房屋建筑结构设计中应用优化技术

李金明

李金明

巴中市建筑勘测设计院有限公司四川省巴中市636000

摘要：建筑结构设计作为建筑工程中的一个重要环节，设计人员应重视其优化设计，以实现对施工整体结构的把控，保证建筑的施工质量，降低建筑施工成本，提高建筑企业的社会、经济效益。本文首先分析了结构设计优化技术的意义和必要性，然后详细阐述了房屋建筑结构设计中应用优化技术，最后探讨了房屋建筑结构优化技术的应用需注意的事项。

关键词：房屋建筑结构；优化技术；概念设计；防震；细部优化

一、结构设计优化技术的意义和必要性

一方面，从企业的角度出发，优化技术的应用可以促使其获得更多的利益。

有数据统计，相对于传统的房屋建筑设计方案，含有优化技术应用的设计方案可以节约30%左右的成本，从而深入挖掘建筑资源的利用率，提高建筑企业的经济效益，保证其可持续性发展。

另一方面，从人民的角度出发，优化技术的应用可以更好地满足人民对房屋功能的大部分要求。传统的建筑结构设计已很难满足人们的心理需求。在房屋结构设计中应用优化方法，能充分挖掘材料性能，提高材料利用率，将人们所追求的房屋功能、美观及其生态价值和公司的经济效益相统一，从而实现房屋建筑的综合效益。因此，建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用是十分必要而现实的。

二、房屋建筑结构设计中应用优化技术

（一）建筑结构设计优化的步骤

对于房屋建筑结构设计而言，其设计目标即为确保建筑物的耐久性、安全性、功能性以及美观性达到相关规范要求。而对建筑结构设计进行优化，则是在满足以上几点的基础上，进一步考虑建筑的施工可行性、施工成本以及施工进度等方面的因素。一般说来，房屋建筑结构设计的优化主要分为3个阶段。

1、变量选择

对于建筑设计人员而言，房屋建筑结构设计中的参考数据，均可作为变量以供选用。例如，建筑工程目标参数主要包括：房屋的价格参数以及预期出现的损失参数；建筑工程控制和约束参数主要为表示房屋的架构可靠性能参数等。若是建筑设计师使用变化幅度小或是考虑因素少的参数当作设计参考指标，则建筑结构的设计、编程以及计算有关的工作难度相应降低，设计者则可快速找到符合设

计目标的数据，大大提高工作的效率。

2、相关函数确定

房屋建筑的设计者应在众多组相似的函数中，选择出和事先所设定好的房屋的横截面尺寸以及钢筋的尺寸面积最符合的函数，并对该组函数的性质进行细致的分析，从而实现房屋建设成本的最优化。

3、条件衡量

为了进一步提高房屋建筑结构的稳定性及耐用性，在设计时其约束指标应涵盖房屋尺寸、架构刚性、架构稳定性、受力限度以及变形限度、结构可塑程度与结构确定程度等。在对实际的工程项目进行设计时，应结合具体情况，比较分析施工实际中约束性条件与目标确定的约束性条件，保证各条件均符合有关要求，最终达到设计优化的目的。

（二）重视概念设计优化技术

计算机技术的发展为生活的方方面面带来了便利，建筑结构的优化设计也不例外，但单纯的依靠计算机进行计算有时是无法获得最准确的答案的，比如在建筑材料的选择、设计参数标准以及荷载标准数值的算法等方面就需要设计人员根据经验来确定的。通过对电脑软件产生的设计进行优化，使得最终方案与实际建筑情况相吻合，而并非千篇一律。一般情况下，在面对这些问题时，经验越丰富的设计人员的判断过程也越充分，确定的方案也越灵活。这种优化技术的关键在于设计人员的经验积累。因此，建筑设计人员在平时工作中需要加强自身对经验的积累，并有意识的将数字技术运用和概念优化结合起来。

