试论建筑结构设计优化方法在房屋中的运用

方威

摘要：在房屋结构的设计中，设计人员要积极应用各种先进的技术方法，对设计方案不断进行优化改进。既要严格遵守相关的设计规范，合理选择结构型式和布局安排，提高建筑基础以及地下室结构设计的科学性，准确确定相关的设计参数，并充分利用计算机以及专业的结构设计软件等来提高建模的精度，从而提高建筑结构的设置，延长建筑结构的使用年限。

关键词：建筑结构设计;优化方法;房屋设计;运用方式

进入新时期后，建筑设计的整体水平已经得到了提高，而居民也并非单纯关注最基本的建筑物性能，而是更多关注了建筑物具备的安全性及美观度。针对不同种类的房屋建筑，建筑设计模式也体现出差异性。具体在涉及到全方位的结构设计时，作为设计人员应当能够更多侧重于优化设计，同时也要密切结合整个建筑物所处的地形与其他特征选择合适的优化设计措施。

1建筑结构设计的优化方法阐述

1.1组建数学模型

数学模型的组建应基于建筑的预设数据资料，通过组建数学模型来分析建筑预设数据是否合理准确，继而得出结构是否合理与科学，一旦出现任何问题，将对建筑预设数据进行合理的调整，直至符合要求。

1.2确保建筑结构的质量与安全

建筑结构设计的优化应在以保障建筑结构质量与安全的前提下进行。建筑结构是否合理将直接影响到建筑的质量和安全，因此，在设计优化过程中应尽可能减少刚度中心和质量中心的偏差，以避免建筑在水平力作用下发生较大的扭转形变。此外，建筑结构应尽可能的保证平面上的对称，且垂直方向的支撑结构的重心不允许出现偏差。

1.3结构数据分析

经数学模型确立后，应合理运用算法和迭代控制方法来分析建筑结构的理论数据，以解决数学模型中存在的问题。此外，针对第二步骤中的建筑结构质量与安全问题，经部分数据分析后其存在问题的解决难度可能会加大，为此，必须严格要求设计人员采用最全面，最科学的优化算法，以避免后期出现问题。

2房屋建筑结构设计的优化技术

2.1完善模型设计

完善设计模型对于房屋建筑结构优化设计具有十分重要的作用。设计人员在结构设计中要科学应用多种先进技术，有效保证建筑结构的安全性，加强设计模型的科学性。首先，可结合实际选择结构设计变量。设计人员需根据房屋建筑的重要和關键参数，明确结构设计当中的主要变量。其次，选择设计模型变量的过程中，设计人员应在模型设计中确定目标函数，使其可更好地应用于结构设计当中。另外，设计人员要以钢筋截面尺寸为主要参数选择目标函数，有效控制工程建设的成本，避免工程成本消耗过大，进而影响工程的经济效益。最后，结合实际合理确定约束条件。约束条件的合理性和全面性直接影响了建筑结构的整体性和安全性。同时，设计人员需采取有效措施确定结构强度，做好数据分析工作，真正实现优化设计的目的。

2.2优化房屋建筑的基础结构设计

计基础结构设计是房屋建筑设计中的重点内容。设计人员可以通过优化技术的应用来合理选择房屋建筑的具体基础型式。目前在房屋建筑中主要有预制桩以及灌注桩这两大类桩基础型式，在设计中要对建筑上部结构的重量以及地基的承载能力等进行准确的计算分析，并选择相应的桩型结构。在确定号桩基础类型后，设计人员还应对根据土体的承载性能等来设定单桩的尺寸规格、布桩密度等，并优化桩身的强度以及端部的载荷性能，并确保桩基础的受力均匀一直，从而实现提高桩基础整理受力性能的设计目的。

2.3优化房屋建筑结构中的地下室设计

目前很多高层房屋建筑都拥有地下室，而地下室的结构设计也是对建筑结构设计方案进行技术优化的主要环节之一。在应用优化技术设计建筑的地下室结构时，应严格遵守结构设计规范，对地下室层高进行合理的控制，从而达到降低土方工程量，节约钢筋混凝土等资源，减少施工以及后期维护管理成本的目的。在进行地下室结构设计时，设计人员还要充分了解施工区域的水文地质条件，并准确计算分析地下室的浮力作用，从而合理进行底板配筋以及抗拔桩的设置。

2.4优化建筑主体设计

建筑主体是决定房屋质量和安全的主要因素。针对房屋上部的结构设计应在建立模型的基础上开展优化设计，其步骤为剪力墙的设置。在保证剪力墙整体质量均匀的基础上，将刚度中心与结构中心重合，尽可能的提高建筑物的抗震能力和抗风能力。在条件允许的情况下，可采用延长剪力墙长度的方式来减少剪力墙的数量[2]，从而有效提高剪力墙的稳定性并减少混凝土的使用量。

2.5优化排水系统设计

排水系统应尽可能的避免承受较大的荷载力和荷载强度，为此，应将其建在地下室的房间内，根据国家相关标准要求设计，对管道的预留尺寸和深度进行设计，并加固楼板经钻孔的位置。此外，还应合理考虑水平走向管线的设计，尽可能的避免出现穿过承重墙和承重柱的情况。

2.6保障结构协调性设计

结构设计必须能够保障最优的协调性，通过运用适当的技术举措来协调平面关系。反之，设计人员如果忽视了整个结构应有的协调性，将会埋下深层次的建筑施工隐患。在涉及到全方位的结构协调时，要妥善布置建筑物现有的柱体、墙体和其他部位，以便于全面优化建筑物应有的综合性能。保障建筑深度及建筑空间，要全面优化建筑物的运行效能，充分保障建筑物的安全性。

2.7优选方案设计

设计人员要筛选最优化的设计方案。经过多层次的设计对比，选出与整个建筑物相适应的最优设计方案并详细分析当前现有的各项数值。要灵活配置设计人员现有的物力、人力与财力资源，优选设计方案。以上设计举措有助于从源头杜绝过高的资金消耗和其他成本耗费。建筑企业正在面对激烈的行业竞争。因此在建筑设计中，设计人员不应单纯关注成本的降低，同时还需关注最根本的建筑物安全。近些年来，建筑企业正在尝试引进新型的建筑设计模式，通过引进全新技术手段来显著降低综合性的设计成本、减少材料损耗，并且提升建筑设计能够达到的整体水准。

3结语

综上所述，房屋结构设计中建筑结构设计优化的原则主要是针对房屋建筑的功能体现、节能优化、成本控制三大诉求而展开的重要工作。在当前的建筑结构设计中，对于设计优化的意思相对淡薄，而且相关工作的运用熟练度普遍不够，整体方案上还存在较多缺陷，但是随着建筑结构设计优化意识的不断加强，相关工作的质量和效益必将带来可观的经济效益和社会效益，从而实现建筑工程的整体效益。

参考文献：

[1]杨晓亮.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].居舍，2018，38（36）：99.

[2]陈东海.房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用分析[J].城市建设理论研究，2018，8（22）：150.

（作者单位：英山县建筑勘察设计院）