结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用

摘要：随着社会经济的不断发展，人们对生活中的各项要求，都在不断的提升过程中，尤其是在建筑方面。因为建筑是人们日常生活中的必需品，所以人们对其格外的关注。而要想房屋建筑的外观有十分精致的效果，就需要设计人员在对房屋建筑的结构和外观进行设计的过程中，能够做到融会贯通。在对房屋建筑的结构进行具体的设计过程中，要确保房屋建筑设计可以达到基本需求，即房屋建筑要有足够的安全性、要具有很强的经济实用性、多元化的应用、房屋建筑外观要十分的精致。本文主要是对结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用进行必要的分析与探讨。

关键词：结构设计;房屋建筑结构;设计;应用

由于当今社会经济的不断发展，建筑市场的竞争变得非常的激烈。部分建筑企业为了能够在激烈的市场竞争中立于不败之地，从而迎合客户的需求，建造出安全系数高、外观十分精致的房屋建筑。而要打造出客户十分满意的精致作品，就一定要对其进行深入性的研究，如设计方案、施工方案等。由于在房屋建筑过程中，结构方面的投资所占的总体比例相对的较高，所以需要对结构设计进行不断的优化，从而使房屋建筑的质量和安全可以得到相应的保证。

一、房屋建筑结构优化改良设计所起到的重要性

从目前房屋建筑房展的趋势来看，在未来的房屋建筑过程中，一定会是以高楼大厦呈现。因此，要想投资得到有效的降低，就需要对房屋建筑结构进行不断的优化设计，所以对于此类问题已经成为房屋建筑企业需要迫在眉睫解决的事情。要想房屋建筑结构得到优化的改良，房屋建筑的设计者，必须要在房屋建筑的安全得到保证的前提条件下，对结构进行全面、仔细的研究，然后应用先进的设计理念和技术，对房屋建筑结构进行优化。根据有关方面的不完全统计，将房屋建筑结构进行不断的优化，会比没有优化的房屋建筑结构的投资有明显的降低，大概能够降低到10%-20%左右。但是在进行具体的房屋建筑结构改良过程中，会受到诸多原因的限制，从而使实际施工的难度系数非常的大，导致其所具有的优势没有办法得到全面性的发挥。如有很大部分施工企业，由于对施工进度过于追求，从而对房屋建筑的设计效果产生了非常严重的影响;一部分非常年轻的设计者，由于缺乏相应的实践工作经验，所以没有办法使房屋建筑结构得到优化;还存在的另一种现象是，部分设计者在对房屋建筑结构进行设计的过程中，由于对其中的局部结构过于重视，没有从整体效果方面考虑，从而使整体设计效果并不是十分的理想，不仅如此还对工程造价产生了直接的影响。通过以上的描述，房屋建筑工程在具体的实施过程中，需要将设计方案、施工技术、经济效益等多方面进行综合性的思考，只有将各种因素进行紧密的结合，才可以确保公司能够获取最大的效益。

房屋建筑结构设计优化与以往的结构优化相比，在优越性方面更加的突出，它可以将机械设备和建筑材料所具有的性能进行全面性的发挥。将房屋建筑结构设计采取一定程度上的优化，可以使项目造价投资得到相应的减少，从而确保公司能够获取更多的利益[1]。

二、建筑结构设计中优化的具体措施

（一）结构优化改良模型

房屋建筑整体结构设计优化，具体可以根据以下的几个步骤：首先，设计相应的变量选择，通常情况下，设计变量的选择，在整个设计优化改良过程中，会起到至关重要的作用。如目标控制参数，具体而言是设计成本、损失的估算，以及约束控制参数，即结构所具有的可靠性;而把一部分对设计要求相对较小，或者是按照相应的结构要求，从局部进行一定程度上的调整，从而使有关的参数能够达到预定的要求，这样就可以使大幅度的设计、计算的工作量得到相应的减少;其次，目标函数的确定[2]。选择一组参数，使其能够满足预先所设定好的基本条件，使成本可以控制在最低的范围内，这部分参数具体包含的有：横截面的几何尺寸、钢筋的横截面积、失效的可能性;最后，限制条件的明确，如果要想房屋建筑结构优化改良所具有的可靠性得到保证，那么其中一定会存在非常多的限制条件，如具体大小的限制、压力的限制、变形程度的限制、结构强度的限制等，还有就是常规性的弹性限制到终极限制。在房屋建筑设计过程中，需要将优化方案与实际的限制条件进行综合性处理，从而使设计优化方案可以得到贯彻落实。

（二）结构优化设计计算的方法

将安全做为基本的前提条件，来对房屋建筑结构优化设计，所具有的复杂系数相对的较高。主要原因是因为其中包含的变量、限制条件相对较多，通常都是一些非线性优化的问题。在具体的计算过程中，一般会应用到拉格朗日乘子法、复合算法、Powell 法等优化计算方法，将存在限制的结构优化问题，转换为没有限制条件的问题来解决[3]。

（三）程序的合理设计

按照安全可靠的结构优化设计模型，以及选择非常具有合理性优化计算方法，然后是编写程序，从而确保其所具有的功能，具有非常高效率的计算速度。

（四）结果的综合分析

在对结果分析的过程中，需要应用非常合理设计方法。由于房屋建筑项目所应用到的资金相对较大，所以其中会存在非常多的杂乱问题。因此，在整个房屋建筑优化设计过程中，一定要对问题进行全面性、多方位的思考。要正确的对待经济利益与技术方面的问题，绝对不可以为降低经济成本，而对优化设计所发挥的作用，采取忽视的态度。所以在房屋建筑优化设计时，需要做到技术上、预定功能上达到有关要求，以及经济适用性的成本节约方案[4]。

三、房屋建筑结构设计优化方案的具体应用

（一）整体优化和局部优化

房屋建筑工程所有的特点是层次性和复杂性。从层次角度上而言，它所涉及到的具体内容是建筑的设计系统、结构系统、安装设计系统等、而各个系统通常又会包含很多的子系统。房屋建筑设计者，在设计的过程中，需要将其中的子系统逐步的实施优化，从而使各个子系统之间更加的具有合理性;从复杂角度上而言，所包含的内容有建筑原材料的合理选择、零部件的选择、结构类型的选择等。对于这类问题，一定要采取整体性的优化措施，只有这样才可以使房屋建筑优化的效果达到最佳[5]。

（二）寿命优化、阶段性优化

房屋建筑工程都具有预定的使用年限，而在预定的年限中，在各个阶段可以选择最优的设计方案，具体而言，是在每一个阶段都采取相应的优化措施。房屋建筑设计者，在优化的过程中，必须根据不同的阶段而采取不同的有效措施，从而使整体的寿命可以得到一定程度上的优化，进而确保房屋建筑工程的施工质量，以及提高公司的经济利益。

四、结束语

房屋建筑结构的成本，在整体中所占的比例非常大，而采取结构设计优化技术，可以带来更大的经济利益。房屋建筑结构优化过程中，必须要在合理、经济、适用的基本条件下实行，从而使建设成本能够得到降低，最终使公司利益达到最大化。

参考文献：

[1]    王琴，何嘉，郑剑.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].四川水泥，2020，（4）：63.

[2]    于丽萍.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2020，（10）：719.

[3]    曾星程.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析[J].中国战略新兴产业，2020，（2）：155-156.

[4]    郭昊阳.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2019，（31）：813.

[5]    陳宁慧，朱波.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].建筑工程技术与设计，2019，（31）：807.

作者简介：

戴星星（1988-11-05），男，助理工程师，从事建筑结构设计工作.