結構設計優化在房屋建筑結構設計中的應用

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，人們對生活中的各項要求，都在不斷的提升過程中，尤其是在建筑方面。因為建筑是人們日常生活中的必需品，所以人們對其格外的關注。而要想房屋建筑的外觀有十分精致的效果，就需要設計人員在對房屋建筑的結構和外觀進行設計的過程中，能夠做到融會貫通。在對房屋建筑的結構進行具體的設計過程中，要確保房屋建筑設計可以達到基本需求，即房屋建筑要有足夠的安全性、要具有很強的經濟實用性、多元化的應用、房屋建筑外觀要十分的精致。本文主要是對結構設計優化在房屋建筑結構設計中的應用進行必要的分析與探討。

關鍵詞：結構設計;房屋建筑結構;設計;應用

由于當今社會經濟的不斷發展，建筑市場的競爭變得非常的激烈。部分建筑企業為了能夠在激烈的市場競爭中立于不敗之地，從而迎合客戶的需求，建造出安全系數高、外觀十分精致的房屋建筑。而要打造出客戶十分滿意的精致作品，就一定要對其進行深入性的研究，如設計方案、施工方案等。由于在房屋建筑過程中，結構方面的投資所占的總體比例相對的較高，所以需要對結構設計進行不斷的優化，從而使房屋建筑的質量和安全可以得到相應的保證。

一、房屋建筑結構優化改良設計所起到的重要性

從目前房屋建筑房展的趨勢來看，在未來的房屋建筑過程中，一定會是以高樓大廈呈現。因此，要想投資得到有效的降低，就需要對房屋建筑結構進行不斷的優化設計，所以對于此類問題已經成為房屋建筑企業需要迫在眉睫解決的事情。要想房屋建筑結構得到優化的改良，房屋建筑的設計者，必須要在房屋建筑的安全得到保證的前提條件下，對結構進行全面、仔細的研究，然后應用先進的設計理念和技術，對房屋建筑結構進行優化。根據有關方面的不完全統計，將房屋建筑結構進行不斷的優化，會比沒有優化的房屋建筑結構的投資有明顯的降低，大概能夠降低到10%-20%左右。但是在進行具體的房屋建筑結構改良過程中，會受到諸多原因的限制，從而使實際施工的難度系數非常的大，導致其所具有的優勢沒有辦法得到全面性的發揮。如有很大部分施工企業，由于對施工進度過于追求，從而對房屋建筑的設計效果產生了非常嚴重的影響;一部分非常年輕的設計者，由于缺乏相應的實踐工作經驗，所以沒有辦法使房屋建筑結構得到優化;還存在的另一種現象是，部分設計者在對房屋建筑結構進行設計的過程中，由于對其中的局部結構過于重視，沒有從整體效果方面考慮，從而使整體設計效果并不是十分的理想，不僅如此還對工程造價產生了直接的影響。通過以上的描述，房屋建筑工程在具體的實施過程中，需要將設計方案、施工技術、經濟效益等多方面進行綜合性的思考，只有將各種因素進行緊密的結合，才可以確保公司能夠獲取最大的效益。

房屋建筑結構設計優化與以往的結構優化相比，在優越性方面更加的突出，它可以將機械設備和建筑材料所具有的性能進行全面性的發揮。將房屋建筑結構設計采取一定程度上的優化，可以使項目造價投資得到相應的減少，從而確保公司能夠獲取更多的利益[1]。

