试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用

摘要：本文通过建筑结构优化方法在房屋建筑中的重要性、优化技术的应用步骤、房屋建筑结构设计中优化技术以及优化设计技术在房屋建筑结构设计上的应用进行简要分析。

关键词：结构设计；优化技术；房屋结构；设计；应用

中图分类号：S611 文献标识码： A

一、房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的意义

1、安全性

建筑物结构设计最基本也是最重要的要求就是安全性。优化房屋的结构设计，可以大大提高房屋整体的安全性。设计人员一定要将保障建筑质量安全作为前提与基础，细致分析设计方案中的各个细节，并采用较为先进的设计理念与技术，根据建筑设计的总体要求，结构设计要尽量减小质量中心和刚度中心的差异，保证建筑在水平荷载的作用下不会产生很大的扭转效应。建筑平面结构尽量采用对称和规则方式，在满足建筑相应的功能条件下，使竖直方向上相应的承重构件保持上下贯通。

2、适用性

如今的消费者对房屋的舒适度、感官性等要求越来越高，而传统的房屋设计，在这方面的意识薄弱，往往忽略消费者的心理，无法满足使用人群的要求。而进行优化建筑结构的设计之后，可以实现房屋结构中各个单元的有机整合，从而提升了建筑的空间合理性，人们的居住舒适程度明显提升。因此，要想对房屋结构具有更强的适用性与更好的经济性，优化房屋的结构设计，是一条行之有效且非常重要的途径。

3、经济性

尽可能地减少投入的资金，并对房屋建筑的结构设计与时代发展的需求相符合予以保证，成为了很多建筑企业与投资人员越来越关注的问题，如此一来，优化房屋结构设计尤为重要。在优化房屋建筑结构设计的时候，可以将建筑材料的性能与机械设备的性能充分地发挥出来，这样，与之前的建筑结构设计相比较而言，则更加具有优势。而且，优化建筑结构的设计之后，工程造价的资金投入便能得到有效地降低，从而让企业能够赢得更高的经济效益，同时购房者也得到实惠。

二、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤

房屋工程结构优化通常包括以下几个方面：基础结构方案的优化设计、主体结构方案的优化设计、维护结构方案的优化设计以及结构细部设计的优化设计。这些方面的设计优化内容还包括选型、受力分析、造价分析等，在实际的施工中密切的结合实际的施工情况，追求优化的实际应用性，围绕提升房屋的综合价值进行优化设计。使设计出来的房屋造型美观同时还能够满足人们对于安全、经济的要求，设计出真正的经济适用房。

1、选择设计变量

设计变量的选择对于模型的构建具有重要的意义，设计变量的选择将会影响到对设计要求影响较大的参数的选择，进一步涉及到参数重要性的区分问题。选择出了合理的设计变量在很大的。程度上能够减少计算编程的工作量。

2、确定约束条件

在房屋的优化设计中存在着很多的约束条件，其中有：应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从弹塑性约束等，在进行房屋建✉筑结构优化设计时，要确保各个约束条件都符合相关规范要求，以实现最佳设计目标。

3、设计优化计算方案

对于房屋结构设计而言，是非常复杂的，涉及到很多变量，在进行计算时，将有约束优化问题转为无约束优化问题后，进行求解，充分的考虑变量因素，运用各种数学计算方法做好计算方案的设计工作。

4、设计程序

运用结构设计软件，对确定好的数据进行模型输入，通过计算机程序的自行计算，得出设计结果及结构施工图等。

5น、分析结果，确定最佳方案

执行以上所述步骤，综合考虑各个方面，不能为了降低投资而忽视设计优化的作用，正确处理经济和技术的对立统一关系，设计过程中，不能过分强调节约，忽视技术问题，也不能过分强调技术，轻视经济性的要求。因此，房屋建筑结构优化设计是一项比较复杂的综合性决策问题，往往存在对立面，满足经济、适用、安全、美观及便于施工等原则，这五个原则之间也互相矛盾，所以需要进行研究、探索，实现用最少的投 ﭢ资，获得最大的效益目标，满足设计要求。

