建筑结构设计优化方法 在房屋结构设计中的应用研究

占丽金

随着社会经济的不断发展，在开展房屋结构设计工作的过程中，设计单位不但要对建筑的实用性及安全性进行考虑，同时也要全面提升建筑的美观性和经济性。所以在对房屋建筑进行设计的过程中，设计人员需对建筑的安全、实用、美观、经济进行保证，同时还要对施工的便利性进行考虑。因此，对于建筑结构设计单位需要进行优化设计，只有这样，建筑的各项功能才能得到统一，进而可以促进我国建筑事业的稳定发展。基于此，本文围绕建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行了分析和探讨。

随着社会经济的快速发展，人们的生活质量也得到了改善，在此背景下，对于生活及居住的环境，也有了更严格的要求。在开展房屋结构设计工作的过程中，设计人员需积极采用建筑结构优化设计方法，这样房屋的舒适度不但可以得到提高，同时还能将人们的居住需求进行全面的满足。不仅如此，通过应用建筑结构优化设计方法，其还可在不影响房屋性能及质量的前提下大幅度降低建设的成本，而这在很大程度上也可提高工程企业的经济效益，促进建筑工程产业在我国更好的发展。

一、房屋建筑结构优化方法的重要性分析

结合我国当下的发展形势来看，房屋高层建筑将成为必然趋势，而如何降低对资金的投入，并使结构设计满足时代的发展需求已成为当下建筑单位及投资人极为重视的问题。针对房屋结构，要想对其进行优化，设计人员需要在不影响施工质量安全的基础上对施工的设计方案进行系统的分析，之后还需对先进、高效的设计理念及技术进行应用，这样房屋建筑的工程造价才能得到有效的控制。据调查发现，经过设计优化后的房屋结构所产生的费用要比没经过设计优化的建筑缩减20%左右。然而在开展施工设计优化工作的过程中，由于受到诸多因素的影响，工作的难度也随之增大，而施工设计优化所具备的作用及优势也无法得到全面的发挥。比如，有些单位为了加快工程的进度，进而对房屋的设计效果产生了极大的影响，而一些年轻的设计人员由于工作时间较短且缺乏丰富的工作经验，也使得房屋建筑结构设计优化工作无法顺利地开展。不仅如此，还有部分设计人员过于重视建筑方面，所以忽略了对建筑的设计预案，在此背景下，工程的整体造价也受到了极大的影响。由此可见，建筑工程的设计人员需要将施工技术与经济效益进行有机联系，只有规划出高效、可行的设计预案，建筑单位的经济及社会效益才能得到有效的保证。而且通过对建筑结构进行设计优化，建筑材料及机械设备的性能也能得到全面的发挥，而这是我国传统结构设计模式所不具备的。此外，通过进行建筑结构的设计优化，建筑工程的造价也能得到降低，其在很大程度上也可为建筑单位赢得更多的利益。最后，房屋建筑结构设计优化还能对房屋的结构单元进行科学整合，这不仅可对建筑工程的质量，同时还能为人们提供更安全、舒适的居住环境。因此要想对民用房屋的经济性及适用性进行保证，我国工程设计单位需要对建筑房屋的结构进行设计优化。

二、房屋结构设计优化的原则概述

1.安全性原则

对于建筑工程而言，安全性设计是极为重要的，在开展建筑房屋结构设计优化工作的过程中，建筑单位不能为了追求经济效益而忽略了对建筑施工质量的提高。需在保证建筑工程安全性的同时对建筑结构进行优化设计，这样建筑工程的施工成本也会得到大幅度降低。

2.实用性原则

对于房屋建筑结构的优化设计来说，实用性也较为关键。借助优化设计，房屋建筑会具备更多的功能，而这在很大程度上也可满足业主对建筑工程实用性的。

3.耐久性原则

对建筑结构的优化设计与节约建筑材料并不同，其是在确保房屋建筑结构的使用寿命及服务周期的基础上，再借助专业的建筑结构知识并结合建筑工程的实际情况从而对建筑结构进行的设计优化，这样对于房屋建筑的耐久性要求，设计优化工作也能将其满足。

