结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用与探究

王启飞

摘要：在对房屋结构进行设计的过程中需要遵守安全、经济、实用、方便施工以及美观这五项原则，这就要求我们在进行建筑结构设计时不能一蹴而就，应考虑对其进行优化设计。在保证安全、实用和美观的前提下，尽最大能力降低工程造价、提升建筑空间的使用性能和使用效率。本文对如何将设计中的优化技术运用到房屋建筑结构设计进行分析与探究。

关键词：房屋建筑;结构设计;优化技术;应用与探究

房屋建筑结构设计必将引入优化设计概念、思路及技术，以满足建筑产品在安全性、美观性、耐久性、经济性和使用功能等方面的要求，从而为人们带来舒适的生活和居住环境。由此可见，加强对建筑结构设计优化方法在房屋建筑结构设计的应用的研究是非常具有现实意义的。

1 房屋建筑结构设计中优化技术应用的意义

1.1 降低工程造价

利用房屋建筑结构优化技术方法进行房屋结构设计，对于有效降低工程造价将会起到十分积极的帮助作用。根据之前已有的相关统计资料显示，经过优化技术进行的房屋建筑结构设计的投资与传统房屋结构设计方法的投资相比，甲方投入工程建设的资金降低幅度在5%～30%之间。这是因为，采用结构优化设计技术方法进行结构设计时，综合考虑结构构件间的合理连接、合理并科学的利用建筑材料的各项性能，将建筑内部的各个结构单元有机的协调起来，做到各尽所能，发挥其各项性能潜力，以此来满足甲方对建筑产品在安全性、经济性和使用功能等方面的多样化要求。根据已施工的工程项目所反馈的信息来看，经过采用优化技术方法设计的房屋结构设计的成本一般缩减的幅度均在5%～30%之间，均产生了良好的经济效益，使得建筑产品的建设成本有效的降低。因此，在进行房屋建筑结构设计过程中应用优化技术进行房屋结构设计，对于有效提升房屋建筑整体经济性能够起到积极意义。

1.2 确保安全性

结构设计人员在进行结构设计过程中首先要做到的一点就是保证建筑结构设计符合安全性要求。因此，結构设计人员在采用优化设计技术进行工程结构优化设计时，不能仅简单的追求整体造价的经济性，应在保证安全的前提下去寻求经济性。如果能够将优化设计技术有效应用到其中不但能够保证房屋建筑安全性，同时还能够不断提升房屋建筑结构的设计质量。与此同时，在开展房屋建筑结构设计过程中通过应用优化技术也能够找出之前设计所存在的问题与不足，能够解决之前设计当中所存在的结构受力不合理的情况。

1.3 完善功能性

在房屋建筑工程设计过程中，如果设计人员想要保证房屋整体的设计质量，提升房屋建筑整体的协调性、美观性以及实用性，就必须要做好工程设计的优化设计工作。使其在设计过程中不断的进行房屋建筑的优化设计，这样才能使得房屋建筑的各项功能有效完善、协调统一，这对于建造出质量更高、安全性更大的房屋建筑有着十分积极的帮助作用。

2 房屋建筑结构设计中优化技术的应用

2.1 做好房屋建筑寿命和阶段优化工作

实现房屋建筑结构使用寿命优化设计目标，具体可就以下几方面内容展开阐述：①在进行房屋建筑结构使用期限优化设计时需充分考虑到建筑工程自身特点，随后根据当前房屋建筑优化设计实际情况开展设计工作，提出可行性较高的优化设计实施方案，促使房屋建筑工程使用寿命得到极大延长。②从房屋建筑工程结构的阶段性特点着手，设计人员还可准确掌握每一阶段存在特点，结合不同的特点制定提出相应的优化设计方案，并确保优化设计方案的科学合理性，并能在大大提高房屋建筑使用期限基础上充分保障施工人员安全性。另外施工方还要积极吸收借鉴国内外的先进施工技术工艺，不断展开创新优化研究工作，充分凸显先进技术存在优势，从而为房屋顺利建造完成营造良好条件。

