结构设计优化在房屋建筑结构设计中的应用

杨 悦

1 引言

随着社会经济的迅速发展，如今，人们的经济条件、生活质量与生活水平得到了明显的提高，从而对生活环境也提出了更高的要求。基于时代进步及社会发展要求，如今房屋建筑结构设计中，往往会在确保质量、安全的基础上，开展结构优化设计，以实现成本降低、节能减排及建筑物使用功能的提高。

2 房屋建筑结构设计中的结构设计优化

2.1 建筑结构模型的优化

房屋建筑结构设计中，对结构设计优化进行应用的时候，应优化建筑结构模型。在对建筑结构模型进行优化的时候，可以从确定约束条件、计算函数、选择变量三个方面开展。创建、使用建筑结构模型的过程中，应对不同变量的选择进行高度重视。对不同变量进行设置、选择的时候，必须充分考虑房屋建筑物的实际情况，并结合当地情况，全面分析可能会给房屋建筑结构设计产生影响的所有因素，并用预定参数来对这些因素进行表示，在房屋建筑结构设计中表现出来。一些因素可能会给房屋建筑结构设计的整体效果产生非常大的影响，因此，不管是多元因素，还是单一因素，设计师均要给予足够的重视。除此之外，房屋建筑结构设计优化过程中，将各种元素反映到函数中，能够有效减少工作人员的劳动量，有利于提高其工作效率。

2.2 建筑主体结构的优化

房屋建筑结构设计中，对主体部分进行设计的时候，应对建筑物的质量进行重点考虑，优化设计应建立在保障房屋建筑质量与安全性的基础之上。基于此，房屋建筑结构设计中，首先要考虑的问题便是确保建筑物的安全性，并在后期优化设计中，致力于实现主体结构承载性能的加强。对于建筑物来说，主体部分稳定性的增强，是提高建筑物安全性的有效手段，其可以赋予建筑物在一定范围内抵抗恶劣环境的能力，使建筑物在地震、大风等环境下具有安全性，避免一旦遭受恶劣外部条件建筑物便发生倾覆。对建筑主体结构进行优化的时候，重点是对剪力墙进行优化设计，确保剪力墙的整体稳定性，重点是要使剪力墙质量均匀，并让建筑物的结构重心、刚性中心重合，从而提高建筑物的整体稳定性。设计师可以采取减少剪力墙数量、增加剪力墙程度的方式，来对剪力墙结构进行优化，使剪力墙的稳定性更高。房屋建筑结构设计中，往往会在剪力墙内部设置大量钢结构，从而使剪力墙可以承受更多重量，提高剪力墙的稳定性。但出于节能的考虑，需要对这部分进行优化设计，在保证剪力墙稳定性的前提下，尽可能地少使用钢结构建材。

2.3 房屋建筑细节的优化

随着市场经济的迅速发展，建筑行业也在蓬勃发展，但其市场竞争也日趋白热化，现阶段诸多企业在细节方面入手，来提高建筑物的质量及美观性，从而吸引消费者的青睐。基于此，房屋建筑结构设计中，开展结构设计优化的时候，也要注意对细节进行优化，根据客户要求，对房屋建筑的部分细节问题实施优化、精细化处理。例如，在空调板设计中，应根据客户使用需求来开展设计，确保设计的空调板可以为空调安装、维修等提供便利条件，并要保障其可以满足建筑安全性能的要求。再如，在阳台设计中，也要考虑客户需求来开展设计，若是居住人员较多、成分复杂，则要考虑幼童安全，将阳台高度设计为1.2 米。房屋建筑结构设计中，还有很多小细节，设计师应对这些细节问题进行充分考虑，为客户提供更多的便利。房屋建筑结构优化设计中，设计师也要充分考虑当地实际情况来开展设计，适当采取一些节能设计措施，如考虑当地气候、天气条件，对卧室的光照条件进行优化设计，以减少照明时间，降低电能消耗。

