浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术

方子琪

（江西省旅游集团文旅产业投资发展有限公司，江西 南昌 330000）

建筑结构设计主要指在满足建筑各项功能要求的基础上，实现建筑各项数据优化，即在所有可选择的建筑结构设计方案中，选择一个相对更为优质的结构设计方案。建筑结构优化可以提升建筑质量，满足用户对建筑质量要求，同时通过结构优化设计，还可以在一定程度上节省建筑工程造价，促进工程整体效益提升。因此近些年建筑企业对建筑结构优化的重视程度越来越高。

一、房屋建筑结构优化设计应用意义

（一）提升房屋建筑工程整体效益

通过房屋建筑结构优化设计可以有效提升房屋建筑结构质量与降低房屋建筑造价，实现房屋建筑工程整体效益提升。首先，房屋建筑优化设计便于施工人员提升房屋建筑工程整体建设质量。相关施工人员可以按照建筑优化设计方案进行施工，确保施工过程与设计图纸一致，保证建筑工程质量。其次，通过优化设计，施工人员可以精细化计算具体建筑工程建设所需要的施工量等，通过调整施工量实现对房屋建筑成本管控。相关施工企业可以根据施工要求与工程合同要求，尽可能地减少非必要建筑结构搭建，并针对每一处建筑结构细节位置进行优化，减少各建筑结构具体所需施工量，帮助施工企业减少施工时间、施工劳动量、施工材料量等，在一定程度上降低工程造价。

（二）符合当今建筑行业的要求

时代发展的进步和人们日益增长的物质文化需要，使人们对建筑行业的要求不断提高，并希望在建筑结构设计方面予以空间最大化的利用。房屋建筑的结构优化可以使建筑材料达到最大的利用，使建筑空间更为合理，同时可以满足建筑的多元化需求。建筑结构优化方法被使用后，可以满足对建筑外观性和实用性的双重要求。

（三）有利于提升建筑质量安全

建筑结构设计方案是后续施工的重要依据，也是决定房屋建筑质量安全的关键因素。因此，对于设计人员而言，须将安全摆在第一位。但由于建筑结构的复杂化及功能需求的多样化，给设计工作带来了更大的压力。设计人员既需要从整体上考虑建筑结构的协调性，又要从细节部位考虑功能的实用性。在这种情况下，借助BIM 系统、ANSYS软件等一系列先进技术，辅助建筑结构设计工作的开展，可进一步提升建筑设计方案的安全性。例如，应用BIM 系统可达到“所见即所得”的效果，且在虚拟环境下生成建筑3D 模型，方便设计人员及时发现问题，不断进行优化，使设计方案更加完善。

二、优化房屋建筑结构设计的基本原则

（一）安全性原则

安全性是房屋建筑结构设计需要坚持的最基本、最首要的原则。房屋建筑的安全性直接影响人们的人身安全和财产安全。在房屋建筑结构设计工作中，设计人员需要把安全性原则作为基础性原则，综合考虑各方面因素，排查房屋施工建设的安全隐患问题，落实好安全管理工作，加强安全教育宣传力度。

（二）经济性原则

由于房屋建筑设计所涉及的内容有很多，开展设计工作、施工建设都需要用到大量的施工建设材料和相关工艺技术。只有优化建筑结构设计方法，才能够有效的节省房屋建筑建设成本。人们物质生活水平的提升，房屋建筑建设施工的成本也在不断的增加。在开展结构设计工作时，设计人员需要充分的讨论成本问题，有效控制成本，在保证项目建设的质量和安全性的前提下，做好对资金支出问题的有效控制，提升预算规划的科学性和有效性，才能够更好的推动房屋建筑工程项目有序、平稳、高效进行。

（三）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。

（四）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，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。

（五）可行性原则

房屋建筑结构设计的可行性原则，要求设计人员从房屋建筑的使用场景、功能服务等几个角度出发，对绿色建筑设计方案与建筑施工技术进行统筹性分析，通过这种系统化分析工作，设计人员可以在较短的时间内，评估房屋建筑结构设计方案的可操性，例如对设计思路、设计细节等做出相应的调整，通过设计方案的细节调整，使得房屋建筑在绿色建筑施工过程中，施工材料的选用、施工机械的使用、建筑结构细节的管控等工作得以顺利进行。可行性原则能在很大程度上帮助施工单位更加全面地进行资源配置，减少资源浪费情况的发生，从而实现房屋建筑结构施工活动的经济效益。

