论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用

【摘要】建筑体的结构设计不仅会直接决定整个建筑的安全性与稳定性，优化的结构设计方案与结构设计理念同样能够在保障建筑体的基本性能的同时更好的让建筑体实现其经济效益。本文即详细阐述了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用。

【关键词】建筑结构设计;优化方法;实际应用

引言

与传统的建筑结构设计方案相比，建筑结构设计优化模式可以降低建筑成本。其采用的设计优化措施可以有效地实现建筑施工中各个资源的合理配置，以及各项建筑材料的充分利用，并且协调好房间的布局，使得这些布局能够有效的结合，共同发挥其使用功能。合理的利用建筑结构优化技术，在确保建筑物安全性能的前提下能够充分的体现出其创新性。此外，这种技术还能够帮助设计人员选择最为合理的设计方式。

1、建筑结构设计优化要点

1.1结构模型的设计

在房屋结构设计中，对于建筑结构模型的设计，我们一般将其分为三个阶段，分别是选择变量、确定函数以及衡量条件。首先是选择变量。类似于工程的目标参数有房屋价格参数和预期产生的损失参数，在通常情况下，一项工程涉及到多个数值，这些数值往往会成为设计人员定稿的重要甚而决定性参照值，由此，一个变化幅度较小或考虑因素较少的各项数值的参考指标对于设计人员的意义非凡，它将会使与建筑设计、变成和计算相关的工作难度得到降低，使设计者尽快找准切合本次设计目标的数据组。找对数据，才能选择最佳设计方案，实现我们的房屋结构设计的优化[1]。

其次是对于函数的确定。工程在进行设计时，对于房屋横截面尺寸和钢筋尺寸有一个事先地设定，作为设计人员，他们需要在一众相似的函数中寻找出最符合事先设定值的函数组，并对其进行各种性质的分析，以最大程度的降低房屋建造的费用。

最后是衡量条件阶段。该阶段中的条件指在设计过程中，设计者通过工程目的和实际施工情况分析出的多项约束条件以确保工程符合相关规定。一般而言，这些条件包括房屋尺寸、架构稳定性、结构刚性、墙体裂缝限度、受力和变形限度等。

1.2计算方法和最优程序的选择确定

房屋建筑结构的设计优化过程涉及到复杂变量和多种设计条件的计算，由此，设计者在进行演算时，要注重对计算方法的合理选择，尽量是运算简便化。对有附加条件的问题进行演算时，忽略附加条件可以使计算结果更易得到，使设计者的时间与精力得到节约。唯有功能完整、用途齐全、运转高效的设计程序方能算之为最佳程序，是一种综合程序，由多个小程序组成。设计者注重对于最有程序的选择可以使其在结构设计上发挥重要作用[2]。

1.3统计结论的分析

设计者通过对前面各项数据计算结果认真的统计与分析，可以发现各设计方案之间的异同点，进而挑选出最佳方案。在分析结果中，建议设计者注重多角度的思考，不能在顾此失彼中失去最佳方案。客观看来，房屋建筑属于成本较高的行业，涉及的利益当事人也并非只有一方。因此，设计者需要对工程经济效益和技术含量综合考虑，妥善处理，实现各方利益的高度平衡。

2、建筑结构设计中的重点

2.1混凝土结构设计

在房建工程施工中，钢筋混凝土是主要的施工材料，因为其承重效果好并且性价比较高，所以得到了广泛的应用。在进行混凝土结构设计的过程中，如果设计的不够合理，在施工的过程中可能会出现裂缝，影响到建筑结构的稳定性。此外，如果初期的设计比较合理，但是在结构说明中并没有对数据进行确切的标注，在后期施工中也会影响到结构的稳定性，这是混凝土结构设计中的重点。

2.2基础结构设计

基础结构包括地基以及其它基础构件，基础工程的质量直接决定了上层建筑的质量，因为基础结构需要承受整个建筑物的荷载，并且基础结构属于隐蔽工程，所以结构设计水平非常关键。在基础结构设计阶段，要对施工现场进行详细的地质勘察，获取准确的数据资料，对于土质状况进行详细的研究，然后科学合理的制定出结构设计方案，为整个建筑打下坚实的基础。