4.保护环境原则

在开展建筑结构设计优化工作的过程中，设计单位还要注重对环境的保护。综上所述可以看出房屋建筑结构的设计优化可将工程的质量、耐久性以及安全环保等要求进行满足。在开展工作的过程中，设计单位需要对建筑结构的模型进行优化设计，在获得相应数据后通过对控制参数进行调整，其也可实现对建筑结构的优化设计，而工程的施工成本也会得到最大限度地降低。此外，对于目标成本，设计单位也要合理明确，在这一过程中，需要对建筑的成本情况进行有效分析，对相关的约束条件也要进行确定，只有这样建筑结构的设计优化工作才能更好地开展，而我国的建筑行业才能得到可持续的发展。

三、在建筑结构设计中，结构设计优化的流程分析

1.对优化模型进行合理建立

在开展建筑结构设计优化工作的过程中，结构优化设计模型及计算方案是极为重要的。所谓结构设计优化，即是从众多变量中选择较为关键的参数，之后结合这些参数建立函数模型，并计算出最优解。通常情况下，对模型的构建可分为以下几部分。首先，设计人员需要对设计变量进行合理选择，设计变量不但对模型的构建起着至关重要的作用，同时也关系着对参数的选择，设计人员通过对模型的设计变量进行科学计算，计算编程的工作量也会得到有效地降低。其次便是对目标函数的明确，在这一过程中，设计人员需找到能满足函数条件的最优解，之后还需对约束条件进行合理确定，其中就包括应力、强度以及尺寸等数据条件。在落实建筑结构设计优化工作的过程中，设计人员需确保这些约束条件可达到施工标准及规定，这样设计的相关需求也能得到有效的满足。

图1 建筑结构设计优化图

2.对计算方案及程序进行设定

在进行房屋建筑结构设计优化的过程中，一些约束条件及变量参数都会对优化工作产生一定的影响。因此，在计算期间，设计人员需将约束条件转变为非约束条件，这样建筑结构的优化工作也能顺利进行。不仅如此，对于变量因素设计人员也需进行全面考虑，通过采用科学、有效的计算方法，也能实现对建筑结构的优化设计。最后，在计算好设计优化方案之后，设计人员还需对程序进行编写，通过将程序导入到计算机之中，其也有利于后续计算工作的开展，这样在后期计算时，工作人员只需将数据输入到系统中，便可得到相应的结果。

3.结果分析

在进行建筑结构优化设计的过程中，结果分析是极为重要的一项工作。通过对计算机所得数据进行系统分析，设计人员也可结合数据的相关情况，从而对方案进行优化设计。在开展设计优化工作的过程中，需对相关阻碍因素进行合理考虑，这在很大程度上可确保建筑结构的优化设计工作可以顺利完成。不仅如此，在进行建筑工程施工的过程中会消耗极大的人力、物力和财力，通过进行结构优化也可实现对这些指标的降低，而建筑工程的施工质量也能得到有效的保障。因此，在开展建筑结构设计优化工作的过程中，设计人员需在建筑经济及技术间找到平衡点，同时还要将二者存在的矛盾进行有效地降低，这样在采用先进技术的同时也无需花费大量的资金。最后，对于技术可为建筑单位带来的经济效益，设计人员也要进行全面的理解，同时还要意识到技术的改进降低了很多不必要的经济消耗，所以对于先进的技术方法也要进行全面、合理的应用。

四、建筑结构设计优化方法的应用

在开展房屋结构设计优化工作的过程中，设计单位需对房屋结构模型进行建立。在这一过程中，需要对设计对象，即会影响建筑设计的重要因素进行合理选择。同时还要将影响建筑设计程度较小的原因作为预定参数，进而降低建筑结构设计的工作量。其次，通过对设计模型对应的函数进行科学计算，也可将建筑设计的安全性全面提高。再者，还要明确结构模型的运行条件，同时还需对很多情况，如对结构强度及应力等进行全面考虑。最后，还要对结构设计进行系统的分析，道路旁房屋建筑图纸设计是极为关键的，设计单位需要对所得数据进行合理分析，这样便可发现设计方案存在的不足进而将其解决，这样房屋建筑也可得到设计优化，而房屋建筑的安全性及实用性也会得到大幅度提高。

五、结语

总而言之，在开展房屋建筑结构设计工作的过程中，对建筑结构设计优化方法进行的应用是极为重要的。在建筑结构设计优化方法的作用下，不论是房屋建筑的安全还是美观都能得到优化设计，而业主也可进行更安全、舒适的居住。此外，通过对房屋结构设计进行全面的创新，其不但可以吸引更多的消费者，还能将人们的居住需求进行有效的满足，而这在很大程度上也有利于建筑单位的可持续发展。