摘要：本文以结构优化设计的内容介绍为切入点，通过对结构优化设计步骤的分析，结合某工程案例对房屋建筑结构设计优化技术的运用展开全面探讨，并提出几点优化技术应用的注意事项，希望能够为国内房屋建筑结构设计发展提供一些理论方面的支持。
关键词：房屋建筑结构；优化技术；建筑结构设计
1建筑结构设计优化内容
1.1输入荷载
工程结构对大气边界层气流运动形成影响后，会生成一定量的风荷载，是设计人员需要进行优化的重要内容之一。在输入风荷载时，需要明确其所具有的特性。第一，风荷载非线性特性结构特征较为明显，会形成流固耦合效应，具有动力、静力双重特性，其所具有的脉动风会对高层建筑形成直接影响，形成风振；第二，风荷载大小与空间、时间、位置有直接关联，会在周围建筑环境、地形以及地貌等因素的影响下出现改变；第三，荷载和结构几何外形有密切关联，各结构部分对风的敏感程度并不相同；第四，脉动风风向、强度与频率并不固定，随机性相对较强。
1.2工程结构设计优化
在进行具体的结构设计优化时，设计人员不仅要对整体结构设计方案进行调整，同时还要对结构细部设计、基础结构设计以及屋盖系统等设计内容进行审视，做好各部分设计优化，确保设计方案的造价、选型、布置以及受力分析水平，确保所有设计部分都可以达到最优，在保证工程建设质量的同时，为工程参建各方获取更大的经济利益。
2结构设计优化步骤
2.1 优化模型构建
由于现代房屋建筑多以多层为主，与传统结构相比，整体结构设计更加复杂，设计难度更大，所以需要通过构建相应模型的方式，对各环节展开科学设计。在进行模型建设时，一方面要做好变量选择，科学地对设计方案参数进行选择与设置，并将其输入模型之中，减少结构设计、计算误差，做好设计优化；另一方面对相应函数进行确定，要事先按照设定钢筋尺寸面积、房屋横截面尺寸，做好参考函数选择，且要做好函数性质分析，科学展开房屋建造成本费用控制，减少不必要的成本浪费。同时需要设置约束条件，要通过应力约束、尺寸约束以及结构强度约束等手段，对结构可靠性进行保证，确保在正常极限状态中，应力可转变为弹塑性约束、确定性约束，能够为建筑结构安全提供可靠的保障。设计人员要在展开约束条件设置的基础上，按照约束条件实况，对结构模型进行设置，以满足现行规范要求。
2.2 优化计算方案设置
完成模型建设后，需要展开优化计算方案设计。在实际进行方案选择时，由于会涉及多项变量与约束条件，所以从数学角度而言，方案选择属于非线性优化问题，需要以已有预定方案为依据，通过对已知约束条件进行转化的方式，运用拉格朗日乘子法、复合形法等手段，对优化设计方案进行确定，做好运算程序编撰，进而通过计算获得精准的优化方案。
3优化技术在房屋建筑结构设计中的运用
3.1优化房屋设计方案
按照工程的具体施工要求，设计人员需要按照现代化房屋建筑要求与实地勘察结果，对结构优化设计进行确定。在具体进行设计时，设计人员需要对楼层高度、建筑采光距离以及地基基础等内容展开分析，从而通过合理设计，对工程总预算展开控制与调整。同时需要对结构设计的合理性展开检验，要按照之前收集的各项数据，通过对BIM技术的运用，构建仿真建筑模型，并通过输入相应数据的方式，确定结构设计是否存在问题，做好生态效益以及经济效益等的调整，确保各项结构设计问题可以得到妥善解决。由于房屋建筑结构设计优化工作量相对较大，整体计算过程较为复杂，所以设计人员需要保证计算的精准度，可通过构建多个模型的方式，做好计算方案调整与优化。
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3.2优化排水系统设计
排水系统设计会对民众建筑空间使用舒适度造成直接影响，是设计人员需要关注的重点。在对排水系统设计进行优化时，因为房屋排水需要承受较大荷载，所以可将其分布在地下室。在设计方案中，需要确保管道预留尺寸一致，要按照设定以及预留深度，通过对管线水平方向实施调整的方式，对各项管道问题形成有效管控。同时，如果管道施工需要经过承重墙，为保证整体空间安全，需要及时对墙体展开加固施工，做好管道网协调与结构设置，应尽量杜绝使用绕梁或绕柱设计。
