摘要：衡量一个建筑质量性能好坏的判定标准很多，一个方面是外形的设计建筑是否美观大方，另一方面建筑的结构是否合理科学，施工质量是否满足设计图纸和国家强制标准的需要。其中，房屋结构的设计是否达到要求，直接涉及建筑物其他功能是否能起到相应作用。在进行房屋结构设计时，应进一步统筹相应的设计图纸，尽可能实现人们对建筑各种功能的需求。
关键词：建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计
引言
当前建筑结构设计的市场具有激烈市场，相关人员应将优质设计产品提供给业主、将设计产品所具有的经济性有效提高。由于结构造价在建筑的产品中占据较大比重，若优化设计建筑结构可将建筑物所具有的安全度进一步提高、将工程造价降低。基于此，本文对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行分析研究，以期将相关参考依据提供给同行业人士。
一、结构设计优化方法
依据设计要求，把力学概念与结构优化设计进行有机结合，让参与计算的量部分可以以变量部分出现，形成结构设计优化方案域，运用数学手段，在域中找到可以满足要求的结构优化最佳设计方案。结构优化设计不仅可以提高整体设计水量及设计质量，还可缩短设计周期，降低整体工程造价，提高经济及社会效益。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，不仅要按照一切从实际出发的原则，更应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。在满足设计要求后，在进行结构设计时应尽量缩小刚度、质量中心的差异使平面布置规则，水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。为降低应力集中，竖直方向上应避开使用转换层。
结构优化设计的本质以力学理论和数学规划理论为理论基础，以计算机技术为工具，对建筑结构涉及到的各个变量进行寻找优化决策的先进的设计方法，其本质就是求极值问题。（1）优化数学模型。建立正确合理的优化数学模型是结构优化设计的关键步骤，基于正确的优化数学模型是得到正确优化结果的基础。（2）优化数学算法和优化迭代控制。对建立的优化数学模型，虽然可用的优化算法有多种，但采用不同的优化算法所得到的优化效果和所花费的求解时间会有差别。因此，快速有效的数学优化算法也是结构优化设计的一项关键技术。（3）结构分析方法。绝大多数结构优化设计问题难以采用解析法求解，而是采用数值法的方法。数值解的寻优实际上是一个优化迭代过程，而每次优化迭代都需要进行结构分析。实现以上提到的关键技术需要经过建立可靠的优化模型，然后采用适当的优化算法进行求解。
二、结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
2.1整体优化和局部优化
任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。任一房屋建筑都应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
2.2桩基础优化
桩基础可以划分为灌注桩及预制桩两种桩型。因为灌注桩在施工时质量较难控制，操作复杂，时间较长。如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，因此，应尽量选取长度较大的预制桩。
2.3寿命优化和分阶段优化
每一个项目工程在限定的使用期限中，每一环节都有多种设计方案供以挑选。房屋设计人员应依据各个阶段的性质对优化方法进行确定，对整体工程的寿命进行优化，保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。
2.4对上部结构进行优化
想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样不但可以缩减墙肢的数量，还能在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。另外，因为剪力墙中的暗柱一般应用钢筋建材，如果应用大开间的剪力墙构造能够缩减钢筋的使用该数量。假如建筑所在地区的地质情况较差，而建筑对抗震性能的要求较高，就不应采用大开间的剪力墙构造。
2.5结构同排水的协调优化
因为建筑中的给排水专用房间包含大量的机械设备，其荷载强度也较普通的房屋较大。所以，尽可能将水泵房设置在地下室区域中。给排水房间中的管道较多，粗细不一，应保证预留的孔径尺寸及预埋的深度符合标准，并对楼板的穿孔位置进行加固。另外，尽可能降低水平方向的管线贯穿柱、梁等结构出现的几率。如果管道贯穿房屋建筑的承重墙，应进行加固维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调，预防管道绕柱或梁的情况。
2.6结构同建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
2.7结构同电气的协调优化
如果电气管线是以导线的形式在金属管的外部或墙体、楼板处安装，就可能对预制结构的施工造成困难。如果管线贯穿建筑梁，则应在梁预制时事先留下孔洞，同时确保梁的宽度同墙体的厚度相同。如果不能相同，则要保证墙体一侧平面同梁的侧平面相齐，从而保证管线不裸漏在墙体外面。房屋建筑中，电梯房包含很多空洞，所预埋的构件也较多，应单独对电梯房的强度进行计算，保证设计合理，确保施工质量安全。
结束语：房屋结构是决定房屋建设质量、房屋工程性能的基础性参数，对房屋结构设计工作展开全面优化是设计工作的基本要求，也是工程领域的重要工作。采用建筑结构设计优化的方法针对房屋结构进行演算、重构和优化，是建筑结构设计优化方法应用的主要方面，应重视建筑结构设计优化方法的使用，建立建筑结构设计优化工作的体系，构建建筑结构设计优化方法应用的结构，全面提升房屋结构的强度与性能，做到对房屋结构设计工作的有效加强。
参考文献
[1]万年春.浅论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].城市建设理论研究，2013（05）.
[2]柴淑娥.探析建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].城市建设理论研究，2013（12）.
论文作者:郑皓夫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/16
标签：结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 优化设计论文; 方法论文; 房屋论文; 体系论文; 《建筑学研究前沿》2017年第23期论文;