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摘要：随着我国经济的快速发展和科技水平的不断提高，我国的建筑行业取得了非常大的成绩，不仅工程项目越来越多而且规模也越来越大，有效的推动了我国社会经济的进步与发展。在建筑工程当中建筑结构设计是房屋建筑工程设计当中一个非常重要的环节，做好房屋建筑结构设计的优化工作不仅有利于提高建筑工程的经济效益而且还能够有效的降低建筑工程的施工成本。基于此，本文就房屋结构设计如何应用房屋建筑结构设计优化方法进行了全面细致的分析，以期为房屋建筑结构设计优化方法更好的在房屋建筑结构设计当中发挥其功能和作用提供有价值的参考。
关键词：结构设计；优化技术；建筑结构设计；应用
中图分类号：TU712 文献标识码：A
引言：近年来，我国人口数量不断上升，住房问题不得不为人们所重视，而结构设计优化技术在此时将起到不可估量的作用。现如今，房屋等建筑的施工质量也在随着社会的发展而不断进步，人们对于住房的要求已不同于以往，仅能保障住房安全已不能满足现代人们的需求。如今的住房，不仅要能保障住房安全，还要美观、经济、适用。结构设计优化技术在此种条件下将能够充分发挥它的积极作用，满足人们的各种需求。
1 建筑结构优化设计的概念和必要性
建筑结构优化设计是指通过科学有效的方法找到一个设计变量，使其既能满足已知参数的各项约束条件，又能使目标函数达到一个最小值。这里提到的设计变量是指能够根据不同的设计方案形成不同的数值的量。这些设计中的设计变量也可以称之为设计点。设计变量在建筑设计中主要指的是：建筑物中各个构件的尺寸大小，面积，设计柱的高度，各个主梁的间距等等。虽然建筑结构优化设计中设计变量的内容繁多复杂，但是总体来说可以分为两大类，即连续性设计变量和离散型设计变量。
2 建筑工程结构设计的优化方法
2.1 数学规划法
数学规划法所指的即为，基于结构力学的基本原理，针对土建工程结构设计进行优化的一种规划方式，同时采用优选法等来寻找出最优解。在通常情况下，数学规划法比较常用于对非线性规划问题的处理，并且随着实践经验的不断增多，也衍生出了适用性更强的算法，不仅具有着更好的通用性，而且所参考的理论基础也更为全面，通过合理化运用能够有效提高最优解的准确性。需要注意的是，在土建工程结构设计中，针对特定结构来展开优化设计，仍然需要根据实际情况来展开具体分析，结合实际条件来有针对性的选择优化方法。
2.2 优化准则法
优化准则法所指的即为，从土建工程为实际出发点，在开展优化设计时应当优先对设计准则展开研究的一种方法，具体表现为能量准则与满应力准则等等。优化准则法能够运用迭代法来针对所需要的准则的解来展开更准确的求解，因此需要有大量的实践经验来作为支撑。在设计中，应优先展开理论研究，以此来得到最准确的判断，确保设计结果能够接近最优状态，因此可以将其解读为是一种有效工程方法。相较于其他方法来看，优化准则法具有着收敛快的特点，所运用到的工作原理也更加的简单明了，因此实现成功率较高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中，满应力准则是最早出现的准则之一，利用此种方式能够将工程材料的强度潜力最大化的发挥出来。除此之外，准则法还能够被应用到对弹性稳定、为位移以及自振频率等问题的处理上，设计人员可根据Kuhn-Tucker条件来计算出准则方程式。不得不提的是，优化准则法在应用的过程中也存在着一些弊端，由于此种方式更加适用于已经确定了土建结构与几何形式的工程设计中，因此在实践操作中会受到诸多客观条件的束缚，大大降低了优化准则法的作用发挥。设计人员要对实际情况和已有条件展开综合考量，如若存在着变量关系非常负责的情况，那么应当慎用此种方法。
