劉勇

摘 要：隨著我國經濟水平的不斷提升，在建筑工程項目中，考慮建筑安全性與實用性的同時，當前也對建筑的美觀性及經濟性方面要求在逐漸提升。因此在實際的房屋建筑設計中，要求建筑既安全、實用，又要經濟且美觀，同時還需要綜合考慮到施工便利性。為此就需對建筑結構進行必要的優(yōu)化設計，通過建筑結構的優(yōu)化設計實現建筑各種功能的統(tǒng)一，從而推動我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：建筑結構設計；優(yōu)化方法；房屋結構；應用

1 建筑結構設計優(yōu)化的重要性

當前，隨著城市人口壓力的不斷增加以及房屋建筑水平的不斷提升，我國房屋建筑也逐步向高層化發(fā)展。對于高層房屋建筑項目，建筑的安全性及穩(wěn)定性是設計者必須要考慮的兩個重點。同時為了滿足建筑功能以及建筑美觀性的需求，還要求設計人員對常規(guī)設計理念及設計方法進行優(yōu)化與創(chuàng)新，且設計方法的優(yōu)化與創(chuàng)新還需要以保證工程質量及安全性為基礎，通過融合當前各種先進的技術以及設計理念，應用新材料以及新工藝進行設計的優(yōu)化，從而達到了結構設計優(yōu)化水平提升的目的。此外，相關數據調查結果顯示，進行房屋結構設計優(yōu)化后，房屋的整體造價能夠下降10%～20%，這可以為了企業(yè)贏得更大的利益。

以往的房屋建筑中，工程質量以及建筑安全性常常是工程的核心內容。但是隨著人們理念的不斷改變以及建筑技術水平的不斷提升，在房屋建筑設計上，設計方案也常常會考慮到房屋建筑設計及成本造價方面的內容。因而對房屋建筑結構進行優(yōu)化設計，對于房屋使用者而言可以滿足相關人群的心理需求及使用需求，達到用戶心理預期。而對于房屋建筑方而言，通過優(yōu)化建筑結構設計，通過提高房屋的穩(wěn)定性及安全性以提高建筑企業(yè)的行業(yè)影響力。

2 建筑結構優(yōu)化方式在房屋建筑應用上的基本步驟

（1）制定科學合理的建筑結構優(yōu)化模型。在模型制定上，尤其是選擇不同變量時，盡可能的把所有影響建筑本身結構的因素充分考慮到。對于一些影響不是太多或者相對單一的影響因素，需要以預定式參數的方式進行表示，恰當的體現在優(yōu)化模型中，這樣一來就能減少我們相應的設計數量與計算數量，還可以相應的降低編程的工作基本量，進而提高工作效率，更好地保障優(yōu)化模型的質量。

（2）明確基本的目標函數。在對房屋建筑結構進行優(yōu)化設計的時候，一方面需要理清所有的建筑環(huán)節(jié)，準確預估基本的建筑材料數量、類型等，明確總的造價成本，另一方面，在一定的條件約束下，還需要選出一定數量的符合預定標準和要求的滿足一定尺寸的鋼筋截面面積，以及已經失效的概率函數，這樣能有效的將房屋建筑成本控制在可控成本之內。

（3）制定科學的約束條件。結構優(yōu)化有非常嚴格的要求，一方面，需要保持整體的完整性，不允許隨意進行更改，所有的優(yōu)化設計都必須符合基本的約束條件，這些條件包括的內容比較寬泛，例如，房屋建筑過程中的裂縫寬度、建筑本身的強度約束、尺寸大小的約束、構建的相關約束等，優(yōu)化設計時，各種約束條件必須嚴格執(zhí)行，在實際建成后還需要與設計之初的條件進行認真的比對，防止出現偏差現象，只有這樣，才能最大限度的滿足整個建筑工程的質量要求。同時，可以充分借助“互聯網+”衍生出的信息手段，將各種約束條件編輯成一個計算機程序，方便快速的運算核驗是否符合基本要求，這樣可以提高工作效率，避免延誤拖沓現象的出現。