3、房屋建设中结构设计的具体应用

3.1局部和整体优化

复杂性与层次性是任何一个项目建筑设计都具备的两大特点。从复杂性方面来看，其主要包括零部件的选取、建筑原材料的选取以及结构类型的选取等内容。从层次性方面来看，其主要包括建筑的结构体系、设计体系以及安装设计体系等，而在每一个体系之内又包括了很多个下属体系。在设计房屋建筑的时候，设计人员应该优化各个下属的系统，冲破各个布局间的横向关联，对工程进行叠加。因此，在建筑任何房屋的时候，优化的着眼点都应该是整体而非局部。只有这样，才能达到真正设计优化的目的[3]。

3.2建筑主体优化

房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程最先一步就应当合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的质量是均匀的，这样能将楼层中平面刚度的中心点重合于楼层整体的结构重心，从而减少地震或者风力等对其的破坏性。在房屋建设时，如果条件允许，要尽可能地对剪力墙进行大开间的构造，加长剪力墙的墙肢长度，这样就能减少墙肢的数量，还能在符合标准的基础上减少混凝土的使用。另外，剪力墙里的暗柱是拿一般性钢材铸造而成，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，减少相应的成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得构造过大的剪力墙。

3.3桩基础优化设计

依据业主提供的地质勘察报告，结合本项目实际情况，桩基础采用钻孔灌注，桩径700mm，分抗拔桩、承压桩二种，为节约桩基成本，在建筑方案阶段，我院预估柱下荷载，结合地质报告，建议业主提前进行桩基静荷载试验，以确定最终抗拔桩、承压桩承载力特征值。因此项目地下二层，地下室埋深较深，且地下水丰富，局部建筑为三层，需要设置相应抗拔桩，在结构设计过程中，在计算抗拔桩承载力时，首先按土层参数确定抗拔桩承载力特征值，然后依据此特征值计算抗拔桩钢筋数量，满足自身承载力要求，以达到最经济效果，通过最后静载试验数据可知，抗拔桩承载力满足要求。通过提前过行桩基静荷载试验，即不影响后期施工工期，又节约了桩基数量，节约成本，取得了很好的经济效果。

3.4结构优化要和排水系统优化相互协调

现代存放排水系统的房间中会存放着许多机械设备，因为荷载强度和荷载能力都较大，所以应当将存放排水系统的房间安排在地下室，同时需要确保管道的预留深度和预留尺寸都要符合我国的相关标准，同时需要加固楼板的钻孔位置。除此之外，应担对水平方向的管线加以注意，尤其要关注水平管线是否贯穿了梁或柱，应担尽量降低这种情况的发生。如果在建设过程中因为不可抗因素导致管道贯穿可承重墙，那么则需要对墙体进行再次加固，在建筑整体上应当尽量保证管道网通结构设置上的协调性，避免管道出现绕梁或绕柱情况的发生。

结束语

综上所述，建筑结构优化设计方案是一个复杂的综合决策问题，其基本原则需要确保建筑的适用、安全、美观、经济及在施工过程中需要确保施工的便捷性。这五个方面在建筑结构优化设计中各有所重，并且之间存在着矛盾，一个优秀的设计方案应当是在五个方面的最佳结合，只有在实践中不断的探索，对建筑的结构进行设计优化，能够有效的提升建筑的设计水准和施工的质量，这对促进我国建筑事业的发展有很大的促进作用。

参考文献

[1]姚大园.建筑结构设计优化方法及应用[J].江西建材.2012（06）：112.

[2]叶少有;尹国.基于线性规划的结构设计优化[J].合肥工业大学学报（自然科学版）.2006（01）：98.

[3]孙佃玲;郝晓利;刘建平.有关结构设计与成本的思考[J].内蒙古科技与经济.2011（04）：67.