浅析结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用

摘 要：随着人们对物质需求及市场价格的逐渐攀升，促使建筑的成本也在一定程度上得到提高，采用结构设计优化措施能够改进建筑结构，从而将资源得到最大程度的利用。文章主要对建筑结构设计优化方法进行分析，并对建筑结构设计中应注重的问题进行了简要的探讨。

关键词：房屋建设；结构设计；优化

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）09-0147-02

现如今，随着我国土地价格的逐年增长，这就对开发商控制总建筑成本带来了相应的压力，其次，随着社会的不断发展，人们对居住条件的要求也逐步提升，房屋建筑不断满足人们的居住条件是未来的首要目标，促使开发商不断的探索新技术，既能符合顾客的需求，又能使工程造价得到控制。采用结构设计优化的方法能够使有限的空间及资源得到最大程度的发挥，从而使房屋建筑工程逐渐实现经济化、适用性的发展。

1 房屋建筑施工中结构设计的优化

满足人们需求的建筑物要求主要指的是建筑的美观及设计两者间的相互作用的结果。建筑结构主要通过五方面进行表现：适用、安全、经济、美观及方便施工。然而，在建筑设计优化技术的应用上不仅能够确保建筑结构的美观、而且又能提升房屋建筑的安全、经济且合理。并在一定程度上促使建筑行业得到发展。在房屋建筑方面，其结构设计的优化方法主要体现在以下几方面：房屋工程分部机构的优化及房屋工程结构总体的优化。

房屋建筑施工分部结构优化主要是指，基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化及结构细部的设计优化。其次，还包括对选型、布置、受力分析、造价分析等方面的优化。在对房建工程能够进行设计施工时，应严格按照从实际出发的原则进行实施，确保其能够满足工程自身的发展状况，并对房屋建筑的综合经济效益的发展进行结构优化，使其能够满足设计要求的同时，尽可能的将平面进行布置规划，促使刚度及质量中心间的差异降低。有效的使水平荷载现象造成建筑物扭转的作用得到改善。在竖直的方向应避免采用转换层，促使应力集中现象得到改善。

①结构优化设计的分析。在各种对变量受到影响的过程中选出最为关键的参数，并构建函数模型，结合科学有效的方法进行分析。其结构设计的总体优化分析主要采用以下方法：首先，对设计变量的正确选择。正常情况下，在对设计变量进行选择时，应采用影响相对较大的参数，使涉及到的参数能够按其重要性进行明确的划分，将变化影响不大的参数划分为预定参数，通过此类措施可以将设计编程中预测工作量进行控制。其次，对目标函数的确定。利用函数来挑选出符合条件的最优解。然后，对条件的确定进行约束。在房屋施工中其结构的可靠度进行优化设计的约束条件主要包含以下几部分内容：应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束等，在设计过程中，应确保各类约束条件能够符合现有规范的相关要求。

②结构设计方案的计算。结构设计优化设计作为一个非线性的优化问题，主要通过多个变量及多个约束条件表现出来。在对优化方案进行计算设计时，应使原有的约束条件转化为无约束条件来进行计算。常采用的方法主要有：拉氏乘子法、符合型法及Powell等。在对设计方案进行制定以后，需要对运算程序进行编制，能够促使计算出的结果符合最优效果。

2 结构设计优化技术在房屋建筑施工中的应用

在我国房屋建筑施工过程中，采用结构设计优化的方法得到施工单位的广泛关注。在对结构优化方法的使用中，不改变使用性能的前提下能够促使工程造价得到一定程度的降低，给施工企业发展带来应有的贡献。结构设计优化技术主要在整体的设计、前期设计、房屋改造、抗震性能等环节得到应用，使其效益发挥到最大化。应严格按照结构设计优化方法及实践进行施工，应注重以下几个问题：

