結構設計優化方法在房屋建筑結構設計中的應用

文/史安朋 濱州正澤建筑設計有限公司 山東濱州 256600

于洋 山東大衛國際建筑設計有限公司 山東濟南 250000

結構優化設計是指在某些約定條件下，使得成本最低、剛度最大、重量最輕等方面的要求達到最大的優化效果，其與數學中“線性規劃”問題十分相似，都是求某一方面的最值化。但在結構設計方面，會有太多的角度需要設計優化，比如保證樓房的預防地震性能、如何打下最穩固的地基、怎樣使砌的墻最堅固等等建筑房屋方面的問題，為了使房屋建設達到國家的標準，必須需要合理的設計圖紙，為了達到先打城市化的要求，就必要的進行結構優化使樓盤外觀更加美化，在房屋建筑結構設計方面應用結構設計優化就是一件十分有必要的措施。

1、房屋建筑結構中采用結構設計優化的重要性

隨著時代的進步，社會經濟發展迅速，城市化的步伐越來越快，人們的思想觀念也在逐漸城市化，導致人們更向往在城市工作與居住，使得國家地區的中心城市人口密集度在逐年增加。近年來，有限的城市區域與遞增的人口數量之間相互矛盾，使城市的建筑土地資源越來越緊缺，為了滿足人們的住房問題，建設高樓大廈是現代解決住房問題的基本策略。但是，對比舊時的房屋建筑，現代化的房屋建筑難度明顯增加，不僅考慮地理位置，還需要考慮高度及面向，是否擋光，是否符合地理位置的要求等等問題。

一系列的建筑設計問題。第一，需要要求建筑設計者考慮多方面的因素，考慮樓房的防震性能、是否堅固、面向是否符合整座城市的結構布局等一系列的設計問題，另外在實施階段，也要求高素質的施工者，因為現代城市的建筑設計復雜度與難度都增加了很多，也就導致建筑時需要關注的細節更多。第二，建筑高樓大廈的工程項目十分巨大，不僅要考慮房屋的安全性，也需要考慮經濟性，堅固是一方面，以最經濟節約的成本達到最大化的建筑設計成果，據估計，采用優化設計方法后采取的建筑設計所需額成本比沒有采用的建筑能夠節省大約10%-20%的建設費用。第三，在建筑實施的過程中，工作的進行并不是一帆風順的，會受到很多不可控因素的影響。而有些工程為了趕工期，就會減少建筑設計優化這一步驟，沒有非常重視樓房的建筑質量，最后的成果只能是“外強中干”，缺乏關鍵的部分。最后，對于建設施工人員本身，要么是因為本身實力不足，不能夠進行結構優化設計方法對施工項目采取優化設計，還有就是“以偏概全”，重視部分建筑的建設，忽視了建筑的整體結構，后果是不能夠對工程有合理的預期規劃，從而導致建筑成為“危房”。

運用結構優化設計，進行優化的建筑設計，保證建筑的安全住宿，盡最大化的節約經濟成本、對工期有合理的規劃，為人們保證一個經濟安全的房屋。

2、在房屋建筑結構設計中應用結構設計優化方法

2.1 建筑前的圖紙設計方案

建筑項目工程首先需要的是節約成本、合理及使用的方案圖紙，選擇利用結構優化設計方法是將建筑方案達到最優化的途徑，按照最優原則，盡可能的考慮到經濟成本，選擇一個切實可行的結構形式和結構體系，考慮房屋建筑的工期、建筑過程中可能遇到的意外情況、房屋的結構、美化原則等等方面，在設計圖紙方案之時充分利用結構優化設計方法將方案最優化。

2.2 建筑過程中細節的優化設計

“細節決定成敗”，無論在任何事情上，切勿“因小失大”，是否成功細節所占的比例很大。在建筑設計上尤其不能馬虎，設計人員在設計過程中應該十分注重細節的考慮，而結構優化設計方法就可以將某一方面考慮到極致，將細部結構重視起來。如在丈量尺寸上，數字測量的結果會經常被使用，在測量及保存時切忌要精確，可能會因為一個小數點的錯誤導致整個計算項目的錯誤。因此，在建筑的每一細節部分都不能馬虎大意，將結構優化設計方法切實應用在其中。

2.3 抗震優化設計理念

建造房屋，尤其在當代房屋的抗震性能是必須要嚴格保證的，現在建筑的不再是普通的房屋，而是高達幾十層的高樓大廈。在實際情況中，地震的發生具有很大的不確定性，而房屋建筑的數據指標在實際的計算中會有很大的差別，采用結構設計優化理念，近乎可以給出確定性的房屋的抗震性能。考慮房屋的防震性能，換一種說法也是要求其穩固性及堅固性，在建筑過程中考慮到整體建造的硬度和穩定性，設計最優的建筑方案并采用優良的建筑材料，讓所建成的房屋能夠切實保證了預防地震的能力。

2.4 地基與砌墻體的優化設計

打好基礎是關鍵，保證地基的實用性能也就保證了樓房整體的穩固性。地基是建筑是基礎環節，是工程開始的初始階段，打地基之前要顧忌多方面的因素，不僅要考慮安全性、合理性、適用性，同時也要保證經濟成本的最優化。經過實地的勘察，要根據實際情況設計計算出整體的實施方案，在要求最優的地基效能之前。另外，實際建設房屋時，墻體的設計關乎到抗震安全性，如若發生地震，墻體的設計是否結構優化關乎人的生命安全，實際地震中躲避到角落是保證安全的措施，所以按照結構優化設計方法設計砌墻方案是必要的。

小結：

結構設計優化方法在各個方面都可以加以利用，以求使事物達到更加完善的結果。

在房屋建筑結構設計中采用結構設計優化方法是具有重要的意義。現當下時代發生了轉變，人們把房屋建筑看得更重要，運用結構設計優化方法美化房屋外觀設計及內部構造是一個有效的途徑，是使房屋的價值更加優越的方法。我們在進行工程項目的結構設計時，除過考慮房屋的質量及安全性之外，盡可能的將設計對象更加完美是結構優化設計的最終目的。無論在建筑房屋的任何一個環節，地基、墻體及整體的外觀設計，不管是安全新還是美觀性，采用結構優化設計方法將建筑的房屋達到最大的優化是必要的措施行動。