摘要：建筑结构优化作为房屋建筑工程的重要组成部分，在实际结构优化中，明确结构优化理念下，能够在模型选择、目标函数确定、约束条件确立基础上通过最终的综合分析合理选择优化方法，同时注重多方面利益人员的兼顾以及增强结构优化的适应性，通过结构优化方法提升建筑工程质量。
关键词：建筑结构；优化设计；房屋结构；应用方法
房屋结构工程作为当前建筑市场重要组成部分，在面对当前市场竞争趋势下，各个施工单位、企业力图通过优化房屋结构提升房屋工程建设质量，以此在市场上获得发展优势，为企业实现可持续发展发挥有效的促进作用。结构作为房屋工程的核心部分，随着现今房屋工程建设需求不断丰富、结构建设等级不断提升的当下，建筑企业施工所面临的压力也在不断的提升，企业结构设计一方面需要满足业主对于房屋美观性的需求；另一方面，同时需要满足结构本身安全性和实用性需求。以此，企业加强研发，通过多方面研究，优化结构，提升房屋结构安全系数，尤其是结构抗震等级的提升，降低由于设计规划不合理导致企业成本上升的现象，通过房屋结构优化设计促使建筑企业经济效益最大化实现。房屋建筑结构设计优化是通过利用优化方法对建筑结构进行全面升级的一项工作，能够满足人们对建筑产品不断提高的新要求，同时也能促进建筑企业不断创新，增加企业竞争力。在相关设计优化展开之前，首先应当对房屋建筑的质量以及周边环境等情况进行充分了解，以保证设计优化的科学性、合理性。
1建筑结构优化方法应用理念的体现
在当前房屋结构设计中，建筑结构优化方法应用是现代化房屋工程结构理念实现的重要途径。结构作为房屋工程的重要组成部分，实现优化设计，不仅是房屋整体质量建设的需求，同时也是保障住户安全、保障人身财产安全理念的体现。结构设计人员在积极贯彻建筑结构优化方法的当下，其基础遵循目标仍然是“质量第一”的理念，无论是结构方案优化还是结构整体性优化实现都遵循科学、合理的理念。此外，建筑结构优化方法应用理念贯彻落实中，还突出体现在绿色、低碳、环保施工理念层面上，通过结构优化设计降低能源资源消耗、实现结构轻型化，积极选择节能环保结构，从结构建设层面上促使房屋建设符合现代化建筑市场发展需求。
2建筑结构设计优化的重要性
2.1设计优化的作用
对于房屋建筑企业来讲，其追求目标在于保证房屋结构质量的同时最大程度地节省建筑设计有关费用和控制施工成本，房屋结构的稳定性是对建筑结构设计的基本要求，在此基础上增加美感，才能满足不同层次的用户需求，也能给建筑企业带来更大的经济利益。与老旧建筑结构的设计相比，房屋建筑结构设计优化方案可以大幅降低建筑成本，并且利用巧妙的优化设计，能够提高建筑材料的利用率，做好屋内各独立单元更好的配置，提高居住舒适度。房屋建筑结构优化设计能够帮助建筑结构设计人员认真规划设计方案，在确保建筑物的安全性要求基础上，不断创新设计方法，使设计方式更加科学合理，将建筑的实用价值、经济价值和美学价值充分的体现。
2.2设计优化原则
建筑结构优化设计是一项对技术含量要求较高的专业性活动，因此设计人员只有充分结合建筑物的各项指标以及对生态环境的影响，才能选择更为恰当的设计方案，满足优化目标。建筑结构的设计优化包括对房屋顶部、围护结构以及屋内细节结构的优化，设计人员需要根据房屋布局情况、受力以及价格等方面进行设计，探索能够平衡买卖双方利益的优化方案。房屋结构优化设计首先要求房屋建筑的平面建造质量与房屋刚性结构基本一致，建筑的平面结构尽量对称，确保在水平荷载下建筑物的稳定性，其次遵循渐进原则，在竖直方向对房屋承重结构进行设计，避免转换层结构的使用，同时在优化方案中加入对环境的保护措施，在保证房屋使用功能和安全性的基础之上，尽可能地突出美感。
3建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用
3.1建筑结构模型优化使用
建筑结构优化方法应用于房屋结构设计中，首先创新使用建筑结构优化模型。建筑结构模型制定的选择使用的过程中，一方面，注重不同变量的选择，从建筑结构本身出发，立足于项目工程本身，全面分析影响建筑结构的因素，无论是单一性因素还是多样化因素，都能够切实按照预定参数表现出来，将其反馈在模型的优化建设中。另一方面，在建筑结构模型优化设计基础上，多种因素共同反应，以此减少结构设计数量和实际计算数量，帮助结构设计人员工作量降低，在模型优化选择基础上，提升工作效率。