二、建筑結構設計中優化的具體措施

（一）結構優化改良模型

房屋建筑整體結構設計優化，具體可以根據以下的幾個步驟：首先，設計相應的變量選擇，通常情況下，設計變量的選擇，在整個設計優化改良過程中，會起到至關重要的作用。如目標控制參數，具體而言是設計成本、損失的估算，以及約束控制參數，即結構所具有的可靠性;而把一部分對設計要求相對較小，或者是按照相應的結構要求，從局部進行一定程度上的調整，從而使有關的參數能夠達到預定的要求，這樣就可以使大幅度的設計、計算的工作量得到相應的減少;其次，目標函數的確定[2]。選擇一組參數，使其能夠滿足預先所設定好的基本條件，使成本可以控制在最低的范圍內，這部分參數具體包含的有：橫截面的幾何尺寸、鋼筋的橫截面積、失效的可能性;最后，限制條件的明確，如果要想房屋建筑結構優化改良所具有的可靠性得到保證，那么其中一定會存在非常多的限制條件，如具體大小的限制、壓力的限制、變形程度的限制、結構強度的限制等，還有就是常規性的彈性限制到終極限制。在房屋建筑設計過程中，需要將優化方案與實際的限制條件進行綜合性處理，從而使設計優化方案可以得到貫徹落實。

（二）結構優化設計計算的方法

將安全做為基本的前提條件，來對房屋建筑結構優化設計，所具有的復雜系數相對的較高。主要原因是因為其中包含的變量、限制條件相對較多，通常都是一些非線性優化的問題。在具體的計算過程中，一般會應用到拉格朗日乘子法、復合算法、Powell 法等優化計算方法，將存在限制的結構優化問題，轉換為沒有限制條件的問題來解決[3]。

（三）程序的合理設計

按照安全可靠的結構優化設計模型，以及選擇非常具有合理性優化計算方法，然后是編寫程序，從而確保其所具有的功能，具有非常高效率的計算速度。

（四）結果的綜合分析

在對結果分析的過程中，需要應用非常合理設計方法。由于房屋建筑項目所應用到的資金相對較大，所以其中會存在非常多的雜亂問題。因此，在整個房屋建筑優化設計過程中，一定要對問題進行全面性、多方位的思考。要正確的對待經濟利益與技術方面的問題，絕對不可以為降低經濟成本，而對優化設計所發揮的作用，采取忽視的態度。所以在房屋建筑優化設計時，需要做到技術上、預定功能上達到有關要求，以及經濟適用性的成本節約方案[4]。

三、房屋建筑結構設計優化方案的具體應用

（一）整體優化和局部優化

房屋建筑工程所有的特點是層次性和復雜性。從層次角度上而言，它所涉及到的具體內容是建筑的設計系統、結構系統、安裝設計系統等、而各個系統通常又會包含很多的子系統。房屋建筑設計者，在設計的過程中，需要將其中的子系統逐步的實施優化，從而使各個子系統之間更加的具有合理性;從復雜角度上而言，所包含的內容有建筑原材料的合理選擇、零部件的選擇、結構類型的選擇等。對于這類問題，一定要采取整體性的優化措施，只有這樣才可以使房屋建筑優化的效果達到最佳[5]。

（二）壽命優化、階段性優化

房屋建筑工程都具有預定的使用年限，而在預定的年限中，在各個階段可以選擇最優的設計方案，具體而言，是在每一個階段都采取相應的優化措施。房屋建筑設計者，在優化的過程中，必須根據不同的階段而采取不同的有效措施，從而使整體的壽命可以得到一定程度上的優化，進而確保房屋建筑工程的施工質量，以及提高公司的經濟利益。

四、結束語

房屋建筑結構的成本，在整體中所占的比例非常大，而采取結構設計優化技術，可以帶來更大的經濟利益。房屋建筑結構優化過程中，必須要在合理、經濟、適用的基本條件下實行，從而使建設成本能夠得到降低，最終使公司利益達到最大化。

參考文獻：

[1]??? 王琴，何嘉，鄭劍.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].四川水泥，2020，（4）：63.

[2]??? 于麗萍.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].建筑工程技術與設計，2020，（10）：719.

[3]??? 曾星程.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用分析[J].中國戰略新興產業，2020，（2）：155-156.

[4]??? 郭昊陽.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用研究[J].建筑工程技術與設計，2019，（31）：813.

[5]??? 陳寧慧，朱波.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的現實應用[J].建筑工程技術與設計，2019，（31）：807.

作者簡介：

戴星星（1988-11-05），男，助理工程師，從事建筑結構設計工作.