在房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的运用探讨

摘要：房屋建筑结构设计对参数指标有严格的要求，选择用的建筑材料和荷载指标直接对房屋建筑产生影响，都是由设计人员决定的，设计人员的经验发挥重要的作用，经验丰富的设计人员需要对建筑情况进行全面的考虑，作出合理的判断，选择灵活的设计方案。本文就房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的运用进行探讨。

关键词：建筑结构设计；房屋结构；运用

1、房屋建筑结构设计中优化设计步骤

1.1 创建建筑结构的优化模型

（1）首先要能在建筑结构的优化模型构建方面得以充分重视，将结构设计的变量要科学合理的加以解决。主要就是对目标相关的参数值以及约束控制参数值的选择要重视，而针对影响相对较小的就要实施预定式参数进行表示，这对编程工作量就能得以有效减少，将整体的工作效率水平得以提升。（2）确定相应的目标函数。设计者要结合事先设定的截面尺寸和钢筋尺寸进行分析，在众多相似参考函数中进行合理的选择。为了分析这组数据的相关性質，要最大限度降低房屋构造成本，提升房屋设计优势。（3）对条件的衡量，为了增强房屋结构稳定性和耐用性，在设计过程需要考虑到房屋尺寸和设计指标要求，影响因素包括：钢架刚性、受力限度和变形限度等，结合可塑性指标以及确定程度进行落实。在实际设计过程中，设计者要对房屋建造引起重视，保证各种条件都符合相关建筑要求，进而实现优化设计的目标。

1.2 科学设定优化设计的相关方案

依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化通常都具有很多约束条件，有时会遇到非线性的相关优化问题。所以在相应的计算中，会进行相应的转换，将有约束的优化转化成无约束的优化，而相关的计算、方式有拉式乘子法、powell法等。

1.3设计相关运用程序

依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化基本模型，以及在设计时运用的相应的计算方式，为了可以更好地实现其效果，能够将这些编纂成一个运算速度较快而且功能全面的综合性、科学性的运用程序。这样能使整个优化设计更加全面地、有效率地进行实施。

1.4综合结果分析

在得出一定的计算结果之后要对其进行一个必要性的分析和比较，然后再折中选择一个效果最佳的设计方案。这一步在整个建筑结构优化设计中是至关重要的，选择一个合理的设计方案能够保证房屋建筑整体的美观感、安全性以及实用合理性，同时还能影响工程整体施工的资金投入。在进行分析时，要同时考虑经济投入和建筑技术的科学化配置，只有这样才能达到预期的目标。

2、房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的运用

2.1房屋基础地基优化设计

房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展，房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。

2.2房屋建筑的整体性与局部性优化

建筑在设计上都具备着相应的层次性和复杂性的特点。从层次性角度讲，包含着建筑的整体设计体系、结构相关体系、安装体系等，每一个单独的体系又包含了众多的下属体系。在对房屋进行设计时，设计者要对每一个下属系统地进行相应的优化，冲破关联的横向性，实现叠加型工程；对于复杂性来讲，主要包含选取建筑的材料、选取建筑的零部件等。因此在进行结构优化时要从整体入手，才能真正实现整体的设计优化。

2.3房屋建筑工程上部结构的优化设计

（1）剪力墙结构的优化设计。剪力墙结构在设计方案布置的过程中，要使剪力墙结构重心和建筑平面的形心相互重合，来避免建筑结构的刚度在平面上面分布不均。剪力墙的墙体要与建筑的隔墙相互重合，在剪力墙保证结构安全稳定性的前提下，增大建筑空间利用率，提高建筑工程使用的舒适度。还要尽量使剪力墙墙体的长度符合要求，进而保证剪力墙墙体安全稳定，要尽量减少剪力墙墙肢数量，降低建筑工程施工建设的难度，还要尽量节约施工材料的使用。剪力墙结构一般是从上到下进行连续设置，剪力墙不能出现重叠、悬空、错位等问题。剪力墙结构上部构造的配筋墙体要考虑到尽量缩减墙体厚度，进而降低剪力墙配筋率，使得剪力墙结构更加经济适用。（2）框架结构的优化设计。框架结构在设计结构方案的过程中要结合结构计算，来保证柱网与柱距的合理性，进而保证框架结构的安全性与经济性。在框架结构整体的平面布局上面要降低建筑工程中部的刚度，使建筑工程两侧的刚度大大增强，进而避免扭转太大，整个建筑工程的抗震性得以增强。框架结构的柱与的截面一定要适当，截面过大的话不仅仅影响到美观，也会影响到空间使用。梁与柱的中线要尽量重合，如果梁柱中线的距离过大，可以考虑梁加腋。楼梯间的四角要设置框柱，进而增强框架结构抗倒塌的能力。

2.4结构优化和电气优化保持一致

电气管线的安装以导线的形式存在的，在外部或者墙体以及楼板设定过程中，要重视安装程序，如果存在不合理安装的现象，则可能给预制的结构施工造成影响，因此需要注意的是为了保证管线穿过梁体，提前在梁体上预留相对应的孔洞，保证梁体宽度和相对应的墙体宽度一致。如果出现不相同的情况，要保证墙体的一面和梁体的一面对齐，不能漏在墙体表面。在整个房屋建筑设计阶段，电梯部分会存在很多空洞，埋下的建筑结构构件比较多，设计者要单独对电梯部分进行分析和极端，保证合计的安全性和合理性。

2.5结构优化与排水系统优化保持协调

在房屋建筑中排水系统的专用房间里有着很多的机械设备，对于荷载能力、荷载强度较大。所以要将其设置在地下室，而且保证管道的预留尺寸与预留深度要符合相应标准，对于楼板本身的钻孔位置要加固。另外，要注意水平方向的管线可能会贯穿柱或梁的情况，要尽可能降低这种现象发生的机率。如果管道在建设时穿过了承重墙，就必须对墙体进行加固。在整体上尽可能地保证结构的设置与管道网相协调，预防管道出现绕柱或绕梁的现象。

3、结束语

综上所述，对房屋结构的设计进行优化的基本目的，就是保证建筑本身的功能，提高建筑主体的质量，提升建筑的环保能力，增加建筑企业的经济收益，从而促进我国建筑事业的可持续发展。

参考文献：

[1]马强.建筑结构设计中的安全性考虑问题[J].建筑知识.2017（07）.

作者简介：胡新文（1963.8-），男，汉族，陕西蒲城人，单位：陕西建工集团有限公司建筑设计院，结构总工，国家一级注册结构工程师，研究方向：结构设计。