2.2 优化结构设计模型

在建筑结构模型优化过程中：①选择变量。一般来说，在建筑设计方案中，建筑师扮演着极其重要的角色。设计人员在设计中，要注重参考变化幅度不大、考虑因素不多等参数，进而降低建筑结构的设计过程的难度，设计人员也可以迅速找到与设计目标相符合的数据。②确定函数。设计人员确定的一组函数，要与配筋率、房屋结构尺寸、经济性等相符合，进而将建设成本保持在合理范围内。③衡量施工条件。要想给予建筑结构稳定性的保障，必须要深入分析房屋的受力极限、结构的稳定性以及结构构件受力裂缝的限值等。在实际建筑结构设计过程中，设计人员要从房屋施工条件出发，结合建筑使用方案，并对设计中存在的限制因素进行深入分析，进而确保建筑结构设计结果的准确性和合理性。

2.3 节能结构设计优化

节能结构设计的优化必须以绿色建筑思维理念为前提和基础，设计人员要正确运用优化设计方法。具体方法包括：第一，要结合项目所处的地理位置、气候条件和所在地城市规划的具体情况，有的放矢地选择建筑的朝向，这么做不仅可使住户有好的采光照射，也为室内通风营造了温暖温馨的良好环境，可谓是一举多得;第二，要统筹兼顾，不能只顾建筑的美观而不考虑座向风向，只要设计科学合理，则会有效降低室内热量损耗，实现高效节能的最佳效果;第三，要采取优化措施，完善房屋建筑的维护工作。对屋顶、门和窗户等要提高设计标准。在面对阳光一侧，窗面积可适当扩大，有条件的也可增加窗户数量，这种设计方式会提升室内的采光度。在背光一侧，可适当减少窗的面积或数量，避免热量过多散失，以利节能。第四，打造绿色建筑，不使用国家和地方禁止和限制使用的建筑材料及制品。在设计中，尽可能多采用高强混凝土、高强钢筋和高强钢材等，以达到在满足同等受力要求的同时，降低钢材的用量。最大限度的利用满足环保要求再生原料生产的建筑材料。

2.4 地基与基础工程结构的优化设计

一般情况下，对于一个工程来说，地基与基础工程造价占比总工程造价的10%～30%左右，有的甚至更多。因此，结构专业设计工程师在进行地基与基础结构设计时应进行多方案优化设计并进行比对。地基与基础结构设计方案比对时，应综合考量建造成本和时间成本。一般情况下，深基础造价较高、地基处理次之、浅基础最便宜。同时，在选择基础方案时，还应经对拟建工程的类型、高度、工程地质情况、地下水位的高低等综合考量后，确定最终的基础方案。只有经多组地基与基础的设计方案比较后，方能选出受力最合理、造价最经济且能满足上部结构使用要求的基础形式。

3 房屋建筑结构优化设计时需要注意的事项

3.1 重视工程的前期工作

设计阶段在房屋建筑工程整个建设周期内是最为关键的一环，其将会对房屋建筑的性能、施工成本以及质量产生影响。因此，结构设计人员就应当在建筑工程开始的最初阶段参与到建筑方案的设计过程中，并将自身的设计理念与思路都有效地融合到现代房屋建筑设计当中。之后，结构设计人员再结合实际情况对房屋结构进行优化设计，保证在建筑工程的最初节点，整个工程就已经有了一个比较完整的结构优化设计理念。

3.2 注重房屋内部建筑结构的优化设计

在开展房屋建筑结构设计过程中，设计人员不但要对建筑整体结构进行优化设计，同时还需要对建筑内部结构构件进行优化设计。同时，还需要将这种设计理念都贯穿到整个设计过程当中，只有这样，才能够保证后期施工顺利进行。

4 结语

现今人们的经济水平得到了极大地提升，对居住房屋在质量、外观、舒适上都提出了很高的要求，因此房屋建筑结构优化设计在目前设计工作中占据了十分重要的地位。房屋建筑结构设计要不断完善设计水平和技术，就要不断进行设计的优化工作，在保证建筑结构可靠性的同时降低建筑成本，提高企业的经济效益。

参考文献：

[1]周恒.房屋结构设计中的建筑结构设计优化方案[J].智能城市，2017（12）：95.

[2]武彦章.建筑工程中结构设计优化方法的应用[J].建筑设计管理，2017（36）.