2.4 排水管道系统的优化

房屋建筑结构设计中，对结构设计优化进行应用的时候，还可以对排水管道系统进行优化设计。排水系统设计是房屋建筑结构设计中的重要组成部分，其复杂程度较高，应充分考虑实际情况来开展设计。特别是穿墙管道设计中，应以便于施工为原则，提前预留管道碰撞检测的空间，并做好预埋空洞的标记，以便于施工方在施工的时候可以提前预埋孔洞，避免返工问题的出现。对于需穿过承重墙的排水管道，应做好对周围的加固处理，保证承重墙的稳定性。排水管道优化设计中，应考虑施工方面的问题，避免管道绕柱问题的出现。随着科技的进步，BIM技术在建筑设计中得到了越来越多的应用。排水管道优化设计中，也可以应用BIM技术，来开展碰撞检测，确保排水管道、建筑物的协调性，提高排水管道优化设计质量。

3 房屋建筑结构设计优化的关键点

3.1 设计理念优化

房屋建筑结构设计中，结构设计优化的应用，关键在于设计理念的优化。结构设计优化的时候，应考虑其会给房屋建筑带来的影响，对原有设计进行优化、补充，对原有设计理念进行优化与完善，而并非原有设计理念。房屋建筑结构优化设计中，应对建筑物的可靠性进行重点考虑，为了实现建筑物可靠性的提高而开展优化设计，会导致工作量大量提升。为了确保工作效率，可采取拉氏乘子方法，对部分数据进行重新转化，将会给结构设计带来干扰的约束性因素，转变为非约束性因素。同时，房屋建筑结构优化设计中，可能需要对房屋建筑结构受力情况进行重新分析，设计师应围绕着房屋建筑的安全及质量，对其受力情况进行分析，科学调整各项参数。

3.2 选择最优方法

房屋建筑结构设计中，应用结构设计优化的时候，找到房屋建筑结构设计的最优方法，是一项重要的工作，只有找到最优设计方案，才能确保房屋建筑结构设计质量，为施工提供有效参考，并保障房屋建筑的使用功能、安全性及美观性。对房屋建筑结构进行优化设计的时候，往往会涉及到诸多数据及条件，在设计中要对这些数据进行计算，从而找到最优解，并采取科学合理的设计，来实现房屋建筑各项性能的提升。实际开展优化设计的时候，设计师应以设计理念为根据，选择最佳计算方法，去除部分附加条件，从而便捷、快速地获取计算结果，完成数据收集、数据计算工作，提高工作效率。也就是说，设计师应选择最科学的算法，快速完成数据运算，选择最佳设计程序，便于设计师快速进行优化设计。

3.3 结构模型设计

房屋建筑结构设计中，应用结构设计优化的时候，应对建筑结构模型设计方面的问题进行高度重视。房屋建筑结构设计中，在对建筑结构模型进行优化的时候，可以从确定约束条件、计算函数、选择变量三个方面开展。第一，确定约束条件。设计中，应充分考虑工程建造目的、工程预算、施工要求等因素，对施工条件进行衡量与判断，明确需要遵守的条件，确保房屋建筑结构设计符合工程实际需求。一般情况下，需要对结构的刚性、结构的稳定性、房屋的尺寸与比例等条件进行考虑。第二，计算函数的合理选择。房屋建筑结构优化设计的过程中，通常要对房屋横截面、钢筋的尺寸等数据进行设定，并将这些数据带入到选定函数中去，应用这些函数进行运算、分析。对计算函数进行合理选择，从而获得准确的数据，是减少成本浪费、降低工程成本、减少工程量的重要前提。第三，变量的选择。对于房屋建筑来说，在结构设计过程中，往往会涉及到大量数据，设计师通过收集、利用这些数据，来供定稿参考，一些数据可能是定稿的关键。房屋建筑工程项目的所有相关数据，均有可能给设计造成影响，选择合适的数据，可以帮助设计师减少负担、提高工作效率。基于这样的原因，应对数据变量进行合理选择，以降低设计师的工作难度，提高房屋建筑结构设计方案的科学性、合理性。

4 结语

综上所述，房屋建筑结构设计中，开展结构设计优化的时候，应对建筑结构模型、建筑主体结构的、房屋建筑细节、排水管道系统等进行优化设计，并要把握好设计理念优化、最优方法选择、结构模型设计等关键点，从而提高房屋建筑结构设计质量。随着科学技术的迅速发展，房屋建筑结构设计中也要加大对BIM等技术的应用，充分发挥技术优势，实现房屋建筑结构设计的改进与优化，不断提高房屋建筑结构设计水平，建设实用性、美观性兼具的房屋建筑，为人们提供更加优质、舒适的生活环境。