①结构设计优化前期的注意事项。在对结构设计优化技术进行施工之前，其方案的选择直接对建筑的总投资造成一定的影响。在现如今，房屋建筑施工中存在的普遍问题则是在实际方案的结构设计前期根本无法进行参与，设计人员在对建筑结构进行设计时，往往会忽略结构的合理性及可行性，在一定程度上使建筑设计结果对设计结构产生应有的影响。其余方案的选用在一定程度上会使设计结构的难度得到一定程度的增加，从而使建筑的总投资得到增加。当方案设计处于初期阶段时，结构设计计划根本无法参与进来，要求我们结合不同种类的建筑物，采用有效的结构形式进行施工，合理有效的设计方案是房屋建设施工的一个良好开始。

②概念设计与细部结构相互结合。概念设计主要在没有具体数值量化的作用下进行使用，例如地震设防烈度。由于其自身具备不确定性，从而使设计形式与现实存在着较大的差异，在设计时通常采用概念设计的方式进行，将数值作为辅助及参考的重要依据。要求设计人员在设计过程中应采用灵活的设计优化方法进行设计，使其结构设计优化能够达到最佳效果。同时，在设计的过程中应严格对细部结构进行优化，例如当现浇板中异形板的位置处发生裂缝，可以将其划分为矩形板。应做好对钢筋的选择，在现今市场中，I级钢筋与冷轧带肋钢筋两者间的价格大致相同，相比而言，两者之间其自身存在的极限抗拉力度相差较大，因此，在确保塑性满足设计要求的同时，对现浇板受力钢筋进行选择时，可优先采用冷轧带肋钢筋进行使用。在对内部进行设计时，应确保外立面的悬挑板与钢筋能够满足相关设计要求，最终使房屋施工达到安全且合理的效果。

③对下部地基的基础结构进行设计。在对地基基础结构进行设计优化时，应选用合适的方案进行，若其地基为桩基础，应结合施工现场的地质状况进行分析，采用的桩基类型必须符合安全且降低造价。桩端持力层影响着灌注桩的桩长，并采用对比的方式进行选择，采用合适的方案进行施工。

3 结构设计优化在房屋建筑施工中的作用

①促使房建施工中总造价得到有效的降低。多层住宅与高层住宅相比，其层数较多、总建筑面积过大，单位面积内占用的土地面积相对较小，能够使用低成本进行控制。另外，随着房屋建筑层数的逐渐增多，建筑高度也在相应增加，从而导致楼与楼之间的间距扩大，促使土地节约效率降低。在对高层建筑进行施工时，其每栋楼都会设置一个盖层，盖层的设置不会随着楼层的变化而改变，所以其施工成本也不会增加。在房屋建筑中的基础部分，虽然也存在各层共用的现象，但是随着建筑层数的增长，对基础的荷载作用得到增强，因此需要增大基础来满足其承载力度。

②提升建筑结构的经济性能。随着建筑层数的不断增加，会使墙体的面积、柱体的体积、结构的自重、基础与柱梁的承载力度都得到增加；反之，通过对建筑楼层进行控制，不仅能节省施工材料、增强抗震性能，还能是楼与楼间的日照距离就相应减小，使用地得到有效的节约。当建筑面积相同时，建筑物自身采用不同平面形状，其外墙的周长也会大不相同。在建筑物是圆形或类似方形的时候，其外墙间的周常系数也相对较小，从而使基础、外墙砌体、内外装修等面积也得到一定程度的减少，使其建筑物的受力性能得到提升，促使建筑的经济性能得到增强。

4 结 语

结构设计优化技术与传统的结构设计相比，其应用能够促使建筑工程的造价得到有效的降低，优化技术的实现能够将施工材料的性能得到合理的利用，合理的协调建筑结构内部各单元间，不仅确保建筑的适用性及美观，而且大大的节省了施工造价，从而使建筑工程的优化设计能够满足居民的适用、安全、经济等需求，符合现今市场的发展要求。

参考文献：

[1] 邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2010，（19）.