（三）加强房屋建筑防震安全结构设计

安全是房屋建筑结构设计的最基本要求，也是其质量好坏的一个重要衡量指标。在房屋的使用中，会遇到很多不可抗拒的外力因素，尤其是最没有规律可循的地震，因此房屋建筑结构设计时尤其需要对地震荷载作用进行充分考虑，通过对设计或构造等层面采取合理措施来提高建筑的抗震能力。根据以往的经验总结，目前对于建筑物的结构抗震设计，确实有着一些比较有效的设计方案，如设计成结构对称的建筑物，其荷载承受处于均匀状态，建筑物的延性较大，结构的危险截面比较少；采用延性建筑房屋结构；通过多道设防思想即通过次要构件来保护主要构件，来满足建筑结构抗震性能的要求等。

（四）采用多种优化技术分析方法，从而挑选最优房屋整体结构设计方案一般来说，房屋建筑设计师在进行具体项目工程的设计活动中，为了给施工方和承包商多个选择都会设计两套或多套房屋结构方案，而此时为了挑选最好最实用的建筑方案，要注重房屋经济性和实用性。在某个建筑结构设计中，其建筑物荷载程度一致，建筑师设计人员就会合理挑选建筑物优化设计分析指标内容和要素，主要包括对建筑施工材料、建筑设计数据、负荷计算标准等等所有相关因素，然后针对这些来进行分析结构方案。这种分析活动也就是设计师们必须要做的概念优化设计内容。因此，现代房屋建筑企业就必须要着重注意其设计师对工程结构优化技术的应用，越是经验丰富的设计师，优化设计分析能力越强。所以，建筑企业就必须要选择经验高、技术强的设计师来进行设计其结构方案和内容。

（五）房屋结构优化设计要充分考虑下部地基基础结构设计

地基基础是建筑结构设计的重要组成部分之一，地基基础虽然埋置在地下，属于隐蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度与安全性等受地基基础影响很大。因此，房屋建筑结构中的地基基础的结构设计优化必须选择合适的方案，譬如桩基础，就要依据现场地质条件，综合其他现场场地的条件因素进行基础选型及埋深等设计，选择桩基类型，最大程度的节省造价。

三、房屋建筑结构优化技术的应用需注意的事项

（一）房屋建筑结构优化技术的应用需注意到前期的参与前期方案的确定会直接影响建筑项目的总成本，而目前普遍存在前期方案确定中结构优化设计技术并不参与其中，以致相关设计人员在进行房屋建筑结构设计时往往会不注意建筑结构的合理性和可行性，这样的建筑结构设计结果会对结构设计造成直接的影响，增加了结构设计的困难度，并且增加了房屋建筑结构设计的成本。为此，设计人员应充分的融入结构优化设计方案，选择合理的结构形式和设计方案，可以节约成本。

（二）注重细部优化

1、除了注重整体设计的同时，也应加强结构基本构件的精细设计。比如尽量划分矩形板块的现浇板设计，这样既可以使现浇板设计的受力合理，也可以避免拐角裂缝的出现。

2、随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合，在具体的优化设计过程中，优化设计实际上已由一个工程实践问题转化为一个数学问题。因此，工程设计人员应加强自身基于计算机技术的优化设计分析。

结语

综上，房屋结构设计中优化技术是复杂的系统工程，不但需要相关结构设计工程师正确地使用结构分析软件、选择最佳结构体系，同时，要大力挖掘基础设计内在潜力，充分运用科学的方法与手段，大力降低工程建设造价，让房屋结构优化贯穿整个设计过程，从而体现出结构优化的价值，让房屋结构设计功能不但更加适合人们居住与生活，同时，大力提高其安全度与抗震性能。

参考文献：

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[2]张文朝，孔露露.房屋结构设计中结构设计优化技术的应用[J].中国城市经济.2011（14）

[3]罗长生.房屋建筑结构设计的原则与方法探讨[J].现代装饰（理论）.2011（03）