房屋結構設計中的建筑結構設計優化策略

徐文杰　黃百都

【摘要】隨著經濟、科技的發展，各種類型的建筑結構也由原來的實用變得更加追求藝術和美感的享受，現代建筑理念更加傾向于人性化，建筑的實用性已經成為最基礎的要求，藝術美感成為衡量建筑的更高標準。為了滿足現階段建筑工程的工作要求，進行建筑結構的優化設計是必要的，建筑工程體系是比較復雜的系統，其內部涉及到建筑設計模塊、施工及管理模式、竣工驗收模塊等，通過對這些工作模塊的協調，可以有效提升建筑工程的應用效益。本文即探討了房屋建筑結構設計中的優化策略 。

【關鍵詞】房屋建筑；結構設計；優化技術

1、建筑結構設計優化現實意義

房屋建筑結構設計優化即是結合建筑實際，以計劃成本控制為中心，利用建筑基礎結構、屋蓋系統結構及圍護系統結構等方案，建立起一種關于結構設計優化的模型，通過對各種影響變量參數的科學技術，來確定最優的房屋建筑結構設計方案。對于房屋結構設計來說，建筑結構設計優化方法的運用主要體現出兩點現實意義：（1）房屋結構優化設計可以對施工材料的性能利用更加合理化，確保建筑結構內部各不同單元件更加充分協調，進而有效提高了房屋建筑的整體受力性能；（2）有利于減少建筑工程總造價，相關調查資料表明，將建筑結構優化方法運用到房屋結構設計中，能夠減少約25%的成本造價。

2、房層結構設計中的建筑結構設計優化策略

2.1結構模型的優化設計

在建筑物結構設計優化過程中，需要遵循如下建設原則。首先要進行建筑單位變量的優化選擇，深入計算及分析建筑物各個構成部分的數值，確保建筑結構設計的精確化。這里面涉及到一系列的建筑工程目標參數，比如預期損失參數、房屋價格變化參數、房屋架構可靠性參數等，通過對不同性能參數的思考，可以進行建筑結構設計的整體性分析，有利于降低建筑結構設計、計算等模塊的工作難度。函數確定模塊是建筑物結構設計體系的重要組成部分，在這個過程中，設計人員要選擇恰當的函數，進行房屋橫截面積、鋼筋尺寸面積函數的優化選擇，進行不同函數組合性質的分析，進行房屋建造成本費用的降低。為了優化建筑結構設計模塊，需要進行條件衡量模塊的優化，從房屋結構穩定性及實用性的角度出發，進行房屋設計約束指標的分析，這主要涉及到架構穩定性環節、受力限度環節、架構體系規格環節等。在工作設計模塊，需要進行房屋建造工程狀況的分析，進行施工約束性條件的分析，實現最優化的設計效果。

2.2制定科學的約束條件

結構優化有非常嚴格的要求，一方面，需要保持整體的完整性，不允許隨意進行更改，所有的優化設計都必須符合基本的約束條件，這些條件包括的內容比較寬泛，例如，房屋建筑過程中的裂縫寬度、建筑本身的強度約束、尺寸大小的約束、構建的相關約束等，優化設計時，各種約束條件必須嚴格執行，在實際建成后還需要與設計之初的條件進行認真的比對，防止出現偏差現象，只有這樣，才能最大限度的滿足整個建筑工程的質量要求。同時，可以充分借助“互聯網+”衍生出的信息手段，將各種約束條件編輯成一個計算機程序，方便快速的運算核驗是否符合基本要求，這樣可以提高工作效率，避免延誤拖沓現象的出現。

2.3節能結構的設計優化

隨著綠色建筑理念的興起，節能結構優化設計方案不斷得到應用，在節能結構設計過程中，需要進行建筑物布局及表面形狀的優化，為了減少熱能消耗，房屋建筑外表不要接受冷風的直接朝向，做好門窗及屋頂的結構優化工作，進行保溫材料的使用。

2.4計算模式的最優化

房屋結構設計體系是一個比較復雜的系統，其內部涉及到各種計算程序，建造結構的設計過程，也是各種建造數據的計算郭處長。在建筑數據的計算過程中，設計人員要進行不附帶約束條件問題的分析，確保計算結果的最優化。為了滿足實際設計工作的要求，設計人員要進行不同建筑結構設計計算模式的應用，要認真分析這些計算方法的優缺點，根據實際的建筑結構設計要求，進行最優化計算模式的選擇，確保工程整體設計成本的降低，實現設計者工作量的降低，優化工作程序，提升工作效益。

2.5設計模式的最優化

建筑結構設計環節的開展，離不開對科學性房屋結構模型的利用，離不開對精確性計算方法的利用。通過對各個設計階段最優程序的確定，確保建筑結構設計工作的穩定性運作，最優性的設計模塊需要具備高運作性、高性能化等的特點，通過對不同工作模塊的協調，實現建筑結構整體設計效益的提升。

2.6信息技術的優化

為了優化房屋建筑結構，需要進行先進性信息技術的應用，這可以進行一系列參數定義軟件的應用，做好材料使用量的優化配置，以最小數量的材料，取得最好的房屋結構性能，實現不同設計結構中各個構件強度的優化，實現構件中鋼用量與斷面大小的調整，實現質量與造價的完美結合。

2.7在房屋建筑領域，結構設計優化方式的具體應用

具體如下：（1）房屋建筑整體性和局部性的優化。房屋建筑在層次和結構上都非常復雜，每一個結構、環節之下都包括子結構、子環節，在進行結構優化時要做到整體和局部的有機結合，才能最大限度的實現整體的設計優化；（2）建筑壽命優化與階段性優化。嚴格按照工程使用年限對結構進行優化，設計人員要充分考慮每個環節的使用年限、基本特點，只有這些因素的有機結合，才能實現工程的整體壽命、房屋建筑質量、企業經濟效益的有機結合；（3）樁基礎的具體優化。通常來說，樁基基礎通常分為灌注樁和預制樁，灌注樁要求比較高，流程比較復雜，實際操作起來難度比較大，因此，在具體施工中，有機的使用預制樁，可以減少施工程序，減少工程投入，能最大限度的保證房屋建筑的質量。

將優化技術應用到房屋建筑結構設計的過程中，能夠滿足人們對房屋建筑的質量要求，提高房屋建筑的經濟效益和社會效益。因此，在今后的房屋建筑中有必要進一步深化建筑結構設計優化，只有這樣，才能更好的滿足人們對房屋建筑提出的要求，進而促進房屋建筑工程的持久發展。

參考文獻：

[1]劉玲華，羅崢，王雯，等.基于連續體拓撲優化的建筑結構設計方法初探[J].結構工程師，2016，30（2）：6-11.

[2]王曙光，趙學斐，苗啟松，等.加層隔震結構隔震支座參數優化及試驗研究[J].振動工程學報，2017，26（5）：722-731.

[3]于輝，陳志鵬，周蕓，等.一體化復合材料上層建筑結構設計優化[J].中國造船，2017，58（2）：30-37.