論房屋建筑結構設計中應用優化技術

孟祥翔

摘 要：房屋建筑工程結構的設計對于施工企業和居住者來說都有著重要的影響和作用，需要在其設計中加強優化技術的應用研究。

關鍵詞：房屋建筑結構設計；意義；應用

中圖分類號：TU3文獻標識碼： A

前言

在對新時代房屋建筑進行結構設計的過程中，必須綜合各個方面影響因素，應用優化技術，使房屋建筑結構設計能夠提升企業建筑施工的可執行性、質量程度和安全使用程度。

一、房屋建筑工程中結構優化設計技術內容及意義

房屋工程項目結構的優化設計主要包括房屋結構造型、房屋受力結構以及房屋構建結構等進行綜合考慮和優化。在進行優化設計過程中，設計師一般首先考慮房屋總體結構的形狀和造型，在確定好其整體結構之后再對其細節結構進行逐步分解優化，如房屋圍護結構、房屋屋蓋結構、房屋剪力墻結構等等施工結構內容，從而最大限度實現房屋結構的全面優化。與傳統的結構設計相比，采用結構設計優化方法可以使房屋建筑工程造價降低6%-34%。優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料性能，使房屋建筑結構內部各單元得到最好的協調，不僅可以實現房屋建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節省，達到了房屋建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求，符合現今建筑商對于建筑結構的效益的需求，也符合市場可持續發展的需求。

二、結構設計優化技術的應用

1、植入概念性設計理念

在進行房屋建筑時候，有一些情況是不能使用具體數據進行施工建筑的，這種情況我們可以植入概念性設計理念。利用概念性設計理念針對相同房屋的建筑方案，會有不同的結構設計分析方法，將結構設計方案確定之后，相同荷載的情形下也會出現不同的受力形態進行分析。進行分析的時候所應用的材料、參數等不具有唯一性，細部的結構設計也會不一樣。以上這些情況也是沒有辦法使用計算機處理的，需要設計人員進行概念性判斷。

2、結構設計優化技術與房屋建筑結構設計的結合一般建筑物的設計方式總是從結構布置開始，確定了結構布置后根據不同的荷載情況來分析過程中的參數、材料等要求，這些數據的分析有些是不能利用計算機來完成的，必須經過人工的反復測量和計算，經過大量的測量和數據分析，才能做出最科學的判斷。這就要求相關的技術工作人員，要樹立認真負責的工作態度，不斷的提高自我專業水平，在一定的技術的支持下，盡可能對每一個環節的數據都做到詳細的記錄和分析，不忽視每一個環節，為以后的設計或者突發事故的處理作為可靠的參考。

3、重視概念設計優化技術的分析由于房屋建筑物結構布置方案的多樣性，對于同一個建筑方案，可以選擇不同的結構布置方案；由于分析方法的多樣性，對于已經確定結構布置方案的建筑物，在考慮相同荷載作用情況下可以選擇不同的分析方法；另外建筑物的設計選用的設計參數指標、取用的建筑材料、荷載標準值的取法也是多樣的。以上部分的處理，無法直接依靠設計的軟件給出答案。而是需要依靠設計人員確定。但是不同的設計人員對以上部分的處理意見是不同的。為此處理這些問題就需要設計人員有一定的經驗積累。經驗越豐富的設計人員，在處理這些問題時，方案的選擇越靈活、判斷的過程越充分、做出的選擇越合理，越優化。這就是我們所說的概念設計優化過程。這說明，實現優化設計要重視設計人員的經驗積累。經驗越豐富的設計人員，越能實現建筑結構的優化設計。

4、前期參與結構設計優化必須要注意到前期參與，因為房屋建筑總投資與前期的方案有著密切關系，而現存在的普遍問題是多數的建筑設計師并沒有考慮到前期與結構師的溝通，從而導致結構設計缺乏可行性與實踐應用性，進而直接影響到設計結果，加上某些因素的影響，還有可能造成施工的。因此，建筑設計師必須要注意前期參與，增強結構設計的可行性，降低結構設計難度，減少建筑設計的總投資，針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，以獲取一下合理的設計方案，從而確保房屋建筑工程的良好開端。

5、采用優化技術，促進房屋結構設計的施工操作簡單化在建筑結構設計中充分采用優化設計技術，其根本目標就是為了提高建筑結構的質量、功能安全及經濟效益。于此同時，也要充分考慮其施工成本和計使用年限。眾所周知，房屋建筑施工項目由于受到天氣影響、施工人員以及資金等較多因素影響。在其施工過程中會遇到各種意外情況，因此，房屋項目設計師在設計過程中就要綜合考慮這些外力影響因素和客觀條件，提高其房屋建筑結構施工的抗意外能力和解決問題能力。尤其是我國很多地區地震災害頻發，且等級程度高。要想避免地震等災害對房屋結構的影響，首先就要對建筑主體結構采取剛度均勻的、重力分布對稱的結構，同時也要對附屬結構和其他外圍構件進行抗震設防，并提高其機構的抗脆性能力，進而能夠有較強的抗震性能。

6、結構優化計算方案結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。

7、結構優化設計模型關于結構設計上的優化方法，主要從在各種影響因素中，找出主要的變量參數，并以此建立函數模型，結合科學的方法，得出最優的答案。其模型的建立主要遵循以下步驟：一是對主要變量的選擇。在通常環境下，對變量的選擇，都是基于影響較大的因素。對工程中涉及到的所有參數，按照其重要性劃分出各個等級，先進性預定參數的制定，那些影響力小的都劃到預定參數中，以便減少編程中的工作量。二是確定其目標函數。運用函數計算，找出符合條件的答案。按照條件來確定最優方案。對于房屋結構設計優化中，在約束條件的選擇上，包含了很多的內容，比如要考慮應力的影響、裂縫寬度、尺寸和一級強度等，在正常條件下，極限狀態到最后的終極狀態，其彈性的約束力以及約束條件等，都要符合工程項目的設計以及施工的整體要求。

8、對于優化設計設計相關程序參考可靠度進行的房屋結構的優化設計的模型與利用的相關計算方法都比較系統，這樣就可以根據這個特點編寫一個運算速度比較快的，具有多種功能的應用程序，能夠在很大程度上提高效率。

9、分析統計結論在統計了各種數據計算結果之后，設計者要認真分析統計數據，找出各種設計方案之間的相似點和不同點，并通過綜合衡量，來確定一種最佳的方案。在分析數據時，設計人員要注意從多個角度思考問題，不能遺漏某些易被忽略的細節問題。這是因為，房屋建造是一項成本較高的建設工程，涉及到各方當事人的利益；只有站在宏觀的高度平衡這些利益關系，才能節約建設資金、優化建設方案。設計者應當妥善處理工程經濟效益與工程技術含量之間的關系，不能只顧節約成本，而忽視了技術的改進。也就是說，在設計方案的選擇過程中，既應當避免片面追求效益和利潤的傾向，又應當避免片面追求技術創新的傾向。

結束語

建筑物不只要實用而且還要堅固美觀，房屋建筑結構設計優化是一個十分復雜且具有比較強的綜合性的系統性問題，應用新的設計技術，能更好地實現房屋結構設計的目標，促進房屋結構向著經濟化、科學化、多樣化等方向發展。

參考文獻

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