3.3 优化主体上部设计
在对主体上部结构设计进行优化时，需要借助BIM技术展开立模优化。在完成模型建立后，设计人员首先应对剪力墙设计情况展开分析，确保剪力墙质量的均匀程度，保证楼层平面刚度中心点能够与楼层结构重心相吻合，以提高整体建筑抗风以及抗地震能力；其次如果条件允许，需要适当加大剪力墙开间构造，要通过对剪力墙墙肢长度进行延长的方式，将墙肢数量控制在最低，以在使用质量达标的前提下做好混凝土使用控制；最后如果建筑自身条件允许，可通过减少钢筋使用量的方式，对建设成本进行管控，但如果条件不允许，则要避免使用过大剪力墙。
3.4 优化电气部分设计
现代建筑对于电气部分的设计要求极高，强调在进行房屋建筑设计时，不仅要保证电气管线排布的科学性、美观性，同时还要为智能化系统以及用户正常用电的稳定性提供保障，要保证整体电气设计优化与结构设计优化的协调性。由于以导线形式对电气管线进行安装，会对预制结构施工形成一定阻碍，所以在设计时，需要对管线分布设计展开优化，如果要经过梁体，需要事先展开梁体预留孔洞施工，要确保墙体宽度与梁体宽度的一致性。若出现宽度不同的状况，需要保证墙体一面和梁体一面的相同性，避免出现管线裸露在墙体表面的情况。同时因为本次工程建筑为高层建筑，会在电梯部分出现大量空洞，预埋构件数量相对较多，所以设计人员需要单独对电梯部分进行计算、分析，提高整体设计的安全性、合理性。
3.5 优化桩基础设计
桩基础是整体工程的基础与关键，该部分设计质量会对后续工程施工、楼体使用产生直接影响，所以设计人员要对桩基础设计部分展开强化。一方面要对现有设计展开分析，确定是否存在不合理之处，以便及时进行调整；另一方面要与施工单位就该部分设计展开深度交流，明确设计的可行性与技术选择的合理性，从而通过讨论对细节部分进行完善。
4优化技术应用注意事项
4.1注意细节优化
在对建筑结构设计进行优化时，需要做好结构细节处理，要运用现代计算机技术的优势，通过将软件与结构优化任务有效衔接在一起的方式，准确获取各项数据，为设计方案的精准性提供保证。例如在进行内部结构设计优化时，需要按照住户的真实入住需求，加入相应优化设计，以保证房屋的建筑特色，增强房屋建筑的整体实用性。
4.2注意优化技术与后期功能关系
因为实施设计优化的根本目的，就是为了保证建筑空间的使用效果，所以在进行设计优化时，还要处理好优化技术和后期建筑空间功能的使用关系，要以民众居住舒适度为核心，对设计方案展开优化。例如在具体施工之前，需要对工程区域噪音展开勘察，如果噪音过大，需要增加隔音设计，要在保证工程整体质量的基础上，对施工成本进行控制，以防出现本末倒置的状况。
5结语
总之，各房屋建筑工程项目建设单位，要明确认识到结构设计优化对于整体建筑施工所起到的积极作用，要在对优化设计内容与步骤进行掌握的前提下，按照业主以及用户实际需求，科学展开优化技术运用，确保房屋整体结构设计以及细节设计均可得到切实优化，使整体设计方案更加合理，从而为整体房屋建筑施工提供可靠的保障。
参考文献：
[1]李雪静．结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用[J]．建材与装饰，2018（30）：133．
[2]郎晨光．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用研究[J]．居舍，2018（16）：86．
作者简介：李有新 男 1975.10 工程师 现从事结构设计工作
论文作者:李有新
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第35期
论文发表时间:2019/12/18
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