建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

涂永佳

摘 要： 建筑结构优化的方法有很多，在房屋结构设计中，合理选择建筑结构优化方法，不仅能夠降低大量的能源消耗，优化建筑外观和性能，还能够提高房屋结构的稳定性与安全性。近些年来，随着人们生活品质的提高，人们对房屋结构各方面的要求也在不断提升，优化房屋结构设计也因此显得更加重要。本文就以房屋结构为内容，对建筑结构设计在其中的应用进行几点分析和研究。

关键词： 建筑结构优化；房屋结构；应用

引言

在房屋结构设计中采用建筑结构设计优化方法，是提升房屋整体质量的关键。设计人员要针对房屋质量、环境情况进行深入了解，结合建筑结构设计的具体方法，对房屋结构进行优化设计，最终达到节约建筑成本、提高房屋结构稳定性的目的。

1.建筑结构设计优化方法的现实意义

房屋的结构设计专业性较强，并且还有极强的系统化和理论化的特征。一般而言，设计人员在进行房屋结构设计之时，需要考虑多项指标，不仅需要对美学指标、建筑使用功能价值指标进行分析，同时还需要分析建筑结构的实际情况和建筑设计的经济指标。

在房屋结构设计中，应用建筑结构优化方法，对房屋结构设计的意义重大。不仅能够满足了建筑的实用性与美观性，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益。但同时，又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，基于这些要求，进行房屋结构设计优化，就显得非常必要了。

结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较设计者可以发现：运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数，还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性

2.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中应用的相关对策

在分析了建筑结构设计优化的现实意义基础上，对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行几点具体分析：

2.1建立结构优化的模型

在房屋结构设计的过程中，引入建筑结构优化设计方法，主要包括如下几个方面，具体进行分析：

2.1.1要对设计变量进行合理的选择

首先，如果在进行设计变量选择的时候，就必须要将影响建筑结构的主要参数作为设计变量。比如：目标控制相关参数，与约束控制相关参数等等，但是在实际的设计中，还有存在一些影响不大，变化范围也不明显，只要结构相关，就可以满足相关设计要求的参数，这些参数就可以用预定参数表示，如果采用这样的方法，就能够大大降低设计量、计算量以及编制程序的工作量。

其次，就是要明确相关设计函数，设计人员要从大量函数以及指标当中，将房屋刚进尺寸与横截面积相对应的一组函数指标确定下来，然后对每个组别的函数性质进行分析，目的是最大限度降低工程成本。

最后，要衡量结构设计的条件，从房屋建筑工程的特点来看，人们对房屋的安全性、耐用性、稳定性的要求是非常高的，因此设计时，必须要考虑到这几个方面。房屋整体构架的稳定性、局部受力限制、房屋结构墙体缝隙限制以及整体构架的体系规格洗漱等都需要进行分析，在实践中，必须要结合建筑这些具体情况，进行分析比较，才能够保障设计符合相关标准和需要。

2.1.2对目标函数进行确定

在完成结构优化模型构建之后，则需要对目标函数进行确定，首先，需要找到能够满足预定条件的截面，以及相应的尺寸、钢筋的及面积等等，之后去顶失效概率函数，进而减少工程造价。

2.1.3对约束条件进行确定

进行房屋结构优化设计的目的就是为了提高结构的可靠性与安全性，因此要求设计者必须要从裂缝快速约束、结构强度约束、尺寸约束等很多方面对约束条件进行确定，同时还要从正常使用极限状态下弹性约束到最终极限状态的弹性约束等方面对约束条件进行确定。并且，还要将实际约束条件与目标约束条件进行对比分析，确保每个约束条件都能够达到最优设计。

2.2对优化设计的计算方案进行设定

在进行房屋结构优化的过程中，计算方案设定是不可缺少的重要方面，房屋结构优化设计的特点就是会有多约束且非线性的复杂多变量，这就要求设计者在设计过程中，要仔细进行计算和分析，将有约束的优化问题向无约束的优化问题转化，通常转化的方法包括拉式乘子法以及复合形法、Powcll法等。

2.3进行程序的相关设计

在房屋结构设计中运用建筑结构优化方法，程序相关设计是很关键的，设计人员在完成上述设计之后，就要从房屋的实际情况和条件出发，将房屋结构优化设计基本模型以及优化设计的基本方法，编写一个功能完善、用途齐全、运行高效的程序。然后，设计者则要针对以上分析的结论进行统计分析，从整体衡量经济利益、施工材料成本、施工技术之间的联系，能够达到一个最佳的综合效果，及节约了成本，又能够改进和完善施工技术。

2.4结果分析

通过以上对房屋结构设计优化方面的分析，选择出最优化的设计方案，在这个过程中，设计者应该从整体上对房屋设计进行分析，既要保障建筑结构设计的美观性、也要保障结构设计的合理性，同时还要降低施工成本，减少能源与资金消耗，当然，保障了这些方面的内容，也不能忽视技术上的要求，设计者要兼顾以上要求和技术要求，实现经济效益与社会效益的双重提高。

3.结构设计优化技术的实践应用

房屋结构设计优化的中，包括前期、整体等很多方面，针对建筑结构优化设计在房屋设计中的应用进行具体分析：

3.1结构设计优化应注意前期参与

在前期设计方案中，应用建筑结构优化方法，能够有效降低工程造价，但是在目前很多结构设计中，设计者往往会忽视工程前期方案设计，这就要求设计者要更加注重前期参与，能够在这个环节中，选择更加合理的设计方案，才能够更好的推进我国房屋结构设计的创新与发展。

3.2概念设计结合细部结构设计优化

在应用建筑结构方法的过程中，设计者要关注结构细节部分的优化设计，比如，地震强度预防设计，因为地震的不确定因素太多，预测非常难，并且无法找到与实际相符的计算式，因此如果想要对地震强度进行预防设计，只能够使用概念设计的方法，将相应的数值作为参考与辅助相关依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。

在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如，在现浇的混i}；}土异形的板料，其拐弯处容易开裂，设计者可以简化成知形板，然后再合理的选择钢筋，在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。

3.3下部地基基础结构的设计优化

在下不地基基础结构这个方面的设计，设计者必须要科学、合理的进行方案选择，能够根据工程地质条件的要求，选择相应的桩基类型，并减少工程造价。另外，还要根据桩端持力层的厚度，合理选择灌注桩的桩长度，整合多个方案进行分析，从中选择最最优化的设计方案。

结束语

进行房屋结构优化，是我国建筑行业发展到一定阶段的必然结果，也是我国资源环境可持续发展的必然要求，在这样的背景下，在房屋结构设计中引入建筑结构设计优化方法，能够降低从前期设计到下部地基结构设计的成本，提升建筑结构的稳定性与安全性，最终实现经济收益与社会效益的双重提升。本文对此进行了几个方面的分析，希望通过文本的研究能够位相关的设计者提供一些建议和参考。

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