刘华伟
中冶南方工程技术有限公司 湖北武汉 430223
摘要：由于社会经济的快速发展，居民生活水平也显著提升。因此对建筑工程的要求也不断增高，对建筑物的实用性及安全性更加关注。本文主要就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，希望可以为后续的建筑结构设计优化工作提供借鉴。
1房屋建筑结构设计优化的重要性
在房屋结构设计中应用建筑结构设计优化方法可以实现物美价廉的作用，不但可以保证房屋建筑的美观度，还能有效节省工程造价。对于建筑商来说，都希望在对建筑结构长远效益进行满足的前提下，最大程度对建筑结构所需要花费的投资额进行减少，并对建筑物的结构科学性进行保证。只有这样，才能实现建筑物的可持续发展，实现企业长远效益。而与传统的房屋结构设计工作相比，利用设计优化方法可以降低建筑物施工造价15%左右。实现房屋结构优化设计的技术性，可以最大程度发挥出材料的性能，且更好地协调建筑结构内部单元，使得建筑物的安全性也得到满足。同时，优化技术还能为建筑整体方案设计出有效的途径。可以看出，优化技术是实现建筑物设计经济、安全的有效方式。
2建筑结构设计优化方法主要步骤
优化设计，即以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。用数学形式表示就是：
求设计变量向量 使
且满足约束条件
基本过程就是：
2.1明确结构优化设计的基本目标函数值 。房屋结构设计优化行为需要在理清所有建筑环节的基础上执行。要在结构优化前期准备好满足施工设计要求的钢筋截面面积，明确房屋结构设计优化的基本目标，为控制房屋结构优化设计成本提供便利条件。
2.2制定结构优化模型。制定科学合理的结构优化模型是应用建筑结构优化设计方法的重要途径，模型的搭建要结合房屋结构工程实际情况，并根据工程要求进行模型优化，在房屋结构模型中体现房屋结构性能。将影响因素以预定式参数的形式表示出来，为具体的模型设计人员提供参考。预定式参数的应用能够使房屋结构优化模型搭建过程中的设计数量和计算数量减少，从而提高模型质量。
2.3科学对比设计方案。建筑结构优化设计方案的制定需要多重筛选，要将各种房屋结构优化设计方案中涉及到的参数计算出来，得出基本的计算结果并进行综合比较，按照业主等各方面的要求，选择经济与社会效益兼具的房屋结构设计优化方案。房屋结构的优化设计方案中要体现对可能出现的结构问题的优化，并建立专项设计项目，深入研究和分析房屋结构设计中存在的不合理之处，确保按照整体结构实用和安全的要求进行房屋结构的整体优化设计。
2.4制定科学的约束条件。房屋结构设计的操作人员要严格遵循建筑结构优化设计标准，重视房屋结构质量，确保建筑整体质量。在进行房屋结构的优化设计时，不能随意更改原先的设计方案，要在基本约束条件的制约下执行优化设计措施。科学的约束条件的制定能够体现出设计人员对工程的了解程度，一般情况下，可制定的约束条件主要是针对结构设计中的具体参数，包括房屋建筑中的裂缝宽度、各种建材的大小等。
3设计优化在房屋建筑结构设计中的应用
3.1房屋建筑内部结构设计优化
提升建筑结构的安全性、舒适性以及实用性是建筑结构设计优化的最终目标，对建筑内部的优化设计主要有以下几个方面：①在进行建筑结构设计之前，收集工程的各项数据和信息，将房屋价格参数、预期出现的损失参数等做为变量。在进行优化设计中，对经常会用到的参数进行分析，并对其准确性进行判断。②在进行建筑结构设计中，要将尺寸、结构、刚性、构架等作为重要的优化对象，对实际的工程情况进行充分的考量，对施工的约束条件和衡量条件进行分析，确保建筑施工的稳定性，进而提升房屋建筑结构的安全性以及耐久性。③在进行建筑结构优化设计时，必须设计出合适的房屋建筑结构模型，而在设计过程中，函数的建立是必不可少的，在进行结构设计时，要对其中包含的函数进行归类以及分析，运用正确的函数，确保建筑结构模型的准确性为模型的建立，进行判断，对建筑结构设计的优化工作提供重要的参考。