三、建筑结构设计应用优化措施

（一）科学制订结构设计方案

结构选型在房屋建筑结构优化中占据着重要地位。制订方案之前需要做好前期准备工作，实地勘察施工现场，根据建筑现场的客观条件和资源统筹安排建筑工序，按照建筑结构设计的标准进行建筑方案设计。严格根据质量要求选择建筑材料和机械设备，以保障质量为前提条件进行控制并优化设计方案。

（二）整体优化和局部优化

建筑结构设计表现出明显的层次性和复杂性。首先，从层次性上来看，其主要涉及到建筑设计体系、结构体系和安装设计体系等，且上述每个体系之下还包括诸多小的分支体系。设计人员在开展建筑结构设计工作的时候，应当结合工程的具体情况以及各个分支的特点加以优化，循序渐进地解决各环节遇到的困难，进而确保整个工程的顺利完工。其次，站在复杂性的层面来看，其主要涉及到建筑原材料的选择、零部件的选择以及结构类型的确定等内容。所以，不管是哪种类型的房屋建筑，都可从整体和局部出发进行优化，最终实现建筑结构设计水平的最大化提升。

（三）地基的优化设计

地基设计是房屋建筑结构设计的基础性内容。在进行房屋建筑结构设计时，需要把地基的优化设计作为设计工作的关键。在开展设计工作之前，设计人员需要详细、全面的考量地基的实际情况，做好科学的地质勘测，科学分析和计算地质承受力，还要坚持安全性原则，有序、安全、高效的落实好项目安全实施。项目负责人要肩负好自身的职责，全面、细致的分析地基结构设计的影响因素，并以此为依据做出科学预案，综合考虑各方面影响地基设计的风险隐患，清晰、明确的梳理安全问题。在施工现场还要安装防护设备。

（四）抗震结构的优化

为了使房屋建筑使用质量得到提升，并有效避免地震等灾害对建筑产生严重影响，做好抗震设计是结构优化不可忽视的重点。抗震结构优化设计过程中，应尽量采用对称设计，如果房屋建筑结构为不对称设计，则需要保持建筑结构平面布置的刚心和质心重合。另外，需要设置多道抗震防线，例如，采用“强柱弱梁”延性框架结构，在水平地震波的作用下，梁结构先于柱结构屈服，因此，可以利用梁的变形消耗地震对建筑结构产生的作用力，使框架柱作为保证结构稳定性的第二道防线继续发挥对结构的支撑作用，从而提高整体建筑结构的抗震性能。

（五）做好混凝土结构设计优化

混凝土结构设计作为房屋建筑结构设计的主要内容，能够有效改善办公环境，实现建筑结构整体强度的稳步提升。具体来看，在办公楼混凝土设计环节，设计人员需要采取实地勘察以及数据分析的方式，明示施工环境对于混凝土自身材质的影响，对混凝土结构布局进行灵活调整。例如设计人员可以通过计算机技术、大数据技术，对房屋建筑通风情况进行模拟，通过掌握地质、地形等环境特性，对室内建筑结构的布局进行调整[4]。在采光设计环节，设计人员需要坚持绿色设计理念。根据过往经验，采光是房屋建筑主要的能耗组成部分，在设计过程中，设计人员需要充分利用自然光源，通过自然光源的方式，减少采光光源的使用，避免额外电能的使用。在这种思路的指导下，设计人员可以借助模拟设计的方式，对采光设计方案进行反复测试、调整等，借助这种手段，设计人员可以很好地调整建筑内部的结构布局、采光的强烈程度，更好地提升采光成效与节能效果。

（六）合理建立优化模型

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。

结语

综上，文章介绍了建筑结构优化设计的应用意义，列举了当前建筑结构优化设计方法应用需要坚持的原则，为保证质量的安全、功能的实现，在结构设计阶段，须应用优化技术，通过对设计方案的反复修改、不断完善，为后续的建筑施工提供依据和参考。为提升房屋建筑的舒适性，对建筑结构设计的优化已成为建筑结构设计中的重要发展趋势，相关研究人员需要对建筑结构的优化方法进行研究，提出建设性的意见与建议，让房屋建筑结构设计更具创新性，顺应市场发展，促进建筑工程综合效益的提升。