三、结构设计优化技术的实践应用中要注意的问题

结构设计优化技术的实践应用能够带来巨大的经济效益，但是要注意的是实践应用的过程中有很多的问题是不能够忽略的，作为设计者和建造者对于这些问题应该要投入一定的关注。

1、前期的参与

前期方案的制定将会直接的关系到建筑的总投资问题，但是，当前房屋建设工程中存在的问题就是结构设计优化技术并没有参与到前期方案的确定中，这种情况下，建筑设计人员往往会忽略其实际应用性和经济性，在最后的实践过程中得以证实的是结构设计优化技术根本就没有发挥到节约建造成本的目的，导致这个问题的主要原因就是缺乏前期的参与，因此一定要注意结构设计人员积极的与方案设计人员及建筑设计人员联系，在前期设计过程中起到相应作用。

2、建筑设计结合结构设计优化

建筑设计者只为单纯的造型或者美观，一般情况会脱离实际数据的，不具有经济合理性，也不考虑安全性是否符合要求，因此在进行结构设计过程中，会出现很多困难。因此，在建筑设计时，设计人员既要在宏观上把握整体的设计，与此同时在细节方面也要注意，做好细部结构的设计优化工作，保证细部工作的无误，从而保证整体的效果。比如：在建筑设计阶段，设计人员能够考虑基本的结构构造方面因素，能够在很大的程度上保证结构优化设计技术的实践应用。

四、优化设计技术在房屋建筑结构设计上的应用

1、建筑设计优化设计

为了实现造型美观、结构合理的目标，在设计时，结构构件布置要和整体平面紧密配合。布设柱和墙的过程中，应遵循房建平面功能，尽量保持一致，每个房间的开间和进深要保持统一，墙和柱不允许出现错位现象，每层的截面和高度要保持一致，不允许出现较大误差；设计楼梯时，应力应集中在转角区域，承重构件必须是高强度建材，选择材质较轻的建筑构件，降低自重，整体设计要保证刚心、重心等交叠，防止扭转出现。电梯房存在很多孔洞，需进行预埋的构件较多，因此，要对电梯房的强度进行单独的计算，确保设计合理和施工安全。在设计时，预留孔径深度及尺寸均要符合标准要求，加固楼板的穿孔位置。尽量避免管道贯穿梁柱，若有贯穿的现象，就要进行加固处理，并及时维护，使管道布设同管道体系相协调。

2、结构设计主体、局部构造优化

对一个建筑物而言，它的主体结构设计方案，梁板柱的材料、尺寸的选择，对于建筑物的安全性、经济性、适用性都影响重大，选择合理的主体结构形式，对主体结构进行合理的计算，达到主体结构设计优化的目的，对于局部节点设计、构件构造设计等具有一定的复杂性，亦应该进行设计、计算方面的优化。因此，从整体和局部分别优化，才能切实实现真正意义上的优化。

3、对基础结构进行优化

建筑物的基础分类众多，有桩基础、柱下独立基础、筏板基础等，以桩基础为例，桩基础有两种类型，其中，灌注桩在施工中的质量不好控制，操作比较复杂，若沉降符合相应标准，则进行预制桩施工。为了避免土壤对桩身的摩擦，应选取长度较大的预制桩，因此选择合理的基础，在结构设计时进行合理优化对建筑物的成本节约具有重要意义。

结束语

综合上述建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用具有重要的意义，是使房屋实现新的价值的重要手段。突破以往简单的安全、经济特点，变得更加的美观、适用并且易于施工，不仅给购房者带来了巨大的利益，还给房屋建造商带来了较大的经济效益，可谓是一举两♥得。建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用还处于一个摸索的阶段，需要广大的设计者和建造者不断地探索，使优化方法得以优化，使其应用能够取得更大的经济效益。

参考文献

[2]虞序理.刍议房屋结构设计中结构设计优化技术的具体应用[J].江西建材，2014，17：14.