建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

摘要：建筑结构设计作为建筑工程中的一个重要环节，设计人员应重视其优化设计，以实现对施工整体结构的把控，保证建筑的施工质量，降低建筑施工成本，提高建筑企业的社会、经济效益。本文即详细阐述了建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用。

关键词：房屋结构；设计优化；概念设计；防震；方案

一、建筑结构设计优化的方法及意义

（一）建筑结构设计优化的方法

在对房屋的建筑进行优化时要注意从房屋的各个层面进行优化，房屋的优化设计主要包括房顶、周围的支护部分、房屋的基础部分等几个方面。充分保证房屋的各个部分都进行了结构的优化，从部分到整体的优化的方式是目前的房屋设计采取的一种比较可行的方法。此外，在对房屋的各个部分的结构进行优化后，整体的房屋的结构质量和优化质量也得到了一定程度的保证。优化设计需要在一定的理论和实际操作的基础上来进行，合理计划房屋的优化措施，调查研究房屋的优化的最佳手段，这对于房屋的整体设计质量以及房屋的造价评估都有一定的帮助。对房屋的设计和建筑进行造价的合理评估有利于房屋建筑的造价的节约，有利于节约资源。

（二）建筑结构设计优化的意义

实施房屋的优化设计不仅仅可以满足当前的节约资源的需求，同时也使房屋的建筑质量得到了保障，使建筑的房屋具有高质量、高层次的特点。在进行建筑的优化设计时，并不是仅仅局限于节约资源、降低房屋的建筑成本这一个方面来进行设计的，从上文可以知道，房屋建筑的优化设计是多层面的，它是着手于房屋的经济、美观、实用等多方面的要求来进行设计的。

二、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用

（一）房屋设计中建筑结构设计优化的步骤

1、构造结构设计优化模型

构建结构设计优化的模型函数可以科学地估量房屋的造价，因此确定这个优化模型至关重要，一般是选用那些对最后的结果即整体的建筑设计影响很大的建筑设计的因素作为所建立的结构设计优化模型的自变量，选择对建筑设计影响大的因素作为计算的自变量能够使后续的分析的工作顺利进行。在确立了自变量之后要进一步确定目标函数，目标函数一般选取的因素是最后的建筑设计的优化的表现即为最终的建筑造价。此外，构建这个函数需要满足一定的限制的条件。在约定的条件下进行函数的运算。

2、选定结构设计优化方案

上文构建的结构设计优化的模型函数是一个比较复杂的函数，它具有很多的不确定因素，因此在进行分析时也比较复杂，存在一些人工计算和分析比较困难的步骤。解决这种比较复杂的函数时可以使用计算机的方法来进行计算和统计，这样得出的数据比较科学，同时，操作也比较简单。

（二）房屋结构优化设计的相关技术

1、在房屋建筑结构的前期设计中应用优化技术

建筑项目的成本高低直接受到房屋建筑前期的设计方案影响。如果前期方案

确定中不包括结构优化设计技术，可能会导致初期设计方案中结构的合理性和可

行性出现偏差，从而增加机构设计的难度和设计成本。

2、加强数字技术运用

对于建筑物的结构布置方式而言，存在着多种选择，即便是同一建筑物结构

布置方案也有多种结构分析方法。而随着计算机技术的迅猛发展，利用数字化软

件可以快速解决设计结构方案和设计参数影响分析等难题，如赫尔佐格和德梅隆

设计的“鸟巢”便是建筑结构技术的突破。因此，计算机软件在建筑结构设计处

理中需要加强运用，而工程设计人员则更需要加强自身在这方面的使用能力，更

多地掌握计算机优化方法，使自身的设计更为合理和科学。

3、重视概念设计优化技术

计算机技术的发展为生活的方方面面带来了便利，建筑结构的优化设计也不例外，但单纯的依靠计算机进行计算有时是无法获得最准确的答案的，比如在建

筑材料的选择、设计参数标准以及荷载标准数值的算法等方面就需要设计人员根

据经验来确定的。通过对电脑软件产生的设计进行优化，使得最终方案与实际建

筑情况相吻合，而并非千篇一律。一般情况下，在面对这些问题时，经验越丰富

的设计人员的判断过程也越充分，确定的方案也越灵活。这种优化技术的关键在

于设计人员的经验积累。因此，建筑设计人员在平时工作中需要加强自身对经验

的积累，并有意识的将数字技术运用和概念优化结合起来。

4、加强房屋建筑防震安全结构设计

安全是房屋建筑结构设计的最基本要求，也是其质量好坏的一个重要衡量指

标。在房屋的使用中，会遇到很多不可抗拒的外力因素，尤其是最没有规律可循

的地震，因此房屋建筑结构设计时尤其需要对地震荷载作用进行充分考虑，通过

对设计或构造等层面采取合理措施来提高建筑的抗震能力。

三、工程实例

（一）工程概况

某住宅建筑地上 32 层，地下 1 层，结构形式为钢结构框架剪力墙。根据该建筑项目的实际需求以及现场情况综合分析之后，决定应用结构优化设计，实现对传统的结构设计模式的改进与创新。在优化设计中，以计算机为辅助，实现了对整个工程的全局优化。

（二）优化设计规范

在对该建筑工程项目进行结构优化设计时，设计人员严格地遵循有关结构设计的规范，针对结构设计中所存在的不足，如： 安全性较差、要求过宽等，结合实际施工条件对其进行了优化处理。

（三）前期参与

在本工程中，设计人员在工程的前期规划中即结合了结构优化设计，根据工程项目的实际需求与施工条件，对建筑结构形式进行了科学取舍，保证其施工可行性与经济性。值得注意的是，在建筑前期规划中，设计人员不应仅凭自身的经验进行结构的优化设计，否则容易出现对建筑结构体系受力情况把握不当的现象，直接导致建筑质量不过关，不利于后期的施工，容易造成建筑建设成本的大幅度增加。

（四）概念设计

在建筑项目的建设过程中，若是其结构布局方式不同，设计效果也大不相同。因此，在对房屋结构进行优化设计时，应实现细部结构优化和概念设计的有机结合，从而切实有效提高结构优化设计效果。在本工程中，将建筑的概念设计作为了设计工作中的一大重点，贯穿于整个的设计过程之中。概念设计主要是对缺乏相应数值的细节进行处理，例如： 地震设防烈度量化等情况，若是仅仅依靠相应

的公式进行设计计算，得出的结果必然会和实际情况存在较大差异，而使用概念设计，则可将数值当作一种参考依据，实现对结构设计中细节的合理把握，提高结构优化设计的质量。

（五）结构优化设计的效益分析

在本工程中，优化后方案同优化前方案相比，更加科学合理；同时，其有效降低了施工成本，工程结束后，对整个工程造价进行计算，发现工程造价降低了 26%。

结语

综上，房屋的建筑优化设计是一项复杂的设计工程，在进行设计的时候要综合考虑诸多因素，建筑的方法、技术以及使用的方案都决定了最后的优化的程度，合理进行优化设计，使建筑的房屋符合经济、实用、美观等特点。综合考虑各个因素，设计出函数模型，通过计算机的编程设计计算并选择出最佳的方案。

参考文献

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