建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

楊磊

【摘要】隨著建筑業的不斷發展，建筑理念逐漸發生演變，在追求使用價值的同時，也十分關注建筑的藝術美感與特色。在房屋建筑結構設計中，主要關注幾個方面的問題，即建筑結構的安全性能、施工的可行性和便利性、經濟方面的適用性、功能上的實用價值、整體的美觀性等。本文主要對房屋建筑設計中相關的優化設計方式進行了探討，同時，詳細介紹了具體的步驟，闡述了實踐性。

【關鍵詞】建筑結構設計 優化方法 房屋結構設計 應用

隨著社會的不斷發展和進步，建筑行業的競爭日益激烈，給建筑企業以沉重的壓力。為了能夠在行業中立足，給使用者提供功能好、安全性高、結構合理、設計美觀的房屋建筑，建筑企業要注重結構設計和施工技巧。在整個房屋建筑進行中，比較關鍵的部分為結構設計，也是投入較大的領域，所占比重較較高，因此，要不斷優化結構設計，為房屋質量提供保障，同時，還能夠減少項目所占用的資金，提高企業預期收益。

1 實現建筑結構設方式優化的理論基礎

1.1 在對建筑的進行構思和設計的時候，既要考慮結構本身的安全性和穩靠性，也就是建筑本身的使用功能，還要充分認識到建筑所帶來的觀賞性和美感，要彰顯一定的藝術性，這就是結構設計實現優化的重要體現。鑒于對建筑結構設計優化方式的理論分析，其主要體現在對房屋建筑的總體優化以及分層結構上的優化兩個方面。

1.2 對于建筑結構的整體設計思路，要縮小質量和剛度中心在關聯性方面的差異，實現整個結構在平面上的規范性和規則性，同時保證對稱性，但是所有的設計觀點和思路要服務設計者的設想，以其思路為基本前提。在充分實現建筑本身性能的基礎上，必須保證垂直同方向承重結構的上下通暢，同時，為了使建筑結構上的難度實現降低，要避免或者盡可能降低換層結構的使用頻率。垂直方向要符合剛度需求，保證其變化既簡單又有藝術感，否則如果出現突變，會降低結構承重能力和水平方向的載荷。

2 對房屋建筑進行設計優化的必然性

2.1 根據當前建筑行業發展的趨勢，高層或者超高層成為未來發展的方向，因此，使得對于結構設計的關注更加增強，希望在節省投入的同時，保證結構合理。一旦使用者提出對結構進行優化的要求，設計者就要在保證功能和品質的前提下，對設計計劃和方案進行全面、系統綜合的分析，在總體上要掌握先進的設計思路，運用先進的設計技術，實現造價的合理性和可控性。

2.2只有具備先進的結構設計理念，融合先進的技術，才能保證企業預期收益的獲得，也就是說，只有具備先進的結構設計方案，才能為企業經濟收益的獲得提供堅實的保證。

3 結構設計優化方式在建筑領域的現實價值

3.1 建筑結構的科學性優化對于房屋建筑設計價值重大，既能實現建筑本身的實用價值和美觀性，又能最大程度上控制工程的合理造價。任何企業都希望運用較少的投入，換取最大的經濟效益，同時還要再根本上保證建筑結構的穩固性和安全性，因此，就使得建筑結構的優化工作至關重要。

3.2 為了更加突出現實意義，需要與傳統的設計進行比較。突破傳統設計的束縛，對結構設計進行不斷優化，能夠在整體上降低造價成本，保證結構設計中每個層次都實現科學性和均衡性，同時實現物料和設備的最高效的使用價值，也就是在安全性的同時，達到結構經濟性和現實性。

4 建筑結構優化方式在房屋建筑應用上的具體流程

4.1 建立優質的建筑結構模型

4.1.1 保證設計變量的可行性

在對變量進行選擇的時候，要將對建筑結構產生影響的主要參數設置為變量。例如，對相關的目標、建筑約束控制參數進行嚴格的把控，而對于影響效力不明顯、變化范圍較小的參數可以采用預定參數的形式進行表示，這樣就可以減少設計和核算的數量，壓縮編程數量，實現工作效率的提升。

4.1.2 對目標函數進行設定

為了達到對結構設計的優化，要選擇達到預定標準的鋼筋截面積和概率函數，目的是實現對整體造價的降低。

4.1.3 對約束條件進行科學、合理的設定

在進行結構優化的時候，結構整體的可靠性至關重要，因此，要注重對相關約束條件的設置和確定。約束條件主要是裂縫寬度上的約束標準、對建筑物強度的限制、尺寸的約束以及相關構件和結構的約束條件。在具體操作過程中，要注重對目標約束與實際約束的對比，保證每個約束條件都符合工程實際要求，保證結構設計的最優化。

4.2 結構優化方案的確立

在可靠性的限制性下，約束條件通常會很多，尤其是遇到非線性的問題。因此，在進行核算的過程中，要進行一定的轉換，由約束轉換為無約束。

4.3 對應用程序進行設計

在可靠性基礎上進行的基本模型，在設計過程中運用了一定的計算方式，為了更好地發揮效果，要形成一個具有高速運行的、功能全面、極具科學性的應用程序，保證最佳、高效的運行效率。

4.4 對結果進行全面的分析

在獲取運行結果之后，要進行全面的分析和探討，形成最佳設計方案。在具體操作的時候，務必保證全面性、多角度，這是十分關鍵的一步。只有確定一個優化的設計方案，才能實現建筑物的安全和美觀，保證實用性，優化工程造價。在進行結構優化的時候，要在重視經濟性的同時，保證建筑技術本身的需要，同時，也不能過度強調技術，而忽視經濟性，因此，要進行綜合性的考慮，實現二者的優化組合，以實現預期目標。

5 結構設計優化方式在房屋建筑范圍內的應用

5.1 對房屋建筑進行局部和整體的優化

建筑結構設計具有一定的層次性和復雜性。在層次上進行的分析，主要是針對建筑的整體、結構關聯、安裝系統進行的分析，而各自又包含一定的單獨系統。在具體應用中，在保證單獨系統優化的同時，還要實現橫向關聯；針對復雜性，主要是針對建筑物料等，因此結構優化要體現整體性和全面性。

5.2 對建筑的壽命和階段性的特征進行優化

在工程使用周期內，要保證各個階段方案的優化性。設計者在全面考量各階段特點的前提下，對實際結果進行優化，使得整體建筑的使用周期實現科學性。

5.3 對建筑主體的上部結構進行優化

針對房屋建筑的上部結構，建立系統優化模型。合理設置剪刀墻，減少外力對其的損傷。如果條件允許，可采用大開間的構造，減少墻肢的數量和混凝土的使用。同時，剪刀墻的運用，能夠較深鋼筋的使用量，降低成本。

5.4 保證結構優化與建筑優化的配合

結構上的優化需要與建筑整體的優化相協調，這樣可以保證建筑物本身的美觀效果。對于建筑，要實現簡潔的同時，保證墻體位置準確，實現高度和截面的通透。在進行設計的時候，要選擇強度較高的材料，實現承重作用，自重的降低，也就是實現重心、剛心和質心的準確交疊。

結束語：

綜上，通過對建筑結構進行優化設計，能夠實現對建筑物本身功能的實現，又能合理控制成本支出。因此，對于房屋建筑設計者，要提高自身素質，提升專業水平，不斷進行創新，為使用者提供更加安全、可靠的建筑物。

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