探析房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用

■許宗雨 ■東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024

隨著我國人口的不斷增長，一寸土地一寸金的情況在我國也一直持續著。土地價格的飛漲要求建設單位更加嚴格的控制建設成本，這也導致建筑行業的競爭越來越激烈，而優化房屋的結構設計是建設單位實現低投入高回報的有效途徑之一。此外，隨著對國民經濟實行的一系列宏觀調控，國家要求建筑設計單位進一步響應國家的四節一環保要求，在保證建筑外形美觀合理的情況下，提高建筑的使用舒適度。優化建筑設計結構，是每個建筑設計單位均需要面臨的問題之一，它是建筑企業實現與時俱進的重要體現。本文主要闡述了房屋結構設計中建筑結構優化方法的應用。

1 對建筑結構進行優化的重要性

在房屋結構的設計中，采用合理的建筑結構優化方案，不僅能夠實現建筑物的實際使用價值，還能夠很好地實現建筑物的經濟價值和環保價值。此外，好的結構方案還可以最大程度上減少建設單位的資本投入，為企業帶來更多的經濟效益，還可以保護建筑施工現場的生態環境，實現經濟利益與環保相結合的良好經營模式。因此，合理地使用建筑結構優化技術能夠更好地實現建筑物的綜合效益。建設單位開發建筑物的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、建筑材料使用的基礎上，實現建筑物的高質量和長期使用。況且建筑物只有在保證良好質量的基礎上實現其美觀、耐用、新穎等特點，才能夠滿足不同人群的需要，為企業帶來更多的經濟利益。與傳統的建筑結構設計方案相比，建筑結構設計優化模式可以降低建筑成本。其采用的設計優化措施可以有效地實現建筑施工中各個資源的合理配置，以及各項建筑材料的充分利用，并且協調好房間的布局，使得這些布局能夠有效的結合，共同發揮其使用功能。合理的利用建筑結構優化技術，在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現出其創新性。此外，這種技術還能夠幫助設計人員選擇最為合理的設計方式。

2 建筑結構優化技術的經濟意義

使用優化建筑結構的方法，能夠使房屋在整體結構上更加科學、合理。在實際的房屋施工建設中，房屋的層數對房屋的成本造價產生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數的增加而降低，但是在超過一定的層數之后(即超限建筑物)，房屋單位面積的造價反而會增加。因為隨著建筑物樓層的增高，房屋中的承重墻和柱等結構將會受到更多的荷載，房屋的穩定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結構的穩定性，增強建筑物的抗震性能以滿足現行規范的要求，結構形式將會發生大的變化，從而房屋的單位面積造價也會進一步增加。想要在相同的用地面積內，達到理想的房屋設計效果，提高建設單位的經濟效益，就需要合理的控制建筑物的層數，并且確保房屋良好的設計效果。使用建筑結構優化技術不僅能夠實現對房屋結構的優化，還能夠在有限的用地面積內實現最大化的利用效果，促進對建筑用地的合理使用。

3 建筑結構設計優化措施

3.1 優化結構設計模型

建筑結構的優化可以分為以下幾個階段:(1)是對變量的選擇。一般情況下，建筑師決定的最終建筑設計方案起到重要的作用，這些重要的建筑數值均可以作為變量供建筑設計人員進行選擇。例如:工程參數的參考，包括對房屋價格的參考、對于其損失的參考等等。設計人員若能夠將變化幅度較小或考慮因素較少的參數作為設計的參考，建筑結構的設計和編程難度將會大大降低，設計人員也能夠更快的找到最符合設計目標的數據。(2)是對函數的確定。設計人員要選擇出最符合配筋率和房屋結構構件尺寸的一組函數，進而在最大程度上降低建設成本。(3)是對施工條件的衡量。想要進一步確保建筑結構的穩定性，就需要從房屋的受力限度、變形限度、結構的穩定性、房屋結構構件的尺寸、結構構件裂縫的限度、房屋的結構體系等方面考慮。在實際的建筑結構設計過程中，設計師應該結合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實際設計中存在的約束性條件，并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國現行的規范規定，以保證建筑結構的設計結果達到最優。

3.2 確定合理的計算程序

設計師在對房屋結構進行設計的過程中，需要用到很多設計程序，而建筑結構優化的本質就是進行一個復雜繁瑣的計算過程。設計人員在對各種數據進行分析計算的時候，要注意將附加約束條件轉換成不帶約束的條件，這樣就更容易地得到更為精確的結構計算結果。此外，還要優化許多建筑結構的技術模式，因為這些模式有利有弊，所以設計人員需要根據實際的施工情況來選擇最合適的計算方案。

3.3 選擇最優的程序

設計人員在設計好房屋的結構模型，且選擇了最為合適的計算方法后，就可以進入選擇最優設計程序的環節。對最優設計程序的選擇需要具備以下幾個條件:具備完整的功能、程序運轉較高以及程序用途齊全。

3.4 對統計結論進行分析

設計人員在進行了各種計算之后，要對統計結果進行認真的分析，并且找出各個設計方案中不同點和相同點，并且結合總體的設計情況和進展選擇最佳的設計方案。設計人員在進行結論分析的時候，要注意不要遺漏一些細節問題。房屋的建設與設計是一項耗時長、成本高的項目，它不僅涉及到建設單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設計人員在把握細節的基礎上，要注意從宏觀上把握住當事人的利益，這樣才能夠有效的節約建設成本，進一步優化建筑結構。在進行建筑結構優化的時候，設計人員不僅要避免追求片面的利益，還應該避免為了追求設計創新而忽略了建筑實際情況。

3.5 積極應用信息優化技術

由于建筑結構設計是一些比較復雜的工程，需要的資料也比較多，這為建筑結構優化帶來了一定的難度。這時設計人員就需要利用先進的信息化技術對建筑數據進行整理。例如，合理的利用一些參數定義的軟件，這樣就可以大大減小設計人員的工作量，提高其工作效率和工作質量。

4 結語

建筑結構的優化設計在目前我國的建筑設計行業中有著極大的發展前景和良好的應用價值。將這種優化模式充分地應用在建筑結構設計中，可以在建筑土地價格飛漲的今天，以最低的建設成本實現建設單位對建筑結構的要求。在建筑結構優化設計中，可以有效地控制建筑物的工程造價，使得房屋的建設成本實現最大經濟化。設計人員可以通過合理的結構設計，使得房屋結構在整體上達到安全、舒適和經濟的目的。這種建筑結構優化模式，不僅為建設單位帶來了比較客觀的經濟利益，還能夠為廣大住戶提供更多的戶型選擇，進而有效地節約了建筑用地，值得廣大設計人員進一步地創新與實踐。

［1］張英迪.試析結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用［J］.科技與企業，2012(22).

［2］吳雪峰.淺談結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用［J］.科技風，2011(07).

［3］胡天水.房屋結構設計中的建筑結構設計優化［J］.中華民居(下旬刊)，2013(04).

［4］冷新義.試析結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用［J］.門窗，2013(05).