建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的實際應用

林志輝

【摘要】隨著我國經濟發展水平的不斷提高，建筑項目在不斷增多，建筑行業得到了快速發展，建筑結構設計方法也要隨著時代發展而不斷創新，使建筑結構設計成為一種集專業和藝術的設計形式，在保證了建筑物質量的同時，使建筑物兼具美觀和安全，這樣才能使建筑物的價值真正體現。本文主要對建筑結構優化設計方法和在實際結構設計中的應用進行了分析，表現了提高建筑結構的優化設計的重要性。

【關鍵詞】建筑結構 設計優化 房屋結構

時代的發展和變革在建筑物上有深刻體現，建筑物的設計風格和樣式能夠反映地區經濟發展狀況，還能反映一個國家和民族特征，更能集中體現建筑行業的發展水平，可見，建筑結構設計影響范圍非常廣，要想使建筑行業穩定持續發展，建筑設計單位在市場競爭中獲得優勢，就要優化建筑結構設計。很多建筑物不僅要求質量，對外在的美觀程度和安全性也有較高的要求，因此，做好設計規劃，制定適合的建筑方案非常有必要。

一、建筑結構設計優化在房屋設計中的應用方法

一個成功的建筑物必須兼顧美觀和安全，建筑設計是實現這些要素的重要手段。而建筑結構的設計是建筑設計的重點，建筑結構優化包括房屋的內部基礎結構優化、房屋定層部位優化、房屋外圍優化等，這些部位的優化需要考慮房屋結構的實際狀況，設計更要符合整體效益，只有在滿足了建筑基本的需求功能以后，才能進行平面布局和規劃，建筑物的質量和建筑強度存在的差距減少，并且要能對承載的方向進行權衡，其具體方法體現在：

（一）設計模型

建筑結構優化設計的模型構建能夠首先計算出建筑結構的各項參數，并且能提煉出相關變量的參數，由此建立起設計模型，這種模型是建立在函數基礎上的。規劃的方案是通過一些計算得出的。模型建立的首要步驟是確立設計的變量，這些變量可以作為建筑整體結構的設計變量，其存在會直接影響到參數，能夠減少建筑設計時產生的多余工作量。另一方面，預定好的參數可以有效應用到建筑橫面或者是切面的尺寸測量中，從而減少了費用的支出。其次就要做好設計準備工作，最為重要的是設計約束條件。建筑約束條件包含了房屋的設計尺寸、設計規劃、建筑結構的整體強度、建筑預應力相關參數變化、變形情況等。在對建筑進行規劃時，要能夠遵循一定的設計規則和方案要求，這樣是為了保證各項條件都能實現最優化設計。

（二）計算方案的優化

建筑結構的設計優化方案是一種基于房屋結構的建筑設計方案。這種建筑結構優化設計方案中的變量非常多，并且計算的數據較為復雜。一般情況下，在對設計方案進行設計和規劃時會綜合考慮一些限制條件，將負責的慣性問題轉化為定性關系。在對房屋結構進行設計時一般常使用的方法是乘積法。

二、建筑結構優化設計在房屋結構中的實際應用方法

（一）前期設計階段

房屋結構的前期設計，主要是對房屋結構的經濟效益、房屋結構的整體布局以及材料的應用進行綜合設計的過程。房屋結構優化設計在前期的設計環節是非常重要的，能夠影響到房屋的整體經濟效益，對建筑結構設計的資金使用產生一定影響。在前期房屋結構設計方面，并沒有應用建筑結構的優化設計方法，也不會對建筑結構的科學性和規范性進行考慮，由此，這些問題會對房屋結構設計造成不好的影響。因此，在房屋結構的前期設計中，一定要將建筑結構的優化設計方法加入其中，房屋結構形式一定要具有科學性和可行性特征，并且能夠對設計方案綜合考慮，使建筑結構優化設計真正發揮自身作用。

（二）抗震理念的設計

在房屋結構中，設計時要綜合考慮很多實際問題，不能只對質量和環保方面的理念進行考慮，要使設計具有一定的安全性特征。很多的建筑結構在面對強烈地震時都不具備抵抗能力，因此，為了使建筑物的使用壽命提高，確保住戶的生命財產安全就要做好抗震理念設計。可以將抗震的強度作為建筑設計的一個方案，因為地震的產生具有不確定性，由此會產生實際計算結果與先前的預定設計存在偏差，因此，選擇適宜的優化設計方案突出抗震理念是非常重要的。可以將先前的數據作為輔助的考察數據，在面對具體的設計時，要將建筑結構的優化設計加入到抗震性能的理念中，從而實現設計的最優目的。還有一方面，要能夠滿足建筑結構細節處的設計目標。對建筑結構的拐角處或者是板材容易斷裂的部位優先設計，并對建筑結構的鋼筋、混凝土等全面考慮，在投入了建筑成本以后，優先考慮建筑結構的可塑性和抗拉性。如果先前的建筑規劃中的材料有較強的受力功能，那么，為了實現建筑結構內部優化，可以采用冷軋帶或者是強度大的鋼筋作為優化的材料。這樣可以有效確保建筑安全性，并能實現最優的經濟效益。

（三）房屋的基礎優化設計方法

房屋地基的穩固是建筑結構發揮一切功能的前提，為了實現優化設計就要考慮到建筑結構地基規劃方法。很多房屋出現坍塌或者穩固性低都是因為房屋基礎優化設計不足造成的，地基的設計一般都是以實現建筑的穩定性為最終目標，是房屋建筑結構設計最重要的內容。伴隨著建筑行業的飛速發展，地基的設計出現了很多形式和方法，這就造成了建筑地基在形態上和質量上存在一定的差別。因此，在對建筑結構設計時要結合實際情況，并做好建筑地基的勘測工作，必須在建筑結構設計時按照一定的建筑原則，可以以地樁作為設計的基礎，結合地基的實際受力狀況，對不同的地樁采取不同的考察方法，由此選擇出不同的設計方案。

（四）多選擇節能效果好的結構類型

隨著人們環保理念的增強，節能型的房屋建筑結構類型成為未來房屋結構設計的重點和發展趨勢。為了最大限度的降低工程造價的成本，實現房屋結構的整體優化目標，就要在房屋結構設計時考慮房屋結構設計方法。在對節能效果較好的設計類型進行選擇時，要考慮到房屋結構的實際情況。一般，常規形式的設計要考慮到以下三種情況，分別是剪力墻結構、框架式結構以及剪力墻和框架結構相結合的形式。剪力墻結構的設計類型具有一定的抗震性，并且應用的建筑材料較多，但是框架式的房屋結構類型其建筑截面非常大，會對家具的整體布局產生一定影響。最后一種兩者相結合的房屋結構類型具有非常好的抗震性，并且抗測力也非常好。這幾種方法各自有各自的特點，要從房屋結構的實際出發選擇最優的設計方法這樣才能既節省資金，又能達到最優效果。

結語：

建筑結構的優化設計方法可以有效的應用到房屋結構的設計中，并且為了實現建筑結構的最優化，使質量和安全都能夠保證，就要綜合考慮房屋建筑結構的方法，將建筑結構的設計優化方法應用到房屋結構設計中可以在一定程度上降低工程造價成本、提高建筑結構的經濟性。在對房屋結構設計時，建筑材料的選擇、概念設計以及地基設計都要綜合考慮建筑的實際審美效果和實用性功能，既要使房屋建筑成本降低，也要實現房屋結構的節能效果和經濟效益，實現科學發展觀和可持續發展的理念。

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