試論建筑結構設計優化方法在房屋中的運用

方威

摘要：在房屋結構的設計中，設計人員要積極應用各種先進的技術方法，對設計方案不斷進行優化改進。既要嚴格遵守相關的設計規范，合理選擇結構型式和布局安排，提高建筑基礎以及地下室結構設計的科學性，準確確定相關的設計參數，并充分利用計算機以及專業的結構設計軟件等來提高建模的精度，從而提高建筑結構的設置，延長建筑結構的使用年限。

關鍵詞：建筑結構設計;優化方法;房屋設計;運用方式

進入新時期后，建筑設計的整體水平已經得到了提高，而居民也并非單純關注最基本的建筑物性能，而是更多關注了建筑物具備的安全性及美觀度。針對不同種類的房屋建筑，建筑設計模式也體現出差異性。具體在涉及到全方位的結構設計時，作為設計人員應當能夠更多側重于優化設計，同時也要密切結合整個建筑物所處的地形與其他特征選擇合適的優化設計措施。

1建筑結構設計的優化方法闡述

1.1組建數學模型

數學模型的組建應基于建筑的預設數據資料，通過組建數學模型來分析建筑預設數據是否合理準確，繼而得出結構是否合理與科學，一旦出現任何問題，將對建筑預設數據進行合理的調整，直至符合要求。

1.2確保建筑結構的質量與安全

建筑結構設計的優化應在以保障建筑結構質量與安全的前提下進行。建筑結構是否合理將直接影響到建筑的質量和安全，因此，在設計優化過程中應盡可能減少剛度中心和質量中心的偏差，以避免建筑在水平力作用下發生較大的扭轉形變。此外，建筑結構應盡可能的保證平面上的對稱，且垂直方向的支撐結構的重心不允許出現偏差。

1.3結構數據分析

經數學模型確立后，應合理運用算法和迭代控制方法來分析建筑結構的理論數據，以解決數學模型中存在的問題。此外，針對第二步驟中的建筑結構質量與安全問題，經部分數據分析后其存在問題的解決難度可能會加大，為此，必須嚴格要求設計人員采用最全面，最科學的優化算法，以避免后期出現問題。

2房屋建筑結構設計的優化技術

2.1完善模型設計

完善設計模型對于房屋建筑結構優化設計具有十分重要的作用。設計人員在結構設計中要科學應用多種先進技術，有效保證建筑結構的安全性，加強設計模型的科學性。首先，可結合實際選擇結構設計變量。設計人員需根據房屋建筑的重要和關鍵參數，明確結構設計當中的主要變量。其次，選擇設計模型變量的過程中，設計人員應在模型設計中確定目標函數，使其可更好地應用于結構設計當中。另外，設計人員要以鋼筋截面尺寸為主要參數選擇目標函數，有效控制工程建設的成本，避免工程成本消耗過大，進而影響工程的經濟效益。最后，結合實際合理確定約束條件。約束條件的合理性和全面性直接影響了建筑結構的整體性和安全性。同時，設計人員需采取有效措施確定結構強度，做好數據分析工作，真正實現優化設計的目的。

2.2優化房屋建筑的基礎結構設計

計基礎結構設計是房屋建筑設計中的重點內容。設計人員可以通過優化技術的應用來合理選擇房屋建筑的具體基礎型式。目前在房屋建筑中主要有預制樁以及灌注樁這兩大類樁基礎型式，在設計中要對建筑上部結構的重量以及地基的承載能力等進行準確的計算分析，并選擇相應的樁型結構。在確定號樁基礎類型后，設計人員還應對根據土體的承載性能等來設定單樁的尺寸規格、布樁密度等，并優化樁身的強度以及端部的載荷性能，并確保樁基礎的受力均勻一直，從而實現提高樁基礎整理受力性能的設計目的。

2.3優化房屋建筑結構中的地下室設計

目前很多高層房屋建筑都擁有地下室，而地下室的結構設計也是對建筑結構設計方案進行技術優化的主要環節之一。在應用優化技術設計建筑的地下室結構時，應嚴格遵守結構設計規范，對地下室層高進行合理的控制，從而達到降低土方工程量，節約鋼筋混凝土等資源，減少施工以及后期維護管理成本的目的。在進行地下室結構設計時，設計人員還要充分了解施工區域的水文地質條件，并準確計算分析地下室的浮力作用，從而合理進行底板配筋以及抗拔樁的設置。

2.4優化建筑主體設計

建筑主體是決定房屋質量和安全的主要因素。針對房屋上部的結構設計應在建立模型的基礎上開展優化設計，其步驟為剪力墻的設置。在保證剪力墻整體質量均勻的基礎上，將剛度中心與結構中心重合，盡可能的提高建筑物的抗震能力和抗風能力。在條件允許的情況下，可采用延長剪力墻長度的方式來減少剪力墻的數量[2]，從而有效提高剪力墻的穩定性并減少混凝土的使用量。

2.5優化排水系統設計

排水系統應盡可能的避免承受較大的荷載力和荷載強度，為此，應將其建在地下室的房間內，根據國家相關標準要求設計，對管道的預留尺寸和深度進行設計，并加固樓板經鉆孔的位置。此外，還應合理考慮水平走向管線的設計，盡可能的避免出現穿過承重墻和承重柱的情況。

2.6保障結構協調性設計

結構設計必須能夠保障最優的協調性，通過運用適當的技術舉措來協調平面關系。反之，設計人員如果忽視了整個結構應有的協調性，將會埋下深層次的建筑施工隱患。在涉及到全方位的結構協調時，要妥善布置建筑物現有的柱體、墻體和其他部位，以便于全面優化建筑物應有的綜合性能。保障建筑深度及建筑空間，要全面優化建筑物的運行效能，充分保障建筑物的安全性。

2.7優選方案設計

設計人員要篩選最優化的設計方案。經過多層次的設計對比，選出與整個建筑物相適應的最優設計方案并詳細分析當前現有的各項數值。要靈活配置設計人員現有的物力、人力與財力資源，優選設計方案。以上設計舉措有助于從源頭杜絕過高的資金消耗和其他成本耗費。建筑企業正在面對激烈的行業競爭。因此在建筑設計中，設計人員不應單純關注成本的降低，同時還需關注最根本的建筑物安全。近些年來，建筑企業正在嘗試引進新型的建筑設計模式，通過引進全新技術手段來顯著降低綜合性的設計成本、減少材料損耗，并且提升建筑設計能夠達到的整體水準。

3結語

綜上所述，房屋結構設計中建筑結構設計優化的原則主要是針對房屋建筑的功能體現、節能優化、成本控制三大訴求而展開的重要工作。在當前的建筑結構設計中，對于設計優化的意思相對淡薄，而且相關工作的運用熟練度普遍不夠，整體方案上還存在較多缺陷，但是隨著建筑結構設計優化意識的不斷加強，相關工作的質量和效益必將帶來可觀的經濟效益和社會效益，從而實現建筑工程的整體效益。

參考文獻：

[1]楊曉亮.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用分析[J].居舍，2018，38（36）：99.

[2]陳東海.房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用分析[J].城市建設理論研究，2018，8（22）：150.

（作者單位：英山縣建筑勘察設計院）