結構設計優化方法在房屋建筑結構設計中的運用

郝昌閣

中核第七研究設計院有限公司 山西太原 030012

在住宅建筑結構設計方式多樣化不斷推進和市場競爭壓力逐步加大的背景下，住宅建筑結構設計得到了飛速發展。開展住宅建筑結構設計優化分析，既能大幅度提升住宅建筑的使用性能，也可以在保證施工質量的基礎上，提升美觀性和藝術性，改性居民的居住環境，滿足人們心里和生活的需求。基于此，開展住宅建筑結構設計的優化分析研究就顯得尤為必要。

1 房屋建筑構造設計優化概述

（1）由于房屋建筑工程所觸及到的內容尤為廣泛，房屋建筑構造設計優化所包括的內容相對來說較為豐厚，從整體上來看，房屋建筑構造設計的優化工作包含了對房屋建筑分部構造優化以及總體構造優化兩個較大的內容，其中，在房屋建筑構造設計當中的建筑構造設計優化主要包含了以下幾點具體的內容。首先，房屋建筑基本構造改進內容。其次，房屋建筑頂部構造的改進。再次，房屋建筑的細節構造、總體構造以及維護構造等內容的優化設計。最后，要以房屋建筑的舒適度需求以及基本需求為前提，對房屋建筑構造的造價進行管控，也就是需要對“房屋建筑的造價進行最優化的設計”[1]。

（2）之所以對房屋建筑構造規劃進行改進是由于優化設計能夠進一步地實現對有限的資源以及空間進行有效地應用，進一步地提升各種材料以及設施的運用效率，盡最大可能使得優化設計構造下所建造的房屋建筑能夠實現美觀、經濟、可靠以及安全。有關調查研究信息顯示，房屋建筑構造的優化設計與以往的設計性對比可以節約8%-35%的建筑工程造價，所以，在房屋建筑構造規劃當中需要充分運用房屋建筑構造優化設計技術，以此來推進房屋建筑工程行業的長久進展，進一步實現資源的合理運用。

2 結構設計優化方法在房屋建筑結構設計中的運用

2.1 科學構建房屋建筑設計的模型

在具體的房屋結構設計優化中，需要精準科學化的對房主建筑結構進行模型建構。首先，就是需要科學選擇變量。變量就是在房屋建筑設計中可以用來進一步優化的參數值，通常而言在設計優化前需要整體性分析建筑結構的各項性能，認真了解需要優化的內容點以及關鍵點，從而對整體的設計方案能有全面的掌握認識，同時也要考慮建筑建設中其他因素的影響。從具體的結構優化環節來看，特別是相關工程涉及到的細節參數，需要作為優化的理論依據，在選擇最佳方案時在其中做合理的取舍，參考房屋工程建設的參數，明確數據目標，最大限度降低對建筑的直接性影響，同時降低設計優化所帶來的偏差；然后是科學化選擇優化函數，在以實用性跟穩定性的前提下，既要做好成本控制，同時對房屋整體結構、尺寸、用料等進行合理選擇，保障穩定，再結合具體施工的條件，最終合理施工[2]。

2.2 建立健全相關標準與制度體系

當前，土木工程設計某些問題，大部分是設計單位或者施工單位為了節約預算或者其他原因忽略建筑規范上的條例，不按照生產標準對建筑結構進行設計施工，從而可能影響結構穩定性和安全性，或者出現民間俗稱的“豆腐渣”工程。所以，在結構設計期間必須嚴格對照規范，生產施工過程也需要執行嚴格標準。圖紙繪制也需要嚴格要求，整體框架和細部處理都需做好，圖紙出現一點紕漏都會影響整體工程的進度甚至停工。每個階段出現差池，工程損失都是巨大的。所以要健全結構設計標準，嚴格要求參與工程的每個部門單位，制定相關制度，約束施工人員的工作行為，規范提升施工質量。

2.3 空間結構整體布局的優化

在住宅建筑結構設計優化中，空間結構整體布局優化是重中之重，也是優化過程中必不可少的內容，具有很強的綜合性，涉及到的內容包括：建筑采光、空間結構布局、建筑朝向等那內容，為提升優化效果，可從以下兩個方面入手：第一，住宅建筑結構設計優化人員必須具有一定的前瞻性，從城市未來發展規劃的角度入手，從整體布局逐步深入到細節布局，比如：可通過住宅建筑整體結構、原材料選擇、結構布置等方面同時入手，實現多方協調配合，以提升住宅建筑工程的總體承載力、穩定性、安全性。第二，嚴格遵循國家現行標準。在住宅建筑結構設計優化中，各項參數難免會存在誤差，但要嚴格控制，將誤差控制在允許范圍中[3]。

2.4 結合相關參數進行結構設計優化

房屋建筑結構設計優化工作具體過程可通過建立結構設計優化模型、計算方案選擇、程序創新及結果分析幾個方面進行具體實施。具體而言，在結構設計優化時，可建立相關函數模型，以提高結構設計優化的有效性。對于鋼結構的優化設計，可通過函數模型中分析其截面尺寸等參數，從而實現對鋼結構施工成本的控制。此外，對于結構的穩定性和耐久性，設計人員可從房屋的尺寸、結構的牢固性等多方面加以考慮，從而實現設計優化。與此同時，設計單位應加強現代計算機技術在房屋建筑結構設計優化工作中的有效應用。計算機技術在結構優化設計工作中，具有較多的優勢，但同時也存在一定的缺陷，如存在無法對多方面的主客觀因素進行充分考慮，人性化水平需進一步提高等問題。

3 結語

綜上所述，房屋建筑結構設計優化將會是我國今后房屋建筑工程結構設計領域的重點發展方向，其可在很大程度上提升房屋建筑工程的應用價值。在房屋建筑工程結構設計優化的應用實踐中，設計單位應根據不同房屋建筑工程的實際情況，即其建設目標、結構特點、施工條件、經濟條件等方面，強化結構設計優化思想，引入概念設計理念，借助現代化計算機技術，創新結構設計優化方法及相關技術，促進房屋建筑結構設計優化工作的有效實現，推動結構設計優化工作工程應用，以提升房屋建筑工程結構的安全性、適用性及經濟性。