房屋建筑結構設計中優化技術的應用分析

王娜娜

摘要：在新時代背景下，人民群眾越來越重視房屋建筑的使用功能，對于建設企業來講，在最小資金投入的基礎上滿足居民對房屋功能的使用要求，在進行建筑工程結構設計時，運用合理的優化技術至關重要。鑒于此，本文重點研究建筑結構設計優化技術的應用要點。

關鍵詞：房屋建筑工程;建筑結構設計;設計優化

一、結構優化對房屋設計的意義

在房屋建筑施工過程當中，優化房屋建筑結構設計工作能夠有效提升施工的質量和效果，且能夠有效降低施工的成本，進而實現企業經濟效益的最大化。在房屋建筑工作開展的過程當中其遵循的原則是增強房屋建筑整體的安全性。優化房屋建筑結構設計工作，能夠全面提高房屋建筑工程的安全性能，且能夠有效增加企業的利潤空間，促進企業更好的發展。在建筑項目開展的過程當中，優化結構設計方案，有效增強其方案的正確性，科學性，合理性和可行性，以減少不必要的經濟浪費。同時，能夠避免因設計不合理而增加施工的難度和成本。在優化房屋建筑設計工作開展過程中，其目的是為了提高居住者的居住體驗，切實保障居住者的生活品質，能夠有效提高居住者的滿意度，為居住者提供更加舒適的環境，能夠有效實現建筑行業發展的目標。

二、優化設計的原則

（一）合理性

城市的發展和科技的進步推動了房屋建筑技術的不斷提升，并對結構設計提出了更高的要求。結構優化設計不僅可以降低工程投入，節約建設成本，更重要的是讓結構方案更合理。如果僅以節約資金投入作為結構優化的判別依據，而不考慮結構方案的合理性，那么結構的優化將無任何價值和意義，并且不能保證結構合理性的優化設計也是行不通的，因此，合理性是設計人員進行結構優化的基本原則和前提條件。

（二）功能性

房屋建筑的功能性可通過優化設計體現，在優化過程中，不能以除去建筑物內部承壓梁的形式提升空間范圍，房屋建筑的功能和居住環境的舒適度是優化設計的重要原則，尤其是在目前的經濟條件下，對房屋設計方案進行選擇時，消費者有更加具體的功能性要求，只有在滿足房屋功能性要求的前提下，結構設計優化才能發揮它的實際價值和作用。

（三）經濟性

對建筑材料的優化使用是房屋設計經濟性原則的另一個方法，建筑施工是一個涉及多個領域的綜合性大型工程，并且隨著經濟水平的快速發展，各個方面，如鋼筋、混凝土、水泥、砌體等都需要投入大量的資金，進行工程建設時，各個分支的資金使用十分有限，這就要求在保證安全性的條件下，遵循經濟性原則，通過節能材料的合理選擇嚴格控制建筑成本，合理安排施工流程，減少不必要的成本投入。但是，并不能為了滿足經濟性原則而出現“豆腐渣”工程，保證居民的生命財產安全是經濟性優化設計和施工的基礎。

三、在應用設計優化技術的過程中存在的問題

要知道，房屋結構設計是一個多目標的問題，具有較強的復雜性，所以只采用房屋結構設計優化技術無法滿足整個房屋建筑工程的要求。通過觀察可以發現，很多設計人員對設計優化技術的應用缺乏一定的綜合性分析，只是滿足了部分目標的設計要求，沒有實現對整個工程效益最大化的設計。很多設計人員在實際的工作過程中，雖然通過運用計算機軟件的方式對房屋結構設計進行優化，但是忽視了計算機軟件的局限性，無法將房屋結構設計進度以及建筑功能等方面的因素植入到計算機軟件中去，對這些要素缺乏綜合性的分析，這不僅無法將房屋結構設計優化的作用充分發揮出來，更是無法滿足整個房屋建筑工程的需求。與此同時，設計人員在對房屋結構進行設計優化的過程中，在通常情況下都是從小的方面著手進行，沒有從整體的角度對房屋結構進行設計優化，按照房屋結構的尺寸和構件截面的要求對其進行設計優化，沒有深入的了解及分析房屋結構尺寸和構件截面對房屋整體結構的影響。

四、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用

（一）模型的設計

建筑結構優化設計的模型建設必須先獲取結構設計中所涉及到的各種具體數據信息，然后從中提取出相關變量的數據信息，并以此為基礎建立函數模型。再利用大數據等現代化手段計算并制作出最優設計方案。建筑結構優化設計的模型的建立需要注意以下幾項事情。首先，在選擇設計變量的時候，一定將影響整體設計的因素作為首選，其他影響作用較小的因素可以作為參考數據，這樣可以提升工作效率。其次單獨將建筑切面的尺寸及與建筑截面積相關的數據整理出來，并制成相關的函數，這樣可以在一定程度上避免資源浪費，節省成本。再者，要結合用戶的各種需求，比如房屋的空間規劃、變形情況的規定、審美需求等方面，在設計時都要結合實際情況考慮在內，最大程度滿足用戶的需要。

