摘要：在房屋建筑工程建设的过程中，因为施工的机械化，建筑结构构件的工厂预制、加工所占比重不断减小，大部分施工工序以及购件需现场进行施工，这样就导致建筑工程施工周期增长，施工难度不断提高。所以，在建筑结构设计的过程中，可以采用结构优化的方式，不断提升工程施工的便利性，同时采用结构优化设计的方式，增加建筑工程的稳定性与经济性。本文就建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行探讨。
关键词：建筑结构设计；房屋结构；应用
1建筑结构设计优化概述
建筑结构优化是指在满足建筑房屋施工便利的前提下，充分利用审美学与艺术学的理论优势，将房屋的功能完美的体现出来，并实现节约建设成本的目的。建筑结构优化设计方法能够打破常规约束条件的束缚，力求以最合理的结构优化方案来提高整个房屋设计的效果。它的出现，使工程结构设计由以往被动的安全校核转化为积极主动的选优设计，为实现设计的最终目标，安全和经济提供了有效途径。在房屋结构设计中应用建筑结构设计优化方法需要首先进行正确的计算，对房屋设计的相关参数和指标进行确定，提高房屋结构设计的科学性和合理性；然后选择质量高、价格低的材料，花最少的钱办最多的事，进而实现节约资本的目的。
2建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
2.1房屋建筑结构整体与局部的优化设计
建筑结构优化设计需要考虑整个建筑物的平面与建筑结构是不是协调一致，整体建筑平面与建筑结构的协调设计，能够有效提高房屋建筑工程的美观性。要想保证房屋建筑结构的整体协调，必须要坚持简洁性原则，避免发生墙柱错位现象。建筑截面的面积要与建筑高度协调，尽量保证两者之间的比例最佳。在建筑电梯或者是楼梯结构在优化的时候，要尽可能降低电梯或者楼梯结构的自重，在选择施工材料的时候要选择那些承重能力强的，进而确保电梯或者楼梯更加安全稳固。在整体结构设计优化中一般会选择采用简洁几何结构，提高房屋建筑工程的安全稳定性。整体结构优化主要通过选择科学合理的施工结构设计方案，来实现优化建筑整体结构的。建筑局部结构优化可以通过不断的累积来实现对整个房屋建筑结构的优化。设计人员可以选择一个最优的建筑结构局部设计方案，进而带动整个房屋建筑结构的设计优化。
2.2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，不然的话容易浪费材料，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。
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2.3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。
2.4结构优化与排水系统优化保持协调
在房屋建筑排水系统设计过程中，由于荷载强度比较大，需要将其设置在地下室，保证管道预留尺寸一致，根据预留深度以及设定要求，注意水平方向管线设定要求，降低不良现象的发生几率。如果管道在建设阶段穿越承重墙，要及时对墙体进行加固，在整体上保证结构的设置和管道网协调，避免出现绕柱或者绕梁的现象。
3房屋建筑结构设计中优化设计步骤
3.1创建建筑结构的优化模型
（1）初期阶段属于变量考虑阶段，设计人员的最终决定对设计方案的落实起到重要的作用，作为参考性意见，可以提供多样化选择。如果工程的目标参数包括：房屋价格、预期标准等，同时也需要对固有参数进行评估，工程的控制和约束参数表示房屋构架符合参数设计要求。如果房屋建筑的设计变化幅度比较小或者受到不良因素的影响，则可以将其作为参考和设计指标，按照编程和计算程序进行落实。（2）确定相应的目标函数。设计者要根据事先设定的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的那一组函数,从众多组相似的参考函数中进行合理科学的选取,并分析这组数据函数的相关各种性质,从而最大限度的降低房屋建造的成本费用。（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。
3.2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。
3.3设计相关应用程序。
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、科学性的应用程序。这样能使整个优化设计更加全面地、有效率地进行实施。
3.4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，达到预期的目标。
4结语
建筑结构设计优化方法是顺应建筑行业发展的产物，也是市场经济条件下对资源配置提出的新要求，其为房屋结构优化设计提供了重要的参考，具有不可估量的参考价值。对建筑结构进行优化是实现建筑行业长远发展的重要途径，将建筑结构设计优化方法应用于房屋结构设计，能够体现房屋结构设计的科学性和合理性。
参考文献
[1]房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].林亿.建材与装饰.2019 (32)
[2]房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用[J].雷红彬.绿色环保建材.2019(09)
论文作者:童健
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：结构设计论文; 建筑结构论文; 房屋论文; 建筑论文; 结构论文; 墙体论文; 优化设计论文; 《基层建设》2019年第30期论文;