（4）科學分析綜合結果。通過一定的方式得出基本的計算結果后，我們必須將結果與最初的設計方案進行比較和分析，在保證整體建筑要求的基礎上，選擇一個符合企業(yè)、業(yè)主等各方要求的最佳的方案。在問題分析上，我們必須從房屋建筑整體出發(fā)，綜合全面的考慮相關問題，對一些可能帶來嚴重影響的問題可以立項研究，進行多角度的、深層次的分析，嚴禁模棱兩可、差不多現象的存在。該流程在房屋建筑結構優(yōu)化中占有非常重要的位置，選擇一個科學的方案，不僅能保證建筑房屋的安全性、實用性，還能保證建筑結構的藝術性和美感性，同時，還能對建筑工程的整體投入產生有利的影響。

3 建筑結構設計優(yōu)化方法在房屋結構設計中的實際應用

3.1 優(yōu)化房屋建筑的局部性以及整體性

在設計方面，建筑都有著一定的復雜性以及層次性的特征。站在層次性的角度來看，其涵蓋了建筑的安裝體系和結構相關體系以及整體設計體系，而許多下屬體系又包括在以上的體系當中，因此設計者在設計房屋的過程中應優(yōu)化相應的下屬系統(tǒng)，突破關聯橫向性，完成疊加型工程。站在復雜性的角度來講，其包括建筑零部件以及建筑材料的選取，所以要從整體著手來優(yōu)化建筑結構，這樣才能夠達到整體設計優(yōu)化的目的。

3.2 階段性的優(yōu)化

房屋設計人員應在工程使用年限之內，相應的優(yōu)化每一個階段的設計方案，與此同時，設計者要對每一階段的特點進行考察，同實際情況相結合來確定優(yōu)化的方式。通過這樣的方式，能夠使建筑整體壽命得以延長，還可在建筑質量得以保障的前提下，讓建筑企業(yè)獲得更多的經濟效益。

3.3 優(yōu)化樁基礎

預制樁以及灌注樁都包括在建筑樁基礎當中，在實際的過程中很難控制灌注樁的施工質量，再加上其施工時間較長、施工工藝較為復雜，所以可引入預制樁使用，這樣能夠使相應工序得以減少。值得注意的是，隨著樁基的深入，土壤逐步增大對于樁基摩擦，因此一定要對較長預制樁進行選擇。

3.4 合理性的優(yōu)化建筑主體的上部結構

要將相應模型建立起來，并系統(tǒng)優(yōu)化房屋建筑上部結構。首先，要科學地對剪力墻進行設置，確保均勻的剪力墻質量，這樣能夠使整體樓層結構中心以及樓層中平面剛度中心點得以重合，避免其遭受風力以及地震的迫壞。其次，在建設房屋時，假如有充分的條件，要盡量大開間構造剪力墻，使剪力墻的墻肢長度得以加長，這樣能夠使墻肢數量得以縮減，還能夠在達到相關要求的前提下避免使用到混凝土。再次，一般情況下是由普通型的鋼材鑄造成剪力墻暗樁，為了減少鋼筋的使用數量，使相應成本得以縮減，可對較大剪力墻進行采用來達到目的。假如建筑本并不具備相應條件，且有著較嚴格的抗壓抗震要求，就不可對過大剪力墻進行構造。

3.5 協調建筑優(yōu)化以及結構優(yōu)化

在結構設計中，要確保整體建筑的平面和整體建筑的結構密切的配合，這樣不僅能夠保障結構的合理性，還能夠提升建筑的美觀性。從建筑系統(tǒng)的角度來講，支柱同墻體不可有錯位的情況出現，且截面面積要同高度相同。在設計樓梯時，對于那些有較多受力的轉角區(qū)域，所選的承重材料應為高強建材，這樣能夠有效地使自重得以降低。從整體的角度來講，要確保質心和剛心以及重心三者正確交疊，避免出現扭轉的情況。

4 結束語

建筑結構設計的合理性，是建筑功能以及建筑質量的保障。在當前建筑技術以及人們居住理念不斷提升的背景下，明確在房屋結構的設計中，不單要滿足基本的功能需求，還應考慮到結構的穩(wěn)固性、整體美觀性。為此就需要采取優(yōu)化結構設計的方法，進一步提升建筑結構設計水平。

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