房屋建筑結構設計優化方法及應用實踐探尋

摘要：文章首先簡要闡述了房屋建筑結構優化設計的重要意義，在此基礎上對房屋建筑結構設計中優化方法的應用進行論述。期望通過本文的研究能夠對房屋建筑結構整體質量的提升有所幫助。

關鍵詞：房屋建筑；結構設計；優化方法

1、房屋建筑結構優化設計的重要意義

對于房屋建筑而言，結構是其設計中的關鍵環節，如果房屋的結構設計不合理，不但會對建筑結構的整體穩定性造成影響，而且還會縮短其使用壽命。通過對建筑結構進行優化設計，除了能夠大幅度提升建筑質量之外，還可以獲得經濟效益和社會效益的雙重提高。近年來，我國在大力發展經濟的同時，對自然生態環境造成了一定程度的破壞，各種資源和能源也隨之大量耗費，在這一背景下，國家提出了節能環保、降耗減排的理念，只有遵循這一理念，才能實現可持續發展的目標。對于建筑企業而言，在當前如此激烈的市場競爭中，想要占有更多的市場份額，獲得更多用戶的認可，就必須在房屋建筑建設過程中，提高質量、降低成本，以最小的投入獲得最大的收益。在房屋建筑結構設計中，通過優化方法的合理使用，可以在保證工程質量的前提下，降低成本，還能節省建材的用量，有助于減少資源的浪費。現階段，我國的城市化建設進程逐步加快，各類建筑工程隨之增多，人們對建筑結構的優化設計愈發重視，優化后的建筑結構其內部的各個單元與相關的建筑元素能夠進行有機結合，在提升建筑質量的同時，改善了人們的居住環境，滿足了人們對建筑結構多樣化和舒適性的需求。對于傳統的房屋建筑而言，設計人員在設計時更注重結構的安全性、穩定性、耐久性、經濟性，但對結構優化方面的重視程度卻略顯不足，由于對工程造價的控制不到位，常常會導致超預算的情況發生，不僅如此，在結構設計上還或多或少地存在一些缺陷和不足，房屋建筑的美觀性不夠，無法滿足人們對高品質房屋的需要。而在建筑結構設計中，通過優化方法的應用，可以將經濟性與美觀性相結合，在提高建筑生態效益的同時，降低了工程造價，提高了建筑質量。由此可見，對房屋建筑結構進行優化設計具有重要的現實意義。

2、房屋建筑結構設計中優化方法的應用

2.1優化設計方法

在房屋建筑結構設計中，優化方法的應用體現在如下幾個方面：

2.1.1在結構設計前期的應用。對于房屋建筑而言，前期設計對總體的建造具有重要作用，然而，由于部分設計人員對前期設計的重要性認識不足，致使前期設計中并沒有對優化方法進行合理應用，從而忽視了結構的科學性及合理性，致使設計出來的建筑結構差強人意。為此，應當在房屋建筑結構的前期設計階段，應用優化方法對整體結構進行設計，制定出合理可行的設計方案，為建筑的后續建造奠定堅實的基礎。

2.1.2在地基設計中的應用。在房屋建筑中，地基基礎是最為重要的結構之一，如果地基不穩，那么處于其上的建筑主體結構很難穩定，所以，必須在地基設計中，應用優化方法。以樁基為例，在設計的過程中，應當按照房屋結構的實際受力情況，對不同材質的樁基進行考察和選擇，以此來達到樁基性能最優的目的，從而最大限度地提升基礎的穩定性，為上部結構的穩定提供保障。

2.1.3在抗震中的應用。抗震是房屋建筑結構設計的重要環節，尤其是在地震災害頻發的地區，更要對結構的抗震設計予以重視。通過優化設計，可以使房屋建筑結構的抗震性能獲得大幅度提升，即使發生地震，也不會出現房倒屋塌的情況。

2.2優化設計方法的具體實施

在進行房屋建筑結構設計中，設計人員要掌握房屋建筑工程所在地的地質情況，結合技術可行性和造價合理性的要求，對現行設計方案進行優化，以確保結構設計方案符合實際施工情況，既滿足房屋建筑功能性的使用需求，又減少施工中出現的設計變更。

2.2.1建模。綜合考慮建筑結構特點，將自變量定義為影響建筑結構的主要參數，合理區分參數，合理減少設計優化計算量，提高房屋結構設計的合理性；在建模過程中，要確定好與房屋建筑結構相關的函數，降低工程成本，使工程建設符合項目管理要求。同時，要求確定函數能夠受控于人為操作，通過采取有效的措施可減少成本費用支出；設計人員確定影響房屋建筑結構的約束條件，如結構強度、裂縫寬度、應力約束、構件尺寸等指標，以及正常狀態下和終極限狀態下的彈性約束條件，將這些指標為優化設計方案的重要依據。

2.2.2確定計算方案。在結構設計優化過程中，設計人員可采用Powell法、拉氏乘子法，并編寫綜合應用程序，保證綜合應用程序滿足運算速度快、功能齊全、計算準確性高的要求，從而避免計算失誤。在該程序中輸入已確定的設計變量，由計算機自動生成設計方案。若某一變量發生變化，則設計人員可直接在程序上改寫該變量，之后再輸出改寫后的方案結果，提高方案計算效率。

2.2.3結果分析。設計人員要對比較分析不同的計算結果，結合多方面因素優化出最佳的設計方案。在結果分析中，設計人員要結合建設方對房屋建筑提出的投資控制目標，并考慮到工程所需使用的施工技術，處理好先進技術與工程成本之間的關系，而后再分析評價不同的計算結果，最終選出最佳的設計方案。

3、結論：

綜上所述，房屋建筑結構設計是一項較為復雜且系統的工作，由于其中涵蓋的內容較多，一旦某個環節或是細節出現問題，都可能對建筑結構的穩定性、安全性、耐久性造成影響。為避免此類情況的發生，可在房屋建筑結構設計中，對優化方法進行合理運用，由此除了能夠使設計出來的房屋建筑結構更加合理之外，還有助于房屋建筑整體質量的提升。

參考文獻：

[1] 易思偉.房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用研究[J].建材與裝飾， 2016 （3）

[2] 李玉. 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用探索[J].工程技術：文摘版：00045-00046

[3] 吳蓬勃，余子亮. 建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].城市建設理論研究：電子版， 2015 （20）