摘要：每一栋建筑物的建成，都要经历布局设计、具体施工和竣工验收等环节。一座质量过关、性能良好的房屋，就是建筑工作者手下的艺术作品。房屋的设计者只有把建筑物的美学价值与建筑物的功能价值有机结合在一起，才能设计出外形美观、质量合格的房屋建筑。房屋结构设计中包含着许多技巧，结构设计的目标是设计出耐用、美观、质量可靠的房屋结构。优化建筑结构设计方式，需要设计人员合理吸收优秀的设计成果，并在此基础上充分利用空间资源，最大程度地满足房屋使用者的实际需要。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化
引言：
在房屋建筑结构设计过程中，对建筑结构进行设计优化的主要目的就在于在保证房屋内部基本结构优化协调的同时，还能够保证房屋工程结构的“安全性、经济性、适用性和美观性”，能够在一定程度上降低工程造价。房屋工程的施工质量直接关系到了我国人民的生命财产安全，因此，对房屋结构要更加重视，并根据工程的实际情况进行优化，而随着科学技术的发展，房屋结构设计的优化技术也在不断进步。
一、建筑结构设计优化概述
由于建筑工程所涉及到的内容非常丰富，建筑结构设计优化所包含的内容页比较丰富，从总体上来看，建筑结构设计的优化工作包括对房屋总体结构和分部结构优化两个大的内容，其中，在房屋建筑结构设计中的建主结构优化设计主要包括以下几个方面的具体内容，第一，房屋基本结构优化内容。第二，房屋顶部结构的优化。第三，房屋的维护结构、总体结构、细节结构等内容的优化设计。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒适性要求为基础，对房屋建筑结构的造价进行控制，也就是要对“房屋的造价进行最优化设计”。
之所以对建筑结构设计进行优化是因为优化设计能够实现对有限的空间和资源进行充分利用，提高各种设备和材料的使用效率，尽量使优化结构下所建筑的房屋能够实现安全、可靠、经济、美观。相关研究统计数据显示，建筑结构的优化设计与传统设计相比能够节省5%～33%的工程造价，因此，在房屋建筑结构设计中要积极应用建筑结构优化设计技术，以推动建筑工程企业的常远发展，实现资源的充分利用。
二、常用的房屋建筑结构设计优化技术
2.1结构设计优化方法
赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的"经济适用"房。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。
房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
2.2结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3结构优化计算方案
结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
三、房屋建筑结构设计的优化方案
针对房屋建筑结构设计进行优化和调整，一方面需要对设计结构模型进行模拟分析，同时，还需要决定计算方式，根据事前分析的结果，选取最优秀、最适合的设计程序，保证设计质量。
3.1房屋结构模型的设计
首先需要设计出一个基本的、初步的结构模型。第一个阶段是选择变量，在一般情况之下一些常用的数据指标，诸如预期建设生产的损失参数、结构设计的目标参数、房屋的价格参数以及房屋建筑的结构可靠性参数等等，是重要的变量指标，同时也是房屋结构设计当中需要重点考虑的环节。设计人员应当采用考虑因素比较少的并且变化幅度较小的指标作为主要的衡量参考指标，这样整个房屋结构设计优化的难度就会大大降低、工作强度也会随之降低，设计者也就可以更加准确的找寻出最佳的设计方案。第二个阶段是确定相关的设计函数，设计者应当在大量的函数和指标当中确定得出与房屋的钢筋尺寸以及横截面积最为相应的一组函数指标，并且对各个组别的函数性质进行分析，力求降低工程成本。最后一个阶段是针对结构设计的条件进行衡量，由于房屋建筑自身的特点，对于耐用性和结构稳定性要求严格，所以设计者需要对房屋整体构架的稳定性、房屋尺寸、结构刚性、局部受力限制、房屋结构墙体的缝隙限制、结构变形限制、整体构架的体系规格系数、单元零件的规格指标、结构确定程度以及构件的可塑性等等进行分析。在实践之中还应当结合建筑的具体情况，分析、比较目标和约束条件，保证结构设计可以得到优化、可以符合相关需求。
3.2选择最优程序及统计分析
设计者在完成了上述模拟设计的工作之后，需要根据实际条件选择最佳的计算方式，选择最优设计程序，力求保证程序可以有最为齐全的用途、最为完善的功能、最为高效的运转效率等。最后，则需要对上述分析的结论进行统计和研究，认真的衡量、慎重的比对，从不同的角度思考问题，不可忽视人事利益、经济利益、施工材料成本以及各个施工技术之间的联系，站在综合平衡的角度之上，在节省了成本的同时，不可以忽视技术的改进，避免片面的追求经济效益，而忽视了技术创新方面的各项工作。
3.3信息化技术的合理使用
在房屋建筑工程当中，很多细节因素都会制约结构优化设计方案，并对整体工程造成影响，为建筑施工带来阻力，因此在建筑工程当中就需要考虑到更为细节的内容。在信息技术非常发达的今天，设计人员可以通过信息化技术的应用来弥补细节方面存在的问题。例如：通过一些可以定义施工参数的电脑软件，就可以既精准又快速的完成相应任务。在房屋建筑优化设计过程当中，很多细节问题在设计时非常容易被人忽略，也容易给房屋建设带来隐患，为了避免此类问题的发生，对于电脑设计软件的应用是必不可少的，这样不仅可以大幅提高建筑结构设计优化人员的工作效率，也可以为施工建设的顺利进行打下良好的基础。
在建筑结构优化设计领域，使用最为广泛的应用软件是TBCAD系统，该软件通过对结构方案的详细分析，使各种资源有效的结合在一起，可以更为有效的完成优化设计。在整体的操作过程中大致可以分为两个部分依次进行：（1）对建筑施工过程使用到的各项资源进行优化设计，即使用少的材料，并且达到最好的效果，让房屋建筑的整体结构性能达到最优的配比；（2）可以对结构设计当中使用的构件强度进行优化，即对每个部件当中钢的使用多少与截面的大小进行相应的调整，从而达到质量最优、成本最低的目的。
从以上的分析中我们看到了房屋建筑中结构设计的优化是需要综合进行的，虽然本文简单的提出了三点优化策略，但是在实际应用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的优化方式也是不同的，还需要设计人员在优化设计之前对房屋建筑工程实际状况进行深入了解。
参考文献：
[1]翁维素.运用系统思想，优化工程结构设计，实现节约目标[J].河北建筑工程学院学报.2008（03）.
[2]侯贯泽，刘树堂，简国威.工程结构优化设计理论与方法[J].钢结构.2009（08）.
[3]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（19）.
论文作者:穆睿,荣威,张勇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/18
标签：结构设计论文; 房屋论文; 结构论文; 优化设计论文; 房屋建筑论文; 建筑论文; 条件论文; 《基层建设》2017年第32期论文;