摘要:房屋建筑结构设计关系到人们使用时的安全性及经济性，为了建筑的美观性及经济性，往往需要优化建筑结构。在考虑建筑施工的便利性和安全性之外，还要结合当地的特色来设计较美观的建筑。同时，通过研究并应用建筑结构优化方法设计，还可以在保证建筑结构安全性的前提下，节省一部分建设成本，进一步提高经济效益和社会效益。
关键词:结构设计；作用；优化策略
一、结构设计优化的重要性
我国建筑行业飞速发展，高层建筑和超高层建筑越来越多，甲方更加关注如何用较少的资金，优化结构的实用设计，满足人们的基本需求。在优化设计中，设计人员应使用先进的技术和实用的设计理念，对建筑工程进行设计，并对造价问题进行合理的控制。没有结构优化设计的建筑，由于必须保证建筑的安全性能，所以无法很好地进行成本控制工作。调查数据表明，没有进行结构优化设计的建筑要比进行过结构优化设计的建筑，在建筑施工时耗费的资金要多出5%8%；另外，没有进行结构优化设计的建筑内部结构存在很多不合理之处，美观性也远远不及经过结构优化设计的建筑。因此，越来越多的建筑使用者愿意购买或租赁经过结构优化设计的建筑。建筑结构优化设计可以为甲方节省大量的原材料，并且科学的运用新型原材料，在保证建筑质量的同时，保证建筑使用年限，切实保证建筑购买者和租赁者的根本利益。
二、建筑结构设计优化方法的内容
（一）数学模型的优化
数学模型的建立是建筑结构设计优化方法中一项必不可缺的工作，通过对数学模型进行科学合理地优化，在一定程度上实现了对原有设计的分析作用，进而实现了设计结果的进一步优化。
（二）优化算法的选取
通过选取科学的优化算法以及优化的迭代控制来解决设计过程中遇到的新问题，设计者在众多优化的数学算法中做出重要的选择，最终达到设计效果的优化。
（三）建筑质量安全的满足
在一定程度上对建筑的舒适度要求及基本功能的需求的满足是建筑结构优化的目的所在，同时满足建筑的美观度及质量安全的要求，有效控制建筑结构造价。为了更好地满足建筑设计的总体要求，在结构设计过程中要尽量避免刚度中心及质量中心的差异，使得建筑在水平荷载的作用之下避免产生过大的扭转效应。
三、房屋结构设计优化的具体方法
（一）结构优化模型
1.对设计变量的选择。在进行设计变量的选择过程中，要对影响建筑结构的相关参数进行系统的研究分析，并进行综合考虑选择。（2）确定目标函数。在进行实际优化的过程中，除了对必要的参数进行选择之外，还需要寻找到一些相关条件来实现对工程造价的降低，而这些条件主要包括相关建筑截面的具体尺寸以及钢筋的截面积等。（3）确定相关约束条件。在对房屋结构设计优化过程中，要保证房屋结构设计的合理性以及可靠性，确保相关的设计条件能够得到满足。而设计优化过程中的约束条件主要有裂缝宽度、结构强度、应力约束以及结构体系约束和尺寸约束等。
（二）设定优化设计
计算方案房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于多变量、多约束非线性优化问题，设定计算方案时，一般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。
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（三）结构优化
统计结论的合理分析在统计各种情况后，设计者需根据所有统计情况确定设计最佳方案。在分析结论过程中需要征求各方意见，平衡各方利益，同时需多方位、多角度分析问题，不能遗漏任何可能发生的情况和细节。在选择方案时，也要兼顾技术改进，用技术地提升节约资金地投入。
（四）结果分析
在方案选取的过程中，要对能够产生影响的诸多因素都考虑在内，并且从多角度来看待这些因素所产生的问题，这能够更好的促进设计优化的作用，从而确保设计方案的合理性以及安全性。
四、建筑结构设计优化方法的作用
对建筑结构设计实施一定程度的优化，能够使其在房屋结构实际设计中发挥着更加极其重要的意义和作用，在符合房屋建筑的美观及实用的同时，达到了对建筑造价的合理有效的控制。建筑开发商在保证建筑结构的安全可靠、科学合理的前提下，要想实现在投入较少的资金情况下来获得更大的经济效益，就必须要对建筑结构设计实施合理的优化，建筑结构设计的合理优化在建筑中的各部分充分发挥了其良好协调功能，使材料能够进行科学合理的利用，实现了建筑结构设计的实际作用性及经济价值。
五、房屋结构设计优化策略
（一）建筑结构优化与建筑格局在对房屋建筑结构进行优化
设计时，要使房屋建筑的外形与房屋结构能够更好的融合，建筑的整体结构与建筑整体平面更加协调。要想实现房屋建筑的整体平面与整体结构的紧密配合，首先就是要保证房屋建筑的简洁原则，例如：尽量避免房建筑的墙体与建筑支出间产生错位的情况，确保房屋建筑截面面积与其高度相适应，从而实现建筑整体结构与整体平面的协调一直。通常情况下，房屋建筑结构转角部位的承载力有待加强。因此，在进行优化设计时，应对转角部位进行适当的补强，适当增加转角处的配筋。
（二）确定合理的优化方案
设计师在设计建筑结构方案时，要结合建筑参数，对工程的目标进行预测规划。这样可以实现建筑工程中的资源经济控制，有利于建筑结构设计的优化设计工作，更好的实现工程建筑的目标；建筑结构设计要根据建筑的设计来确定最终的方案，根据固有的建筑面积最大限度的设计出结构的合理限度性以及空间的利用率，减少工程造价成本。
（三）优化基础设计
在结构造价中，占据比重最大的是基础造价，其决定了整个工程造价。在设计建筑基础时，要恰当选择建筑基础类型。通常情况下，底层建筑较多应用浅埋天然基础，而高层建筑较多应用沉降控制符合基础。对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。在进行地下室设置时，要充分比较并验证地下室的桩型、埋深、底板结构形式、顶板结构形式、抗浮水位、基坑围护以及侧墙设计等问题，同时要尽可能的降低工程造价。
（四）建筑结构分析方法的优化
建筑结构的分析方法有很多种，常见的有动力弹性分析法、弹性静力法等，在房屋结构的变形及内力技术方面，可使用弹性方法进行分析与计算，要结合具体情况对建筑结构模型进行分析，根据建筑结构和布局来选定合适的分析方法，从而确保房屋建筑优化设计的质量。
六、结束语
总之、建筑结构设计优化在房屋结构设计中有着重要的影响，对房屋结构的优化设计，可以使得建筑的功能与外形都得到一个科学的规划与提升。因此，相关设计人员在满足建筑使用要求与质量的前提下，需要不断精益求精的对房屋建筑结构进行优化设计，才能够满足人们对于住房的需要。
参考文献：
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[3]薛颖.建筑结构设计中存在的问题与解决对策分析[J].工程技术研究，2017，（4）：216-217.
论文作者:黄竹林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/26
标签：建筑论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 结构论文; 优化设计论文; 方法论文; 房屋论文; 《防护工程》2018年第33期论文;