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摘要：随着我国城市化进程的不断推进，人们现在对建筑质量以及结构的要求越高，然而，进行房屋结构优化工作，要将整个房屋的一些安全性能和功能使用性特征以及相关的美观性和实用性特征综合考虑进去，运用更加优秀的技术来设计出更加符合业主需要的房屋结构。为了更好的进行房屋结构设计，首先要明确房屋结构优化技术中的结构优化设计过程和基础结构设计以及框架结构设计中存在的问题，积极采取把握建筑工程结构优技术的前期应用和利用计算机信息技术来应对承重墙的结构设计以及注重承重墙和拉梁的结构设计等优化策略，不断提高建筑结构优化质量。因此，本文从房屋结构的设计方面找到建筑结构优化的方法，然后详细阐述优化设计的具体实施步骤。
关键词：房屋结构设计；建筑结构；设计；优化
1、分析优化房屋结构设计中的建筑结构含义
其含义主要包括如下三个方面的内容：第一个方面是优化结构设计中的数学模型，因为在优化建筑设计过程中，需要运用数学建模的帮助设计者找到良好的设计方案，其中最重要的是可以通过数学建模的方式展示出设计者的设计理念，从而更好地使得人们能够理解结构设计的具体情况。因此，建筑结构设计的优化设计需要通过科学和合理的数学模型来展示结构设计形式，同时通过数学建模的方式还能够找到其中所存在的缺点，从而便于设计者能够进一步优化设计。第二个方面在充分保证建设的安全和质量，在一般情况下，优化建筑结构最终的目的在于最大限度发挥房屋的功能，从而为人们居住带来积极帮助。因此，这就需要从人们居住的角度出发，找到其中的优化设计的方法。例如房屋设计方面的质量以及美观化，都是人们比较关注的项目，设计者就可以从这个角度找到优化设计的突破口，尽量地减小质量与刚度中心之间的差异性，从而充分地保证结构能够在水平荷载下难以发生扭转的效应。第三个方面在数学算法在其中的优化，这可以在第一步的基础上找到优化方法，而在这个步骤中就可以为设计者找到科学的数学算法，从而使得结构设计能够获得最优化。
2、房屋建筑结构设计优化技术应用的主要原则
房屋结构在进行设计的过程中，需要做到一方面对设计方法的优化，以此来更好地提高设计活动对材料的使用效率；另一方面，也要让房屋建筑的设计活动得以将安全性、功能性以及美观性体现出来，继而切实地提高房屋建筑的综合效益。针对于这样的需求存在，建筑结构的设计中需要让设计方法本身得以被更好地运用起来。
2.1 功能性
建筑结构的设计活动需要将其功能性体现出来，其不能为了提高空间范围而将建筑物内部承压梁去除，其需做到对建筑物安全性能的根本保障，且优化居住环境的舒适度。特别是随着社会主义市场经济的不断发展，消费者在对房屋设计进行选择的时候，其有着更为具体的设计要求，使得设计活动本身的开展难度提高，其不仅仅需要将实用性体现出来，也要将建筑物的美观性与协调性展示出来，继而使建筑结构的设计得以获得更多的认可。
2.2 安全性
城市化的发展让城市有着越来越多的建筑，人们的生产与生活都离不开建筑物。而建筑物的安全性将是一切建筑结构设计活动的开展前提，只有保障了建筑物的安全性才能对建筑物的功能性与经济性进行设计。为此，建筑物的安全性是建筑结构设计活动的重中之重。
2.3 经济性
市场经济体制下，房屋建筑的结构设计也需要将经济性的要求体现出来，做到对建筑成本的控制，在保障安全性的前提下来对建筑成本有效控制，继而让建筑结构设计的经济性得以获得消费者的更多认可。
3、优化房屋结构设计中的建筑结构方法分析
因为建筑结构中各个系统之间具有十分的关系，而在优化设计的过程中则需要重视其中各个不同变量之间的关系，所以，这就可以需要设计者是设计过程中借助于函數的模型进行分析，同时也能够找到其中设计的科学化模型。此外，不同的变量之间还可以通过一定的参数表达，从而找到优化设计的具体方法。下文主要分析建立模型的步骤。
3.1根据房屋情况而确立设计中的变量参数
