优化技术在房屋建筑结构设计中的应用分析

【摘要】房屋建筑最基本的条件在于保证安全使用功能以及耐久性能，同时还应具备一定的美观欣赏性与经济性，与此同时，在保证了房屋建筑所有的功能特点之后，应尽可能地控制施工成本，因此，在进行房屋建筑设计时应采用结构设计的优化技术。本文将从房屋建筑结构的优化技术的内容、房屋建筑的结构设计与经济性的关系以及优化技术在房屋建筑结构设计中进行分析。

【关键词】优化技术；房屋建筑；结构设计

目前我国经济发展已达到一定的水平为满足人们对居住环境的要求，国家对建筑方面不断加大投资，如何实现结构的最优化设计，保证结构功能性及安全耐久性，并同时最大限度的节省建筑占地面积及追求经济型，是优化设计的主要目标。而计算机时代的降临，实现了工程设计问题向数学计算问题的转化，因此，对于相关计算机技术的掌握，同样是实现最优化设计的前提条件。

一、房屋建筑结构中设计优化技术的内容

要想在房屋建筑结构设计中应用优化技术，首先我们必须了解建筑结构优化设计的内容，其主要内容为：在满足设计要求以及建筑结构使用功能的大前提下，我们应充分考虑到设计过程中会遇到的诸多问题，并且在经济最为合理的情况完成结构设计工作[1]。这个过程就是我们所说的优化设计过程，其主要内容包括对建筑结构结构选型、建筑结构受力情况以及建筑构件布置方式等内容进行最优化的分析和设计等。通常情况下，主要有两大部分内容：首先是以房屋建筑结构的整体为设计对象所进行的最优化分析和设计工作；其次则是以房屋建筑的分部结构为设计对象所进行的最优化分析和设计工作。并且还可以将第二部分内容进行详细的划分，通常可以将其分为细部结构的优化设计、中部主体结构部分的优化设计、上部屋盖部分的优化设计、围护结构的优化设计以及下部基础部分的优化设计等内容[2]。

二、房屋建筑结构设计与经济的关系

（一）房屋建筑结构的层数与用地面积之间的关系

如果只是对某一个建筑物进行分析，建筑结构随着层数的增加其所用地面积是越来越少，但实际的情况却是，当房屋筑结构层数增加时，建筑物高度也是随之上升的，相邻建筑物之间的间距就会增大，因此建筑物单位总建筑面积所使用土地面积就也是增加了。实际上建筑物的所需的总的用地面积与建筑物的层数并不存在着必然的关系的，所以在我们应用结构设计优化技术时，就要协调好建筑物用地面积与建筑物层数之间的关系。

（二）房屋建筑结构的体型设计与经济之间的关系

在建筑物的总面积是相同的前提下，平面形状为方形的或是圆形的它的周长就越长，并且前期所消耗的墙体面积越少，那么后期所需要装修投入就也会越低。并且通过对比分析，我们发现平面形状为方形的建筑物或是圆形的建筑物的内部构件的结构都很稳固，并且受力状况也更加稳定，所以在进行结构设计时，房屋建筑的平面形状建议选择方形的或是圆形的[3]。

（三）房屋建筑结构设计与建筑设备之间的关系

在建造房屋建筑时是需要很多电气设备材料以及给水排水管道的，随着建筑的楼层数越来越多，所需要的给水排水管道就会越来越多，并且需要的电气设备材料也就越多，那么整个工程的造价成本肯定就会大幅度的提高。

三、结构设计优化技术的方法

（一）建立相应的结构优化模型

结构优化设计的实质，是利用相应的数学知识，对就爱你住结构中的各种参数进行整理和分析，然后依据结构整体，构建相应的数学模型，寻求最优设计的过程实际上就是对最优解的求解过程，因此，在对房屋结构进行优化设计时，需要建立相应的优化模型。首先，对设计变量进行合理选择，设计变量对于房屋结构设计的影响是十分巨大的，设计人员需要按照变量的重要性，对其设计的参数进行分类，将影响较小的变量作为预定参数，从而简化计算流程；其次，要对目标函数进行确定，在这里的目标函数，就是满足建筑实际需求的最优解；然后，明确约束条件，对于房屋结构优化设计而言，其约束条件主要包括强度约束、尺寸约束、应力约束、弹塑性约束时，可以按照现行的房屋建筑设计规范，对优化设计的约束条件进行明确。

（二） 确定结构设计优化方案

对于房屋建筑而言，结构设计的优化方案，主要是指结构的布局以及细部的优化。结构布局的合理性直接影响着房屋结构的造价，因此要求其结构尽量简单，传力直接，避免多次传力的情况。而细部优化是一个较为广泛的概念，包含的内容相对较多，根据其对于房屋结构的影响程度分析，最为关键的部分，是对构件截面的合理选择。例如，竖向构件应该在满足实际需求的前提下适当选择轴压比，轴压比过大或过小都会影响配筋的设置。梁的截面设置同样如此，如果截面过大，会影响建筑内部的有效空间，而截面过小，则会导致配筋相对较大，影响造价

四、优化技术在房屋建筑结构设计中的应用

进行概念设计优化就是要解决房屋建筑结构设计中的复杂问题。在对房屋建筑结构进行设计的过程中，我们的最终目的就是要保证房屋建筑结构的耐久性、功能性和安全性，另外还要尽可能的延长结构和构件的使用寿命，同时降低工程的施工成本。房屋建筑在施工以及投入使用后，是会遇到很多不可抗拒的外力因素的，因此我们进行概念设计优化工作就是要保证房屋建筑在面对这些外力因素时是不会倒塌的。而概念优化设计的最重要的内容实际上就是要详细的分析建筑物怎样才能应对好外部的复杂的各种环境因素，其中地震的作用是最为复杂也是最为强大的环境因素。

通常在地震来临时，我们很难及时的预测其发生的时间、地点以及其能量等级等内容，地震活动也无法参照过去所发生的例子，所以当地震活动来临时，它对建筑将会造成非常严重的损害。因此我们必须考虑到建筑物是会受到地震的作用的，要避免地震活动对房屋建筑造成巨大的损害，所以我们在进行结构设计时，应选择最为科学合理的抗震设计方案，设计中我们应多采用多道设防思想，所谓的多道设防思想就是指在地震活动到来时，建筑物首先受到破坏的应是次要构件，这样就能够有效的消耗一部分地震能量，从而起到保护主要构件的作用；还应选择刚度对称均匀的建筑布置方案，因为这样能充分的提高房屋建筑抗震能力；同时还要遵循延性设计理念，从而有效的避免结构出现脆性破坏的现象[5]。

综上所述，对房屋建筑结构中设计优化技术的内容、房屋建筑结构设计与经济的关系以及优化技术在房屋建筑结构设计中的应用情况三个方面的内容进行了详细分析和探讨。且对房屋建筑结构进行设计的根本目的就是要保证其具备足够的安全性、功能性和耐久性，同时最大限度的降低其施工的成本，并延长其使用寿命，而建筑结构的优化设计就是一个有效的措施。因此设计人员在实际设计的过程中，应通力协作，大力的推广和应用优化技术，从而为房屋建筑结构选择最为经济合理的设计方案。

参考文献

[1]郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012，13（10）：103-104.

[2]冷新义.浅析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].门窗，2012，10（13）：132-133.

[3]孙有果.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用探讨[J].科技致富向导，2013，13（10）：108-109.

[4]陈述康.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用[J].江西建材，2013，6（05）：75-76.

[5]张英迪.试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012，13（06）：62-63.