次性以及复杂性特征，所以在对房屋建筑结构设计运用优化技术时，需要将其层次性特征纳入分析的范畴中，注重对整体、局部的合理优化。而房屋建筑工程的层次性主要体现在设计、结构、安装三个体系，而这三个体系又包含了更多的下属体系。因此，相关设计人员应该对这些因素进行综合性的分析及优化，突破布局的横向关联和叠加工程，分别从整体和局部两个方面对房屋建筑结构进行设计优化，避免对建筑的使用材料、选择零部件以及选择结构类型等方面产生更为复杂的影响，确保设计优化技术的积极作用能够得到充分的发挥。

5.2 重视前期规划

房屋建筑工程施工设计人员在对房屋结构进行规划设计时，应该进入施工现场对具体的施工环境和实际的施工要求进行深入的认识和了解，以便于结合房屋建筑工程施工方案对房屋建筑结构进行更为合理的设计，从而推动建筑施工的有序进行。同时，设计人员在进行设计优化时，需要结合之前了解到的实际情况和具体要求，根据自身的经验针对不同的工程机构布局要求设计出不同的效果，并将细部结构优化与概念设计有效的结合起来[3]，落实到设计过程的各个环节之中。而对于缺少相应数值的细部处理可以采用概念设计来进行，以实现对方案设计效果的进一步提升。

5.3 协调优化设计

在进行房屋建筑结构设计时，施工设计人员应该注重提升房屋建筑结构的合理性以及适用性，确保房屋结构设计能够与房屋结构整体平面具有较高的融合性，促使两者之间处于一个紧密的配合状态。设计人员在对房屋建筑结构中的柱和墙进行设计时，确保柱面和墙面的协调性，避免出现柱与墙的错位问题，促使两者之间具有较强的一致性，同时，还应该注重房间开间进深的统一性，避免楼层的截面与高度出现明显的差异。此外，还需要注重对楼梯方面的设计优化。由于高强度建材较为轻便，致使其作用力会集中在转角区域。因此，房屋建筑结构设计人员在对楼梯进行设计时，在采用高强度建材的同时，还应该避免刚心、重心偏移出现扭曲的问题，以确保刚心、重心的交叠。

5.4 重视概念设计

在房屋建筑施工的过程中，有些情况无法运用详细数据展开施工，这种情况就可以嵌入概念设计。采用概念性的设计作为房屋的建筑方案，采用不同的结构设计分析的方法，根据析方法的多样性，确定结构的布局。而建筑结构布局的多样性，相对的施工方案则可以选择不同的结构布局。考虑相同的荷载条件再选择不同的分析办法、设计参数与建筑材料。

6 结语

房屋建筑不断地优化设计是势在必行的，房屋建筑结构设计的优化有利于保障建筑的安全利用，可以很好的保障人们的生命、财产的安全。因此，相关企业与工作人员必须在房屋建筑结构设计当中树立主人翁的意识，要切实的提高自身责任的危机感，不断的适应市场经济发展的需求，要充分解决房屋建筑结构设计当中的问题，为人们的生活提供有力的保障。总而言之，房屋结构设计者们应该要不断的进行工程的实践。