3 建筑结构设计中应用优化技术的思路
3.1 结构设计优化模型
进行建筑结构优化设计的方法之一是建立结构设计优化模型，通过科学合理的计算方法得到相关的优化设计方案。建立结构设计优化模型主要包括：第一，对设计变量参数进行选择，一般而言，选择变量参数时要选择对建筑影响力最大的参数，这样可以尽可能的减少建筑结构优化设计中的工作量。第二，要对目标函数进行确定，通过有效的目标函数得出最优的设计方案，并以此使建筑结构优化设计符合相关规定。
3.2 局部或整体优化
房屋建筑结构设计具有层次性特点，所以影响房屋结构设计优化的因素较多。设计人员在对房屋建筑结构进行优化设计时一定要对建筑安装体系给予重视，因为在对整体结构进行优化设计的过程当中会延伸出很多的体系，设计人员要想实现对这些延伸体系的优化和打破这些体系横向间的关联性，最终实现叠加工程的效果，就必须要从整个建筑安装体系入手，从根本上实现对建筑物的设计优化。
3.3 阶段性优化、桩基础优化
建筑结构优化法的应用并不是随意的和无序的，而是要根据工程阶段的进展和工程的实际需求来确定。另外，在建筑工程当中灌注桩施工涉及的操作技巧是很复杂的，如果操作技巧使用不当那么工程质量就不能得到保证工程的施工工期就会受到影响，所以对桩基础进行优化不仅能够保证灌装施工的质量而且还能够起到简化灌装工序的作用。
3.4 协调优化设计
首先，施工设计人员在对房屋建筑结构进行优化设计时，应以房屋建筑结构合理、造型典雅为原则，确保房屋结构设计与房屋建筑结构整体平面能够保持一个紧密配合的状态。其次，设计人员在对柱与墙进行设计时，应避免柱与墙出现错位问题，要保证房建平面功能的一致性，保证房间开间进深的统一，每个楼层的截面与高度要达成一致不有明显的误差。第三，在对楼梯进行设计时，楼梯承重构件材料一定要选择使用高强度的建材材料，因为高强度建材材料材质轻便，重量偏低，所以楼梯应力会集中在转角区域，对此设计人员在对楼梯进行整体设计时要保证钢芯、重心的交叠避免其出现扭转现象。另外，电梯房当中会有很多孔洞，所以电梯房需要预埋的构件会比较多，设计人员在进行预埋构件时，应对电梯房所能够承受的强度要进行准确的计算，为设计人员更好的设计电梯房提供准确有效的数据。第四，房屋建筑给排水所占用的空间是很大的并且是专用的，在这个专用空间当中不仅会涉及到大量的机械设备包括管线管道而且也会承受较大的载荷强度。所以设计人员在设计房屋建筑给排水时，一定要做好对楼板穿孔位置的加固设计，确保预留孔径的深度、尺寸达到规定要求，尽可能的避免管道贯穿梁柱，如需贯穿则要做好加固和维修处理。
结束语
总之，对建筑结构的设计进行优化最基本的目的是在保证建筑物本身功能的同时提高建筑物的建筑质量，增加建筑物的经济收益。这就需要运用科学合理的建筑知识，在建筑原有基础上不断创新，为建筑物提供更完善的保障。
参考文献：
[1]饶元文.结构设计优化技术及其在土建工程结构设计中的应用[J].价值工程，2015（9）.
[2]任兆斌.浅谈建筑结构设计的优化设计和现实意义[J].城市建设理论研究（电子版），2015（2）.
[3]蓝筹恩.优化技术在土建结构设计中的应用[J].建筑结构学报，2015（7）.
[4]刘瑞晓.房屋建筑结构设计中优化技术的应用[J].住宅与房地产，2018.
[5]刘瑞晓.房屋建筑结构设计中优化技术应用探究[J].居舍，2017.
论文作者:闫俊波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/25
标签：结构设计论文; 建筑结构论文; 准则论文; 变量论文; 优化设计论文; 设计人员论文; 房屋建筑论文; 《防护工程》2018年第24期论文;