建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用

邵彦俊1吴鑫健2

1江苏中南建设集团上海投资发展有限公司上海201103;2杭州金运房地产开发有限公司浙江杭州310000

摘要：随着我国社会经济不断发展，人们的生活质量也在不断提高，建筑行业也迎来了新的发展时期。现如今人们对房屋要求越来越高，除了注重经济实用性外，更关注房屋的整体艺术美感。因此，接下来本文就将分析建筑结构设计优化方式的重要性和在房屋建设应用上的详细步骤以及应用，希望可以为房屋结构建设的发展做出一点贡献，更好的促进我国房屋建设的发展。

关键词：建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计；应用

为了能更好应对竞争激烈的市场，建筑企业必须要对建筑施工和设计方面进行深入的研究，并加强这方面的管理。建筑企业要在保障建筑质量的前提下，做到既能让建筑有经济实用性，还能让建筑整体变得美观，使其能够充分满足业主对房屋的要求。因此，接下来本文就将对建筑设计优化的方式进行分析，并对其在房屋机构设计中的应用进行探讨，希望可以为相关的从业人士带来一点参考。

一．建筑结构设计优化方式的理论展现

在进行建筑结构的设计时，除了要考虑到设计对象的安全性和健全性，还应该考虑如何将建筑变得更富有艺术美感，这就是结构设计优化的具体体现。我们在对建筑结构设计的优化方式进行理论层面的分析后，可以得出一个结论：那就是建筑结构的设计优化方式在现实应用中，主要表现在房屋工程总体的优化和房屋工程分层结构优化设计这两方面。

在进行建筑结构的设计时，建筑师在基本保证设计意图的基础上，平面布置要对称，要尽可能的减少质量中心和建筑刚度中心之间的差异，而且建筑整体的平面结构要保持一定的对称性和规则性，使建筑物在水平荷载作用下不会发生扭转情况。此外，在进行竖向布置时，要在满足功能的前提下，尽量使承重部件上下贯通，并且为了降低设计机构的难度，尽量不要使用转换层。租后，在进行垂直方向的设计工作时，还要注意刚度的相关要求，垂直方向的刚度最好不要突变，最好采用渐变性，以此来避免应力集中的发生。减少对结构抵抗水平向动力荷载的影响。

二．建筑结构设计优化方式的重要性

通过观察我国目前的建筑发展情况我们可以发现，目前房屋建筑都以高层为主，因此大多数的建筑企业都在面临一个问题：如何在保证结构设计符合大众需求的基础上尽量减少资金的投入呢。解决这个问题，就需要实现建筑结构设计的优化，在保证建筑质量的基础上，对设计方案的整体进行系统的分析。通过采用先进的技术手段和设计理念对房屋建筑进行统一的管理，节省投入资金，从而达到科学把控建筑工程的造价[1]。实际上，如果设计时能够制定出科学合理的设计方案，并能将施工技术与经济效益挂钩，那么就可以节省很多资金开支，大大提高企业的经济效益。

所以，加强对建筑结构设计的优化可以更好的发挥机械设备和建筑材料的性能，做到物尽其用，可以很好的提升工作的效率。并且与传统的设计理念相比更具有科学性。对建筑结构设计进行优化不仅可以为企业增加经济效益，还能通过结构优化使房屋建筑的结构层次得到进一步的整合，加强房屋的质量，从而保障居民居住的安全性。综上所述，建筑结构优化非常重要，对增加企业效益、优化房屋质量有着非常积极的促进作用。能够极大促进建筑行业的发展。

三．建筑结构设计优化的实质意义

建筑结构设计优化对于房屋结构设计来说有着非常重要的实质意义。首先，有利于减少工程的成本。在前文中我们已经提到，目前我国的建筑发展趋势是高层建筑，相比于低层来说高层占地面积少，空间面积大。虽然减少了一部分的用地费用，但是随着建筑物层数的增加，非常容易出现建筑层数与实际占地节约量不符的情况。此时，建筑结构设计优化就可以很好的避免这种问题的发生，通过建筑结构设计优化，我们可以将占地面积与造价管理进行统一的协调，这样既极大的减少了资金投入，又增加了建筑的美感，从根本上提高了房屋建设的技术。

除此之外，与传统的设计方式相比，对建筑结构进行优化设计还有利于建筑内部结构层次的科学化平衡，避免了材料的浪费，能够最大限度的发挥出建筑材料的价值，使得建筑过程中的每一个阶段都能保持高安全和高质量。并且从现实层面来看还能够为建筑的安全提供保障，使建筑结构整体都能保证良好的经济效益和实用性，更能够满足当下消费者对建筑的需求。

