结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的运用

郝昌阁

中核第七研究设计院有限公司 山西太原 030012

在住宅建筑结构设计方式多样化不断推进和市场竞争压力逐步加大的背景下，住宅建筑结构设计得到了飞速发展。开展住宅建筑结构设计优化分析，既能大幅度提升住宅建筑的使用性能，也可以在保证施工质量的基础上，提升美观性和艺术性，改性居民的居住环境，满足人们心里和生活的需求。基于此，开展住宅建筑结构设计的优化分析研究就显得尤为必要。

1 房屋建筑构造设计优化概述

（1）由于房屋建筑工程所触及到的内容尤为广泛，房屋建筑构造设计优化所包括的内容相对来说较为丰厚，从整体上来看，房屋建筑构造设计的优化工作包含了对房屋建筑分部构造优化以及总体构造优化两个较大的内容，其中，在房屋建筑构造设计当中的建筑构造设计优化主要包含了以下几点具体的内容。首先，房屋建筑基本构造改进内容。其次，房屋建筑顶部构造的改进。再次，房屋建筑的细节构造、总体构造以及维护构造等内容的优化设计。最后，要以房屋建筑的舒适度需求以及基本需求为前提，对房屋建筑构造的造价进行管控，也就是需要对“房屋建筑的造价进行最优化的设计”[1]。

（2）之所以对房屋建筑构造规划进行改进是由于优化设计能够进一步地实现对有限的资源以及空间进行有效地应用，进一步地提升各种材料以及设施的运用效率，尽最大可能使得优化设计构造下所建造的房屋建筑能够实现美观、经济、可靠以及安全。有关调查研究信息显示，房屋建筑构造的优化设计与以往的设计性对比可以节约8%-35%的建筑工程造价，所以，在房屋建筑构造规划当中需要充分运用房屋建筑构造优化设计技术，以此来推进房屋建筑工程行业的长久进展，进一步实现资源的合理运用。

2 结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的运用

2.1 科学构建房屋建筑设计的模型

在具体的房屋结构设计优化中，需要精准科学化的对房主建筑结构进行模型建构。首先，就是需要科学选择变量。变量就是在房屋建筑设计中可以用来进一步优化的参数值，通常而言在设计优化前需要整体性分析建筑结构的各项性能，认真了解需要优化的内容点以及关键点，从而对整体的设计方案能有全面的掌握认识，同时也要考虑建筑建设中其他因素的影响。从具体的结构优化环节来看，特别是相关工程涉及到的细节参数，需要作为优化的理论依据，在选择最佳方案时在其中做合理的取舍，参考房屋工程建设的参数，明确数据目标，最大限度降低对建筑的直接性影响，同时降低设计优化所带来的偏差；然后是科学化选择优化函数，在以实用性跟稳定性的前提下，既要做好成本控制，同时对房屋整体结构、尺寸、用料等进行合理选择，保障稳定，再结合具体施工的条件，最终合理施工[2]。

2.2 建立健全相关标准与制度体系

当前，土木工程设计某些问题，大部分是设计单位或者施工单位为了节约预算或者其他原因忽略建筑规范上的条例，不按照生产标准对建筑结构进行设计施工，从而可能影响结构稳定性和安全性，或者出现民间俗称的“豆腐渣”工程。所以，在结构设计期间必须严格对照规范，生产施工过程也需要执行严格标准。图纸绘制也需要严格要求，整体框架和细部处理都需做好，图纸出现一点纰漏都会影响整体工程的进度甚至停工。每个阶段出现差池，工程损失都是巨大的。所以要健全结构设计标准，严格要求参与工程的每个部门单位，制定相关制度，约束施工人员的工作行为，规范提升施工质量。

2.3 空间结构整体布局的优化

在住宅建筑结构设计优化中，空间结构整体布局优化是重中之重，也是优化过程中必不可少的内容，具有很强的综合性，涉及到的内容包括：建筑采光、空间结构布局、建筑朝向等那内容，为提升优化效果，可从以下两个方面入手：第一，住宅建筑结构设计优化人员必须具有一定的前瞻性，从城市未来发展规划的角度入手，从整体布局逐步深入到细节布局，比如：可通过住宅建筑整体结构、原材料选择、结构布置等方面同时入手，实现多方协调配合，以提升住宅建筑工程的总体承载力、稳定性、安全性。第二，严格遵循国家现行标准。在住宅建筑结构设计优化中，各项参数难免会存在误差，但要严格控制，将误差控制在允许范围中[3]。

2.4 结合相关参数进行结构设计优化

房屋建筑结构设计优化工作具体过程可通过建立结构设计优化模型、计算方案选择、程序创新及结果分析几个方面进行具体实施。具体而言，在结构设计优化时，可建立相关函数模型，以提高结构设计优化的有效性。对于钢结构的优化设计，可通过函数模型中分析其截面尺寸等参数，从而实现对钢结构施工成本的控制。此外，对于结构的稳定性和耐久性，设计人员可从房屋的尺寸、结构的牢固性等多方面加以考虑，从而实现设计优化。与此同时，设计单位应加强现代计算机技术在房屋建筑结构设计优化工作中的有效应用。计算机技术在结构优化设计工作中，具有较多的优势，但同时也存在一定的缺陷，如存在无法对多方面的主客观因素进行充分考虑，人性化水平需进一步提高等问题。

3 结语

综上所述，房屋建筑结构设计优化将会是我国今后房屋建筑工程结构设计领域的重点发展方向，其可在很大程度上提升房屋建筑工程的应用价值。在房屋建筑工程结构设计优化的应用实践中，设计单位应根据不同房屋建筑工程的实际情况，即其建设目标、结构特点、施工条件、经济条件等方面，强化结构设计优化思想，引入概念设计理念，借助现代化计算机技术，创新结构设计优化方法及相关技术，促进房屋建筑结构设计优化工作的有效实现，推动结构设计优化工作工程应用，以提升房屋建筑工程结构的安全性、适用性及经济性。