建筑结构设计优化方法在房屋建筑设计中的实际运用

[摘 要]目前，随着我国社会的不断发展以及人们生活质量的不断提升，使得对于生活质量的要求也不断提高。在追求现代化的今天，人们不仅要求建筑物有一定的安全性与适用性而且更加注重其美观性与经济性。但是实际操作过程中，设计建筑结构时，为了在规定时间内完工，设计人员一定要考虑施工的便利性。因此，在设计建筑物结构的时候，应采取适当的优化方法以满足人们对建筑的各方面要求，对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析与研究是具有重大意义的。

[关键词]建筑结构设计；优化方法；房屋建筑

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0214-01

前言

建筑结构设计过程中进行合理的结构选型和布置对整个建筑工程是否能保证安全、经济、适用都非常重要，一定要对整个结构体系的承载能力、抗震性能、内力传递、刚度、侧移要求等掌握透彻，才能实现结构设计安全性、合理性、经济性的整体最优实现。建筑结构设计优化方法可以使房屋更加坚固美观，能够满足人们对建筑产品的品质要求不断提高。

一、建筑结构设计优化的基本理论

房屋能够保证人们日常生活的功能需要、不受风吹日晒的价值是房屋的功能价值，保证人们对于房屋审美上的要求，并且使得房屋和周围环境以及房屋自身是一个协调的作品是美学价值，而房屋结构的功能价值和美学价值等指标是建筑结构设计人员在设计时应该综合考虑的一些指标。一个优秀的建筑结构设计师应该以建筑结构优化设计理念为指导，在综合考虑房屋结构的功能价值和美学价值的前提下，筛选出一套可以使得这些指标达到一个平衡点的最优方案，从而设计出满足建筑结构设计优化要求的建筑。应用更加先进的设计理念，通过更加科学合理的方式选择设计方案，使得设计出的建筑结构各项指标都能达到最优效果的设计方法，就是建筑结构设计优化。各部分设计优化和整体设计优化都是建筑结构设计优化的重要组成部分。由于建筑物是一个由各部分组合而成的整体，所以要使得设计的建筑物能够成为一个经过建筑结构设计优化后的优秀建筑设计作品，对于建筑结构的整体优化显得最为重要，因为这样可以综合各部分的特性，使得整体设计更加完善。同经济效益、社会效益和环境效益也是结构设计优化中要考虑到的一些方面。

对于建筑结构设计优化的方案设计者应该秉承“没有最好，只有更好”的理念，对于设计优化方案的提出应该在保证房屋结构稳定性不出现问题的情况下，勇于探索创新，以便能突破现有的障碍，提出更加优秀的建筑结构设计优化方案。对于房屋平面结构，应该保证设计合理、质量过关，在受到较大的水平力作用时不会出现失稳的情况。同时，竖直贯通的房屋结构形式可以增加房屋对于竖向荷载的承受能力，保证结构的稳定性。房屋转换结构的设置不仅会造成材料的浪费，使得建造费用增加，不利于经济指标的控制，还会减弱房屋的荷载承载能力，使得横向水平力过于集中，所以在设计时应尽量减少转换结构的设置。渐进式的刚性程度设计可以有效保证房屋的整体抗压性能，是整体结构设计优化中值得提倡的一种方法。

二、房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的概念

建筑结构优化设计方法的具体内容为：

1）建设优化数学模型。在建筑结构的优化设计过程中，数学模型在其中可以发挥巨大作用，因此，通过建设一个科学合理的优化数学模型可以实现对原有的设计进行分析的目的，从而可以使设计结果更加优化。

2）满足建筑质量安全。一般来说，建筑结构优化的目的是满足房屋建筑的基本功能需求和舒适度要求，满足建筑质量安全和美观度要求，对房屋建筑结构造价进行控制。根据建筑设计的总体要求，结构设计要尽量减小质量中心和刚度中心的差异，保证建筑在水平荷载的作用下不会产生很大的扭转效应。建筑平面结构尽量采用对称和规则方式，在满足建筑相应的功能条件下，使竖直方向上相应的承重构件保持上下贯通。

3）选取最科学的优化数学算法。 当在第一步已经建立优化的数学模型之后的情况下，这时就需要最科学合理的优化数学算法和优化迭模型之后的情况下，这时就需要最科学合理的优化数学算法和优化迭代控制来解决接下来所遇到的问题，在第二步的过程中，设计者会面临着重要的选择，那就是要在多种优化数学方法中能够及时有效地选取最科学的优化数学算法，从而实现最优化的设计效果。

三、建筑结构设计优化的重要性

房屋结构设计优化是保证建筑物综合效益最大化的一种有效途径，通过结构设计优化可以使得建筑物在美学、经济和实用性等等方面得到和谐的统一，不仅可以最大限度的利用资源，也可以在一定程度上保护环境，避免成本上不必要的浪费。优秀的建筑结构设计优化方案，可以大幅的减少投资成本，使得投资利用率大幅度提升；可以使得资源达到一个合理的配置和利用，避免浪费；在保证结构安全性的同时使得使用者得到更舒适的体验；同时还能够使得房屋结构设计真正能达到科学、合理的目标，成为真正意义上好的房屋结构设计作品。

四、房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施

1）设计结构模型。对于建筑物的结构设计优化，房屋整体设计优化起到了至关重要的作用，对于房屋的整体设计优化我们应按照以下三步进行。第一步我们应该对变量进行合理的选择。设计师在设计时参考指标的选择不应选择变化幅度大或者影响因素较多的参数，这样就可以更加科学合理并快速的找到最优的参数取值。第二步我们应该选择最适合的函数，进行辅助计算。在设计过程中会有很多可以计算预先设想的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的函数，而我们要做的就是对这些函数进行筛选，从而找到最适合的一组函数，这样起到控制成本、减少浪费的目的。第三步是对于条件进行衡量。设计人员应该以增加房屋结构本身的稳定性和耐久性为考虑前提，结合工程本身的具体情况，对比实际施工中和设计确定目标的约束条件之间存在的差异，从而在设计时考虑进去这些差异，设计出更加符合要求的最佳方案。

2）决定计算方法。房屋结构设计是一个复杂的过程，而建筑结构设计优化更是将复杂的数据和条件进行计算并找出最优方案的过程，所以我们在设计计算时应根据工程实际情况，找出可以将问题简化的计算方法，这样不仅可以节省时间更能保证计算结果的准确性。

3）选择最优程序。建筑结构设计优化在经过设计房屋结构模型和决定计算方法之后，就需要设计人员通过充分考虑工程实际情况和综合以上两步的具体情况下，就到了选择具备功能完整、运转正常并且效率有保证的最优程序的步奏，其在结构设计优化过程中发挥着不可小觑的作用。

4）分析统计结论。设计人员通过对各类数据的计算结果进行详尽的分析统计之后，综合考虑各种方案的优缺点，从中挑选出一套最为合适的结构设计优化方案。综合考虑的过程要详尽分析各种方案的利弊，从大局出发，以整体利益作为考虑的出发点，这样选出方案才能是更符合要求的最佳方案。

结语

总而言之，房屋结构设计中的建筑结构设计优化是一个复杂而且必要的过程。本文主要就建筑结构设计优化方法在房屋建筑设计中的运用进行分析，旨在为今后的建筑结构设计优化提供一些理论参考。

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.

[2]佟月强.郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012.