在建立优化结构设计的模型工作中变量选择十分重要，它对优化设计的最终方案具有十分重要参考的价值，因此，在建立模型过程中设计者需要掌握其中变量的情况，并对其中的参数实施筛选，从而找到结构设计中较大的影响的部分，并把其中变化较小的参数置于次要位置，然后再充分考虑参数中的主要指标，一方面可以帮助设计者结构设计方面的压力，另一方面也对房屋计算所需要的工程量带来积极帮助。
3.2针对房屋情况而确定目标函数
这一步骤主要针对结构设计过程中所确定的各项参数进行属性归纳，这就需要设计者把建筑结构中所产生较小影响的参数找出来，并将它们归为预定参数，这就可以有效减少函数模型中计算量。当目标函数确立之后，则需要进一步根据相关的函数而找出最优解，最后就可以在房屋结构设计方面优化应力约束、裂缝宽度的约束以及结构强度方面的约束。
3.3分析优化设计的衡量条件
根据房屋结构的实际设计情况分析，在优化结构设计方面不仅需要掌握结构设计的方案，而且还需要把其中所涉及的多个变量以及约束条件充分掌握。例如对房屋结构的尺寸控制方面，要掌握好房屋的框架的稳定性，并分析房屋结构最大的受力限度以及变形结构的可塑性性等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，房屋结构的设计者就需要根据建设过程中的各个不同规条而将施工中约束条件以及目标确定好，同时对其中的各种条件做好相关的规定，进而能够有效实现房屋的优化设计。此外，在优化设计过程中还需要做到化繁为简，把各项约束条件充分地转换为有效的成约束条件并计算，其中常用的计算方法有Powell法以及符合型法等。
4、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
4.1 针对建筑使用年限进行优化的应用
建筑工程都有工期限制，而在这种期限的限制中，必须考虑质量安全的基础上进行优化设计，从而保障建筑质量在使用年限的安全性。而建筑工期，又是分阶段进行的，那么就需要设计中进行分阶段的单独优化方案。而在设计师在选择优化方案的过程中，应当结合实际情况，依据各阶段工程的实际工况，进行阶段性的优化设计。通过对每一阶段优化设计使工程寿命得到延长，最终实现在保障建筑质量的同时，提高其建筑企业的经济效益。
4.2 桩基础的优化应用
桩基础存在主要两种类型，一种是灌注桩，另一种是预制桩。对于灌注桩而言，其操作方式比较复杂，在施工中难以把握工程质量。所有在符合沉降标准时，尽量避免使用灌注桩。那么在采用预制桩时，应当选取长度较长的，从而在打桩时深入过程中，增加摩擦力产生，保证地基承载力。
4.3 上部建筑结构的优化应用
房屋结构的上部优化过程中，应当合理规划剪力墙的设置，从而使剪力墙具有均匀的质量。从而在同一楼层内的几何中心与刚度中心能够重合，以便于提高结构的抗震和抗风力能力，使不利影响降低到可以控制的最低水平，最终保障房屋建筑的工程质量。假设房屋类型较为适宜，应当增加剪力墙的肢长，使房屋的使用空间得到优化，从而减少墙肢的数量，保证房屋室内美观的同时，也减少了建筑材料的使用。这样的优化方法不仅能够保证房屋质量，而且能够实现建筑资源的节约。但是需要对当地环境进行严格的勘察，如果当地的区域地质情况并不理想，就需要以房屋的抗震标准为控制前提，进行建筑优化方案，那么也就不能使用大开间的剪力墙优化设计方案。
4.4 在建筑排水设施的结构优化应用
在房屋建筑中排水设施都是建筑重要优化方向。通常房屋建筑的排水系统都是利用管道来完成的，而管道的种类多，数量大，而且具体规格也有多种组成。所有在为管道预留空间时应当保证适当的尺寸，从而实现所有的管道都能合理布置，而在管道通过楼层的区域，应当进行结构加固措施，从而保障建筑结构的安全性能。而在优化设计中更应该注意，尽量避免管道从剪力墙中间穿过，或者是穿过结构柱的情况。如果无法避免发生了穿过剪力墙的情况，必须在其通过的地方进行再次加固，从而保障排水设施的稳定性，以保证排水系统在房屋结构中的协调性，最终保障房屋建筑的质量安全。与此同时，排水水泵的机械设备，应当安排在地下室内。一方面，水泵等机械设备的自重较大，而且工作时间有一定的震动作用，产生较大的噪音，因此，为了不影响居民休息应当安置在地下室内。另一方面，在水泵发生质量问题时，在地下室内进行维修和养护，可以避免对房屋结构的破坏，从而保障房屋结构的质量安全。