3.2基本目标函数的确定
在模型优化选择基础上，进一步确定目标函数。房屋建筑结构优化方法设计应用的过程中，结构设计人员需要对建筑环节有效清理、对各种建筑材料的规格、标准和数量等清楚到位，在明确造价总体成本基础上，确定材料应用函数。此外，在明确结构设计优化约束条件下，需要突出钢筋的优化使用，钢筋作为结构主要构成部分，明确钢筋结构截面的面积，通过钢筋的使用有效控制成本。
3.3约束条件的合理化制定
建筑结构优化方法应用中，需要明确结构完整性实现的重要性，不能随意的更改结构，在结构基本需求满足基础上，设定特定的约束条件，实现结构的合理化优化。但是，在房屋结构优化中，约束条件的内容不可以太过于宽泛，需要精细化规定。如，房屋裂缝可控宽度、建筑结构强度等级、尺寸大小以及结构其他层面的约束等都需要细致化的体现出来。在遵循各种约束条件基础上，将优化后的结构与最初的设计结构进行对比分析，以此满足工程结构建设质量需求。此外，结构设计人员积极借助现代化信息技术手段，将约束条件通过计算机程序的方式表现出来，通过运算核验检查条件是否符合结构的基本需求，以此在约束条件合理化制定的基础上，发挥对结构优化设计的参考价值，提升工作效率。
3.4综合结果科学分析
房屋结构优化设计最为主要是通过量化的方式对结构进行计算分析。房屋结构综合结果的科学化分析，需要通过计算的方式，将优化结果和最初的设计方案试下对比，在满足工程基本要求前提下，最优化选择合理的结构设计方案。房屋建筑结构优化设计中，需要从房屋整体出发，在自然地理环境和社会经济条件全面分析基础上，对深刻影响房屋结构的因素和问题进行专门的立项研究，以此多角度的、专业化的分析，得出精确化的结果，严禁避免结构优化中出现模棱两可的问题。在整个房屋结构优化中，这一阶段的分析是非常重要的，也是房屋结构优化同时满足美观性、实用性、牢固性的需求，同时实现结构成本的控制。
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4房屋建筑结构设计优化步骤
4.1建立结构优化模型
建筑结构设计优化的本质在于从变量中提取重要参数，建筑工程往往涉及多个数值，这些数值通常是设计人员定稿的参考值，因此对于建筑结构模型设计首先是选择变量，一个变化因素较小的数值参考指标对于设计具有重要意义，能够有效降低建筑设计优化和相关计算工作的难度，有利于设计师更快地找到设计目标的数据组，从而选择最佳设计方案。出于对房屋结构耐久性的考虑，设计师应当结合房屋的尺寸、结构、刚性和变形与裂隙限度等多个方面分析，确保各个条件都能满足相关要求。其次，在设计时，将房屋横截面以及钢筋的尺寸提前设定，设计人员需要找出符合事先设定值的函数组，做好目标函数的确定及约束条件，才能最大程度地满足设计要求，降低有关费用。
4.2优化计算方法
房屋建筑结构设计优化涉及多项复杂的变量，计算方法也很多，在演算过程中需要根据需求尽量选择简便的运算方法，才能提高设计师的工作效率，避免不必要的精力耗费。此外，功能与用途齐全且运转高效的设计程序结构设计优化上能够发挥重要作用，因此设计师应当加强对程序选择的重视度。在各种数据计算之后，设计师需要认真分析统计结论，找到设计方案间的共通点与差异，综合衡量后确定最佳方案。房屋建筑投资成本较高，涉及的利益成员也较多，因此设计师在进行优化设计时还需要结合工程效益以及技术含量等条件多角度思考，避免出现顾此失彼的情况。
5建筑结构优化方法应用注意问题
5.1注意适应性方法的使用
建筑结构作为房屋结构工程的重要组成部分，在实现结构优化的过程中，合理选择结构优化方法，保证结构优化方法在工程项目中合理适应，避免因方法应用不合理损害结构稳定性的现象。这就需要，工程结构人员在优化方法选择中，需要从工程项目本身出发，立足于项目基础建设，从地势地形条件、社会经济条件以及施工单位专业化水平考虑层面上，增强结构优化方法的适宜性。
5.2结构优化注重多方面利益人员协调
房屋结构作为建筑工程的主体部分，结构优化是一项涉及多方面利益人员的工作，这就需要在结构优化中能够积极构建协调沟通平台，促使多方面利益人员之间就结构优问题进行及时的沟通，以此保证结构优化结果落实到工程实践中创造良好的环境。实际结构优化中，首先需要获得业主单位人员的同意，设计人员优化结构需要加强与施工人员、监理人员的协调，强化专家学者的咨询和指导，多方面汲取结构优化专业意见，保证结构优化的科学性、合理性，满足实际房屋结构优化质量需求。
