学术论文发表房屋建筑结构设计中的应用优化技术

　　建筑类学术论文发表期刊推荐《建筑工程技术与设计》是由国家新闻出版广电总局正式批准的连续型电子出版物，由中南出版传媒集团股份有限公司主管，湖南科学技术出版社有限责任公司主办，国内统一刊号：CN 43-9000/TU国际刊号：本刊将采用图文声像多种形式，介绍建筑工程领域新技术、新工艺，反映建筑工程领域新成果、新进展，促进建筑工程行业交流，为推动我国建筑科学技术发展服务。
　　摘要：在房屋建筑领域，结构上的投入是整体投入中较多的部分，所占比重相对较高。不断地对结构设计进行优化可以使房屋质量安全得以保证，还能减少相应项目资金的投入，进而增加企业的经济收入与相关收益。本文首先说明了房屋建筑领域结构设计优化的重要性，然后分析了房屋建筑结构设计与经济的关系，最后详细阐述了房屋建筑结构设计中应用优化技术的具体步骤和措施。

　　关键词：房屋建筑,结构设计,优化技术,经济

　　一、房屋建筑领域结构设计优化的重要性

　　我国的发展现状表明，房屋建筑在以后的日子里将会以高层或是超高层为主。如何减少资金的投入而且还得保证结构的设计符合百姓的要求成为相关人士以及建筑企业重视的事情。

　　如果相关企业要想对房屋建筑的结构设计进行优化，设计方应该在保证质量合格的前提下，对设计方案进行系统化分析，应用先进的技术理念与设计观念对工程建筑进行总体的管理，从而合理地控制建筑工程的造价问题。事实表明，如果设计者能将施工的技术与经济效益做到紧密相连，规划出科学的设计方案，就可以保证建筑企业获得最大的经济收益。

　　因此，对建筑结构设计的科学优化能够更加全面地发挥机械设备以及建筑材料的性能，与以往的设计相比较会更具有优势。而且进行合理优化时能够降低相应的造价投入，为企业的整体获取更大化的利益。同时对结构进行优化还能将房屋结构的层次进行系统性的结合，加强房屋质量的提高，更大程度地保证居民的居住安全。由此看来，对建筑结构进行相应的优化是提高居民居住安全、为企业创造最大利益的重要方式之一。

　　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。

　　(三)房屋建筑结构设计与建筑设备之间的经济关系

　　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、建筑结构优化在房屋建设应用上的具体步骤

　　(一)创建建筑结构的优化模型

　　1、合理化、科学化选择设计的变量

　　在选择相应的变量的时候，我们主要是将影响建筑本身结构的主要参数作为变量。例如严格控制目标的相关参数值(建筑损失的期望值 c2、建筑结构造价值 c1)、建筑约束控制的相关参数值(建筑结构的相对可靠度 ps)等。对于一些影响并不是太大的、变化范围很小或者由局部性相关要素就能满足设计要求的一部分参数，我们一般是通过预定式参数进行表示，这样一来就能减少我们相应的设计数量与计算数量，还可以相应的减少编程的工作量，进而提升工作效率。

　　2、确定相应的目标函数

　　对建筑结构进行优化设计时，必须找到一组符合预定条件的相应尺寸的钢筋截面面积，以及已经失效的概率函数，这样能使建筑工程的整体造价达到最少。

　　3、科学化的确定约束条件

　　对于结构的优化设计，我们要保证结构整体的可靠性，科学化地确定与优化设计方面息息相关的约束条件。而约束条件主要指的是建筑裂缝的宽度约束、建筑本身的强度约束、尺寸大小的约束、构件的相关约束、结构体系相关约束等约束条件。在设计结构之时，要对目标性质的约束条件与实际性质的约束条件进行科学化的比较与分析，要保证每一个相关的约束条件都满足整个建筑工程的要求，实现效果最佳化的设计。

　　(二)科学设定优化设计的相关方案

　　依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化通常都具有很多约束条件，有时会遇到非线性的相关优化问题。所以在相应的计算中，会进行相应的转换，将有约束的优化转化成无约束的优化，而相关的计算、方式有拉式乘子法、powell 法等。

　　(三)设计相关应用程序

　　依据可靠度而开始进行房屋结构设计的优化基本模型，以及在设计时运用的相应的计算方式，为了可以更好地实现其效果，能够将这些编纂成一个运算速度较快而且功能全面的综合性、科学性的应用程序。这样能使整个优化设计更加全面地、有效率地进行实施。

　　(四)综合结果分析

　　在得出一定的计算结果之后要对其进行一个必要性的分析和比较，然后再折中选择一个效果最佳的设计方案。在分析的过程中，我们务必要全面考虑相关的问题，而且对相应的问题要多角度分析。这一步在整个建筑结构优化设计中是至关重要的，选择一个合理的设计方案能够保证房屋建筑整体的美观感、安全性以及实用合理性，同时还能影响工程整体施工的资金投入。进行建筑结构的相关优化，我们要确定一点，不能只强调相应的经济节约而忽略对建筑技术的要求;同样也不能仅仅强调技术的要求而忽略经济节约的要求，单一的考虑永远是不正确的，而且都是对建筑整体影响较为巨大的。所以，在进行分析时，要同时考虑二者的科学化配置，只有这样才能达到预期的目标。　　四、房屋建筑结构应用优化设计技术的措施

　　(一)房屋结构工程师要积极主动参前期工程规划

　　房屋建筑结构工程师要积极主动参前期工程规划是实施结构优化技术的重点内容。因为，在在实际施工中，房屋建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关房屋建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使整个建筑的优化功能能够全部体现出来。

　　(二)房屋建筑结构优化设计要将概念设计结合细部结构进行设计优化

　　概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，是通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。但是概念设计应用于没有具体数值量化的状况时，计算式不可避免与实际出现较大的差异，譬如在地震设防烈度就没与不确定性，计算式与实际差别较大，因此，房屋建筑结构在优化设计中，通过采用概念设计的方法，将数值作为辅助和参考的依据，同时设计人员在设计过程中还需灵活运用结构设计优化的方法。在整个设计过程中贯穿一种抗震设防的思想且以概念设计作为重点指导设计。同时在设计的过程中，注重优化细部的结构设计，譬如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。在选择钢筋型号时，充分考虑其极限抗拉力等。

　　(三)房屋结构优化设计要充分考虑下部地基基础结构设计

　　地基基础是建筑结构设计的重要组成部分之一，地基基础虽然埋置在地下，属于隐蔽工程，但其重要性不言而喻，建筑物的高度与安全性等受地基基础影响很大。因此，房屋建筑结构中的地基基础的结构设计优化必须选择合适的方案，譬如属于桩基础，就要依据现场地质条件，综合其他现场场地的条件因素进行基础选型及埋深等设计，选择桩基类型，最大程度的节省造价。

　　结语

　　总之，房屋结构设计中优化技术是复杂的系统工程，不但需要相关结构设计工程师正确地使用结构分析软件、选择最佳结构体系，同时，要大力挖掘基础设计内在潜力，充分运用科学的方法与手段，大力降低工程建设造价，让房屋结构优化贯穿整个设计过程，从而体现出结构优化的价值，让房屋结构设计功能不但更加适人们居住与生活，同时，大力提高其安全度与抗震性能。

　　参考文献

　　[1]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑，2008.11.

　　[2]卢亦焱，黄银�觯�唐红.房屋加层外框架结构方案的优化设计[J].哈尔滨工业大学学报，2009.4.

　　[3]肖伟.通过房屋结构优化设计提高房屋抗震性能[J].福建建筑，2008.11.