4.5 对于电力设施的优化应用
房屋结构的优化设计中，其电力设施是尤为重要的一环，不仅是供电系统的优化，也包括居民日常电梯的使用。电梯作为全天候24小时应用的楼宇设备，其构件和电线对楼体结构造成很多孔洞，所以在设计电梯房的过程中，必须考虑电梯周边墙体的强度问题，以确保其在安全使用范围内，保障电梯房的质量安全。大部分电梯电缆线使用的是金属芯。在进行布线设计时，应当在墙体上面预留通道，保证电线不外露，使电力设施的达到安全性和协调性。
5、结合工程实例分析优化结构设计的实施情况
某地区的房屋建设工程是一栋五层的写字楼，其总的占地面积是6376 平方米，房屋的长度大约是56m，而宽度大约是16m，而房间的开间大约是4.8m，写字楼中走廊的宽度大约是2.4m，而层高在3.6左右。在实际建设过程中，运用的是粉细砂层作为基础的持力层，而冻土的深度大约是1.02m，工程的地下水位约4 m的深埋，在建设过程中拥有抗震、防裂是8°。根据此工程情况而分析优化结构设计的实施情况。
在优化设计方面需要建立模型，然后根据模型情况而分析和采用具体的优化设计的方法。因此，根据上述的工程情况可以从以下三个步骤进行优化结构设计：第一个步骤是选择和确定结构设计中的变量，一般情况下，设计变量的选择可以把建筑设计中有较大影响因素部分作为参数，如工程的地下水位、工程的地下水位房屋长、宽等，而把建筑设计中较小的影响因素则选为预定参数，如抗震、防裂情况，这能够有效降低设计者的工作量；第二步骤是确定设计的目标函数；第三是模型的约束条件，主要包括的内容有：结构的强度约束情况、应力的约束情况、变形、裂缝以及弹性的约束情况等，然后就是计算方法，一般优化设计的计算方法可以运用拉式乘法或者是Powell法，这就有效帮助结构设计者找到良好的优化处理方式。通过以上三步步骤就可以找到优化模型具体的求解情况，而且在其中发现存在不合理的方案，则可以及时提出并修改，从而充分地保障了房屋结构优化设计之后能够得到安全、适用以及经济的效果。
6、结束语：
综上所述，上文分析建筑的结构设计工作中通过合理设计房屋的结构，不仅能够满足消费者对房屋安全、美观以及实用性的要求，而且还需要进一步提升建筑结构的经济性，这才能够保证开发商能够获得良好的收益。此外，建筑结构的设计还需要提升结构的抗震性能、内力传递、承载能力、刚度以及侧移能力，从而使得建筑结构具有良好质量保障。本文中所提出优化结构设计的方法，通过实践证明人们对此优化结构十分满意，此优化方式可以在今后的工作中运用，希望本文中的相关资料能够对相关工作人员带来帮助。
参考文献
[1]王勇春.价值工程的优化设计在房屋结构设计中的应用[J].技术与市场，2013，72（07）：118-119.
[2]齐建民.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].科技资讯，2015，13（11）：73.
[3]陈兆华.如何应对房屋结构设计中常见问题[J].低碳地产，2016，2（17）：363.
[4]倪顺华.房屋结构设计优化技术的应用研究[J].黑龙江科技信息，2016，195（12）：207-207.
[5]黄毅贤.房屋基础结构设计出现问题及解决措施[J].门窗，2016，34（07）：152.
[6]张兰，孙志飞，鄢超，等.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].建筑工程技术与设计，2016，23（36）：715.
[7]鲍山.房屋结构设计中优化技术的运用[J].建筑工程技术与设计，2015，21（28）：1742-1742.
论文作者:黄立钧
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
标签：结构设计论文; 房屋论文; 优化设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 设计者论文; 情况论文; 《建筑学研究前沿》2017年第19期论文;