6房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略
6.1优化结构寿命
任何建筑工程项目在限定的使用期内都可以找到不同的设计优化方案，因此设计人员需要结合不同阶段以及不同性质特点的房屋建筑确定优化方法。房屋建筑的品质决定了居住质量，因此在结构设计优化工作中应当重点关注房屋落成后的实际使用效果，确保其结构具有相当的承载能力和寿命，从而能够强化工程质量，在长期的使用过程当中体现其作用价值，避免在应用中出现结构损坏。
6.2整体与局部设计优化
从建筑结构设计优化的整体来看，建筑结构设计通常包括设计、结构以及安装设计三大体系，而各体系之下又细分为多个下属体系，因此在建筑结构设计优化过程中，设计人员应当分别对每个体系进行设计，确保能够有效突破各个布局间的横向关联，使不同环节能够实现协调搭配。由于建筑结构的复杂特性，结构设计也涉及材料选择、结构类型选择等内容，要想得到更好的优化设计，必须兼顾整体与局部双方面的优化。
6.3框架结构设计优化
房屋结构的框架荷载条件是固定的，因此优化设计的变量只能是梁柱杆件的截面尺寸，设计人员可以通过调整截面面积进行结构优化设计。房屋框架中的任何一个梁柱截面尺寸发生变化，都会影响到整体建筑结构的受力分布情况，因此当单个构件截面尺寸发生变化之后都需要重新计算结构内力，这无疑增加了大量的计算工作。因此在实际工作中如果仅有一次优化可以假定杆件截面尺寸不会影响框架内力分布，但如果全部杆件都进行优化则必须对内力情况重新进行分析。
6.4上部结构优化
房屋建筑结构设计中的上部结构优化对建筑具有重要影响，优化上部结构必须布设好具有抵抗水平剪刀力的剪力墙，剪力墙质量均匀是保证对称楼层平面的刚度中心与楼层结构的中心重合，从而保证在巨大外力作用下整体结构的稳固性。在地质条件较好且抗震条件允许的情况下，设计人员应尽量选用大开间剪力墙，能够有效减少墙肢数量以及混凝土使用量。
6.5排水系统设计优化
排水系统是房屋结构设计中的另外一项关键内容，排水系统密切关系到房屋建筑的整体质量以及居住情况，在进行排水系统设计优化时，首先应当从设备选择方面进行控制，确保选择质优价廉的排水设备，同时注意加强排水管道的安装控制，确保预留的尺寸与管道尺寸相符合，由于排水系统多设置于地下室，还需要加强对楼板的加固处理。
6.6节能结构设计优化
鉴于当前的环境条件，在房屋建筑结构设计优化中需要充分考虑对节能结构的优化，积极地采用各种办法将绿色建筑理念贯彻执行。首先，为了保证房屋的采光条件，设计人员必须根据当地的气候环境以及城市规划等条件，选择恰当的房屋朝向，如此一来不仅能够满足房屋建筑的采光需求，还可以更好地提升房屋通透性。除了需要考虑采光问题，还需要控制好房屋与寒风角度的关系，尤其在我国北方地区，冬季严寒，门、窗以及屋顶等设计优化能够减少屋内热量损耗，从而达到节能目的。
结语
综上所述，建筑结构的设计对整体建筑质量有直接影响，随着经济的快速发展，传统的建筑结构已经难以满足当今社会需求，建筑不仅应当具有使用价值，还应当从安全、经济、美观等角度出发进行相应的结构优化，从而达到空间资源的最大化利用。建筑结构作为房屋结构设计的核心部分，为了提升房屋结构建设的稳定性、牢固性，整体上延长房屋工程运行寿命，需要对建筑结构进行优化设计，选择最合理的优化设计方法，为工程建设工作的创新发挥借鉴意义。
参考文献：
[1]高太勇.建筑结构优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建筑知识，2017（15）：9.
[2]景毅.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用分析[J].科技资讯，2014（27）：36-36.
论文作者:陈烁朴
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/27
标签：结构论文; 结构设计论文; 房屋论文; 结构优化论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 方法论文; 《基层建设》2019年第9期论文;