广东省河源市龙川县建筑设计室 517300
摘要：当前，随着我国社会经济的不断发展，人们生活水平快速提高，其对于房屋建筑的安全、功能及耐久性要求越来越高。因此，在对房屋建筑结构进行设计时，应重视其优化技术的应用。首先论述了结构设计优化技术的作用，其后就房屋建筑中结构设计优化方法的应用做了具体分析。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化技术；作用
0 前 言
社会主义市场经济条件下，如何实现建筑业的蓬勃发展成为人们最为关注的话题。 这就要求相关工作人员要做好房屋建筑的结构设计工作，而这当中最为重要的就是确保其安全性、 功能性以及耐久性。 此外，它还要有绝对的经济性以及美观性，只有这样，才能保证房屋设计的合理性，最大限度降低施工的成本，确保工程的利展开。 为此，相关单位在施工之前，必须明确房屋建筑结构设计中的优化技术，要采取切实可行的措施，将这些技术运用到实际工作中去，科学的选择合理的建筑结构设计方案，为广大人民群众提供一个良好、 美观、 实用的生活居住环境。
1 房屋建筑结构的优化技术的内容
在对房屋进行优化设计的时候首先需要了解优化设计的主要内容，一般来说，优化内容主要包括主体结构及子结构。首先分析主结构，主结构就如同人的神经中枢，如果主结构设计出现问题，整个建筑物都将危机重重，对主结构进行优化设计及改进；其次是子结构，子结构又包括屋盖结构及下部的基础结构部分，将子结构比喻成人体神经中枢中的神经末梢实不为过，因为如果子结构设计不合理，将影响主结构的平稳性，设计师需要对子结构进行优化与调整，让它们与主结构更匹配，更美观。
2 结构设计优化技术的作用
2.1提升建筑的安全性
在进行房屋建筑结构设计优化过程中，最重要的原则即为保证建筑结构的整体性能以及安全性能。因此，为了有效地提高建筑结构设计质量，必须对原有的设计方案进行优化，对于方案中存在的不足以及缺陷要及时进行修整，避免结构出现受力不合理等问题。
2.2减低工程造价
在保证建筑的整体质量的同时，还应重视建筑结构的施工成本，实现建筑质量成本的最优化，保证施工企业的经济效益。当前，根据我国的一些数据显示，进行结构设计优化后的建筑设计方案能够降低 10% － 30% 的成本，在对建筑结构进行优化设计后，不仅提高了其结构的经济性，还能够充分发挥建筑原材料的性能，降低了建筑的施工成本。
3 结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤
3.1 建立结构优化的模型
在我们对房屋结构整体进行必要的优化设计时候，可以分成三步进行建筑结构的设计优化。下面将对每一步骤进行详细的介绍：
3.1.1 要对设计变量进行合理的选择
通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数（损失的期望 C2 和结构的造价C1）和约束控制相关参数（结构的可靠度 PS）等；然而还有一些影响不是太大，其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示，这样能够使得我们的设计量、 计算量以及编制程序的工作量均大大减小。
3.1.2 对目标函数进行确定
在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、 钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数，使得工程造价最少。
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3.1.3 对约束条件进行确定
对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、 结构强度约束、 尺寸约束、 构件单元约束、 应力约束、 结构体系约束、 从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候，我们必须对目标约束条件与实际的约束条件进行相应的比较与分析，再确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。
3.2 对优化设计的计算方案进行设定
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计具有多约束且非线性的优化问题以及复杂的多变量，在进行相应的分析计算中，一般把有约束的优化问题转换成无约束优化问题的求解。常用的优化设计的计算方法有拉氏乘子法、 复合形法、 Powell 法等。
3.3 进行程序的相关设计
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计的基本模型以及所使用的优化设计的计算方法，可以编写一个具有运算速度快以及功能齐全的综合应用程序。
3.4 结果分析
我们必须对相应的计算结果进行必要的分析比较，然后选择出最佳的设计方案。在这个过程中，我们考虑问题必须全面，并且要对问题进行多角度的考虑。这一步骤在建筑结构设计优化中尤其重要，合理的选择设计方案，不仅能够确保结构的美观、 安全性、 合理性以及实用性，还能够对施工中的资金的投入有着重大的影响。在结构设计优化中只强调经济上的节约，而忽略技术上的相关要求，是不正确的；同样只考虑技术上的要求，而不考虑经济的要求，也是不合理的。我们必须对两者进行合理的配置，才能达到相关要求。
4 结构设计优化技术的实践应用
对于项目的前期设计、 整体设计、 旧房改造以及抗震设计方面均能够采用结构设计优化设计的方法。下面对实践应用中的问题进行必要的说明：
4.1 结构设计优化应注意前期参与
前期方案直接会影响到工程的造价，然而很多结构设计忽略了这一点，所以我们应该注意。前期参与能够让我选择合理的结构形式以及合理的设计方案。
4.2 概念设计结合细部结构设计优化
在没有具体数值量化的情况下，我们可以使用概念设计。例如，对地震的烈度进行设防时，由于它存在这不确定的因素，所以我们无法找到与实际相符合的计算式，所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法，把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。
在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如，在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂，我们可以简化成矩形板，然后再合理的选择钢筋，在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。
4.3 下部地基基础结构的设计优化
在地基基础的结构设计优化中，我们必须选取合适的方案，如可以根据工地的地质条件选择相应的桩基类型，并尽量减少相应的工程造价。并根据桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度，通过对多种设计方案进行必要的分析比较，然后选取最佳的设计方案。
5 总结
总之，随着我国建筑行业的快速发展，人们对于建筑工程的要求不断提高，这就使得建筑的结构设计优化技术在建筑工程领域中发挥着日益重要的作用。因此，对于设计人员而言，其必须对房屋结构优化设计的复杂性以及系统性有一个清晰、明确的认识，并不断提升自身专业能力与设计水平，推动结构设计优化技术水平的进一步提高，从而实现我国建筑行业的健康、稳定发展。
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论文作者:黄文龙
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/29
标签：结构设计论文; 结构论文; 优化设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 房屋建筑论文; 技术论文; 《基层建设》2016年9期论文;