（二）優化建筑主體

房屋建筑的主體在一定程度上決定了房屋整體的安全性和穩定性。房屋建筑頂部的結構設計，首先要建立基本的模型并進行不斷地優化。在施工的過程中，剪力墻的設置，是建筑頂部的基本結構，它能夠極大限度地保證建筑的整體質量并且實現建筑的均勻設置，促進建筑結構的剛度中心分布能夠與結構的中心重合，突出建筑的抗震、抗風的能力。在設的過程中，在條件允許的情況下，盡量增加剪力墻的長度，能夠有效地減少剪力墻的數量，這種措施能夠有效地加強剪力墻的穩定性也能夠基本降低建筑對混凝土的消耗。

（三）結構設計的概念性

在房屋建筑結構設計工作開展過程中，由于每一位設計師都有自己獨特的價值追求，經驗和人生閱歷，在工作過程中，常會形成獨特的與眾不同的設計觀念和理念。例如，重慶美術館向人們傳遞出的是一種現代感和藝術感，讓人們在欣賞的過程當中，能夠感受到建筑結構的獨特魅力。因而在優化房屋建筑結構設計的過程當中，則需要彰顯出房屋建筑結構設計的理念，并形成一個特有的概念，充分考慮到人們的居住需求，不斷提高房屋建筑的舒適度。

（四）安全為本

優化房屋建筑結構設計的最基本原則就是保障房屋建筑的安全性。在汶川地震中，幾乎所有的房屋都倒塌了，而處于地震帶的日本則顯得更加從容。究其原因，則是因為日本的房屋建筑結構的抗震性更強，具有較強的抵御能力，因而在災害發生時能夠有效保障居民用戶的人身安全，且在自然災害發生時，能夠有效減少財產損失。所以在優化我國房屋建筑設計結構的工作開展的過程當中，首先要提高建筑整體的抗震能力，合理提高房屋建筑的剛度，穩定性和承載力。在優化房屋建筑設計的過程

中，還需要綜合考慮到其他不安全事故對居民用戶生命財產安全所帶來的不利影響，切實保障居民用戶的生命財產安全。可以通過對稱結構設計，多渠道設防等工作以全面提高房屋建筑整體的安全性和穩定性。在多層砌體房屋中，可以在墻體里配上鋼筋網片或鋼筋，以增強其抗壓抗震能力。

（五）細節處理

為了全面提高房屋建筑結構的穩定性，在優化建筑結構設計工作中，還需要加強其細節處理工作。這就要求其相應的工作人員能夠不斷積累工作經驗，以更加嚴謹和認真的態度去面對其工作中的各個細節，不斷克服其工作中存在的問題，以避免因工作失誤，增加后期工作的難度。因而在優化房屋建筑工作開展的過程中，則要求相應的工作人員能夠結合具體的施工現場，加強現場勘察，進而保障房屋建筑結構設計的有效性。在優化房屋建筑整體結構工作開展的過程當中，首先要改變設計人員的工作觀念，使得其相應的工作人員能夠大膽嘗試，且能夠結合具體的施工環境和實際的使用需求進行全面考量，進而減少不合理的費用支出。通過有區分的優化設計，不斷提高房屋建筑整體的穩定性和承載力。

（六）確定計算優化方案

從建筑結構的可靠性方面出發，分析建筑結構在優化設計中需要考慮到約束性與非線性優化的問題，綜合考慮多重變量參數，在建筑結構的設計計算中，約束優化問題需要逐漸的轉變為無約束優化問題，結合工程的實際情況，以及具體的要求來選擇使用合理的建筑與優化設計計算方法，以確保最終的計算結果更加具有合理性。

（七）強化計算機技術的應用

計算機技術發展的日新月異，使得計算機技術在各行業中得到了普遍的應用，不但提高了各行業的工作效率，而且節省了時間和成本，解決了很多難以用人腦計算的、復雜的疑難問題，因此受到了人們的歡迎。

計算機技術在房屋建筑結構的設計工作中，如果能夠被科學合理的加以應用，就可以在結構設計中真正實現優化技術的有效應用。計算機技術在運算上有著獨特的高效性和準確性，在房屋結構的設計過程中，對于那些設計人員進行統計和計算起來有困難的數據，都能夠應用相應的計算機軟件進行系統和準確的分析，并且給出優化后的結果。從而利用產生的數據使設計人員，更加直觀地了解和掌握技術優化的結果。

五、結語：

在房屋結構設計中，應用優化技術不僅可有效提高建筑物耐久性、安全性以及功能性等特征，而且可以在滿足人們對多樣化居住需求的條件下，提升房屋的經濟性與美觀性，并降低房屋建筑的建設成本。因此，設計人員在進行結構優化時，應結合自身經驗充分利用優化技術確定科學、合理的方案，盡可能地降低資金投入，提高項目經濟性能。在實際工程應用中，雖然結構優化設計還存在各種各樣的困難，但是經驗越豐富的設計人員應利用現有技術方法和經驗推動結構優化設計的進一步發展。

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