3.2阶段性优化、桩基础优化
设计人员按照节段的不同特点及工程实际情况，对优化方式进行确定，开展阶段性优化，对建筑整体寿命进行延长。在对建筑质量进行保证时，还应考虑到增加经济效益的问题。预制桩与灌注桩都是建筑桩基础，在整体施工中，灌注桩涉及到的操作技巧十分复杂，对质量难以很好控制，耗费时间较长，因此在符合沉降标准条件下，应充分结合预制桩施工，简化工序。
3.3优化结构设计电气的具体措施
房屋结构电气的优化设计具体措施为慎重处理墙体以及楼板中的电气管线线路，要做好孔洞预埋，为管线贯穿梁体提供便利，同时要保证梁宽与墙的厚度一致，确保管线整体都位于墙体内部。房屋结构电气的优化设计应确保电气管线安全和铺设美观。对于电梯房的房屋结构，更要做好电气优化设计，尤其是预埋孔洞的留设，通过增加板厚，提高设计合理性。
3.3协调建筑优化与结构优化
在结构优化设计过程中，需要对建筑物整体平面与结构之间的配合进行保证。建筑物施工需要实现简洁性的建筑系统，支柱与墙体要良好对接，截面面积与高度都要保持相同。在对楼体进行设计时，由于转角区域自身承受力的作用较多，因此需要将承重材料转变为高强材料，实现对自重的降低。保证建筑物整体的重心、刚心与质心的良好交叠，防止出现扭转。
3.4房屋建筑钢筋设计优化
在对房屋建筑结构进行设计时，钢筋的设计是其中一项非常重要的内容，钢筋用量是房屋建筑结构的安全性和稳定性的保证，在对含钢量进行优化设计时，主要注意以下几点：①随着科学技术的发展，建筑结构设计中也出现了各种新技术，但是在引进新技术的过程中，要注意和传统的设计技术进行比较，并分别总结两者的优势和劣势，从而保证在进行设计优化时，具有针对性。②地基基础设计。在开展地基基础设计以前，设计人员应当全面考察当地的地质条件，对地质资料进行深入的分析，若存在不利于施工建设的情况，需及时予以必要处理。在基础设计中，设计人员可以根据需要采取独立基础，也可以综合运用桩基、筏板、条形以及箱形等基础。邻近的两个结构单元也可以以具有差异性的桩基持力层或地基处理形式予以处理。如果建筑的设计等级为乙级或甲级，则应当根据地基变形展开设计。为了避免发生碰撞等不良情况，在布置基础平面时，应当全面考虑厂房自身基础之间的相互关系、平台基础、磨煤机基础等问题，处理好相邻关系。如需深埋处理，要对深度予以关注，尽量提升地基的牢固度。③钢筋材料质量的控制。在进行房屋建筑混凝土结构的设计中，其主要是以钢筋材料为主，要想确保建筑结构的质量，就要对钢筋材料进行全面的检验，使其符合相关的参数标准，只有符合标准的材料才进入施工现场，同时，在进行钢筋材料的放置中，也要设置详细的标准，确保材料的质量和安全，防治产生腐蚀以及生锈等情况，提升建筑工程的整体质量和性能。
结束语
总之，在房屋结构设计中使用建筑结构设计优化方法需要根据建筑施工的具体情况进行，同时要保证其科学性与合理性。另外建筑企业以及开发商不可一味关注经济效益而忽视技术手段，应该在合理进行工程造价的同时保证住户的安全。房屋结构设计的优化目的是保证房屋的使用功能更加健全、合理，从而提高建筑的整体水平与质量，最后才是提升企业的效益。所以在房屋结构设计优化中，设计人员应该积极探索新方式并根据实际情况进行合理化设计。
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[4]刘松.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（电子版），2017（20）：21~22.
论文作者:刘华伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/29
标签：结构设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 房屋论文; 优化设计论文; 房屋结构论文; 模型论文; 《防护工程》2018年第8期论文;