四．建筑结构设计优化方法在房屋建设中的具体步骤

（一）建立结构优化模型

在开展这项工作时我们可以按照以下的步骤来进行：首先，我们要科学合理的设计变量，将会影响建筑本身的参数作为设计变量，另一些变化范围和影响不大的、可以通过局部设计就能满足设计需求的设定为预定参数，这样可以减少编程、设计工作的计算量，从而达到提升工作效率的目的。其次，我们要将相应的目标函数确定下来，减少建筑工程的造价指出。最后，通过科学的方式确定约束条件，保障整体结构的可靠性。在进行具体的结构设计时，要保障每个目标性质的约束条件都能符合实际要求，从而达到整体的优质涉设计。

（二）合理设定优化的计算方案

房屋结构的可靠度是个比较复杂的问题，所以在进行具体计算的时候要注意对问题进行转化，争取将复杂的约束优化问题转化为简单的无约束问题，使计算更加快捷，增加计算的效率和准确度。在这里我们可以选择优化设计的计算方法，如：复合形法、powell算法等[2]。除此之外，在进行程序设计环节的时候，要根据具体的结构优化模型和优化设计计算方法来选取编制功能更加完善且运算速度更快速的综合型应用程序，以此保障优化设计的整体都能更全面、更有效的环境下进行。

（三）对结果进行综合分析

在对计算结果进行分析时，需要对结果进行一个全方位多角度的分析，一次来确定我们的方案是否符合实际情况。这项工作对于建筑结构优化设计来说十分重要，因此选择一个合适的设计方案既能让房屋建筑拥有美感、安全和实用性，又能减少整体建设的资金投入。但是，在这里我们也要明确一点，在进行建筑设计时我们既不能只看重经济收益一味的节省，更不能单纯重视建筑技术的水平，而产生不必要的浪费。在正式施工以前我们对计划要有一个全面的考量、辩证的思考，用正确的思维去看待经济与技术之间的关系。争取用性价比最高的材料，实现经济效益的最大化，让建筑企业的经济收益和设计方案都可以得到更好的落实。

五．建筑结构设计优化方法在房屋建筑中的现实应用

（一）对建筑寿命与阶段性进行优化

在工程的使用时限内，每个阶段都要进行合理的优化。因此，设计师在经过考察后，要掌握好每个阶段的特点，根据现场的实际情况来选择合适的优化方案，增加建筑的安全性和质量，以此来达到提高房屋使用寿命的目的。这样既提高了工程的质量又给企业带来了丰厚的利润。

（二）对桩基础的具体优化

一般来说，建筑中的桩基础分为两类，分别是灌注桩和预制桩。在进行具体施工时，灌注桩的施工质量比较难控制，而且操作时间长，对操作人员的技巧要求比较高。因此，施工时如果满足沉降负荷的标准，我们可以采用预制桩的技术，以此来减少施工程序。在这里我们需要特别注意一点，桩基不断加深会增加土壤对桩基的摩擦，所以在施工前我们要准备较长的预制桩，方便施工进行[3]。

（三）结构优化要与建筑优化保持协调

设计师在进行结构的设计时要保证建筑的整体结构能够与平面进行紧密的配合，这样可以使房屋建筑即有美观的外表又有合理的内部结构。建筑系统整体要保证简洁性，墙面与内部支柱的位置要严格按照设计标准摆放，不能出现错位的情况，并且墙面的高度要与界面的面积相同。除此以外，设计师在对楼梯进行设计时，对于受压比较多的转角区，要选择强度高抗压力度强的建筑材料，使其能够良好的降低自重。另外，对于建筑整体来说要保证建筑的钢心、重心、质心能够正确交叠，避免发生楼梯扭转的质量情况。

（四）下部地基基础结构的设计优化

下部地基基础结构的设计优化是非常重要的环节。在对地基的基础结构设计优化时，我们必须要择优选择合理的方案来加固地基基础，在做好工程质量安全防护的前提下，最大程度的去降低建筑工程的造价。当然方案的实施需要建立在合适宜的地质条件上，我们可以通过选择适当的桩基础来满足方案的需求。在对桩基进行选择时，要严格根据桩基底端的持力层厚度来选择灌注于桩基底端的柱的长度。最后，根据现场施工的实际情况选择出最合适的方案来进行施工。

结语：

综上所述，随着建筑行业的不断发展，建筑结构设计优化也有了重要的意义。要想在激烈的建筑行业竞争中获得胜利，就需要我们加强对建筑结构设计优化方法的重视，在保障建筑质量与美观的基础上，降低资金投入，最大限度的发挥建筑材料的作用，以此来更好的满足住户的需求，更好的促进我国建筑行业的发展。

参考文献：

[1]王睿.建筑结构设计优化，提高结构设计质量[J].建筑工程技术与设计,2018,(35):924.

[2]陈玲玲.工业厂房建筑结构设计优化的探究[J].山东工业技术,2018,(19):100.

[3]尹琳.关于新型住宅建筑结构设计优化的分析[J].建筑工程技术与设计,2018,(17):1042.