房屋结构设计中的结构设计优化

白云生

摘    要：建筑是通过建筑、结构、设备等各专业共同协作的产物。对于目前的住宅结构来说，建筑结构在设计优化时需要注重经济，安全，美观的要求。在施工过程中还应便于施工与操作，尽最大程度提高空间的利用程度，从而实现经济效益的最大化。通过优化建筑结构的设计，不仅可以有效地方便施工和运营，还可以节省施工成本和减少浪费，满足人们当前对房屋结构功能的需求，为人们提供更高水平的生活居住环境。

关键词：结构设计;建筑结构;设计优化

1  结构设计优化的重要意义

为了达到结构优化设计的目的，工程设计人员必须在保证结构安全的前提下，通过对建筑结构的整体概念分析，采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计，使得能有效地控制工程造价，满足投资方的经济性要求。通过以往的优化设计经验来看，相比于传统的设计方法，优化设计通常可以达到降低工程造价5%～30%的目的。但是在实际的工程设计中，很多因素都制约了优化设计的开展和实施。比如，工程的设计进度的要求，使得设计人员根本无暇顾及到结构的优化设计要求;再者，由于知识水平的限制，傻瓜化的设计软件使得部分设计人员对优化设计的理解缺乏，更谈不上有效合理的优化设计，大部分设计人员在所谓优化设计中总着眼于局部部位而忽略了结构总体方案的设计，没有从总体布局上考虑造价的控制。为此，为了降低工程造价的成本，提高设计人员在提高设计人员在实际工作中对优化设计的认识和重视非常必要，只有加强技术和经济效益的有效结合，通过合理的优化设计方案，才能达到创造更大的社会效益。

2  关于结构设计优化的方法

2.1  构建优化设计模型

结构设计优化就是指在各种会影响到变量中的参数进行主要的选择，之后建立起相应的函数模型，并运用科学合理的方法寻找最优的结果。对结构总体的优化建立模型主要包括以下几个方面：首先是对设计变量的合理选择。一般情况下，设计变量会选择对设计要求影响相对较大的参数，并将所涉及的参数依照各自的性能进行区分，注意观察参数的变化和影响，将变化较大的参数设定为预定参数，通过这种方法，能够有效减少对编程计算的工作量。其次是需要确定目标函数，使用函数能够找出满足条件的最优结果。最后，需要对约束条件进行确定。房屋结构的可靠程度对结构优化的设计有着约束条件，包括有应力约束、裂缝及宽度的约束、结构尺寸约束、弹塑性约束等方面，在进行结构优化的设计过程中，要注意考虑到各种约束性条件，以此来保证各个约束条件满足标准规范的要求。

2.2  重视起结构设计优化的前期工作

结构设计在前期的设计方案直接会影响到建筑工程的总体投资，就目前发展来看，大部分建筑企业没有重视起结构设计前期的方案设计阶段，建筑设计人员在进行方案的设计时，没有考虑到所设计出的结构是否合理可行，直接会导致总体建筑结构受到影响。设计人员在设计时还需要重视方案设计的经济合理性，尽量减少建筑投资的增加，节约建筑成本，保证建筑的综合效益发展。

2.3  注重细部结构优化设计

在注重整体设计的同时，也应加强结构局部构件的精细设计。比如现浇板设计中尽量把异形板划分为矩形板，这样既达到合理受力的目的，也避免了拐角裂缝的出现。为减少柱构件底部截面，采用高强度的混凝土是不错的选择，但是水平构件混凝土可适当减少混凝土的标号，满足了受力要求，也节约了成本。

2.4  结构设计软件在优化設计中的运用

随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合，基于计算仿真的优化设计思路已经在工程结构设计中得到了广泛的应用。通过利用计算机分析软件建立优化设计的分析模型，采用高效的计算机优化计算方法，设立结构设计达到的目标要求，最终实现结构设计的优化目的。在具体的优化设计过程中，优化设计实际上已经由一个工程问题转变为一个数学问题。在大型复杂结构的优化设计中，基于这一思想的结构优化设计方法具有其他算法无法替代的优势。因此，工程设计人员加强基于计算机技术的优化设计分析非常必要。

3  针对建筑结构设计优化的建议

3.1  合理选择房屋建筑结构的类型

不同建筑结构形式的房屋，对建筑结构类型具有不同的工程造价管理。采用不同的建筑结构形式均可以满足该建筑的使用功能要求，但是工程造价方面却有着较大区别，例如：一栋两层别墅可以采用框架、剪力墙、框剪结构等形式，但是采用框架结构造价明显低于剪力墙及框剪结构，这种类型可以具有更大的开间，更灵活的布局和更低的工程成本。

3.2  选择最为优化的计算程序

结构设计计算程序是由计算机和设计理论相互结合所组成的，在结构设计方面发挥着重要作用，推动着建筑结构整体的发展。结构设计计算软件较多，如何选择最为合理优化的结构计算软件，显得非常重要，通过选择最为合理的计算方法，设计人员能够在此基础上进行最优设计，从而为工程节省造价，提高项目整体效益。

3.3  分析相关数据，选择最优方案

目前在建筑结构优化设计实际操作中，更多的是采用在“分析与校核”基础上的“综合与优选”方法，真正的建筑结构优化设计软件还不完善。今后急需大力开展结构优化设计的应用研究，如开展有关设计思想及优化技术的普及工作，编制符合设计实际需要的优化电算程序等;另一方面需要继续深入进行结构优化设计的理论工作，如对多目标优化、结构动力设计优化、离散值设计变量优化、随机规划和模糊规划等课题以及模型化处理等。

4  结语

通过本文可以看出，我国在房屋结构设计中的建筑结构设计优化技术发展还是远远不够的，必须要重视起对建筑结构的设计优化，不断提高设计思维，积极引进并熟练掌握优化设计的方法，建立健全建筑结构的设计方案，不断尝试在设计工作中应用新的设计方式，推动房屋结构设计优化工作质量和效率的提高，实现促进建筑工程经济整体效益。

参考文献：

[1] 吴自彬.房屋建筑结构加固设计及施工技术研究[J].科学技术创新，2018，（27）：122～123.

[2] 陈继专，祁凤英.房屋建筑结构加固设计及施工技术应用探析[J].绿色环保建材，2018（9）：63～64.

[3] 钟国华.土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题探讨[J].价值工程，2018（24）：213～214.

[4] 陈敏.土木工程建设中房屋建筑结构设计常见问题探讨[J].江西建材，2018（3）：35～36.

[5] 徐龙坤.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].江西建材，2017（23）：13+20.